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:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Глобальное потепление приводит к обесцвечиванию кораллов 06.12.2023 Изменение температуры океана, вызванное глобальным потеплением, становится ключевой причиной отбеливания кораллов по всему миру, предупреждает Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA). Этот процесс, при котором кораллы лишаются своих красочных водорослей и приобретают белый оттенок, замечен от Большого Барьерного рифа в Австралии до вод Флориды. Ученые предупреждают, что кораллы нуждаются в продолжительных периодах прохладной воды для успешного восстановления после отбеливания. В свете этой проблемы ведутся исследования и принимаются меры для поддержания здоровья рифов, такие как ограничение якорной стойки и борьба с инвазионными видами. Все это подчеркивает неотложность принятия мер для сдерживания изменения климата и сохранения уникальных экосистем океанов. Дерек Манзелло, руководитель Coral Reef Watch, подчеркивает, что отбеливание кораллов уже зафиксировано в 35 странах и территориях вокруг пяти океанов и морей. Специалисты опасаются, что, если температура воды не снизится, к 2040 году подобные процессы могут затронуть все мировые коралловые рифы. Восстановление кораллов после отбеливания требует длительных периодов прохладной воды, и без этого шансы на их восстановление снижаются. Недавние рекордные температуры оказали воздействие на коралловый риф, хотя не в такой мере, как в некоторых других регионах. Тем не менее, даже Мексиканский залив не остается невосприимчивым к изменениям климата, исследователи выражают беспокойство о перегреве территории и угрозе для кораллов. Хотя Flower Garden Banks пока выглядит менее подверженным отбеливанию, ученые активно ищут способы поддерживать здоровье рифов. Одной из мер является запрет на стойку якорей непосредственно на рифах, замененный использованием специальных плавучих кабелей для крепления к лодкам. Другие усилия направлены на борьбу с инвазионными видами рыб и организмов в зоне рифов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026