Американские нейрофизиологи обнаружили в мозгу человека особый тип клеток, отвечающих за наше пространственное ориентирование и способность возвращаться к началу пути. Ранее такие клетки были обнаружены только у грызунов.
Эти клетки были найдены в ходе лечения пациентов, страдающих приступами эпилепсии, командой ученых под руководством Джошуа Якобса, преподавателя Школы биомедицинских наук при Университете Дрексела (Филадельфия). Для мониторинга болезни в мозг 14 лежачих больных были вживлены электроды, при помощи которых медики контролировали активность разных областей мозга.
Имея 14 пациентов с вживленными в мозг электродами, ученые решили воспользоваться случаем и исследовать активность их мозга при ориентировании на местности.
Прикованных к постелям больных попросили выполнить на ноутбуке несложные задания, напоминающие игры-«бродилки», в которых игрок должен ходить по местности. Сначала пациенты выучили, где в виртуальной площадке, имеющей такие ориентиры, как стены и цветной пол, находятся четыре определенных предмета. Затем эти предметы становились невидимыми, а добровольцам показывался один из предметов. Затем пациенты, управляя при помощи джойстика виртуальным велосипедом, должны были находить путь по памяти до выбранного случайным образом предмета, а экспериментаторы в это время следили за активностью их мозга.
При помощи электродов, которые могли фиксировать активность отдельных нейронов мозга, исследователи обнаружили область в энторинальной коре, которая возбуждается в тот момент, когда человек ориентируется на знакомой местности или ищет точку, откуда начал свой путь.
Эта область состоит из grid-нейронов, или нейронов координатной сетки, которые выстроены в гексагональную структуру.
Такие нейроны не являются уникальными для животного мира – в 2010 году подобные клетки были обнаружены у крыс в ходе неинвазивного исследования их мозга. По мнению авторов открытия, опубликованного в журнале Nature Neuroscience, эта область мозга отвечает как раз за то, насколько легко мы находим выход из леса и запоминаем путь, по которому шли.
Кроется ли в ней причина того, что в России принято называть красивым, но ненаучным термином «топографический кретинизм»? Автор работы Джошуа Якобс на вопрос «Газеты.Ru» ответил так:
«Какой интересный термин! Да, я думаю, что топографический кретинизм потенциально может быть связан с моим открытием grid-нейронов. Есть два главных способа, которые люди используют, чтобы не потеряться – запоминание своего положения в пространстве и привязка к ориентирам. Открытие grid-нейронов больше связано с запоминанием пути, поэтому человек, имеющий проблемы с этой сетью нейронов, может иметь проблемы с данным типом навигации. В действительности люди с болезнью Альцгеймера часто имеют проблемы с ориентированием, и у них также есть отклонения в работе энторинальной коры, где и найдены эти нейроны. Это подтверждает идею о том, что работа grid-нейронов критична для правильного ориентирования».
По мнению ученых, координатные нейроны у людей могут быть более развиты, чем у крыс.
На это указывает то обстоятельство, что найдены они не только в энторинальной коре (entorhinal cortex), но и в совершенно другом отделе мозга – поясной коре (cingulate cortex), которые состоят из этих нейронов на 14 и 12 процентов соответственно.
«Это открытие grid-нейронов в человеческом мозгу вместе с более ранним обнаружением в гиппокампе так называемых «клеток места», которые активируются, когда человек оказывается в определенных точках пространства, дает убедительные доказательства того, насколько общими являются системы ориентирования у человека и более низших животных», — считает соавтор исследования Майкл Кахана.