Мы воспринимаем мир по отношению к собственному телу с эгоцентричной точки зрения. Тем не менее наш мозг способен преобразовывать эту информацию в ориентированную на мир когнитивную карту окружающей среды, направляя нас независимо от того, куда мы смотрим или в каком направлении смотрим. Механизм этого оставался нераскрытым на протяжении десятилетий. Теперь ученые из Института исследований мозга Макса Планка и Франкфуртского университета Гете открывают нейронную цепь в мозгу грызунов, которая может играть ключевую роль в трансляции обеих точек зрения и помогать животному определять границы, чтобы избежать столкновения.
"Животные используют ориентиры в окружающей среде в качестве ориентира для определения своего положения и навигации по окружающей среде. У грызунов эта способность поддерживается очень специализированными типами нейронов, в том числе клетками места и клетками сетки, которые срабатывают только тогда, когда животное находится в определенном месте в окружающей среде, даже на открытой арене," объясняет Хироши Ито, руководитель исследовательской группы по схемам памяти и навигации и старший автор нового исследования.
Ретроспленальная кора головного мозга является важной областью мозга для обработки ориентировочной информации. Однако точная функция отдельных нейронов в этой области мозга до сих пор неизвестна. "Путем записи ретроспленальной коры головного мозга крысы мы обнаружили новый тип нейрона, который сигнализирует о местоположении границ комнаты, таких как стены, с точки зрения животного," говорит Джоэри ван Вейнгаарден, ведущий автор исследования. "Пограничные ячейки ведут огонь с высокой точностью. В этом случае, только когда граница находится на определенном расстоянии и в определенном направлении от животного." Но как пограничные клетки знают, когда нужно быть активными?? Используют ли они прямые сенсорные сигналы, такие как зрение или усы, чтобы обнаружить стены?? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи манипулировали сенсорным опытом животного. "К нашему большому удивлению, мы не увидели разницы, когда крыса исследовала лабиринт в полной темноте. Камеры продолжали стрелять, как и раньше," говорит ван Wijngaarden.
Взаимодействие между пограничными ячейками и пространственными ячейками
Вдохновленные этим неожиданным открытием, ученые решили исследовать, как пограничные клетки взаимодействуют с пространственными клетками в связанной области мозга, энторинальной коре, которая имеет решающее значение для пространственной обработки и формирования внутренней карты окружающей среды. "Мы регистрировали активность пространственных клеток энторинальной коры при подавлении пограничных клеток ретросплениальной коры с помощью лекарственного средства," ван Вийнгаарден объясняет свой подход. "Сначала мы не увидели эффекта. Однако, когда мы переключили передачи и вместо этого заставили замолчать пространственные клетки в энторинальной коре, мы внезапно заметили нарушение активности пограничных клеток в ретросплениальной коре," объясняет ван Вейнгаарден. "Это было большим сюрпризом, поскольку предполагает, что пограничные клетки фиксируют информацию об ориентирах без необходимости воспринимать ее напрямую. Вместо этого они полагаются на пространственную информацию из других областей мозга, чтобы вычислить свое положение."
"Что меня больше всего поразило," акции van Wijngaarden, "заключается в том, что существует тесная взаимосвязь между активностью этих нейронов и последующим движением животного. Когда крыса приближается к стене слева, пограничные клетки в правом полушарии активируются, как раз перед тем, как животное поворачивает направо. И наоборот, пограничные клетки в левом полушарии активны непосредственно перед левым поворотом, чтобы избежать столкновения." "Эти результаты открывают совершенно новую перспективу в этой области. Они дают первое представление о том, как внутреннюю карту мозга можно использовать для управления нашими движениями во время навигации. Надеюсь, это улучшит наше понимание того, как мозг воспринимает окружающий нас мир, чтобы перемещаться из одного места в другое," заключает Ито.