Новое исследование в журнале Neuron предполагает, что мозг использует другой регион, чем считают неврологи, мыслью связывать объекты и места в пространстве вокруг человека. Знание того, как происходит этот фундаментальный процесс, может помочь в лечении заболеваний и черепно-мозговых травм, а также в том, чтобы понять, как мозг поддерживает память и ведет поведение.
Где ты? Обычная мудрость в исследовании мозга говорит, что вы просто использовали свой гиппокамп для ответа на этот вопрос, но это может быть не вся история. Контекст места зависит не только от того, как вы туда попали, но и из того, что вы видите вокруг. Новое исследование в Neuron свидетельствует о том, что другая часть мозга важна для понимания того, где вы основаны на пространственной компоновке объектов в этом месте. Обнаружение у крыс имеет прямую аналогию с нейроанатомией приматов.
«Понимание того, как и где представлен контекст в мозге, важно», – говорит старший автор книги Ребекка Бервелл, профессор психологии и нейронауки в Университете Брауна. «Контекст или место, в котором происходят события, является отличительной чертой эпизодической памяти, но контекст – это больше, чем место или местоположение. В этой комнате, например, есть окно, мебель и другие предметы. Вы заходите в комнату, и вся эта информация помогает вам вспомнить, что там произошло ».
Точка зрения, в которой мозг объединяет объекты и места для формирования контекста, может также иметь значение для лечения травматических повреждений головного мозга или нейропсихиатрических заболеваний, таких как шизофрения и депрессия, которые включают ту часть мозга, – сказал Бервелл, который также связан с Институтом Брауна для науки о мозге.
«Мы знаем, что контекстные представления нарушаются при психических расстройствах, особенно шизофрении и депрессии», – сказал Бервелл. «У людей с этими нарушениями есть проблемы с использованием контекста для планирования действий или выбора подходящего поведения».
Часть финансирования исследования была получена из гранта отдела обороны, направленного на создание базовой основы нейронауки для окончательного восстановления травматического повреждения головного мозга.
Раздражающая догма
Конкретный регион интереса Беруэлла называется посткринальной корой или POR у крыс. Он непосредственно аналогичен коре парафтопакампа, или ПМСП, у приматов, включая людей. Нейробиологи уже приписывают POR и ПМСП значительную роль в кодировании пространственного контекста, главным образом путем предоставления пространственной информации гиппокампу («Существует стена на пять футов влево»), но они предположили, что другая область мозга, перирхинальная кора (PER), обеспечивает гиппокамп информацией об объектах («Я вижу рыбную скульптуру»).
«Догма состоит в том, что эта пространственная и непатентная информация разделяется», – сказал Бервелл. То есть, пока эти два потока информации окончательно не интегрируются гиппокампом («Скульптура рыбы находится на левой полке на стене»).
Но предыдущие исследования показали, что PER и POR говорят напрямую друг с другом. Кроме того, повреждение любой из этих областей мозга приводит к тому, что крысы начинают путаться в контексте. Для тех и других причин команда Беруэлла предположила, что POR связывает объекты с местами для кодирования пространственного контекста выше гиппокампа.
«Мы думаем, что это происходит в ПОР», – сказала она. «Это интеграция информации о месте и информации об объектах для характеристики пространственного расположения локального контекста».
Этот объект в этом месте
Чтобы выяснить, авторы хирургически вставили электроды около десятков нейронов POR у каждой из пяти крыс. Крыс обучали выполнять ряд экспериментальных задач в простом «лабиринте» в форме лука. Каждый раз им приходилось выбирать между двумя изображениями (объектами), проецируемыми в два угла (пола) лабиринтного пола. Когда крысы перешли к «правильному» объекту, они были вознаграждены глотками 2% жирного шоколадного молока.
Исследователи обнаружили, что нейроны в POR отвечали в моделях электрической активности или «пикинга» не только тогда, когда крысы смотрели на объекты или мешали местам, но также когда конкретные объекты (например, связанные с вознаграждением) мест. То есть, нейроны часто шипики, когда конкретный объект появился в определенном углу.
Крысы даже проявляли специфический нейронный отклик для «эгоцентрических» движений. Другими словами, нейроны POR крыс не просто учитывали местоположение объекта в объективной «этой стороне лабиринта или той стороны», но также и для самооценки «слева или справа», что POR рассматривает пространство относительно себя, независимо от того, где конкретный объект может находиться в комнате.
Сети нейронов POR также, как правило, стреляли ритмически с определенной частотой, называемой «тета», что нейрофизиологи считают координацией междугородной связи через мозг.
«Было неожиданностью увидеть эту колоссальную тету в ПОР», – сказал Бервелл.
Тета-ритм был особенно силен, когда крысы выбрали неохваченный объект. Беруэлл сказал, что указывает, что POR может нести ответственность за рассказ других частей мозга, когда был сделан неправильный выбор объекта и места.
«POR, – сказал Беруэлл, – это не просто ретрансляционная станция для пространственной информации».
Кажется, это намного больше.