Нейробиологи полагают, что они выяснили, как некоторые крысы решают определённые навигационные проблемы
Вы потерпели кораблекрушение на необитаемом острове. Вы блуждаете в отчаянии из базового лагеря в поисках воды. Внезапно появляется ручей! Вода пресная и чистая, лучшая, что вы когда-либо пробовали. Есть только одна проблема: не осталось никаких следов на вашем пути сюда и вы не уверены, что сможете найти его в следующий раз.
Теперь нейробиологи из университета Джона Хопкинса полагают, что они выяснили, как мозг некоторых млекопитающих — в данном случае, крысы — решает такие навигационные проблемы. Если есть "вознаграждение" в конце пути, как шоколадный напиток, используемый в их исследовании, специализированные нейроны в гиппокампе мозга "проигрывают" заново маршрут, но в обратном направлении. И чем больше награда, тем чаще мозг крысы воспроизводит его.
По словам исследователей, открытие свидетельствует о том, что и наличие, и величина вознаграждения влияют на то, как и насколько хорошо гиппокамп формирует воспоминания. Гиппокамп — часть лимбической системы головного мозга, давно известно, что он жизненно важен для создания и хранения воспоминаний и так называемых пространственных отношений.
«Нам уже давно известно, что в мозге бодрствующих животных происходят эти повторные воспроизведения, когда они останавливаются в своих путешествиях. Теперь мы знаем, что информация, содержащаяся в этих повторах, зависит от награды, вероятно, чтобы помочь укрепить эти воспоминания», — говорит Дэвид Фостер, доцент кафедры нейробиологии в Школе медицины университета Джонса Хопкинса.
В новом исследовании, крысы имели очень простую задачу: пробежать назад и вперёд вдоль линейной дорожки между точками A и F. На каждом пробеге некоторых крыс поощряли вознаграждением — шоколадным напитком — в точке А или F.
Пока крысы бегали, учёные контролировали активность более чем 100 клеток одновременно – подвиг, который стал возможным благодаря неделям терпеливого размещения 40 миниатюрных проводов, тоньше человеческого волоса, в гиппокампе каждой крысы для мониторинга электрической активности от пяти до 10 близлежащих клеток. Каждая клетка активизировалась, когда крыса была в определённой части трека: точки В, например.
При обычном пробеге крыса, наслаждаясь своей наградой в точке F, будет испытывать одинаковое количество воспроизведений маршрута вперёд и назад: её активные клетки иногда представляют собой последовательность A, B, C, D, E, F, а иногда и F, E, D, C, B, А. Но в случае, когда количество вознаграждения было изменено в точке F, число обычных воспроизведений осталось прежним, но количество обратных увеличивается или уменьшается вместе с изменением вознаграждения.
Фостер говорит, что нужно намного больше исследований, чтобы узнать подробности о результатах этих обратных воспроизведений и могут ли они действительно применяться к людям. Но он также считает, что это исследование уже говорит о том, что важно давать мозгу частые остановки или паузы от "крысиных гонок" жизни, так как эти воспроизведения событий происходят только тогда, когда крысы останавливаются на достаточно долгое время, чтобы насладиться глотком шоколада.
Вы потерпели кораблекрушение на необитаемом острове. Вы блуждаете в отчаянии из базового лагеря в поисках воды. Внезапно появляется ручей! Вода пресная и чистая, лучшая, что вы когда-либо пробовали. Есть только одна проблема: не осталось никаких следов на вашем пути сюда и вы не уверены, что сможете найти его в следующий раз.
Теперь нейробиологи из университета Джона Хопкинса полагают, что они выяснили, как мозг некоторых млекопитающих — в данном случае, крысы — решает такие навигационные проблемы. Если есть "вознаграждение" в конце пути, как шоколадный напиток, используемый в их исследовании, специализированные нейроны в гиппокампе мозга "проигрывают" заново маршрут, но в обратном направлении. И чем больше награда, тем чаще мозг крысы воспроизводит его.
По словам исследователей, открытие свидетельствует о том, что и наличие, и величина вознаграждения влияют на то, как и насколько хорошо гиппокамп формирует воспоминания. Гиппокамп — часть лимбической системы головного мозга, давно известно, что он жизненно важен для создания и хранения воспоминаний и так называемых пространственных отношений.
«Нам уже давно известно, что в мозге бодрствующих животных происходят эти повторные воспроизведения, когда они останавливаются в своих путешествиях. Теперь мы знаем, что информация, содержащаяся в этих повторах, зависит от награды, вероятно, чтобы помочь укрепить эти воспоминания», — говорит Дэвид Фостер, доцент кафедры нейробиологии в Школе медицины университета Джонса Хопкинса.
В новом исследовании, крысы имели очень простую задачу: пробежать назад и вперёд вдоль линейной дорожки между точками A и F. На каждом пробеге некоторых крыс поощряли вознаграждением — шоколадным напитком — в точке А или F.
Пока крысы бегали, учёные контролировали активность более чем 100 клеток одновременно – подвиг, который стал возможным благодаря неделям терпеливого размещения 40 миниатюрных проводов, тоньше человеческого волоса, в гиппокампе каждой крысы для мониторинга электрической активности от пяти до 10 близлежащих клеток. Каждая клетка активизировалась, когда крыса была в определённой части трека: точки В, например.
При обычном пробеге крыса, наслаждаясь своей наградой в точке F, будет испытывать одинаковое количество воспроизведений маршрута вперёд и назад: её активные клетки иногда представляют собой последовательность A, B, C, D, E, F, а иногда и F, E, D, C, B, А. Но в случае, когда количество вознаграждения было изменено в точке F, число обычных воспроизведений осталось прежним, но количество обратных увеличивается или уменьшается вместе с изменением вознаграждения.
Фостер говорит, что нужно намного больше исследований, чтобы узнать подробности о результатах этих обратных воспроизведений и могут ли они действительно применяться к людям. Но он также считает, что это исследование уже говорит о том, что важно давать мозгу частые остановки или паузы от "крысиных гонок" жизни, так как эти воспроизведения событий происходят только тогда, когда крысы останавливаются на достаточно долгое время, чтобы насладиться глотком шоколада.