23 июля 2019, вторник, 22:44
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Мозг строит карту

Крысы помогли обнаружить нейроны, ответственные за пространственную ориентацию
Крысы помогли обнаружить нейроны, ответственные за пространственную ориентацию

Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2014 года получат нейробиологи Джон О`Киф (John O'Keefe), Эдвард Мозер (Edvard I. Moser) и Мэй-Бритт Мозер (May-Britt Moser) за работы, в которых описываются механизмы головного мозга, ответственные за ориентацию в пространстве.

Способность определять свое положение в пространстве, двигаться по определенному маршруту, осознавать взаимное расположение объектов – одна из важнейших функций мозга любого животного. Еще Иммануил Кант писал, что восприятие пространства – одна из врожденных, базовых умственных способностей, существующих  вне зависимости от опыта. Но определить, что именно отвечает за эту способность в мозге, и, по крайней мере отчасти, экспериментально подтвердить предположение Канта о врожденности понятия о пространстве ученые смогли только недавно.

В 1971 году в журнале Brain research была опубликована статья Джона О`Кифа и Джонатана Достровского The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat, где впервые описывались нейроны в гиппокампе головного мозга, которые возбуждались, только когда крыса попадала в определенное место внутри помещения, где она находилась. Эти нейроны получили название «нейронов места» (place cells). Активность нейронов изучалась в процессе естественного поведения животных: свободного передвижения по клетке. В дальнейшем Джон О`Киф продолжил исследования роли клеток гиппокампа в пространственной ориентации. В 1978 году выходит его книга The Hippocampus as a Cognitive Map (совместно с Линном Наделом).

Как установил О`Киф с коллегами, различные нейроны места, возбуждающиеся при нахождении крысы в разных точках пространства, образуют своего рода «ментальную карту» – отражение картины пространства в мозге животного. Он показал также, что гиппокамп может содержать несколько карт, представленных комбинациями различных нейронов места, которые были активны в разное время в разных средах.

В дальнейших экспериментах была показана роль нейронов места в формировании памяти. Утверждения Джона О`Кифа и его коллег, что гиппокамп играет роль в пространственной ориентации, поначалу воспринимались скептически, но, так как они были подтверждены скрупулезно проведенными экспериментами, эти выводы получили широкое признание. За работами О`Кифа последовали многочисленные исследования других авторов, значительно расширившие картину функций гиппокампа.

Некоторое время считалось, что пространственные функции в мозге связаны только с клетками гиппокампа. Но затем последовали дальнейшие открытия. Например, в 1985 году, также в экспериментах с крысами, Джеймсом Рэнком были обнаружены нейроны, возбуждавшиеся, когда крыса поворачивала голову в определенную сторону. Они находятся в основании гиппокампа (субикулуме) и получили название «нейронов направления головы» (head direction cells).

Затем наступил черед Эдварда и Мэй-Бритт Мозер, которые работают в Норвежском университете науки и технологии в Тронхейме. Они обнаружили, что при передвижениях крысы возбуждаются также нейроны энторинальной коры мозга – зоны, лежащей ниже гиппокампа. Причем картина этого возбуждения была очень необычной. Определенный нейрон активизировался в те моменты, когда крыса пересекала узел воображаемой координатной решетки в пространстве, причем эта решетка состояла из шестиугольных ячеек, подобных пчелиным сотам. Эти клетки получили название «нейронов координационной решетки» (grid cells, в русской литературе называются также grid-нейронами).

В опытах 2008 года был обнаружен еще один тип нейронов (border cells), который активируется, когда крыса подходит к стенкам своей клетки. Существование таких нейронов Джон О`Киф и его коллеги предсказали в работе 2000 года.

Активация нейронов места, нейронов направления головы и нейронов координатной сетки в мозге крысы, движущейся в пространстве. (Linda Palmer, Gary Lynch. A Kantian View of Space // Science. 2010. V. 328. P. 1487–1488.)

Нейроны места и нейроны координационной сетки были позднее обнаружены у других млекопитающих, в том числе и у людей. Существование «координатной решетки» в мозге человека находит подтверждение и в исследованиях методом функциональной магнитно-резонансной томографии.

Интересные исследования в области нейробиологии пространственного мышления были опубликованы в 2010 году в июньском номере журнала Science. Одно из них было выполнено Джоном О`Кифом и его коллегами из Университетского колледжа Лондона. Авторами другого стали Эдвард и Мэй-Бритт Мозер, их норвежские коллеги, а также биологи из Сент-Эндрюсского университета.

В этот раз исследователи решили изучить, когда начинают работать системы пространственных нейронов в мозге животного, когда формируются «ментальные карты». Фактически, это была попытка ответить на вопрос, прав ли был Иммануил Кант, считая идею пространства врожденной. Для этого ученые исследовали активность нейронов в мозге маленьких крысят, которые только начали делать первые шаги.

Происходило это примерно на шестнадцатый день после рождения. Зафиксировав с помощью электродов мозговую активность, ученые обнаружили, что «нейроны места» и «нейроны направления головы» работают у крысы с самого начала. А вот активность «нейронов координатной сетки» начинается через несколько дней. То есть способность оценивать направление и «привязывать» точку пространства к определенному нейрону у крыс оказалась врожденной, для нее не требуется обучения. Так что можно сделать вывод, что Кант прав хотя бы отчасти.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.