Нейронный спидометр нашего мозга

29.07.2015

Исследователи из Норвежского университета естественных и технических наук, Мэй-Бритт и Эдвард Мозеры (May-Britt, Edvard Moser) обнаружили в мозге крысы нейроны скорости - их активность менялась в зависимости от того, как быстро двигалась крыса.

Еще в 2005 году ученые нашли в энторинальной коре группу нервных клеток, которые быстро получили прозвище GPS-системы мозга. Эти клетки по очереди возбуждаются, пока индивидуум передвигается в пространстве, - то есть, можно сказать, что нейроны отмечают участки территории. Особенность же их в том, что включаются такие нейроны по особой схеме, разбивая пространство на шестиугольные фрагменты, делая его похожим на огромную решетку. Отсюда и их название - grid-нейроны, или нейроны решетки. Сама же энторинальная кора играет большую роль в формировании пространственной памяти и декларативной памяти (о событиях и объектах, которые мы видели своим глазами).

Но, как легко понять, работа клеток пространственной ориентации зависит от того, с какой скоростью индивидуум движется через ландшафт. Очевидно, что работа нейронной GPS-системы должна корректироваться какими-то датчиками скорости. С другой стороны, картирование местности зависит еще и от окружающего контекста, направления движения, наличия или отсутствия границ. Поэтому найти нейроны, которые отмечали бы скорость, было весьма непростой задачей: их активность в мозге подопытных животных требовалось отделить от активности других, которые реагировали на смену направления, на контекст и т. д. Кроме того, свободно перемещающееся животное часто останавливается, и во время остановки, по словам авторов работы, мозг - по крайней мере, та его часть, которая отвечает за ориентацию в пространстве - вообще переключается в другой режим работы.

Нейробиологи воспользовались остроумным устройством, похожим на автомобиль без дна: крыса в нем могла двигаться только в одном направлении и с той скоростью, с которой двигалось само устройство. "Автомобиль" был запрограммирован менять скорость, но ни разу не останавливаться на протяжении тех 4 метров, которые он "проезжал" вместе с крысой. В результате удалось обнаружить клетки, чья активность четко менялась при ускорении или при замедлении движения, причем они работали даже в том случае, если животное двигалось в темноте. В этом они похожи на нейроны пространственной решетки, которые работают вне зависимости от окружения, расчерчивая окружающее пространство независимо от того, что находится вокруг. (За конкретное наполнение ландшафта отвечают другие клетки, открытые Джоном О'Кифи, разделившим Нобелевскую премию с супругами Мозер.) Нейроны скорости находятся там же, где и grid-нейроны - в энторинальной коре, и, скорее всего, обе группы клеток активно общаются друг с другом. Результаты исследований опубликованы в Nature.

Однако не факт, что новые клетки окажутся единственными, что обладают функцией спидометра. По словам Майкла Хассельмо (Michael Hasselmo) из Бостонского университета, у него и его сотрудников скоро будет опубликована статья с описанием нескольких типов измеряющих скорость нейронов, среди которых есть и те, что находятся в энторинальной коре.

С другой стороны, можно вспомнить совсем недавнюю работу в Neuron - в ней нейробиологи из Университета Бонна и Немецкого центра нейродегенеративных болезней описывают нейронную цепь, связывающую пространственную память и скорость передвижения. Меняя частоту импульсов в этой цепи, можно было повлиять на поведение мыши, на то, как она двигалась. Скоростная цепочка клеток оказалась связана с гиппокампом, главным центром памяти; с другой стороны, энторинальная кора тоже входит в "зону влияния" гиппокампа.

Хотя все описанные эксперименты выполнялись на животных, у человека, скорее всего, дела обстоят точно так же - ведь и для нас важно знать скорость собственного движения. Возможно, существует несколько нейронных спидометров, которые вместе следят за перемещениями тела и сообщают о них в GPS-системе, которая, в свою очередь, вместе с картами, хранящимися в памяти, формирует картину того, где мы находимся.

<< Назад: Детская обувь с GPS-трекером 30.07.2015

>> Вперед: Транзистор из одной молекулы и нескольких атомов 29.07.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Канада планирует построить космодром 06.04.2026

Развитие космической инфраструктуры все чаще становится вопросом не только науки и технологий, но и национальной безопасности. Многие государства стремятся получить независимый доступ к космическим запускам, чтобы не зависеть от внешних партнеров и укреплять собственный технологический суверенитет. На этом фоне Канада объявила о запуске масштабного проекта по созданию собственного космодрома. Министр обороны Канады Дэвид Мак-Гинти сообщил, что правительство страны инвестирует 200 млн канадских долларов, что составляет около 150 млн долларов США, в строительство национального космодрома. Эти средства станут частью долгосрочной программы развития суверенных возможностей космических запусков. По словам Мак-Гинти, Министерство обороны подписало 10-летнее соглашение с компанией MLS на сумму 200 млн долларов. В рамках этого контракта планируется строительство стартовой площадки, которая будет использоваться не только военными структурами, включая Министерство обороны и Вооруженные силы ...>>

Обновленные телевизоры Xiaomi S Mini LED TV 2026 06.04.2026

Компания Xiaomi представила обновленную серию телевизоров S Mini LED TV 2026, которая заметно отличается от версии, недавно вышедшей на европейский рынок. Новое поколение ориентировано на расширенные возможности отображения и более гибкую конфигурацию экранов, что делает линейку более универсальной для разных сценариев использования. В обновленной серии Xiaomi S Mini LED TV 2026 предлагается сразу пять диагоналей, начиная от 55 дюймов и заканчивая внушительными 100 дюймами. Флагманская модель оснащена 1920 зонами локального затемнения, способна достигать пиковой яркости до 2000 нит и поддерживает частоту обновления изображения до 288 Гц, что делает ее особенно привлекательной для динамичного контента и игр. Младшая модель в линейке отличается в первую очередь количеством зон локального затемнения, которых здесь 576, однако остальные ключевые характеристики остаются на уровне старших версий. Это позволяет сохранить высокое качество изображения даже в более доступном сегменте, не ж ...>>

Беспилотный грузовой самолет с двигателем AEP100 05.04.2026

Авиационная отрасль стоит перед масштабной задачей перехода к экологически чистым технологиям, и одним из наиболее перспективных направлений считается использование водорода в качестве топлива. Этот элемент рассматривается как потенциальная альтернатива традиционным видам авиационного топлива благодаря своей энергоэффективности и отсутствию углеродных выбросов при использовании. На этом фоне Китай сообщил об успешном испытании беспилотного грузового самолета, оснащенного турбовинтовым двигателем AEP100 мегаваттного класса, работающим на водороде. Это событие стало важным этапом в развитии авиационных технологий, так как позволило протестировать двигатель в реальных условиях полета, а не только в лабораторной среде. Испытательный полет был проведен в субботу, 4 апреля, в городе Чжучжоу, расположенном в китайской провинции Хунань. Именно там впервые в реальных условиях был задействован водородный авиационный двигатель подобной мощности, что дало возможность оценить его стабильность ...>>

Кухонные губки выделяют значительное количество микропластика 05.04.2026

Кухонные губки - один из самых используемых предметов в быту - могут быть недооцененным источником микропластика. Ученые из Боннского университета изучили, сколько таких частиц выделяется во время мытья посуды и как это влияет на окружающую среду. Выяснилось, что губки действительно ежегодно выделяют измеримое количество микропластика, однако основной вред экологии связан не с этим, а с расходом воды. В работе оценивали реальное выделение микропластика и его влияние с помощью анализа жизненного цикла (LCA). Исследование объединило лабораторные эксперименты и подход "гражданской науки": добровольцы из Германии и Северной Америки использовали разные типы губок в быту и фиксировали процесс. Губки взвешивали до и после использования, а также тестировали в лаборатории с помощью устройства SpongeBot, имитирующего мытье посуды. Результаты показали, что все губки изнашиваются и выделяют микропластик - примерно от 0,68 до 4,21 г на человека в год, в зависимости от состава. При этом губки ...>>

Гуманоид-спринтер Unitree H1 04.04.2026

Развитие гуманоидной робототехники сегодня стремительно приближается к уровню, при котором машины начинают уверенно имитировать не только движения человека, но и его физические возможности. Особенно активно в этом направлении работают компании из Китая, и очередное достижение Unitree Robotics стало заметной вехой в индустрии. Компания официально сообщила, что их антропоморфный робот Unitree H1 установил мировой рекорд скорости среди полноразмерных гуманоидов. В ходе испытаний машина продемонстрировала характеристики, которые ранее считались недостижимыми для подобного класса устройств, особенно с учетом их массы и конструкции. Во время тестового забега Unitree H1 разогнался до 3,3 метра в секунду, что соответствует примерно 12 километрам в час. Для сравнения, средняя скорость ходьбы человека составляет около 5 километров в час. Хотя до уровня профессионального бега роботам еще далеко, для гуманоидной системы массой около 47 килограммов такой результат считается значительным инжен ...>>

Случайная новость из Архива Робот-орёл 25.09.2013 Придание беспилотникам формы птиц является перспективным направлением. Летящий на высоте нескольких сотен метров Shepherd-MIL не отличишь от живой птицы, парящей в высоте. Это привлекает меньшее внимание зевак, а для террористов и солдат врага является дополнительным фактором психологического давления: уже сегодня жители Афганистана и Пакистана видят в каждой крупной птице беспилотную угрозу. В настоящее время Shepherd-MIL проходит испытания в испанской армии. Также ведутся переговоры о продаже беспилотника иностранным заказчикам БПЛА Shepherd-MIL разработан испанской компанией EXPAL и является малым БПЛА, пригодным для запуска с руки. В настоящее время подобные малые беспилотники являются самым массовым видом БПЛА и в количестве тысяч единиц используются в различных армиях мира. Shepherd-MIL имеет ряд особенностей, который отличают его от популярных БПЛА вроде RQ-11 Raven. Конечно, прежде всего это дизайн: аппарат имитирует облик пустынного орла, который способен часами парить над равнинной местностью, высматривая добычу. Для придания облика птицы разработчикам не пришлось прибегать к сложным ухищрениям - используется лишь краска и специальная пленка. Сам аппарат очень дешев, стоит всего около 1000 фунтов стерлингов и легко помещается в две небольшие сумки, похожие на обычный портфель. Благодаря маскировке и малошумному отключаемому при планировании электродвигателю, БПЛА-орел может спускаться на высоту до 100 м без риска разоблачения. Обычным БПЛА приходится держаться на высоте более 1000 м, а при хорошей видимости и чистом небе - еще выше. Беспилотник оснащен автопилотом, коммуникационной системой, сменяемой полезной нагрузкой в виде тепловизора или видеокамеры. Прежде всего БПЛА предназначен для ведения разведки и автоматического целеуказания минометным расчетам.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026