В новаторском исследовании ученые успешно определили «счетчик пройденного расстояния» в мозге, тщательно регистрируя нейронную активность бегущих крыс.
Исследователи отслеживали область, имеющую решающее значение для навигации и памяти, когда крысы исследовали замкнутую арену.
Команда наблюдала, что определенные клетки демонстрировали схему активации, похожую на счетчик пройденного расстояния, регистрируя активность с каждым последующим шагом, сделанным животным.
Последующее исследование с участием людей, перемещающихся по увеличенной версии теста навигации для крыс, показало, что аналогичный механизм существует и в мозге человека.
Исследование, опубликованное в авторитетном журнале Current Biology, предоставляет убедительные доказательства того, что ритмическая активность «сетчатых клеток» напрямую коррелирует со способностью точно оценивать пройденное расстояние.
«Представьте, что вы перемещаетесь между кухней и гостиной, — объясняет ведущий исследователь профессор Джеймс Эйндж из Университета Сент-Эндрюс. — [Эти клетки] находятся в той части мозга, которая отвечает за эту внутреннюю карту – способность мысленно помещать себя в окружающую среду».
Это исследование проливает свет на внутреннюю работу внутренней карты нашего мозга и потенциальные последствия, когда эта система выходит из строя. Нарушение ритмической активности счетчика пройденного расстояния посредством манипулирования окружающей средой приводит к ошибкам в оценке расстояния как у крыс, так и у людей.
Это явление проявляется в реальных сценариях, таких как навигация в темноте или густом тумане, где отсутствие визуальных ориентиров ставит под угрозу нашу способность надежно оценивать расстояния.
Чтобы эмпирически изучить это, исследователи обучили крыс пробегать заранее определенное расстояние на прямоугольной арене, вознаграждая точное выполнение кусочком шоколадных хлопьев.
Когда крысы точно преодолевали целевое расстояние, клетки, подсчитывающие пройденное расстояние, демонстрировали регулярные паттерны активации, происходящие примерно через каждые 30 см пройденного пути.
«Чем более последовательным был паттерн активации, тем более опытными становились животные в оценке необходимого расстояния для получения вознаграждения», — пояснил профессор Эйндж.
Исследователи смогли задокументировать счетчик пройденного расстояния в мозге, поскольку он точно отслеживал расстояние, пройденное крысой.
Важно отметить, что изменения формы арены нарушали регулярные паттерны активации, что приводило к тому, что крысам было трудно точно определить расстояние обратно до отправной точки для получения вознаграждения.
«Это довольно замечательно», — заявил профессор Эйндж. «Кажется, что они демонстрируют последовательную недооценку. Нерегулярность сигнала, по-видимому, заставляет их останавливаться преждевременно».
Ученые провели параллель с внезапным исчезновением визуальных ориентиров в туманных условиях.
«Хотя широко известно, что туман затрудняет навигацию, возможно, менее известно, что он также значительно ухудшает нашу способность точно оценивать расстояние».
Чтобы подтвердить эти результаты на людях, исследователи воспроизвели свой эксперимент с крысами в большем масштабе, построив арену размером 12 м x 6 м в студенческом союзе университета. Добровольцам было поручено выполнить ту же задачу, что и крысам – пройти определенное расстояние и вернуться к исходной точке.
Отражая результаты крыс, участники-люди последовательно и точно оценивали расстояние внутри симметричного прямоугольного ограждения. Однако, когда исследователи манипулировали формой арены, перемещая стены, участники начали совершать ошибки.
Профессор Эйндж отметил: «Крысы и люди демонстрируют быстрое обучение в задаче оценки расстояния. Однако, когда окружающая среда изменяется таким образом, что, как известно, искажает сигнал у крыс, мы наблюдаем идентичный поведенческий паттерн у людей».
Помимо предоставления ценной информации о навигации человека, ученые предполагают, что их результаты могут способствовать ранней диагностике болезни Альцгеймера.
«Конкретные клетки мозга, за которыми ведется наблюдение, расположены в одной из основных областей, пораженных болезнью Альцгеймера», — объяснил профессор Эйндж.
«Диагностические инструменты, такие как мобильные игры, предназначенные для оценки навигации, уже доступны. Мы очень заинтересованы в изучении аналогичных подходов, уделяя особое внимание оценке способностей к оценке расстояния».
Чтобы углубиться в эту тему, послушайте репортаж Виктории Гилл в программе BBC Inside Science.
Четыре типа личности «гуморов», впервые предложенные в Древней Греции, формировали наше представление о себе на протяжении тысячелетий – и до сих пор выглядят странно знакомыми.
Два запланированных сеанса посвящены объединению опекунов и семей для обмена мыслями, сообщает совет.
Filo Project регулярно проводит занятия для людей с деменцией в домах своих хозяев.
Жители дома престарелых в Бакстоне узнают позже в этом месяце, придется ли им уехать.
Жители и их семьи говорят, что предложения «отвратительны» в преддверии заседания совета.