Ученые определяют внутренние часы пробега мозга

Ученые впервые обнаружили «часы пробега» внутри мозга – записав мозговую активность бегущих крыс.

Позволяя им потерять на небольшой арене размером с крыс, исследователи записали из части своего мозга, которая, как известно, важна для навигации и памяти.

Они обнаружили, что клетки там «стреляют» в рисунке, который выглядел как часы пробега – тикающие каждые несколько шагов, которые путешествовали животным.

Еще один эксперимент, когда человеческие добровольцы проходили по масштабированной версии этого навигационного теста на крыса, предположил, что человеческий мозг имеет одинаковые часы.

Это исследование, опубликованное в журнале «Текущая биология», является первым, что показывает, что регулярное тикание «ячейки сетки», как они известны, напрямую связаны с способностью правильно измерить расстояние, которое мы проходили.

«Представьте себе, как ходите между вашей кухней и гостиной», – сказал ведущий исследователь профессор Джеймс Эйндж из Университета Сент -Эндрю. “[These cells] находятся в той части мозга, которая обеспечивает эту внутреннюю карту – способность поставить себя в окружающую среду в вашем уме ».

Это исследование дает представление о том, как именно работает эта внутренняя карта в нашем мозге – и что происходит, когда идет не так. Если вы нарушаете тикание этих часов пробега, изменяя среду, и крысы, и люди начинают неправильно понимать свою оценку расстояния.

В реальной жизни это происходит во тьме или когда туман спускается, когда мы находимся в походе. Внезапно становится гораздо труднее оценить, как далеко мы проехали, потому что наш счетчик пробега останавливает работу надежно.

Чтобы исследовать это экспериментально, исследователи обучали крыс пройти на определенную дистанцию на прямоугольной арене – вознаградить животных угощением – кусок шоколадной хлопья – когда они проходили правильное расстояние, а затем вернулись к началу.

Когда животные проходили правильное расстояние, клетки, подкрепляющие пробег в мозге регулярно, регулярно стреляли – примерно каждые 30 см на крысу проходили.

«Чем более регулярно это схема стрельбы, тем лучше животные были на оценке расстояния, чтобы пойти, чтобы получить это угощение», – объяснил профессор Айндж.

Исследователи смогли записать пробег мозга, учитывая расстояние, которое переехала крыса.

Важно отметить, что когда ученые изменили форму крысиной арены, эта регулярная схема стрельбы стала неустойчивой, и крысы изо всех сил пытались понять, как далеко им нужно идти, прежде чем они вернулись к началу для своего шоколадного угощения.

«Это увлекательно», – сказал профессор Эйндж. «Кажется, они показывают такую хроническую недооценку. Есть что -то в том факте, что сигнал не регулярно, что означает, что они останавливаются слишком рано».

Ученые сравнивали это с визуальными достопримечательностями, внезапно исчезающими в тумане.

«Очевидно, что это сложнее ориентироваться в тумане, но, может быть, мы не ценим, что люди не ценит, что это также ухудшает нашу способность оценивать расстояние».

Чтобы проверить это у людей, исследователи расширили свой эксперимент размером с крысы. Они построили арену 12 мс 6 м в студенческом союзе университета и попросили добровольцев выполнить ту же задачу, что и крысы, – пройдя на установленном расстоянии, а затем вернувшись к началу.

Как и крысы, участники человека постоянно могли правильно оценить расстояние, когда они находились в симметричной прямоугольной коробке. Но когда ученые переместили стены своей специально построенной арены, чтобы изменить свою форму, участники начали делать ошибки.

Профессор Эйндж объяснил: «Крысы и люди очень хорошо изучают задачу оценки расстояния, тогда, когда вы меняете окружающую среду так, как мы знаем, искажает сигнал у крыс, вы видите точно одинаковую поведенческую картину у людей».

Помимо раскрытия чего -то фундаментального о том, как наш мозг позволяет нам ориентироваться, ученые говорят, что результаты могут помочь диагностировать болезнь Альцгеймера.

«Специфические клетки мозга, из которых мы записываем, находятся в одной из самых первых областей, которые затронуты в Альцгеймере», – объяснил профессор Айндж.

“Люди уже создали [diagnostic] Игры, которые вы можете играть на своем телефоне, например, для тестирования навигации. Мы были бы очень заинтересованы в том, чтобы попробовать что -то подобное, но, в частности, рассмотрим оценку расстояния ».