У ученых редко есть возможность изучить единственное поведение клетки глубоко в живущем человеческом мозгу. Но американская команда былапредлагаемый шанс сделать записи человеческого мозга в пациентах эпилепсии, проходящих лечение это вживленные электроды глубоков их мозгах.
Исследователи обнаружили, что у людей, как другие животные, кажется, есть тип клетки головного мозга, ведущей себя как GPS.Ученые уже обнаружили, что мозги грызунов и нечеловеческих приматов имеют клетки «сетки», помогающие животным хранитьслед их относительного местоположения при навигации в незнакомой среде.Клетки сетки посылают сигналы другой группе клеток, названных клетками места, и они оба посылают сигналы в гиппокамп, областьмозг, который важен для формирования памяти. Вместе, две группы клеток помогают сделать умственную картину того, где животное находится в своей среде.
Но кроме исследования издал в 2010, который использовал атравматичные сканирования головного мозга, чтобы предложить, чтобы клетки сетки существовали в человеческих мозгах, этомпоследнее исследование является первым, чтобы привести прямое доказательство активности клетки сетки в человеческих мозгах.Джошуа Джейкобс, управляющий познавательной мозговой лабораторией динамики в Университете Дрекселя в Филадельфии, Пенсильвания и коллегах, пишет об их результатах исследования в онлайновой проблеме этой недели Нейробиологии Природы.
Клетки сетки получают свое имя от треугольной структуры сетки, которую они, кажется, используют, чтобы представить пространственное местоположение. Вообразите себяположение на шаблонном полу сделано из взаимосвязанных форм треугольника.
Поскольку Вы идете вокруг, Вы пересекаете от одного треугольника до другого.Клетки сетки, кажется, картируют такую структуру сетки из-за способа, которым пронзает их активность, поскольку Вы пересекаете сетку.Это поведение клетки, которое является различным от той из других клеток головного мозга, позволяет мозгу отслеживать то, как далеко Вы путешествовалиот отправной точки, или от Вашей последней очереди. Этот тип навигации называют интеграцией пути.
Джейкобс сказал прессу:«Критически важно, что эта структура сетки таким образом непротиворечивая, потому что это показывает, как люди могут отслеживать их местоположение даже в новомсреды с противоречивыми расположениями."Внедренные в электрод пациенты эпилепсии провели видеоигру
Для их исследования команда сделала запись мозговой активности в 14 пациентах эпилепсии, когда они играли в видеоигру на ноутбуке в ихбольничные койки. Пациенты проходили лечение, потребовавшее, чтобы у них были электроды, внедренные глубоко в их мозгах.В видеоигре пациенты использовали джойстик, чтобы управлять велосипедом, на котором они «ездили» вокруг широко открытого ландшафта.
Они имели кпроведите и восстановите объекты от различных пунктов в неизвестной среде, и затем вспомните, где объекты были расположены.Сначала у них были пробные прогоны, где они смогли видеть объекты от далеко. Тогда объекты были невидимы, и они имелиначаться с центра карты и найти объекты. Когда велосипед был правильным перед объектом, это стало видимым.
В заключительном этапе игры исследователи попросили, чтобы пациенты ездили на велосипеде до определенных объектов.Во время этих различных стадий игры исследователи наблюдали активность отдельных клеток в мозгах пациентов. Онивидел, как различные клетки сетки разожгли в разное время, в зависимости от того, где пациент был на их сетке.Джейкобс говорит, что треугольная структура сетки, кажется, играет ключевую роль в навигации, объясняя:«Без клеток сетки вероятно, что люди часто заблудились бы или имели бы, чтобы провести основанный только на ориентирах.
Клетки сеткитаким образом критически важны для поддержания смысла местоположения в среде."Ведущий автор Майкл Кэхана, нейробиолог и преподаватель психологии в Университете Пенсильвании, добавляет:«Существующее обнаружение клеток сетки в человеческом мозгу, вместе с более ранним открытием человеческих гиппокампальных ‘клеток места’,которые стреляют в единственные местоположения, представляют убедительные свидетельства для общей картографии и навигационной системы, сохраненной через людей иболее низкие животные."Клетки сетки в человеческих пациентах были найдены в части мозга, известного как энторинальная кора, которая является также где онибыли найдены у животных.
Энторинальная кора является одним из первых отделов головного мозга, которые будут затронуты при болезни Альцгеймера. Джейкобс говорит понимание сеткиклетки могли помочь нам лучше понять, почему люди с болезнью Альцгеймера становятся diosoriented и возможно даже находят способ улучшить их функцию мозга.