Вчені розшифрували новий просторовий код — орієнтація мозку

Щоб орієнтуватися в просторі, у мозку є подвійна система навігації. У неї входять так звані grid-нейрони, або нейрони решітки, і нейрони місця. Нейрони решітки — це щось на зразок системи GPS: під час руху вони включаються за особливою схемою, розбиваючи простір на шестикутні фрагменти, роблячи його схожим на величезну решітку. Нейрони решітки задають систему координат, в якій мозку зручно описувати конкретний ландшафт і власні переміщення в просторі, інформує Ukr.Media.

Нейрони місця — це клітини-картографи. Вони активуються у відповідь на сукупні особливості ландшафту, запам'ятовуючи якесь нове місце, де виявився індивідуум. Нейрони місця знаходяться в гіпокампі, який називають одним з головних центрів пам'яті в мозку. Безліч експериментів показали, що в гіпокампі дійсно зберігаються різні карти місцевості. За відкриття нейронів решітки і нейронів місця у 2014 році була присуджена Нобелівська премія.

Однак з нейронами-картографами залишалася одна проблема. Їх роботу вивчали на мишах, яких запускали досліджувати зовсім невеликий простір, площею кілька десятків квадратних сантиметрів. З експериментів випливало, що кожен окремо взятий нейрон місця запам'ятовує тільки яке-небудь одне місце. Але в реальності нам — та й мишам теж — доводиться мати справу з ландшафтами і територіями, набагато більшими, ніж кілька десятків сантиметрів. І якщо порахувати, скільки нейронів потрібно, щоб запам'ятовувати реальні ландшафти, то вийде, що у мозку в гіпокампі просто немає стільки нервових клітин.

Наприклад, якщо взяти кажанів, то число нейронів в їх гіпокампі дорівнює 105, адже для того, щоб орієнтуватися в їх багатокілометрових польотах, число нейронів повинно бути 1013-1015. Щоб зрозуміти, як працює система навігації на великих територіях, співробітники Інституту Вейцмана поставили експеримент з єгипетськими летючими собаками, які летіли по тунелю довжиною 200 метрів. Активність нейронів гіпокампу відстежували за допомогою імплантованих в мозок електродів, а точне положення кажанів оцінювали за допомогою спеціальних антен, які дуже точно стежили за переміщеннями тварин.

Насправді нейрони місця реагують і запам'ятовують не якесь одне-єдине місце, а багато місць. Більш того, ці ландшафти, за які відповідає нейрон місця, можуть двадцятикратно відрізнятися один від одного за величиною. Тобто один і той же нейрон кодує не просто різні місця, але місця різного масштабу.

Дослідники не просто констатували, що нейрони місця працюють не так, як вважалося, але і розшифрували новий просторовий код і змоделювали його за допомогою машинних алгоритмів. Комп'ютерна модель показала, що якщо на малих масштабах цей код так само ефективний, як і інші варіанти кодування місцевості, то на великих територіях він працює з більшою точністю. Можна припустити, що та ж система просторового кодування працює і в інших ссавців, які подорожують частіше і далі, ніж кажани.