Для того чтобы человек мог свободно ориентироваться в окружающем мире, его мозг формирует своеобразные схемы пространства. Американские ученые впервые детально изучили, как именно происходит этот процесс.
Многие актуальные исследования в сфере нейробиологии сосредоточены на изучении того, как человеческий мозг усваивает новые данные и развивает навыки. В одном из последних экспериментов было установлено, что мышь, запоминая определенный маршрут, во сне как бы повторно проходит по нему. Однако до сих пор оставалось неясным, каким образом такие сведения закрепляются в сознании.
Группа специалистов из нескольких университетов США провела исследование на мышах, используя уникальный микроскоп, который позволил впервые проследить за процессом формирования когнитивных карт в мозге.
Ученые анализировали активность тысяч нейронов в мозге мышей, пока те обучались ориентироваться в двух виртуальных лабиринтах. В одном из них вознаграждение в виде воды находилось ближе к началу, в другом — дальше. На старте эксперимента мышам с помощью специального сигнала указывали, где именно следует искать награду.
Обучение всех животных проходило по схожему сценарию. Сначала они научились не искать воду там, где ее не было. Затем осознали, что в каждом лабиринте награда предоставляется только один раз. В итоге мыши перестали искать вознаграждение в начале пути, если находились в лабиринте, где вода располагалась дальше.
На начальном этапе знакомства с лабиринтами нейронная активность в обоих пространствах была идентичной и напоминала прямую линию. Однако по мере обучения эти "линии" начали все сильнее различаться, отражая разные сигналы и места получения награды. К завершению эксперимента даже одинаковые участки, например начало пути, в разных лабиринтах кодировались по-разному, что помогало мышам понимать, как быстро они смогут найти воду в каждом из них.
Исследователи выяснили, что различать похожие пространства помогают особые клетки, которые кодируют информацию, поступающую от органов чувств.
Дальнейшее изучение этого механизма, по мнению ученых, позволит улучшить подходы к лечению нарушений памяти, таких как болезнь Альцгеймера. Кроме того, результаты исследования могут способствовать разработке алгоритмов искусственного интеллекта, которые будут еще ближе к принципам работы человеческого мозга.