Новое свидетельство важной роли миелина в обучении и сохранении новых практических навыков, таких как игра на музыкальном инструменте, было обнаружено исследованием UCL. Миелин – это жирное вещество, которое изолирует проводку мозга и является основным компонентом «белого вещества». Он вырабатывается головным и спинным мозгом в раннем взрослом возрасте, поскольку он необходим для многих процессов развития, и хотя более ранние исследования белого вещества человека намекали на его участие в обучении навыкам, это первый раз, когда это было подтверждено экспериментально.
Исследование на мышах, опубликованное сегодня в журнале Science, показывает, что новый миелин должен вырабатываться каждый раз, когда навык приобретается в более позднем возрасте, а структура белого вещества мозга изменяется во время новой практической деятельности за счет увеличения количества клеток, продуцирующих миелин. Кроме того, команда говорит, что после освоения нового навыка он сохраняется даже после прекращения выработки миелина. Эти открытия могут оказаться важными для поиска способов стимулирования и улучшения обучения, а также для понимания участия миелина в других мозговых процессах, например, в познании.
Чтобы ребенок научился ходить, а взрослый овладел новым навыком, например жонглированием, необходима новая активность мозговых цепей, и новые связи устанавливаются на больших расстояниях и с высокой скоростью между различными частями головного и спинного мозга. Для этого электрические сигналы возникают между нейронами, соединенными "аксоны" – нитевидные удлинения их внешних поверхностей, которые можно рассматривать как «проволоку» в электрической цепи. Когда новые сигналы многократно передаются по аксонам, связи между нейронами укрепляются, что облегчает их передачу по той же схеме в будущем. Соседние миелинпродуцирующие клетки, называемые олигодендроцитами (OL), распознают повторяющийся сигнал и оборачивают миелин вокруг активной проводки цепи. Именно эту изоляцию, основанную на деятельности, команда определила как важную для обучения.
Команда продемонстрировала, что молодым взрослым мышам необходимо вырабатывать миелин для обучения новым моторным навыкам, но что новый миелин не нужно производить, чтобы вспомнить и реализовать заранее изученный навык. Они проверили способность мышей научиться бегать на сложном колесе с неравномерно расположенными ступенями. В исследовании участвовали тридцать шесть нормальных мышей и тридцать две мыши с генетическим переключением, контролируемым лекарствами, чтобы предотвратить образование новых OL и миелина. Они обнаружили, что мыши, которым не позволяли производить новый миелин, не могли справиться со сложным колесом, в то время как мыши, которые могли производить миелин, учились, причем различия между способностями двух групп наблюдались только после двух часов практики.
Во втором эксперименте изучали мышей, которым сначала разрешили научиться бегать на сложном колесе перед лечением препаратом, чтобы предотвратить дальнейшее производство миелина. Когда мышей позже снова познакомили со сложным колесом, они сразу же смогли бегать с максимальной скоростью, не тратя время на повторное обучение. Это показывает, что неспособность производить новый миелин не повлияла на способность мыши бегать и что новый миелин не требуется для запоминания и выполнения навыка, когда-то выученного; требуется только на начальном этапе обучения.
Ведущий исследователь, профессор Билл Ричардсон, директор Института биомедицинских исследований UCL Wolfson, сказал: "Исходя из более ранних исследований белого вещества человека с использованием передовой технологии МРТ, мы подумали, что OL и миелин могут каким-то образом участвовать в обучении навыкам, поэтому мы решили экспериментально опровергнуть эту идею. Мы были удивлены, как быстро мы увидели различия в способности мышей из каждой группы научиться бегать на сложном колесе, что показывает, насколько быстро мозг может реагировать на включение вновь активированных цепей в миелин и как это улучшает обучение. Этот быстрый ответ предполагает, что в мозге уже может существовать ряд альтернативных путей аксонов, которые можно использовать для управления определенной последовательностью движений, но он быстро определяет, какая из этих цепей наиболее эффективна, и одновременно выбирает и защищает выбранный маршрут с помощью миелин.
"Мы думаем, что эти результаты действительно интересны, поскольку они открывают возможности для исследования роли OL и миелина в других процессах мозга, таких как когнитивные действия (например, перемещение по лабиринту), чтобы увидеть, является ли потребность в новом миелине общей или специфической для двигательная активность. Я очень хочу выяснить точную последовательность изменений OL и миелина во время обучения, а также выяснить, нужны ли эти изменения в одних частях мозга больше, чем в других, что может пролить свет на некоторые из загадок, которые все еще окружают адаптацию и адаптацию мозга. учится на протяжении всей жизни."