Нейробиологи выяснили, как мозг строит карты местности во сне

Уже несколько десятилетий известно, что в основе навигационной системы мозга лежат так называемые нейроны места в гиппокампе. Нейробиологи Массачусетского технологического института (MIT) провели эксперименты на мышах, в которых выяснили, как эти нейроны взаимодействуют друг с другом. Подробности исследования приведены в декабрьском выпуске Cell Reports.

Представьте, что вы побывали в каком-то новом месте, предлагает Вэй Го с кафедры мозга и когнитивных наук MIT.

«В первый день мозг не очень хорошо представляет пространство. Нейроны запоминают лишь отдельные местоположения. Но на пятый день они образуют карту. Если вам нужна карта, надо, чтобы все эти нейроны работали вместе в скоординированном ансамбле», — объясняет он.

Ученые запускали мышей в лабиринты для исследования, не мотивируя их вознаграждением. Затем наблюдали за активностью клеток в области CA1 гиппокампа, определяя ее по флуоресценции при накоплении ионов кальция. «Вспышки» нейронов места зафиксированы как в момент путешествий, так и при их воспроизведении во сне.

Активность этих клеток развивалась немедленно и оставалась неизменно высокой в течение нескольких последующих дней. Но сама по себе она не дает понимания сложности происходящих процессов.

При помощи алгоритмов снижения размерности данных ученые исследовали взаимодействия между отдельными нейронами и выявили среди них «слабо пространственные», активность которых коррелирует не столько с воспоминаниями о конкретном местонахождении, сколько с паттернами активности других нейронов в сети.

В первые несколько дней после посещения нового места в гиппокампе строится когнитивная карта — по словам Го, не буквальная, а схематическая. По мнению Мэтью Уилсона, заведующего проводившей эксперименты лабораторией, на нее накладываются связанные с местом воспоминания. Вероятно, это отличительные особенности, которые могут служить ориентирами — какая именно информация остается на ментальной карте, еще предстоит выяснить, потому что в этом исследовании мыши гуляли в безликих лабиринтах.

Подтверждено также, что для мысленного картографирования обязательно нужен сон — чтобы доказать это, части мышей после исследования лабиринта не давали спать.