Еще со школы мы знаем, что спинной мозг — не для того, чтобы думать. Его нейронные цепи [1] заведуют простыми рефлексами. Однако новое исследование от Университета Западного Онтарио показало, что спинной мозг недооценили. Он способен обрабатывать и контролировать и кое-что посложнее. Например, расположение рук в пространстве.
Такой вид управления требует обработки входящих данных от нескольких суставов — в первую очередь, локтя и запястья. И ранее считалось, что эти данные считываются и преобразуются в двигательные команды в коре головного мозга — ведь за произвольные движения отвечает именно он.
А вот и нет, сказали ученые.
Для того, чтобы прийти к такому выводу, они провели оригинальный эксперимент, используя экзоскелет с тремя степенями свободы. Испытуемых просили установить и удерживать руку экзоскелета в определенном положении. Затем робот под управлением исследователей неожиданно для людей в экзоскелетах смещал руку от цели, одновременно сгибая или разгибая запястье и локоть. Исследователи измерили время, которое потребовалось мышцам локтя и запястья испытуемых, чтобы отреагировать на самовольное движение робота и вернуть руку к заданной точке.
Измеряя задержку в ответе, ученые смогли определить, где происходит обработка — в головном или спинном мозге. Выяснилось, что эти реакции происходят так быстро, что единственное место, где это возможно — нейронные сети спинного мозга.
Такой ответ, генерируемый спинным мозгом, называется «рефлекс растяжения», и до сих пор считалось, что он очень ограничен с точки зрения помощи движению. Исторически сложилось представление, что спинномозговые рефлексы просто восстанавливают мышечную длину до длины, предшествующей растяжению. Но теперь ясно, что в реальности они способны сделать нечто гораздо более сложное — полностью контролировать руку в пространстве.
Этот вывод чрезвычайно расширяет современное понимание нейробиологии и нейроциркуляции. Фундаментальное понимание нейросхем имеет решающее значение для достижения прогресса в области реабилитации после травм спинного мозга [2].