Впервые доказано существование навигационных нейронов у человека

Впервые доказано существование навигационных нейронов у человека

Каждый знает человека, который способен заблудиться "в трёх соснах". Некоторые узнают этого человека в себе. Ориентация в пространстве — задача довольно сложная, но нам приходится справляться с ней едва ли не ежедневно. Кто-то с лёгкостью дойдёт до главной площади в незнакомом городе, а кто-то потеряется по дороге в туалет в маленьком кафе. Чем же обусловлена способность к внутренней навигации?

В 2005 году команда учёных из Норвегии доказала, что мозг млекопитающих содержит особые клетки — grid-нейроны, которые начинают активно работать, когда животное находится в конкретных местах пространства. Тогда эксперименты проводились на крысах.

Недавно американцы заинтересовались этим же вопросом: Джошуа Джейкобс (Joshua Jacobs) и его коллеги из университета Дрекселя в Филадельфии решили выяснить, есть ли у человека такие же специфические нейроны.

Вообще, во время перемещения в пространстве активизируются три типа клеток: нейроны направления (работают, когда мы выбираем направление), нейроны места ("зажигаются", когда мы находимся в определённой точке) и те самые grid-нейроны, которые также иногда называют "координатными нейронами" или "нейронами координатной сетки".

Grid-нейроны посылают сигнал нейронам места, а затем обе группы клеток посылают сигналы гиппокампу — участку головного мозга, регулирующему переход кратковременной памяти в долговременную. Вся эта система ответственна за то, чтобы животное не заблудилось.

Наличие первых двух типов клеток у человека было доказано почти сразу, но с grid-нейронами возникли сложности: ранее имелись лишь косвенные свидетельства их существования в человеческом мозге.

Джейкобс и его команда провели эксперимент с участием 14 добровольцев. В головной мозг испытуемых уже были вживлены специальные электроды. Изначально они предназначались для лечения эпилепсии, но и для данного исследования оказались полезны.

Участникам эксперимента предложили сыграть в компьютерную игру, где они ездили на виртуальном автомобиле и запоминали локации различных объектов. Параллельно учёные следили за нейронной активностью испытуемых. После того как игроки освоились в виртуальном пространстве, их попросили вновь определить местоположение собранных предметов. Артефакты при этом оставались невидимыми до тех пор, пока игрок не приближался к нужной локации.

Виртуальная реальность была избрана не случайно: в обычной жизни человек бы использовал естественные ориентиры, из-за чего могли бы активизироваться другие клетки мозга, а в компьютерной игре добровольцам пришлось самостоятельно составлять мысленную карту местности, "зажигая" строго определённые нейроны.

Когда мы передвигаемся в пространстве, то нашу траекторию можно разбить на треугольники, соединённые друг с другом углами. Grid-нейроны активизируются лишь тогда, когда мы достигаем угла воображаемого треугольника. Когда испытуемые играют в компьютерную игру, это видно довольно отчётливо.

В ходе испытания исследователи заметили, что у добровольцев активизировались клетки в энторинальной коре (ответственна за память и навигацию) и передней поясной коре (участвует в процессе обучения) головного мозга — так же, как и у животных.

Интересно, что учёные увидели и отличие: только у людей "зажигались" нейроны префронтальной коры, которая ответственна за формирование новых эпизодических воспоминаний, связанных с конкретным местом и временем.

Джейкобс считает, что после ещё нескольких этапов данного исследования можно будет говорить о разработке лекарства, стимулирующего работу навигационных нейронов. Это поможет людям не только справиться с проблемами ориентации в пространстве, но и параллельно улучшить некоторые функции мозга для профилактики дегенеративных заболеваний. К примеру, ненормальная активность нейронов энторинальной коры провоцирует появление болезни Альцгеймера.

О результатах работы Джейкобса и его коллег можно почитать в журнале Nature Neuroscience.

Также по теме: Биологи обнаружили в носу форели магнитный навигатор  Биологи вновь заговорили об ориентации на местности у бабочек-монархов   Зоологи выяснили, как почтовые голуби ориентируются в пространстве  Скарабеи используют Млечный Путь в качестве компаса   Навигационная система для сердца

vesti.ru

Похожие новости:
Зеркальные нейроны отвечают за изучение языков
Исследователи университета штата Аризона заявили, что зеркальные нейроны, отвечающие за подражание и запоминание действий других, также играют важную роль в изучении второго языка, с новыми контекстами и особенностями построения фраз другого народа, сообщает rusday.net. Новое исследование должно ..
2013-12-29 2415 0 Научные открытия
0
Нобелевскую премию по физике дали за бозон Хиггса
Нобелевская премия в области физики присуждена профессорами Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру. Как объявили во вторник в Нобелевском комитете в Стокгольме, премия присуждена за "обнаружение механизма, который помогает нам понимать происхождение массы субатомарных частиц, существование которого было доказано ..
2013-10-9 1960 0 Научные открытия
0
Доказано существование новой формы материи
Международная группа исследователей доказала существование новой формы материи — экситония. Он является конденсатом экситонов — связанных друг с другом электронов и «дырок». Впервые это состояние вещества было предсказано почти 50 лет назад. Статья ученых опубликована в журнале Science. Об этом ..
2017-12-11 10920 0 Научные открытия
0
Найден способ предотвратить смерть мозга
Неврологи из университетской клиники Шарите в Берлине раскрыли процессы, происходящие в мозгу человека в процессе умирания. Оказалось, что «мозговое цунами» — волна деполяризации нервных клеток, неконтролируемо распространяющаяся по коре больших полушарий и вызывающая гибель нейронов, — может быть заблокирована. ..
2018-03-06 13467 0 Научные открытия
1
Ученые: нейронные сети мозга могут включать друг друга
Механизмы взаимного включения и выключения общефункциональных систем нейронов (нейронных сетей) были предсказаны при экспериментах на животных. Группе ученых из Стэндфордского университета удалось впервые выявить такой механизм в человеческом мозге, а также искусственно активировать его. Возбуждение «активных» нейронных ..
2013-11-29 2543 0 Научные открытия
0
Ученые предсказали существование самой легкой формы льда
Ученые из Университета Небраски-Линкольна предсказали существование семнадцатой формы льда с рекордно низкой плотностью. Результаты работы были опубликованы в журнале Science Advances.Новая форма льда, согласно исследованиям ученых, при обычных условиях представляет собой клатрат s-III — кристаллическое ..
2016-02-14 1643 0 Научные открытия
4
Биологи разглядели работу нейронов в мозге малька
Биологи научились видеть работу нейронов в мозге свободно движущихся животных и проследили затем, о чем думает малёк данио-рерио во время охоты на инфузорию. Работа опубликована в журнале Current Biology группы Cell, а ее краткое содержание пересказывает ScienceNow. Метод основан на использовании ..
2013-02-2 2002 0 Научные открытия
0
Работу нейронов мозга удалось снять на видео
Ученые-нейробиологи сняли на видео деятельность нейронов мозга зародыша рыбы-зебры. Для этого они применили технологию быстродействующей послойной оптической микроскопии. С помощью нее вспышки деятельности мозга регистрировались каждые 1.3 секунды, охватив около 80 % из 100 тысяч нейронов составляющих мозг зародыша рыбы-зебры. Полученные ..
2013-04-1 3536 0 Научные открытия
0
Ученые на пороге открытия таблетки любви
Как сообщает британская The Daily Mail со ссылкой на американских ученых, в ближайшем будущем будет доказано, что любовь – это лишь биохимическая реакция. Если это удастся доказать, наука не просто нанесет удар по романтиками, но и даст зеленый свет созданию "безотказного любовного зелья". В ..
2011-11-4 2263 0 Научные открытия
0
Ядерные испытания помогли изучить нейрогенез
Биологи показали, что в мозге человека, в отличие от многих животных, не происходит образование новых обонятельных нейронов. В этом им помогли ядерные испытания полувековой давности. Работа опубликована в журнале Neuron, ее краткое содержание можно прочитать в ScienceNow. Сравнительно недавно биологи установили, ..
2012-05-28 1726 0 Научные открытия
0
Оптогенетика позволила нейробиологам замедлить время
Американские нейробиологи показали, что активность дофаминовых нейронов в среднем мозге непосредственно влияет на субъективное восприятие времени. Статья опубликована в журнале Science, кратко ее содержание обсуждается в обзорном материале издания.Известно, что течение времени субъективно воспринимается по-разному и зависит от множества ..
2016-12-12 4042 0 Научные открытия
0
Клеток в мозге человека гораздо меньше, чем прежде считали
Специалисты в области неврологии давно установили, что человеческий мозг содержит 100 миллиардов нейронов, однако новый анализ показал, что их на самом деле на 14 миллиардов меньше. В действительности в мозге каждого человека находится не более 86 миллиардов нейронов, согласно новым сведениям бразильского ..
2012-03-12 2267 0 Научные открытия
0
Включателем памяти оказались всего несколько нейронов
Исследователи из Массачусетского технологического института показали, что для вызывания отдельных воспоминаний достаточно активации всего нескольких специфичных нейронов. Работа будет опубликованав журнале Nature, с кратким пересказом можно ознакомиться на сайте института. Исследователям было известно, какой белок синтезируются ..
2012-03-23 1586 0 Научные открытия
0
Ученые расшифровали SOS-сигналы нейронов
Ученые установили, как именно поврежденные нейроны привлекают к себе клетки микроглии, помогающие регенерации нервной ткани. Работа опубликована в журнале Developmental Cell, ее краткое содержание приводит ScienceNow. Биологи работали на модельном объекте - мозге рыбки данио-рерио (zebrafish, Danio ..
2012-05-25 2268 0 Научные открытия
1
Ученые обнаружили механизм адаптации мозга к стрессу
Израильские ученые недавно сообщили об открытии механизма влияния стресса на мозг человека. В новом исследовании, опубликованном в январских выпусках журнала Neuron, впервые был раскрыт новый механизм адаптации мозга к стрессу, который теперь поможет специалистам лучше понять, ..
2012-01-30 2516 0 Научные открытия
0