«Гибкость» человеческого мозга проверили с помощью игры

Согласно исследованию ученых из Техасского университета, нейроны решетки в человеческом мозге формируют более адаптивную к окружающей среде систему, чем у других млекопитающих. Исследование опубликовано в PNAS.

Вместе с нейронами места, нейронами направления головы, нейронами границы и нейронами скорости, нейроны решётки входят в систему, которая обеспечивает пространственную ориентацию млекопитающих. За описание работы этой системы у крыс Джон О`Киф (John O’Keefe), Эдвард Мозер (Edvard I. Moser) и Мэй-Бритт Мозер (May-Britt Moser) получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2014 году.

Нейроны решетки располагаются в энторинальной коре головного мозга. Они активируются, когда животное пересекает узлы воображаемой координатной сетки в пространстве, в котором оно находится. У крыс эта сетка состоит из шестиугольников и похожа на пчелиные соты. Дисфункция в этой системы в человеческом мозге вызывает проблемы с памятью и дезориентацию, которые являются ранними симптомами болезни Альцгеймера.

Как считалось ранее, эти нейроны функционируют у всех млекопитающих однотипно. На основе экспериментов на людях, в новом исследовании ученые привели аргументы в пользу того, что нейроны решетки в человеческом мозге формируют более адаптивную к окружающей среде систему, чем у грызунов.
В ходе нового эксперимента исследователи фиксировали информацию, поступающую с электродов, вживленных в энторианальную кору головного мозга добровольцев. Провести подобный эксперимент стало возможно только потому, что при некоторых методах лечения эпилепсии в когу головного мозга пациентов вживляются электроды (мозг людей с эпилепсией в перерывах между приступами функционирует нормально). Из-за этого выборка эксперимента была очень маленькой. В исследовании приняли участие всего четыре человека: три мужчины и одна женщина в возрасте от 33 до 41 года.

Ежедневно в течение недели добровольцы под наблюдением играли в компьютерную игру. Суть игры состояла в том, чтобы на разных картах по памяти помочь вернуться инопланетянину на парковку, где он оставил свой космический корабль. Карты различались по размеру, внешнему виду, соотношению сторон, углам наклона поверхностей и количеству препятствий.

Измеряя активность мозга добровольцев во время выполнения заданий, исследователи выявили ранее не известные черты навигационной системы человека. Так, в отличие от грызунов люди изменяют свою внутреннюю систему координат в соответствии с размером каждой новой среды. Люди на основе визуальных сигналов автоматически выравнивают свой внутренний компас по углам и границам пространства. Грызуны же выравнивают свое представление о пространстве относительно поверхностей окружающей среды посредством физического исследования (обнюхивания, прикосновения). Также они заметили, что структура которую образуют нейроны решетки в человеческом мозгу сильно отклоняется от шестиугольной формы.

По мнению авторов, понимание причин более точной оценки человеком масштабов окружающего пространства поможет в разработке методов продления эффективной работы системы «внутреннего GPS» при нейродегенеративных заболеваниях.

Раннее ученые научились диагностировать у грызунов болезнь Альцгеймера по запаху мочи и лечить ее мерцающим светом.

Елизавета Власова