Ученые увидели, как мозг теряет ориентацию в темноте

Карта активации отдельного нейрона координационной сетки, полученная длительным наблюдением движения животного в вольере.

Kavli Institute for Systems Neuroscience

Ученые из Медицинской школы Стенфордского Университета выяснили, как мозг, а точнее grid-нейроны энторинальной коры мозга, теряют ориентацию темноте. Оказалось, что отсутствие видимых «маркеров местности» приводит к накоплению ошибок ориентации, которые, однако, можно быстро устранить любым подходящим ориентиром – например, касанием стены. Работа опубликована в журнале Neuron.

Grid-нейроны, «координатные нейроны», «нейроны координатной сетки» — особый тип нервных клеток, расположенных в энторинальной коре головного мозга млекопитающих. Эти клетки формируют двумерную карту пространства, которая имеет вполне определенную, правильную геометрическую структуру. Экспериментально существование такой карты выражается в том, что нейроны координатной сетки активируются только тогда, когда животное занимает в вольере положение в одном из узлов решетки.

В мозг одиннадцати мышей имплантировали устройство, содержащее многочисленные микроэлектроды. Каждый из электродов принимал сигналы от нескольких нервных клеток, включая grid-нейроны. Это позволяло регистрировать сигналы от нескольких нейронов одновременно. Каждую мышь на 40–50 минут помещали в темный огороженный участок площадью в один квадратный метр.

Если мышь долгое время перемещалась вдали от ограждений, то grid-нейроны со временем теряли точность и ошибочно активировались не в тех точках вольера, где должны были это делать. Анализ траекторий животных показал, что для расчета местоположения grid-нейроны учитывали скорость и направление движения. Интересно, что касание стены позволяло обновить внутреннюю «виртуальную карту местности» и grid-нейроны снова на какое-то время начинали работать предсказуемым образом.

Многие виды млекопитающих могут определять свое положение в пространстве при отсутствии зрительных, слуховых или обонятельных сигналов, используя данные о своих движениях. Grid-нейроны были обнаружены у летучих мышей, приматов и у человека. В одном из недавних исследований выяснили, что работа  grid-нейронов способна нарушаться в помещениях сложной формы, вызывая искажение субъективного восприятия пространства. Исследования механизмов работы grid-нейронов направлены на понимание того, как сенсорные и двигательные данные интегрируются мозгом.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.