Щоб краще орієнтуватися в просторі, мозок вимірює швидкість руху за допомогою спеціальних нейронів.
Дослідники з Норвезького університету природничих і технічних наук виявили в мозку щура нейрони швидкості - їх активність змінювалася залежно від того, як швидко рухався щур.
Відкриття здійснили (разом з колегами, зрозуміло) подружжя Мозерів, і їх інтерес до «клітин швидкості» не випадковий. Мей-Брітт і Едвард Мозери (May-Britt, Edvard Moser) стали лауреатами торішньої Нобелівської премії за свої роботи, присвячені нейронній системі просторової орієнтації.
У 2005 році вони знайшли в енторинальній корі групу нервових клітин, які швидко отримали прізвисько GPS-системи мозку. Ці клітини по черзі збуджуються, поки індивідуум пересувається в просторі, - тобто, можна сказати, що нейрони відзначають ділянки території. Особливість же їх у тому, що включаються такі нейрони за особливою схемою, розбиваючи простір на шестикутні фрагменти, роблячи його схожим на величезну решітку. Звідси і їх назва - grid-нейрони, або нейрони решітки. Сама ж енторинальна кора відіграє велику роль у формуванні просторової пам'яті та декларативної пам'яті (про події та об'єкти, які ми бачили на власні очі).
Але, як легко зрозуміти, робота клітин просторової орієнтації залежить від того, з якою швидкістю індивідуум рухається через ландшафт. Очевидно, що робота нейронної GPS-системи повинна коригуватися якимись датчиками швидкості. З іншого боку, картування місцевості залежить ще й від навколишнього контексту, напрямку руху, наявності або відсутності меж. Тому знайти нейрони, які відзначали б швидкість, було досить непростим завданням: їх активність у мозку піддослідних тварин вимагалося відокремити від активності інших, які реагували на зміну напрямку, на контекст тощо. Крім того, вільно переміщається тварина часто зупиняється, і під час зупинки, за словами авторів роботи, мозок - принаймні, та його частина, яка відповідає за орієнтацію в просторі - взагалі перемикається в інший режим роботи.
Нейробіологи скористалися дотепним пристроєм, схожим на автомобіль без дна: щур у ньому міг рухатися тільки в одному напрямку і з тією швидкістю, з якою рухався сам пристрій. «Автомобіль» був запрограмований змінювати швидкість, але жодного разу не зупинятися протягом тих 4 метрів, які він «проїжджав» разом з щуром. У результаті вдалося виявити клітини, чия активність чітко змінювалася при прискоренні або при уповільненні руху, причому вони працювали навіть у тому випадку, якщо тварина рухалася в темряві. У цьому вони схожі на нейрони просторової решітки, які працюють незалежно від оточення, розгортаючи навколишній простір незалежно від того, що знаходиться навколо. (За конкретне наповнення ландшафту відповідають інші клітини, відкриті Джоном О'Кіфі, який розділив Нобелівську премію з подружжям Мозер.) Нейрони швидкості знаходяться там же, де і grid-нейрони - в енторинальній корі, і, швидше за все, обидві групи клітин активно спілкуються один з одним. Результати досліджень опубліковані в Nature.
Однак не факт, що нові клітини виявляться єдиними, що володіють функцією спідометра. За словами Майкла Хассельмо (Michael Hasselmo) з Бостонського університету, у нього і його співробітників скоро буде опублікована стаття з описом декількох типів вимірюючих швидкість нейронів, серед яких є і ті, що знаходяться в енторинальній корі.
З іншого боку, можна згадати зовсім недавню роботу в Neuron - в ній нейробіологи з Університету Бонна і Німецького центру нейродегенеративних хвороб описують нейронний ланцюг, що пов'язує просторову пам'ять і швидкість пересування. Змінюючи частоту імпульсів у цьому ланцюгу, можна було вплинути на поведінку миші, на те, як вона рухалася. Швидкісний ланцюжок клітин виявився пов'язаний з гіпокампом, головним центром пам'яті; з іншого боку, енторинальна кора теж входить в «зону впливу» гіпокампа.
Хоча всі описані експерименти виконувалися на тваринах, у людини, швидше за все, справи йдуть так само - адже і для нас важливо знати швидкість власного руху. Можливо, існує кілька нейронних спідометрів, які разом стежать за переміщеннями тіла і повідомляють про них в GPS-системі, яка, в свою чергу, разом з картами, що зберігаються в пам'яті, формує картину того, де ми знаходимося.