Как устроен обнаруженный учеными навигационный «тумблер» в мозгу и поможет ли он в диагностике болез

Нейробиолог Дениз Ватансевер из Фуданьского университета в Китае совместно с коллегами опубликовал 4 декабря в журнале Nature Communications результаты исследования, раскрывающего механизмы работы человеческого мозга при ориентации в пространстве. Согласно отчету, опубликованному Live Science, ученым удалось выявить специфическую функциональную организацию, напоминающую «тумблер» или градиент, который переключает режимы работы мозга в зависимости от новизны окружения. В исследовании приняли участие 56 здоровых добровольцев в возрасте от 20 до 37 лет.
Как устроен обнаруженный учеными навигационный «тумблер» в мозгу и поможет ли он в диагностике болез
Изображение носит иллюстративный характер

Для проведения эксперимента использовалась технология функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), отслеживающая активность мозга через изменения кровотока, в сочетании с виртуальной реальностью. Участники выполняли задание по навигации в виртуальном мире, представлявшем собой травянистое поле, окруженное горами. Основной задачей испытуемых был поиск шести скрытых предметов, что позволило ученым зафиксировать различия в мозговой активности при исследовании знакомых и незнакомых сред.

Ключевые открытия касаются работы гиппокампа — области мозга в форме морского конька, критически важной для памяти и навигации, насыщенной «клетками места». Исследование показало, что этот регион организован в виде градиента. «Голова» (передняя часть) гиппокампа активируется при нахождении в знакомых, ранее посещенных местах, тогда как «хвост» (задняя часть) реагирует на новые локации. Ранее считалось, что передняя часть отвечает за общие понятия о местоположении, такие как ориентиры, а задняя — за конкретные детали.

Аналогичная градиентная структура была обнаружена и в коре головного мозга — центре высшей нервной деятельности. Здесь активность распределяется в форме конуса: центр коры предпочитает обработку знакомой информации, а по мере движения к внешним краям нарастает предпочтение новизны. Это распределение позволяет мозгу эффективно переключаться между режимами обработки информации в зависимости от внешних условий. Дениз Ватансевер пояснил этот процесс на примере переезда: «Когда вы переезжаете в новый город... Вам приходится исследовать окружающую среду, чтобы привыкнуть к ней».

Анализ нейронных сетей показал, что навигация в разных условиях задействует различные синхронизированные группы клеток. В знакомых зонах активируются сети, связанные с моторным контролем и памятью, что позволяет действовать на основе усвоенного опыта. В новых же местах включаются сети, отвечающие за фокусировку внимания и восприятие, что необходимо для поглощения деталей окружающей обстановки.

Когнитивный нейробиолог Зита Патай из Университетского колледжа Лондона, не участвовавшая в исследовании, отметила важность открытия градиентной структуры. По ее словам, это объясняет противоречивые результаты прошлых лет относительно функций гиппокампа. Другой независимый эксперт, Луи Рену, когнитивный нейробиолог из Университета Восточной Англии, также ознакомился с результатами работы, подтверждающими сложную организацию навигационных систем.

Полученные данные имеют прямое значение для медицины, особенно в контексте деменции и болезни Альцгеймера, где потеря ориентации часто является ранним симптомом. Клетки, расположенные внутри обнаруженных градиентов коры и гиппокампа, относятся к числу областей, поражаемых заболеванием в первую очередь. Установлено, что на ранних стадиях болезни Альцгеймера одинаково уязвимы как передняя, так и задняя части гиппокампа.

Понимание кодирования навигации открывает путь к выявлению измеримых признаков ранней стадии деменции, так как зоны мозга, ответственные за ориентацию, ключевым образом связаны с эпизодической памятью — воспоминаниями о конкретных жизненных событиях. Зита Патай подчеркнула значимость этих функций для качества жизни пациентов: «Если вы хотите повысить способность людей к независимости, вы хотите, чтобы они могли посещать новые места и понимать новые вещи».

Данное исследование дополняет ряд недавних открытий в области картирования мозга, упомянутых в контексте работы. Среди них — создание самой детальной карты человеческого мозга, содержащей 3300 типов клеток, разработка сверхдетальной карты клеток, поддерживающих бодрствование, а также гипотеза о том, что мозг может «перемещаться» между связанными идеями так же, как он перемещается из одной физической локации в другую.


Новое на сайте

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка