Мозг всемогущий. Путеводитель по самому незаменимому органу нашего тела

Многое указывает на то, что нейроны направления головы связаны с памятью так же, как и нейроны места. Когда крысы спокойно лежат и спят, нейроны направления головы по-прежнему активны, особенно если крысы видят сны. На самом деле они так же активны, как и когда крысы бодрствуют и ходят по своей клетке.

Сюда, но не дальше

В задней части рядом с , между нейронами направления головы и нейронами решетки, расположена группа нейронов, которые рассказывают нам, где проходит граница. Нейроны границы испускают импульс, когда вы подошли к какой-то преграде, например к горе, стене или забору (в случае крысы это стенка клетки). Нейроны границы активируются у всех границ, которые, например, располагаются справа от вас, но только когда вы уже у самой границы. Если крысиный вольер расширить вправо, нейроны границы активируются не там, где раньше, а у новой границы. Нейроны границы рассказывают нейронам места и нейронам решетки, на какой области они могут сконцентрироваться.

Машина Фреда

У героя мультсериала про каменный век Фреда есть машина без двигателя, в которой и руль, и колеса сделаны из камней. Чтобы машина двигалась вперед, Фреду приходится идти или бежать, в зависимости от того, какую скорость он хочет развить. Такую машину построили для своих крыс -Бритт и Эдвард . Крысы должны были бежать, чтобы получить вознаграждение – кусочек шоколада на другом конце четырехметровой конвейерной ленты. Когда животным позволяли мчаться к шоколадке во весь дух, они развивали скорость до 50 сантиметров в секунду. С помощью машины , в которой находились крысы, стали регулировать скорость до 7, 14, 21 или 28 сантиметров в секунду (см. рис. 16). Пока крысы бежали к вознаграждению, ученые измеряли активность сотен нейронов. Они обнаружили отдельные нейроны скорости – то есть нейроны, которые испускали импульс в зависимости от скорости, с которой бежали крысы. Нейрон скорости – это своеобразная клетка-спидометр, работающая вне зависимости от ориентиров или освещения. Когда крысы произвольно увеличивали скорость, не будучи ограничены в ней специально, нейроны скорости начинали посылать более мощные и ясные сигналы.

Рисунок 15. Нейроны границы обозначают границу как стены в крысиной клетке, так и вставленной перегородки

Рисунок 16. Крыса в машине , нейроны скорости испускают импульсы на скорости 21 сантиметр в секунду

Нейроны направления головы рассказывают нейронам места, в каком направлении движется крыса, а нейроны скорости говорят, с какой скоростью она движется. Нейроны решетки знают, как воспользоваться этой информацией, и координатная сетка обновляется. Нейроны решетки формируют некую карту, а нейроны границы ее ограничивают. Нейроны места предоставляют информацию о местонахождении. Все эти нейроны важны для способности . В совокупности эти клетки образуют навигационную систему – GPS-систему мозга со спидометром, компасом и отметками границ.

GPS-система мозга находится не только в височной доле

Итак, нейроны места находятся в , а нейроны решетки – в участке коры рядом с ним. Значит, два важнейших для пространственной ориентации типа нейронов расположены исключительно в височной доле. Насколько нам известно. А вот нейроны направления головы находятся не только рядом с , но и в некоторых других областях мозга, например в и в базальных ганглиях (см. рис. 1, 8 и 9).

Когда мы ориентируемся на местности, нам требуются не только встроенная карта, компас и спидометр. Еще нам нужна зрительная кора, расположенная в затылочной доле каждого из полушарий. Нам также требуются эмоциональность и осознание своего движения, например, когда нога опускается на землю. С этим нам помогают и теменная доля, и мозжечок. Другими словами, когда мы движемся, наша способность ориентироваться зависит не только от ориентиров в пространстве, но и от посылаемых мозгу сигналов о том, где мы двигаемся, где расположены наши ноги и руки в тот или иной момент времени. Мозг зависит от совместной работы зрения и именно этой способности, позволяющей нам прокладывать путь и эффективно ориентироваться.

Обычно в теменной доле зрительные впечатления соединяются с информацией от других органов чувств. Крысам с повреждениями теменной доли все еще хорошо помогает ориентироваться мозжечок, но распознавание впечатлений от органов чувств заметно ухудшается. Таким крысам сложнее найти спрятанную еду и отыскать дорогу обратно к своей клетке. Не только крысы с определением направления при повреждении теменной доли. Людям, перенесшим инсульт теменной доли, тоже бывает сложно определить, куда идти, – даже в знакомой местности.

Мужчины легче находят дорогу, чем женщины?