Чтобы помочь млекопитающим отслеживать, где они находятся в своем физическом окружении, их мозг разработал два типа специализированных клеток. Поместите клетки в огонь гиппокампа, когда животное находится в определенном месте, например, рядом с узнаваемым ориентиром. Сетки клеток в энторинальной коре, области, примыкающей к гиппокампу, запускаются, когда животное проходит через некоторый набор положений, расположенных как вершины шестиугольника; в совокупности эти шестиугольники накладываются друг на друга, образуя мозаику над местностью, подобной сетке (отсюда и название нейронов).
Оба вида ячеек «перераспределяются», когда животное попадает в новую среду, а клетки места, как было известно, перераспределяются при изменении ключевых характеристик в среде. Но ячейки сетки должны были быть более последовательными: считалось, что их поразительная математическая организация генерирует точную систему координат, которая не меняется со временем или в новых обстоятельствах. Казалось, что он обеспечивает статическую метрику евклидова пространства, которая может быть полезна для навигации даже в отсутствие внешних сигналов. Когда ученые, открывшие нейроны, были удостоены Нобелевской премии в 2014 году, ячейки сетки были в народе названы «внутренним GPS мозга».
Как правило, эксперименты, предназначенные для изучения активности клеток сетки, включают случайное кормление животного в коробке или аналогичной искусственной среде. Но Лизе Джокомо, нейробиологу из Стэнфордского университета, было любопытно, может ли что-то другое произойти в дикой природе, где животные ищут пищу более стратегически, с конкретными целями и мотивами. Там, например, они могут использовать информацию из предыдущего опыта, чтобы вести поиск. Могут ли эти факторы влиять на сигнал «GPS» в энторинальной коре и связывать его с чем-то большим, чем просто положение?
Результаты, которые Giocomo и ее коллеги сообщили в Science, указывают именно на этот вывод: похоже, наличие цели влияет на то, как мозг кодирует его пространственную среду, и, возможно, на многое другое.
Команда Джокомо зафиксировала активность нейронов в энторинальной коре крыс, когда они пробежали в тестовой среде в поисках случайно размещенной пищи. Затем команда снова запустила эксперимент - но только после обучения крыс, чтобы иногда ассоциировать определенное место в окружающей среде с большой продовольственной наградой.
Эта тренировка, по-видимому, изменила схему стрельбы ячеек сетки крыс: нейроны стреляли ближе к месту награды, уменьшая расстояние между навигационной сеткой вокруг этой позиции, как вода, стекающая по стоку. Общая ориентация или наклон сетки также поворачивается, как будто реагируя на совершенно другой пространственный контекст.
Возможно данные исследование в дальнейшем помогут изучить не только мозг крыс, но и мозг человека.
Статья оригинал: Бам!