Нейробиологи выяснили, как клетки мозга ориентируют человека в темноте и днем
19:20
17.11.2021
Когда вы сидите в движущемся поезде, мир проходит мимо вашего окна со скоростью движения вагона, но объекты внешнего мира также движутся относительно друг друга.
[caption id="attachment_249799" align="aligncenter" width="960"]
Чтобы понять, как мозг обеспечивает навигацию с визуальными подсказками и без них , исследователи записали нейроны во всех слоях ретросплениальной коры. Фото: Pixabay[/caption]
Чтобы успешно ориентироваться в окружающей среде, вам необходимо постоянно отслеживать скорость и направление своей головы даже в темноте. Исследователи из Sainsbury Wellcome Center при UCL обнаружили, как отдельные клетки и сети клеток в области мозга, называемой ретроспленальной корой, кодируют это угловое движение головы у мышей, чтобы обеспечить навигацию как днем, так и ночью, пишет medicalxpress.com.
«Когда вы сидите в движущемся поезде, мир проходит мимо вашего окна со скоростью движения вагона, но объекты внешнего мира также движутся относительно друг друга. Одна из основных целей нашей лаборатории - понять как мозг использует внешнюю и внутреннюю информацию, чтобы отличить аллоцентрическое движение от эгоцентрического. Этот документ является первым шагом, помогающим нам понять, действительно ли отдельные клетки имеют доступ как к самодвижению, так и к результирующему внешнему визуальному «сигналы движения», - сказал Трой Маргри, заместитель директора Sainsbury Wellcome Center и автор-корреспондент газеты.
В исследовании, опубликованном сегодня в Neuron , исследователи из SWC обнаружили, что ретроспленальная кора головного мозга использует вестибулярные сигналы для кодирования скорости и направления головы . Однако, когда свет включен, кодирование движения головы значительно точнее.
[caption id="attachment_249798" align="aligncenter" width="900"]
Карикатура экспериментальной парадигмы, используемой для исследования свойств физиологической реакции и преимуществ восприятия сочетания вестибулярных и визуальных сигналов во время самодвижения. Изображение: © Sainsbury Wellcome Center[/caption]
«Когда горит свет, доступны визуальные ориентиры, позволяющие лучше оценить вашу собственную скорость (с которой движется ваша голова). Если вы не можете очень надежно кодировать скорость поворота головы, вы очень быстро теряете чувство направления. Это может объяснить, почему, особенно в новых условиях, мы становимся намного хуже при навигации, когда выключаем свет », - сказал Трой Маргри.
Чтобы понять, как мозг обеспечивает навигацию с визуальными подсказками и без них , исследователи записали нейроны во всех слоях ретросплениальной коры, когда животные могли свободно перемещаться по большой арене. Это позволило нейробиологам идентифицировать нейроны в головном мозге, называемые клетками угловой скорости головы (AHV), которые отслеживают скорость и направление головы.
Сепидех Кешаварци, старший научный сотрудник лаборатории Маргри и ведущий автор статьи, также записал данные с тех же нейронов AHV в условиях фиксации головы, что позволило удалить специфическую сенсорную / моторную информацию. Сравнивая очень точные угловые повороты головы в темноте и при наличии визуальной подсказки (вертикальные решетки) с результатами состояния свободного движения, Сепидех смог определить, в то время как вестибулярные входы сами по себе могут генерировать сигналы угловой скорости головы, их чувствительность к скорости движения головы значительно улучшается, когда доступна визуальная информация.
«Хотя уже было известно, что ретроспленальная кора участвует в кодировании пространственной ориентации и управляемой навигации с самодвижением, это исследование позволило нам взглянуть на интеграцию как на сетевом, так и на клеточном уровне. Мы показали, что одна клетка может видеть и то, и другое. виды сигналов: вестибулярный и визуальный. Что также было критически важным, так это разработка поведенческой задачи, которая позволила нам определить, что мыши улучшают оценку своей собственной угловой скорости головы при наличии визуального сигнала. Довольно убедительно, что и кодирование как движения головы, так и оценка мышью скорости их движения значительно улучшаются, когда доступны визуальные подсказки », - прокомментировал Трой Маргри.
Следующими шагами будет исследование путей, по которым вестибулярная и зрительная информация доставляется в ретросплениальную кору и куда эти сигналы могут передаваться. Теперь мы знаем, что существует, например, сильная обратная связь с первичной зрительной корой, которая также принимает моторные сигналы, относящиеся к скорости бега. Будущие эксперименты, призванные изолировать и управлять определенными типами нейронной активности, проинформируют нас о том, как кора головного мозга устраняет неоднозначность сигналов, генерируемых самодвижением, от аллоцентрических сигналов, процесса, который имеет решающее значение для того, как мы перемещаемся в сложном визуальном мире.
Чтобы понять, как мозг обеспечивает навигацию с визуальными подсказками и без них , исследователи записали нейроны во всех слоях ретросплениальной коры. Фото: Pixabay[/caption]
Чтобы успешно ориентироваться в окружающей среде, вам необходимо постоянно отслеживать скорость и направление своей головы даже в темноте. Исследователи из Sainsbury Wellcome Center при UCL обнаружили, как отдельные клетки и сети клеток в области мозга, называемой ретроспленальной корой, кодируют это угловое движение головы у мышей, чтобы обеспечить навигацию как днем, так и ночью, пишет medicalxpress.com.
«Когда вы сидите в движущемся поезде, мир проходит мимо вашего окна со скоростью движения вагона, но объекты внешнего мира также движутся относительно друг друга. Одна из основных целей нашей лаборатории - понять как мозг использует внешнюю и внутреннюю информацию, чтобы отличить аллоцентрическое движение от эгоцентрического. Этот документ является первым шагом, помогающим нам понять, действительно ли отдельные клетки имеют доступ как к самодвижению, так и к результирующему внешнему визуальному «сигналы движения», - сказал Трой Маргри, заместитель директора Sainsbury Wellcome Center и автор-корреспондент газеты.
В исследовании, опубликованном сегодня в Neuron , исследователи из SWC обнаружили, что ретроспленальная кора головного мозга использует вестибулярные сигналы для кодирования скорости и направления головы . Однако, когда свет включен, кодирование движения головы значительно точнее.
[caption id="attachment_249798" align="aligncenter" width="900"] Карикатура экспериментальной парадигмы, используемой для исследования свойств физиологической реакции и преимуществ восприятия сочетания вестибулярных и визуальных сигналов во время самодвижения. Изображение: © Sainsbury Wellcome Center[/caption]
«Когда горит свет, доступны визуальные ориентиры, позволяющие лучше оценить вашу собственную скорость (с которой движется ваша голова). Если вы не можете очень надежно кодировать скорость поворота головы, вы очень быстро теряете чувство направления. Это может объяснить, почему, особенно в новых условиях, мы становимся намного хуже при навигации, когда выключаем свет », - сказал Трой Маргри.
Чтобы понять, как мозг обеспечивает навигацию с визуальными подсказками и без них , исследователи записали нейроны во всех слоях ретросплениальной коры, когда животные могли свободно перемещаться по большой арене. Это позволило нейробиологам идентифицировать нейроны в головном мозге, называемые клетками угловой скорости головы (AHV), которые отслеживают скорость и направление головы.
Сепидех Кешаварци, старший научный сотрудник лаборатории Маргри и ведущий автор статьи, также записал данные с тех же нейронов AHV в условиях фиксации головы, что позволило удалить специфическую сенсорную / моторную информацию. Сравнивая очень точные угловые повороты головы в темноте и при наличии визуальной подсказки (вертикальные решетки) с результатами состояния свободного движения, Сепидех смог определить, в то время как вестибулярные входы сами по себе могут генерировать сигналы угловой скорости головы, их чувствительность к скорости движения головы значительно улучшается, когда доступна визуальная информация.
«Хотя уже было известно, что ретроспленальная кора участвует в кодировании пространственной ориентации и управляемой навигации с самодвижением, это исследование позволило нам взглянуть на интеграцию как на сетевом, так и на клеточном уровне. Мы показали, что одна клетка может видеть и то, и другое. виды сигналов: вестибулярный и визуальный. Что также было критически важным, так это разработка поведенческой задачи, которая позволила нам определить, что мыши улучшают оценку своей собственной угловой скорости головы при наличии визуального сигнала. Довольно убедительно, что и кодирование как движения головы, так и оценка мышью скорости их движения значительно улучшаются, когда доступны визуальные подсказки », - прокомментировал Трой Маргри.
Следующими шагами будет исследование путей, по которым вестибулярная и зрительная информация доставляется в ретросплениальную кору и куда эти сигналы могут передаваться. Теперь мы знаем, что существует, например, сильная обратная связь с первичной зрительной корой, которая также принимает моторные сигналы, относящиеся к скорости бега. Будущие эксперименты, призванные изолировать и управлять определенными типами нейронной активности, проинформируют нас о том, как кора головного мозга устраняет неоднозначность сигналов, генерируемых самодвижением, от аллоцентрических сигналов, процесса, который имеет решающее значение для того, как мы перемещаемся в сложном визуальном мире.
Выбор редакции
