Ученые нашли внутренний компас: как мозг ориентируется в пространстве

Мы давно знали, что птицы, крысы и летучие мыши обладают особыми нейронными схемами для навигации. Но как с этим справляется человеческий мозг в реальном мире, полном поворотов и развилок? Удивительно, но до недавнего времени мы могли только догадываться. Модель этой мозговой активности, наконец, была выявлена и описана в журнале Nature Human Behaviour.

«Мы на удивление мало знали о том, как человеческий мозг не дает нам заблудиться», — признается соавтор работы Бенджамин Дж. Гриффитс. Главной проблемой было то, что стандартные технологии вроде фМРТ требуют от человека лежать неподвижно. Попробуйте-ка сориентироваться в пространстве, не двигаясь! Ученые обошли это ограничение с помощью мобильной электроэнцефалографии (ЭЭГ) и системы захвата движения.

Охота за сигналом: как ловили мозговой компас

В эксперименте участвовали 52 добровольца. На их головы надели датчики ЭЭГ и предложили поворачиваться, чтобы посмотреть на разные мониторы. Так исследователи в режиме реального времени ловили мозговые сигналы, возникающие при изменении направления.

Но и это еще не всё. В другом, более инвазивном исследовании, ученые наблюдали за сигналами прямо из глубин мозга — у десяти пациентов, которые и так проходили внутричерепной мониторинг для лечения эпилепсии. Это дало уникальную возможность заглянуть в работу гиппокампа и соседних регионов без помех.

Участникам ставили задачи: повернуть голову или просто перевести взгляд. И что вы думаете? Мозг чутко реагировал на оба действия, но самый сильный и четкий сигнал был связан именно с направлением головы. Его источник — медиальная височная доля.

Удалось даже разделить сигналы: один отвечал за факт поворота головы, а другой — конкретно за выбранное направление. Вот этот второй сигнал и есть наш внутренний компас. Он позволяет мозгу постоянно отслеживать: «Я смотрел туда, а теперь повернулся сюда, значит, моё направление изменилось на столько-то градусов». Элегантно, не правда ли?

«Выделение этих сигналов — прорыв, — говорит доктор Гриффитс. — Теперь мы можем понять, как навигационная информация обрабатывается и сочетается, например, с визуальными ориентирами». Это открывает двери не только для фундаментальной науки, но и для помощи людям с нейродегенеративными заболеваниями, нарушающими ориентацию.

А что дальше? Ученые уже заглядывают в будущее: они хотят выяснить, использует ли мозг похожие механизмы для ориентации... во времени. Похоже, наше внутреннее чувство «когда» может быть устроено не менее удивительно, чем чувство «где».