GPS в голове? Ритмическая активность нейронов для кодирования положения в пространстве

Проф. Доктор. Мотохару Йошида и его коллеги из Бостонского университета исследовали, как ритмическая активность нервных клеток поддерживает пространственную навигацию. Ученые показали, что клетки энторинальной коры, которая важна для пространственной навигации, колеблются с индивидуальными частотами. Эти частоты зависят от положения клеток в энторинальной коре. "До сих пор люди считали, что частота модулируется взаимодействием с нейронами в других областях мозга", говорит Ёсида. "Однако наши данные показывают, что это может быть не так. Частота может быть фиксированной для каждой ячейки. Нам могут потребоваться новые модели для описания вклада ритмической активности в пространственную навигацию." Исследователи сообщают в Journal of Neuroscience.

Ритмичный мозг находит свой путь

Мозг, кажется, представляет окружающую среду как карту с идеальными расстояниями и углами", объясняет Ёсида. "Однако мы не роботы с системами GPS в голове. Но ритмическая активность нейронов энторинальной коры, кажется, создает своего рода карту." Активность отдельных нейронов в этой области мозга представляет собой разные положения в пространстве. Если животное находится в определенном месте, срабатывает определенный нейрон. Ритмическая активность каждой ячейки может позволить нам закодировать набор позиций, которые образуют регулярную сетку. Компьютерное моделирование предыдущих исследований показало, что сигналы от клеток в других областях мозга влияют на ритмическую активность энторинальных нейронов. Используя электрофизиологические записи на крысах и компьютерное моделирование, Йошида и его коллеги исследовали природу этого влияния.

Выражение клеточного ритма в числах

Чтобы смоделировать входные сигналы от других клеток, Йошида и его коллеги варьировали напряжение на клеточной мембране (мембранный потенциал). Изменение мембранного потенциала от состояния покоя к более положительным значениям тем самым напоминало входной сигнал от другой клетки. Мембранный потенциал клеток энторинальной коры непостоянен, а периодически увеличивается и уменьшается; он колеблется. Ученые определили, насколько быстро изменился мембранный потенциал (частота) и насколько велики были различия в этих изменениях (амплитуда), когда они сдвинули средний мембранный потенциал, вокруг которого колебался потенциал.

Позиция определяет частоту

В состоянии покоя колебания мембранного потенциала энторинальных клеток были слабыми и находились в широком диапазоне частот. Если мембранный потенциал сдвигался к более положительным значениям, имитируя вход другой клетки, колебания становились сильнее. Кроме того, мембранный потенциал теперь колебался с определенной частотой, которая зависела от положения клетки в энторинальной коре головного мозга. Клетки в верхней части этой области мозга демонстрировали колебания с большей частотой, чем клетки в нижней части. Однако частота не зависела от дальнейших изменений мембранного потенциала и, следовательно, в значительной степени не зависела от входных сигналов от других клеток.

2 комментария к “GPS в голове? Ритмическая активность нейронов для кодирования положения в пространстве”

Оставьте комментарий