Нейронный спидометр нашего мозга

29.07.2015

Исследователи из Норвежского университета естественных и технических наук, Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры (May-Britt, Edvard Moser) обнаружили в мозге крысы нейроны скорости - их активность менялась в зависимости от того, как быстро двигалась крыса.

Еще в 2005 году ученые нашли в энторинальной коре группу нервных клеток, которые быстро получили прозвище GPS-системы мозга. Эти клетки по очереди возбуждаются, пока индивидуум передвигается в пространстве, - то есть, можно сказать, что нейроны отмечают участки территории. Особенность же их в том, что включаются такие нейроны по особой схеме, разбивая пространство на шестиугольные фрагменты, делая его похожим на огромную решетку. Отсюда и их название - grid-нейроны, или нейроны решетки. Сама же энторинальная кора играет большую роль в формировании пространственной памяти и декларативной памяти (о событиях и объектах, которые мы видели своим глазами).

Но, как легко понять, работа клеток пространственной ориентации зависит от того, с какой скоростью индивидуум движется через ландшафт. Очевидно, что работа нейронной GPS-системы должна корректироваться какими-то датчиками скорости. С другой стороны, картирование местности зависит еще и от окружающего контекста, направления движения, наличия или отсутствия границ. Поэтому найти нейроны, которые отмечали бы скорость, было весьма непростой задачей: их активность в мозге подопытных животных требовалось отделить от активности других, которые реагировали на смену направления, на контекст и т. д. Кроме того, свободно перемещающееся животное часто останавливается, и во время остановки, по словам авторов работы, мозг - по крайней мере, та его часть, которая отвечает за ориентацию в пространстве - вообще переключается в другой режим работы.

Нейробиологи воспользовались остроумным устройством, похожим на автомобиль без дна: крыса в нем могла двигаться только в одном направлении и с той скоростью, с которой двигалось само устройство. "Автомобиль" был запрограммирован менять скорость, но ни разу не останавливаться на протяжении тех 4 метров, которые он "проезжал" вместе с крысой. В результате удалось обнаружить клетки, чья активность четко менялась при ускорении или при замедлении движения, причем они работали даже в том случае, если животное двигалось в темноте. В этом они похожи на нейроны пространственной решетки, которые работают вне зависимости от окружения, расчерчивая окружающее пространство независимо от того, что находится вокруг. (За конкретное наполнение ландшафта отвечают другие клетки, открытые Джоном О'Кифи, разделившим Нобелевскую премию с супругами Мозер.) Нейроны скорости находятся там же, где и grid-нейроны - в энторинальной коре, и, скорее всего, обе группы клеток активно общаются друг с другом. Результаты исследований опубликованы в Nature.

Однако не факт, что новые клетки окажутся единственными, что обладают функцией спидометра. По словам Майкла Хассельмо (Michael Hasselmo) из Бостонского университета, у него и его сотрудников скоро будет опубликована статья с описанием нескольких типов измеряющих скорость нейронов, среди которых есть и те, что находятся в энторинальной коре.

С другой стороны, можно вспомнить совсем недавнюю работу в Neuron - в ней нейробиологи из Университета Бонна и Немецкого центра нейродегенеративных болезней описывают нейронную цепь, связывающую пространственную память и скорость передвижения. Меняя частоту импульсов в этой цепи, можно было повлиять на поведение мыши, на то, как она двигалась. Скоростная цепочка клеток оказалась связана с гиппокампом, главным центром памяти; с другой стороны, энторинальная кора тоже входит в "зону влияния" гиппокампа.

Хотя все описанные эксперименты выполнялись на животных, у человека, скорее всего, дела обстоят точно так же - ведь и для нас важно знать скорость собственного движения. Возможно, существует несколько нейронных спидометров, которые вместе следят за перемещениями тела и сообщают о них в GPS-системе, которая, в свою очередь, вместе с картами, хранящимися в памяти, формирует картину того, где мы находимся.

<< Назад: Детская обувь с GPS-трекером 30.07.2015

>> Вперед: Транзистор из одной молекулы и нескольких атомов 29.07.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Гибкие и эластичные источники питания 10.10.2014 Специалисты Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что графен можно использовать для создания гибких и эластичных источников питания, которые будут востребованы в носимой электронике. Ученые скрепили кусочки графена в лист и смяли его, подобно тому, как сминают лист бумаги. "Мятая графеновая бумага" оказалась подходящим кандидатом для использования в ионисторах, поскольку она имеет большую площадь поверхности относительно занимаемого объема. Важно, что "бумага" не повреждается и не утрачивает свои качества даже при значительной деформации. Например, ее можно растянуть до 800% от первоначального размера или смять и расправить снова 1000 раз. Разработчики подтвердили работоспособность своих идей на практике, изготовив прототип ионистора, в котором электроды из графена были разделены слоем диэлектрика, роль которого выполнил гидрогель с подходящими свойствами. По словам исследователей, новые источники питания могут быть недорогими и простыми в производстве. Помимо ионисторов, описанный подход годится и для других гибких электронных компонентов, например, датчиков.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025