Нейробиологи объяснили, как мозг «читает» движения других людей
Ученые представили новые доказательства того, что зеркальные нейроны помогают мозгу понимать чужие действия, анализируя не только их конечную цель, но и сам процесс движения. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, помогает разрешить многолетний спор о том, какую именно информацию кодируют эти клетки мозга.
Зеркальные нейроны находятся в премоторной коре — области, отвечающей за планирование движений. Их особенность в том, что они активируются как тогда, когда человек или животное выполняет действие самостоятельно, так и при наблюдении за тем, как то же действие совершает кто-то другой.
Старый спор получил новое объяснение
После открытия зеркальных нейронов ученые так и не пришли к единому мнению, какую информацию они передают. Одни считали, что эти клетки реагируют только на конечную цель действия — например, желание взять или переложить предмет. Другие предполагали, что они отслеживают весь процесс движения.
«Раньше понятие "цель действия", которое якобы кодируют эти нейроны, оставалось довольно расплывчатым, а прямых доказательств было немного. Поэтому мы решили проверить гипотезу, которой уделяли недостаточно внимания, — что зеркальные нейроны отражают детальную кинематику движения как во время собственного действия, так и при наблюдении за ним», — рассказал соавтор работы, профессор физиологии Университета Крита Василис Раос.
Под кинематикой исследователи понимают то, как именно происходит движение. Это скорость руки, положение запястья, расстояние между пальцами и траектория, по которой кисть приближается к предмету.
Макаки брали предметы и наблюдали за человеком
Чтобы проверить гипотезу, ученые записали активность 433 нейронов в премоторной коре двух макак. Сначала животные брали четыре предмета разной формы — шар, цилиндр, кольцо и небольшой кубик. Каждый требовал своего способа захвата. Например, шар нужно было обхватывать всей ладонью, а кубик — брать точным движением большого и указательного пальцев.
Затем обезьяны неподвижно наблюдали, как те же действия с теми же предметами выполняет человек. В это время система трехмерного захвата движения фиксировала скорость руки, положение запястья и пальцев на протяжении всего движения.
Решающую роль сыграла работа всей сети
Главное открытие связано с тем, что авторы анализировали не отдельные нейроны, как это обычно делалось раньше, а их совместную работу. Выяснилось, что разные клетки активируются на разных этапах движения. Поэтому по отдельности они действительно могут выглядеть несогласованными. Однако вместе они формируют единую картину происходящего.
Наиболее сильное совпадение между собственными и наблюдаемыми действиями возникало в самые сложные моменты движения — когда рука уже приближалась к предмету и формировала нужный хват. Более того, по активности всей сети ученые смогли предсказать, как именно двигалась рука. Работала и обратная зависимость: по данным о движении удавалось восстановить характер активности нейронов.
«Наши результаты показывают, что зеркальные нейроны действительно "отражают" чужие действия, но это становится очевидно, когда мы анализируем активность целой популяции нейронов, а не отдельных клеток. Такая сеть содержит подробную информацию о том, как действие развивается во времени», — рассказал Раос.
Исследователи также обнаружили, что подобным образом работают и некоторые нейроны, которые активируются только во время собственных движений. Это говорит о том, что непрерывное отслеживание движений может быть общей особенностью премоторной коры, а не исключительно зеркальных нейронов.
Авторы подчеркивают, что новые результаты не опровергают идею о том, что зеркальные нейроны помогают понимать намерения других людей. Скорее наоборот: мозг, вероятно, делает вывод о цели именно по тому, как выполняется движение.
«Это не противоречит идее, что зеркальные нейроны помогают понимать цель действия. Скорее наоборот: намерения отражаются в самом движении, поэтому мозг может понять, чего хочет добиться человек, наблюдая за тем, как он двигается», — пояснил Раос.
