Американские ученые пришли к выводу, что гиппокамп не принимает непосредственного участия в пространственной навигации, не требующей формирования долгосрочных воспоминаний. За эту функцию оказались ответственны тесно связанные с ним структуры медиальной височной доли мозга. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Гиппокамп — парная подкорковая структура, расположенная у приматов в медиальной височной доле мозга. Согласно результатам исследований на людях одной из его основных функций является консолидация памяти — формирование долгосрочных воспоминаний из кратковременной (рабочей) памяти. Эксперименты на животных указали также на то, что этот отдел мозга необходим для ориентирования в пространстве. Это выглядит вполне логичным, поскольку одним из видов памяти является пространственная память.
Так, например, было показано, что гиппокамп активируется при изучении реальной обстановки путем просмотра фильма о ней, но проявляет гораздо меньшую активность при изучении событий, происходящих в этой обстановке. Кроме того, ученые выяснили, что он активируется сильнее при самостоятельном передвижении в знакомом городе в виртуальной реальности, чем при следовании отмеченному маршруту в том же городе, а также что пространственное ориентирование в недавно изученной местности нарушается при повреждениях этой мозговой структуры. Все эти задачи подразумевают либо формирование, либо извлечение долгосрочных воспоминаний. Однако роль гиппокампа в пространственной навигации, требующей только кратковременной памяти оставалась неуточненной.
Чтобы выяснить это, сотрудники Калифорнийского университета, Системы здравоохранения Управления по делам ветеранов Сан-Диего с коллегами пригласили для участия в эксперименте пять пациентов с повреждениями мозга, ограниченными гиппокампом, одного — с обширным двусторонним поражением медиальной височной доли (затрагивающим гиппокамп, энторинальную, височнополярную, периринальную и парагиппокампальную кору) и 13 здоровых добровольцев. С ними провели два эксперимента на квадратной площадке из девяти (три на три) точек.
В ходе первого эксперимента участники должны были следовать из исходной точки в конечную по маршрутам, указанным на различных картах, которые они держали в руках. И в помещении, и на карте был отмечен север; добровольцы начинали путь, стоя лицом к нему и постоянно держа карту севером от себя. Во втором эксперименте начальная и конечная точки располагались по соседству, и участники начинали путь, стоя лицом попеременно ко всем четырем сторонам света (то есть каждый раз им надо было повернуться в нужном направлении и сделать одно движение). Поскольку карта постоянно была перед глазами, долгосрочную память в работе не задействовали.
Выяснилось, что количество ошибок у людей с повреждениями гиппокампа и в контрольной группе значимо не различалось в ходе обоих экспериментов. Доброволец с обширным поражением медиальной височной доли достиг схожих успехов только во втором эксперименте, стоя лицом к северу, западу или востоку. Когда он стоял лицом к югу (наиболее сложном для ориентировки направлении, при котором карта и площадка располагались противоположно друг другу), а также в ходе первого эксперимента этот участник ошибался в среднем более чем в полтора раза чаще, чем остальные.
Кроме того, в ходе первого эксперимента процент ошибок при повреждении гиппокампа и у здоровых людей был примерно одинаковым на каждом шаге пути. При поражении медиальной височной доли количество ошибок на каждом шаге было непостоянным. После проведения экспериментов сложности с воспоминаниями о них возникли у всех шести участников с повреждениями мозга.
Полученные результаты подтвердили ключевую роль гиппокампа в консолидации памяти, однако показали, что он не принимает участие в непосредственной пространственной ориентации, не требующей долгосрочных воспоминаний.
Согласно современным представлениям за ориентирование в пространстве отвечают определенные группы нервных клеток: нейроны решетки, места, скорости, направления головы и границы. У крыс нейроны места были обнаружены в самом гиппокампе, где они формируют когнитивную карту местности, а остальные типы «нейронов ориентирования» — в энторинальной коре и других частях гиппокамповой формации. Таким образом, результаты описываемого эксперимента подтверждают, что большинство таких нейронов, особенно отвечающих за навигацию без участия долгосрочной памяти, расположены за переделами гиппокампа, но в тесно связанных с ним мозговых структурах.
За открытие нейронов места и решетки Джон О’Киф, Эдвард и Мэй-Бритт Мозеры в 2014 году удостоились Нобелевской премии в области физиологии и медицины.
Олег Лищук