Ученые подглядели крысиные мечты о будущем

Нейрофизиологи из Университетского колледжа Лондона обнаружили, что у крыс активизируются в гиппокампе нейроны места, даже в том случае, если они не были на какой-то территории, но видели, что там находится вкусная пища. Более того, эти нейроны многократно повторно активируются, когда животное спит, как если бы мозг животного во сне «планировал» будущие действия по достижению цели. Работа исследователей опубликована в журнале eLife.

Ученые запускали крыс в Т-образный лабиринт, оба боковых рукава которого были перекрыты прозрачными шторками. Крыса могла проползти только вдоль центрального желоба и заглянуть за шторку. По ходу всего эксперимента нейрофизиологи регистрировали активность нейронов места в гиппокампе.  

Выяснилось, что даже если крыса не может пробраться в один из рукавов, но видит сквозь шторку, что туда положена пища – у нее моментально активизируются соответствующие нейроны места, в то время как для пустого рукава этого не происходит.

После первого захода в лабиринт крысу на час отправляли спать в отдельную закрытую камеру. К удивлению исследователей во сне у крыс вновь и вновь активизировались те же нейроны места, что были активны в момент, когда крыса наблюдала за неисследованным, но обещающим награду пространством. Иными словами гиппокамп крыс как бы проигрывал во сне ситуацию будущего похода в эту зону лабиринта. Исследователи осторожно высказываются, что это может быть содержанием снов крысы, однако доподлинно установить это, как пошутил руководитель исследования доктор Хьюго Спирс (Dr Hugo Spiers) — «пока крысы не смогут давать словесный самоотчет» – невозможно.

На последнем этапе эксперимента крысу вновь возвращали в тот же лабиринт, но с уже убранными шторками. У нее вновь наблюдалась активация тех же нейронов, и крыса легко и безошибочно выбирала желаемый рукав (как раз в этот момент ретроспективно определяли, какие из нейронов места отвечают за данную зону лабиринта).

Известно, что у людей с травмами гиппокампа тоже нарушена способность представлять будущие события. По всей видимости, кроме процессов памяти, он также вовлечен и в конструирование будущих действий. А сама эта способность присуща не только человеку (по крайней мере, в ее элементарных формах). Более того, возможно гиппокамп играет некоторую роль и в сновидениях, а также процессах формирования и поддержания мотивации.

Нейроны места — класс нервных клеток гиппокампа, которые активируются только в определенной, закрепленной за ними зоне жизненного пространства животного. К клеткам места функционально близки grid-нейроны или «нейроны координатной сетки». Их отличие в том, что они активируются не в одной зоне пространства, а в серии зон, равномерно расположенных в узлах воображаемой пространственной решетки. Кроме того, в отличие от нейронов места, grid-нейроны находятся не в гиппокампе, а в энторинальной коре. Нейроны места и grid-нейроны в настоящее время активно исследуются. Например, недавно нейробиологам удалось увидеть, как животные теряют ориентацию в темноте. На физиологическом уровне это сопровождается накоплением ошибок в сигнализации grid-нейронов.