Исследователи открывают работу “системы GPS” мозга

Исследователи открывают работу

Подобно тому, как глобальная система позиционирования (GPS) помогает определить ваше местоположение, мозг имеет внутреннюю систему, помогающую определять местоположение тела, когда оно движется по окружающей среде.

Новое исследование, проведенное учеными из Принстонского университета, доказывает, как мозг выполняет эту задачу. Исследование, опубликованное в журнале Nature, указывает на то, что определенные нейроны отслеживания положения – называемые ячейками сетки – увеличивают и уменьшают свою активность, работая вместе коллективным образом для определения местоположения, а не каждая ячейка действует самостоятельно, как было предложено конкурирующая теория.

Ячейки сетки – это нейроны, которые становятся электрически активными, или "Огонь," как животные путешествуют в окружающей среде. Впервые обнаруженная в середине 2000-х годов, каждая клетка срабатывает, когда тело перемещается в определенные места, например, в комнату. Удивительно, но эти локации расположены в виде шестиугольника, как пробелы на китайской шахматной доске. (См. Рисунок.)

"Вместе ячейки сетки образуют представление пространства," сказал Дэвид Танк, Генри Л. Хиллман, профессор молекулярной биологии и руководитель исследования. "Наше исследование было сосредоточено на механизмах, действующих в нейронной системе, которая формирует эти гексагональные паттерны," он сказал. Первым автором статьи была аспирантка Кристина Домнисору, которая проводила эксперименты вместе с докторантом Аминой Кинкхабвала.

Домнисору измерял электрические сигналы внутри отдельных ячеек сетки в мозгу мыши, в то время как животные пересекали созданную компьютером виртуальную среду, разработанную ранее в лаборатории Tank. Животные передвигались на беговой дорожке размером с мышь, наблюдая за видеоэкраном в настройке, аналогичной системам виртуальной реальности в видеоиграх, используемых людьми.

Она обнаружила, что электрическая активность клетки, измеряемая как разница в напряжении внутри и снаружи клетки, сначала была низкой, а затем нарастала, увеличиваясь, когда мышь достигала каждой точки гексагональной сетки, а затем падала при движении мыши. вдали от этой точки.

Этот паттерн нарастания соответствовал предложенному механизму нейронных вычислений, называемому аттракторной сетью. Мозг состоит из огромного количества нейронов, соединенных вместе в сети, а сеть аттракторов представляет собой теоретическую модель того, как паттерны связанных нейронов могут вызывать активность мозга, работая вместе. Теория сети аттракторов была впервые предложена 30 лет назад Джоном Хопфилдом, Говардом А. Доцент кафедры естественных наук, почетный.

Команда обнаружила, что их измерения активности ячеек сетки соответствовали модели сети аттракторов, но не конкурирующей теории, модели колебательной интерференции. Эта конкурирующая теория предполагала, что ячейки сетки используют шаблоны ритмической активности или колебания, которые можно представить как синхронно тикающие быстрые часы, для расчета местоположения животных. Хотя исследователи из Принстона обнаружили ритмическую активность внутри большинства нейронов, паттерны активности, по-видимому, не участвовали в расчетах положения.

4 комментария к “Исследователи открывают работу “системы GPS” мозга”

Оставьте комментарий Отменить ответ

Exit mobile version