Для пошуку дороги в незнайомому місці та руху давно вивченим маршрутом мозок використовує різні механізми. Експеримент на щурах показав, що перед вибором нового шляху нейрони гіпокампа заздалегідь відтворюють майбутній маршрут, тоді як для звичного набору поворотів цей механізм не потрібен.
Міжнародна група нейробіологів під керівництвом фахівців Единбурзького університету дослідила, як мозок орієнтується у просторі залежно від способу пошуку дороги. Особливу увагу науковці приділили гіпокампу — ділянці мозку, пов’язаній із пам’яттю та просторовою орієнтацією.
Для експерименту щурів навчили знаходити заховану їжу в спеціальному лабіринті. Однак тварини могли виконувати завдання за допомогою двох принципово різних стратегій.
Частина щурів запам’ятовувала послідовність конкретних рухів — напрямки поворотів та відстані відносно власного тіла. Такий спосіб називають егоцентричною навігацією: тварині фактично потрібно відтворити вже вивчений маршрут.
Інші щури орієнтувалися за предметами та іншими зовнішніми ознаками в лабораторії. Вони використовували алоцентричну стратегію, за якої мозок формує своєрідне уявлення про розташування об’єктів у просторі та на його основі визначає шлях.
За активністю нейронів дослідники стежили в реальному часі за допомогою мініатюрних мікроскопів, установлених тваринам. Це дозволило побачити суттєву різницю між двома способами навігації.
Коли щурам потрібно було прокласти маршрут за зовнішніми орієнтирами, нейрони гіпокампа активувалися ще до початку руху. Мозок ніби заздалегідь «програвав» майбутній шлях, перш ніж тварина робила перший крок.
Під час руху за вивченою послідовністю поворотів аналогічної активності гіпокампа не спостерігали. Це вказувало на те, що для двох навігаційних стратегій мозок залучає різні механізми.
Щоб перевірити роль гіпокампа безпосередньо, науковці застосували оптогенетику. За допомогою світлових імпульсів вони тимчасово пригнічували його роботу саме в той момент, коли щурам потрібно було визначити напрямок руху.
Після такого втручання тварини втрачали здатність орієнтуватися за просторовою картою та зовнішніми об’єктами. Водночас вони й надалі могли успішно рухатися за звичним, раніше вивченим маршрутом.
Один із провідних авторів дослідження професор Річард Морріс зазначив, що експеримент продемонстрував причинну роль гіпокампа у просторовій навігації за картою, але не під час відтворення завчених рухів.
Робота також може допомогти краще досліджувати порушення просторової пам’яті. Здатність орієнтуватися та прокладати нові маршрути може страждати на ранніх етапах тяжких нейродегенеративних захворювань, зокрема хвороби Альцгеймера.
Подальші експерименти мають допомогти науковцям детальніше дослідити механізми, через які люди з деменцією можуть переставати впізнавати знайомі вулиці та губитися навіть у районі, де раніше добре орієнтувалися.
🌟 Читайте «Експерт» у своєму смартфоні — додайте нас в Google Discover
