Нейробиологи реконструировали взгляд мыши на мир через усы
Мышиные усы передают в мозг трёхмерную карту окружающего пространства. Учёные впервые воссоздали картину активности мозга грызуна в ходе процесса "сканирования". Полученная сенсорная карта является первой в своём роде.
В отличие, например, от кошек и собак, мыши способны с помощью своих чувствительных усов создать "в голове" подробную трёхмерную картинку того, что их окружает. Примерно по тому же принципу человек с помощью осязания распознаёт то, что находится в тёмной комнате.
Команда исследователей из Университета Калифорнии в Беркли во главе с Хиллелом Адесником (Hillel Adesnik) решила тщательно разобраться, как же всё-таки функционирует связка усы-мозг у грызунов. В итоге учёные реконструировали ту самую нейронную карту, которая помогает мыши понять, что располагается вокруг для успешной ориентации в пространстве, ловли насекомых или избегания кошек.
При составлении уже ставших традиционными карт в расчёт бралась бы активность отдельных нейронов в ответ на движение конкретного волоска. Ещё одна известная схема, опробованная на человеке, предполагает составление так называемого сенсорного гомункулуса – карты зон головного мозга, принимающих сигналы от определённых групп рецепторов. Но авторы нового исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Neuron пошли принципиально другим, неизведанным ранее путём.
"Это не карта тела, а карта пространства вокруг головы животного, которое оно сканирует своими усами, рассказывает Адесник. – Это совершенно новый подход, который не был опробован ранее ни на одном из видов".
Усы мыши были выбраны в качестве объекта изучения потому, что хорошо известно о нейронной связи каждого волоска у основания с чётко определёнными структурами в мозге. Каждое животное имеет около 24 больших лицевых усиков. И при столкновении с объектом легко отследить, какая структура активизировалась. Конечно, у грызунов есть ещё зрение, хотя и очень размытое, обоняние и слух, но они отходят на второй план по значимости для формирования представления об окружающем пространстве.
Главным вопросом для нейробиологов было то, каким именно образом организована кора головного мозга у изучаемых животных, что они умудряются определить положение и распознать объект для определения дальнейших действий с помощью усов. Объяснение нашлось в её многослойной структуре.
Основная гипотеза учёных заключалась в том, что два средних слоя не просто кодируют движение усика, а предоставляют пространство для кодирования того, что в данный момент он ощупывает. Для доказательства своей правоты они использовали метод дфухфотонной кальциевой визуализации. С его помощью нейробиологи смогли заглянуть глубже внутрь ткани и проследить поведение меченых нейронов.
Исследователи полагают, что и люди могут иметь скрытые пространственные карты внешнего мира, закодированные в нейронах коры головного мозга. Причём речь в этом случае идёт не только об осязании, но и о слухе, и о зрении.
Больше информации о современных достижениях в области изучения мозга человека и животных можно почерпнуть в специальном разделе проекта "Вести.Наука".