Международная команда исследователей проанализировала реакцию мозга на повороты головы с помощью внешней и внутричерепной ЭЭГ. Оказалось, что перед движением в мозге появляется нейронный сигнал, исходящий из средней височной доли. Именно там нейроны обрабатывают информацию о местоположении человека и задают направление головы. Результаты позволят улучшить результаты ЭЭГ-исследований. Исследование опубликовано в журнале Nature Human Behavior.
Credit: Freepic
Чтобы ориентироваться в пространстве, мозг использует информацию о направлении движения и особые группы нейронов, за открытие которых у грызунов в 2014 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине (Джон О’Киф и супруги Мозеры). Среди этих нейронов – клетки места, клетки решетки и особые нейроны поворота головы, отмечающих поворот головы животного и соотносящих его с движением тела.
Однако исследовать такое у человека было непросто – такие манипуляции с животными, которые проводились с грызунами недопустимы для человека. Более того, большинство технологий электрофизиологических исследований человека требуют, чтобы голова была зафиксирована в одном положении.
Немецкие и британские ученые решили эту проблему с помощью мобильных устройств для электроэнцефалографии (ЭЭГ) и записи отслеживания движений. Они собрали 62 добровольца и разделили их на две группы: в первой 52 участника обследовались с помощью ЭЭГ, а во второй 10 человек проходили мониторинг с помощью внутричерепных электродов, фиксирующих данные из гиппокампа и соседних областей. Участники двигали головой и глазами в заданных направлениях.
Получив данные о движении и удалив все накладывающиеся сигналы (в том числе артефакты работы мышц, поворачивающих голову), ученые смоделировали точный нейронный сигнал, который проявляется в мозге непосредственно перед поворотом головы. По словам авторов, источником этого эффекта является средняя височная доля — именно там мозг обрабатывает информацию о местоположении и задает направление головы. Это оказалось схожим с аналогичной работой мозга у мышей и крыс.
«При непосредственном сравнении направления головы и настройки, связанной со взглядом, мы обнаружили, что мозг поддерживает оба кода во время активной навигации, причем более сильная настройка на направление поворота головы происходит в средней височной доле. В совокупности наши результаты раскрывают таксономию сигналов направления головы на уровне популяции в человеческом мозге, которая напоминает те, которые наблюдались у отдельных групп грызунов», — говорят исследователи.
Текст: Ксения Земскова, Алексей Паевский
Griffiths, B.J., Schreiner, T., Schaefer, J.K. et al. Electrophysiological signatures of veridical head direction in humans. Nat Hum Behav (2024). https://doi.org/10.1038/s41562-024-01872-1