Схема экспериментальной установки.Изображение: Edvard I. Moser et als. / Nature
Нобелевские лауреаты 2014 года супруги Эдвард и Мей-Брит Мозеры в соавторстве с еще двумя учеными сообщили об обнаружении нейронов скорости. Эти нервные клетки, также как и ранее открытые супругами grid-нейроны, расположены в медиальной энторинальной коре головного мозга. По мнению ученых, нейроны скорости играют ключевую роль в динамической репрезентации положения тела животных в головном мозге. Работа опубликована в журнале Nature.
Ученые помещали крысу на специальную четырехметровую «беговую дорожку». Тело крысы фиксировалось в управляемой компьютером рамке без дна. С ее помощью ученые могли принудить крысу бежать с определенной строго заданной скоростью, чтобы достигнуть конца дорожки и получить вознаграждение. Во время движения исследователи записывали активность нейронов во всех слоях медиальной энторинальной коры. Главным преимуществом такого экспериментального механизма стала возможность отделить активность нейронов, связанных с перемещением, от любой другой, в том числе той, которая, потенциально, могла отвечать за оценку скорости.
В некоторых экспериментальных сессиях крысы быстро перемещались от старта к финишу и медленно возвращались назад. В других же скорость движения увеличивалась пропорционально пройденному расстоянию. Всего было проведено 2 000 разнообразных «забегов» и записана активность 2 497 нейронов.
Выяснилось, что существует особая популяция нервных клеток, которая реагируют электрическими импульсами только на скорость перемещения животного. Чем выше скорость – тем больше генерируется спайков. По словам ученых, наблюдая исключительно за показаниями активности нейронов, они способны довольно точно предсказать скорость, с которой двигается крыса. Более того, эти нейроны активизировались даже в том случае, если крыса не видела окружающего пространства и бежала вслепую. Таким образом, нейроны скорости очевидно не зависят от визуальных ощущений или связанных с ними пространственных карт.
Пространственная карта активации отдельного grid-нейрона. Изображение: Torkel Hafting Открытые Мозерами grid-нейроны или нейроны координационной сетки находятся в разных слоях медиальной энторинальной коры. Эти нейроны реагируют на перемещение животного в пространстве, причем пространственная карта их «срабатываний» представляет собой периодическую решетку с узлами в вершинах равносторонних треугольников. Другая физиологически близкая группа нейронов, нейроны места
