В мозге человека обнаружен нейронный «компас» для ориентации на местности
В Пенсильванском университете провели серию экспериментов, итогом которых стало открытие своеобразного «компаса» в мозге, который помогает ориентироваться на местности, отслеживая направление взгляда. Результаты исследования вышли в Journal of Neuroscience.
В нем приняли участие 15 добровольцев, которых посадили за руль виртуального такси, а в реальности положили в фМРТ-сканер. Участникам дали задание найти пассажира и отвезти его сначала в один магазин, потом в другой. Испытуемые катались по дорогам двух городов с идентичной планировкой, но разными визуальными текстурами (обычный город и его постапокалиптическая версия).
Для анализа данных использовалась сложная методика воксельной кодирующей модели, чтобы отличить нейронную активность, связанную с направлением взгляда, от мощных сигналов зрительного потока.
Выявлены два участка коры, которые показали устойчивую активность, связанную с направлением взгляда: ретроспленальная кора (Retrosplenial Complex, RSC) и верхняя теменная доля (Superior Parietal Lobule, SPL). Вместе они играют роль компаса, включающегося при изменении направления и ослабляющего активность при его сохранении.
Этот «компас» оказался невероятно стабильным — его сигнал одинаково хорошо определялся в двух визуально различных, но пространственно идентичных городах. Более того, модель, обученная на данных одного города, предсказывала активность в другом.
«Показания компаса» сравнили в разных районах города и убедились, что они кодируют именно направление, а не особенности конкретного места. Проверили также, что работа компаса никак не зависит от задачи (поиск пассажира или его доставка) — то есть она связана именно с ориентацией, а не целью движения или мотивацией.
Интересно, что пики активности в вокселях RSC и SPL равномерно распределены по всем направлениям, как и должно быть у настоящего компаса, а минимумы активности сконцентрированы вокруг основных осей среды, особенно направлений Север и Юг. Это говорит о том, что мозг кодирует направление относительно главной оси окружающей среды, например, «на 45° к востоку от севера», а не в абсолютных величинах.
«Потеря чувства направления может происходить при нейродегенеративных заболеваниях, поэтому дальнейшее изучение функции этих двух областей мозга может помочь в раннем выявлении или отслеживании прогрессирования этих заболеваний. Нас также интересует, как люди ориентируются в пространстве, используя как визуальные, так и внутренние сигналы — это связано с проблемами, с которыми сталкиваются люди с ослабленным зрением», — пояснил профессор Рассел Эпштейн.
Таким образом, RSC и SPL играют критически важную роль в поддержании чувства направления, и этот внутренний «компас» основан на глобальной структуре окружающей среды, а не на локальных признаках — подобно найденным ранее нейронам направления головы у грызунов.
