Новое исследование Дартмутского колледжа проливает свет на клетки мозга, которые определяют местонахождение и направление человека. Полученные данные способствуют нашему пониманию нейронных механизмов, лежащих в основе нашей способности успешно ориентироваться в окружающей среде, что может иметь решающее значение для борьбы с повреждением головного мозга в результате травмы или инсульта и возникновения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
"Знание, в каком направлении вы смотрите, где вы находитесь, как ориентироваться и ваша пространственная ориентация в данный момент, действительно имеет решающее значение для выживания," говорит профессор Джеффри Таубе, старший автор исследования.
Исследование опубликовано в журнале Science Express. Соавторами исследования являются Шон Уинтер, доктор наук, доктор психологических наук и наук о мозге, и Бенджамин Кларк, доцент Университета Нью-Мексико, получивший докторскую степень по психологии и наукам о мозге в Дартмуте.
Исследователи из Дартмута изучают нейронные механизмы, лежащие в основе нашего чувства местоположения и направления движения, которые составляют основу нашей воспринимаемой пространственной ориентации в окружающей среде. Знание вашей пространственной ориентации важно для того, чтобы иметь возможность перейти к цели. За последние несколько десятилетий исследователи обнаружили в мозге ряд типов клеток, которые реагируют в зависимости от вашего местоположения (так называемые клетки места) и вашего предполагаемого направления движения (так называемые клетки направления головы).
Совсем недавно был обнаружен третий тип ячеек, который активируется в нескольких местах в среде: если вы проследите за расположением всех этих активных мест, вы обнаружите, что они образуют повторяющийся сетчатый узор в гексагональном массиве. Эти "ячейки сетки" были идентифицированы в другой области мозга, энторинальной коре. Исследователи были в восторге от этого открытия, потому что теоретически эти ячейки сетки могли бы объяснить, как мы можем отслеживать, где мы находимся в любой данный момент, и как мы обновляем это восприятие по мере того, как мы движемся по окружающей среде. Основываясь на том, как эти клетки срабатывают, они также могут сообщить нам, как далеко мы прошли и наш точный путь. Нобелевская премия 2014 года по физиологии и медицине была присуждена двум лабораториям, обнаружившим клетки места и клетки сетки.
Ученые изучают, как генерируется сигнал ячейки сетки. Дартмутские эксперименты выяснили, какие типы информации используются для формирования этого сигнала. Они используют микроэлектроды для записи активности клеток в мозгу крысы, что делает возможной пространственную навигацию. Они обнаружили, что если они деактивируют или выключают ключевую область мозга, содержащую клетки направления головы, то сигнал ячеек сетки в энторинальной коре прерывается, не влияя на сигнал клеток места в гиппокампе.
"Эти результаты впервые указывают на то, что, хотя сигнал ячейки сетки касается мест, информация ячейки направления головы имеет решающее значение для генерации сигнала сетки," Таубе говорит. "Эти открытия способствуют нашему пониманию нейронных механизмов, лежащих в основе наших способностей успешно ориентироваться в окружающей среде."