06.05.2013

Чтобы построить карту местности, мозг считает шаги

Нейроны места, отвечающие за ориентацию на местности, фиксируют не только окружающие предметы, но ещё и число шагов, которые мы совершаем.

Считается, что за ориентацию в пространстве у нас отвечают нейроны места — особая группа клеток в гиппокампе, которая хранит карту территории и активизируется тогда, когда человек или животное оказываются в определённом месте. Долгое время наука полагала, что для построения карты этим нейронам нужны лишь окружающие предметы, элементы ландшафта. Однако эксперименты специалистов из группы Майенка Меты из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) говорят о том, что одних лишь особенностей ландшафта для нейронной карты недостаточно: нужны ещё данные о собственных перемещениях, совершаемых индивидуумом.

Наш мозг постоянно впитывает колоссальный поток стимулов извне, и из-за их огромного количества довольно трудно отделить один от другого. Чтобы понять, какого рода информация нужна нейронам места, исследователи помещали крысу в виртуальный мир: она видела себя бегущей по клетке, хотя на самом деле оставалась на месте. Компьютер менял обзор именно таким образом, чтобы у крысы создавалась иллюзия естественного пошагового перемещения. За активностью нейронов места следили с помощью вживлённых в них электродов. Одновременно ставили похожий эксперимент, где крыса действительно бежала по такой же клетке и видела то же самое, что и в виртуальном мире; различие, повторим, было лишь в том, что в одном случае животному казалось, что оно движется, а в другом — грызун действительно перебирал ногами.

Когда крыса бежала по клетке, её нейроны активировались в зависимости от места, и их активность как будто не зависела только от того, что животное видело вокруг себя. Опыт был поставлен так, что крыса бежала по клетке сначала слева направо, а потом справа налево, и в обоих случаях нейроны места «активничали» в строго определённый момент, независимо от того, двигалось ли животное в одну или в другую сторону. То есть если какая-то деталь интерьера находилась ближе к правой стороне клетки, нейроны регистрировали её сразу, если крыса начинала идти справа, и ждали приближения этой детали, когда крыса бежала к ней издалека, то есть слева.

А вот при виртуальном движении дело обстояло иначе. На одну и ту же картину вокруг нейроны места реагировали иначе, в зависимости от того, как «двигалась» крыса, слева направо или справа налево. В журнале Science авторы пишут, что нейроны места в действительности ориентируются не только на предметы вокруг, не только на элементы ландшафта, но ещё и на движения, совершаемые индивидуумом. То есть, грубо говоря, нейроны места считают наши шаги и встраивают эту информацию в карту местности. Кроме того, эти нейроны учитывают ещё и данные о расстоянии от индивидуума до объектов вокруг, и эта информация также идёт на построение карты — то есть во время движения мозг её постоянно перерисовывает.

Исследователи связывают разницу в активности нейронов места с разницей в тета-ритме, который называют ещё «часами мозга». Характер тета-волн зависит от скорости перемещения: если индивидуум движется быстро, тета-волны убыстряются, если же движение замедляется, то и тета-волны «притормаживают». У крыс в виртуальном окружении характер тета-волн оставался одним и тем же, хотя скорость виртуального движения менялась. Авторы работы полагают, что нейроны места считывают перемещение благодаря именно тета-волнам.

Хотя эксперименты проводились на животных, учёные полагают, что точно так же дела обстоят и у нас с вами. Более того, наши нейроны места могут учитывать не только элементы ландшафта, не только субъективное перемещение, но и такие параметры, как запах и звук.

Иными словами, мозг строит мультимедийную карту местности, хотя мы можем и не осознавать, какую роль в ориентации на местности у нас играют звуковые или запаховые приметы.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru