Ученые узнали, как мозг ориентируется в пространстве

Исследователи из Дартмутского колледжа (штат Нью-Гемпшир) использовали микро-электроды для регистрации деятельности мозговых клеток крысы, отвечающих за ориентацию в пространстве.

Ключевой элемент в определении направления - это набор нейронов, называемый "клетками направления". Они работают как компас – в зависимости от того, куда смотрит человек. Расположены эти клетки в таламусе, области в верхней части мозгового ствола, рядом с центром мозга.

Нейроны, называемые "клетками местоположения", определяют положение относительно внешних ориентиров или сигналов. Они находятся в гиппокампусе – части коры мозга.

Исследование проводилось с помощью вживленных микроэлектродов, позволивших отслеживать электрическую активность мозга в моменты срабатывания этих типов клеток. Оно показало, как две группы клеток – направления и местоположения – "общаются" друг с другом.

"Они объединяют свою информацию, чтобы дать нам цельное ощущение окружающей действительности, учитывающее и положение, и направление", – говорит Таубе, профессор кафедры психологии и мозга Университета Индианы.

Проверялись отклики системы пространственной навигации, когда животное допускало ошибку, попадая не в ту конечную точку, которая была задана.

Исследователи описали два процесса исправления ошибок – условно их можно назвать обновлением положения и обновлением карты, – различающиеся величиной ошибки, допущенной животным в первоначальной задаче.

Если животное отклонилось от цели незначительно, клетки мозга "обновляют положение", заново привязываясь к уже опознанным ориентирам.

"Это активный процесс поведенческой коррекции, подстройка конкретных действий, – говорит Таубе. – С другой стороны, если животное теряет ориентацию, сделав существенную ошибку в поисках, мозг строит принципиально новую когнитивную карту, сдвигая шаблон для клеток направления. Это и есть "обновление карты"".

По словам Таубе, другие исследователи и ранее говорили об "обновлении карты" и "обновлении положения", но при этом всегда рассматривали их как единый процесс. "В первую очередь, с помощью этой работы мы хотели доказать, что это два отдельных, независимых процесса - и мы продемонстрировали это на опытах".