Навигационни неврони ни ориентират в пространството

Всеки познава човек, който е способен да се загуби посред бял ден. Някои разпознават този човек в себе си. Пространствената ориентация е сложна задача, но ни се налага да се справяме с нея едва ли не всекидневно.

Някои с лекота откриват площада в непознат град, а други се губят по пътя към тоалетната в малко кафене. От какво зависи способността за вътрешна навигация?

През 2005 г. група учени от Норвегия доказа, че мозъкът на бозайниците съдържа особени клетки – grid неврони, които започват да работят активно, когато животното се намира на конкретни места от пространството. Тогава експериментите са провеждани с мишки.

Наскоро американците се заинтересували от същия въпрос. Джошуа Джейкъбс и колегите му от университета Дрексел във Филаделфия решили да изяснят има ли човекът такива специфични неврони.

По време на придвижването в пространството се активират три типа клетки – неврони за посока (работят, когато избираме посока), неврони за място (когато се намираме в определена точка) и въпросните grid неврони, които понякога се наричат и „координатни неврони” или „неврони на координатната мрежа”.

Grid невроните изпращат сигнал на невроните за място, а след това двете групи клетки изпращат сигнали на хипокампа – участък от главния мозък, регулиращ прехода от краткосрочната памет в дългосрочна. Цялата тази система отговаря за това животното да не се заблуди.

Наличието на първите два типа клетки при човека е доказано почти веднага, но с grid невроните възникнали трудности – досега е имало само косвени доказателства за тяхното съществуване в човешкия мозък.

Джейкъбс и екипът му провели експеримент с участието на 14 доброволци. В главния им мозък били имплантирани специални електроди. Първоначално те били предназначени за лекуване на епилепсия, но се оказали полезни и за въпросното изследване.

Участниците в експеримента играели на компютърна игра, където шофирали виртуален автомобил и запомняли локациите на различни обекти. Паралелно учените проследявали невронната им активност. След като играчите усвоили виртуалното пространство, трябвало отново да определят местоположението на събраните предмети. Артефактите оставали невидими дотогава, докато играчът не се приближел до нужната локация.

Виртуалната реалност била избрана неслучайно – в обикновения живот човек би използвал естествени ориентири, от което биха могли да се активират други мозъчни клетки, а в компютърната игра доброволците трябвало самостоятелно да съставят мислена карта на местността, активирайки строго определени неврони.

Когато се придвижваме в пространството, нашата траектория може да се раздели на триъгълници, съединени посредством ъглите. Grid невроните се активират само когато достигнем ъгъла на въображаемия триъгълник. Когато доброволците играят на компютърна игра, това се вижда доста ясно.

В хода на изпитанията изследователите забелязали, че при доброволците се активират клетки в енториалната кора (отговаряща за паметта и навигацията) и предната поясна кора (участва в процеса на обучение) на главния мозък – по същия начин, както и при животните.

Интересното е, че учените видели и разлики – само при хората се активират неврони от префронталния кортекс, отговорен за формирането на нови епизодични спомени, свързани с конкретно място и време.

Джейкъбс смята, че след още няколко етапа от даденото изследване ще може да се говори за разработка на лекарства, стимулиращи работата на навигационните неврони.

Това ще помага на хората не само да се справят с проблемите за пространствената ориентация, но и паралелно да се подобрят някои функции на мозъка за профилактика на дегенеративните заболявания. Например ненормалната активност на невроните в енториалната кора провокира появата на Алцхаймер.

Резултатите на учените са публикувани в сп. Nature Neuroscienсе.