Как мозг помогает нам находить дорогу домой
Ученые из Немецкого центра исследований рака и университетской клиники Хайдельберга совершили настоящий прорыв в понимании того, как наш мозг помогает нам ориентироваться в пространстве. Оказывается, те самые нервные клетки, которые считались чем-то вроде встроенного навигатора, работают гораздо хитрее и гибче, чем думали раньше. Речь идет о так называемых нейронах решетки. Они находятся в энторинальной коре головного мозга. Их открытие в 2004 году произвело настоящий фурор в научном мире, а спустя десять лет троим ученым даже вручили Нобелевскую премию по медицине именно за исследование этой удивительной системы навигации в мозге.
Долгое время считалось, что эти клетки создают в голове что-то вроде неизменной координатной сетки. Представьте себе карту, по которой вы всегда можете определить свое местоположение. Вот примерно так, думали ученые, и работают нейроны решетки. Но немецкие исследователи под руководством Ханны Мойер и Кевина Аллена обнаружили нечто совершенно неожиданное.
Для своих экспериментов они придумали довольно интересное задание для мышей. Зверьков помещали в специальный лабиринт, где им нужно было найти маленький рычажок, нажать на него, получить награду и вернуться обратно в безопасное место. Причем делать это приходилось как при свете, так и в полной темноте. А ученые тем временем с помощью тончайших электродов записывали активность тысяч нервных клеток в мозге грызунов. И тут началось самое интересное. Привычные регулярные узоры активности нейронов решетки вдруг исчезли! Вместо этого клетки начали вести себя совершенно по-другому. Во время поиска рычажка они ориентировались на стартовую точку. Но стоило мыши найти цель и нажать на рычаг, как вся система мгновенно перестраивалась. Буквально за несколько секунд внутренняя карта переключалась на новую точку.
Кевин Аллен, один из руководителей исследования, отметил: нейроны решетки работают скорее как локальная система позиционирования, а не как глобальная спутниковая навигация. Вместо этого мозг использует невероятно гибкую стратегию, которая меняется в зависимости от ситуации и контекста. Он не просто хранит одну большую карту местности. У него есть множество локальных карт, и он мастерски переключается между ними по мере необходимости.
Но и это еще не все сюрпризы. Ученые заметили, что когда мыши долго искали цель, их внутренние карты начинали немного дрейфовать. И самое удивительное — направление этого дрейфа предсказывало, куда именно побежит мышь, когда решит вернуться домой. Получается, мозг заранее готовится к обратному пути, даже когда животное еще ищет цель.
Это открытие имеет огромное значение не только для фундаментальной науки. Понимание того, как работает наша внутренняя система навигации, может помочь в диагностике и лечении различных заболеваний. Особенно важно это для болезни Альцгеймера, при которой одним из первых симптомов становится именно нарушение ориентации в пространстве. Пациенты теряют способность находить дорогу домой, забывают, где находятся знакомые места, путаются во времени и пространстве.
