
Сотрудники Техасского университета в Остине изучили
механизм, позволяющий использовать «ускоренную прокрутку» при воспоминании о
недавних перемещениях и планировании ближайших. Оказалось, что он связан с частотой
импульсации нейронов места в гиппокампе. Результаты работы
опубликованы в журнале Neuron.
Информация о перемещении во времени и пространстве исходит
от нейронов места, расположенных в гиппокампе (структуре мозга,
ответственной за эпизодическую память и ориентацию в пространстве). Ее передача сопровождается волнами максимальной частоты, называемых гамма-ритмом (примерно от
25 до 100 герц). Эти волны испускаются не непрерывно, а дискретными циклами
частотой от 6 до 10 герц — тета-последовательностями, каждая из которых несет
сжатую информацию о краткой последовательности пространственно-временных
положений. При этом сами гамма-ритмы могут быть медленными (25—50 герц) и
быстрыми (60—100 герц).
Исследователи изучили импульсацию нейронов места у
крыс во время их перемещений. Выяснилось, что быстрые гамма-ритмы,
соответствуют восприятию обстановки в данный момент, когда мозг обрабатывает
информацию в реальном времени и высоком разрешении. Медленные гамма-ритмы наблюдаются
при быстром воспоминании о недавних перемещениях и планировании ближайших.
Как установили исследователи, медленные
гамма-ритмы благодаря большей длине волны несут больше информации на одну
тета-последовательность, однако эта информация менее подробна, чем в случае
быстрых гамма-ритмов. Это позволяет «сжимать» информацию за счет уменьшения ее
разрешения. Благодаря этому мы можем восстановить обстановку за предыдущие
полдня и представить свои планы на последующие полдня гораздо быстрее, чем
происходят реальные события, что напоминает ускоренную прокрутку видео. Причем
чем дальше отстоит пространственно-временное положение от данного момента, тем
с меньшим разрешением оно воспринимается.
Полученные данные имеют большое
значение для медицины и криминалистики, поскольку способствуют оценке
надежности различных воспоминаний. Они также позволяют объяснить, почему
пациенты с шизофренией, у которых нарушены гамма-ритмы, не всегда отличают
реальные события от вымышленных. «Возможно, такие люди передают собственные
вымыслы на ошибочной частоте, которая в норме зарезервирована для реальных
событий», — пояснила Лора Колгин (Laura Colgin), участвовавшая в проведении
исследования.
В дальнейшей работе ученые планируют использовать полученные данные для
выяснения роли быстрых и медленных гамма-ритмов в развитии расстройств
аутистического спектра и болезни Альцгеймера.
Нейроны места активируются, когда животное или человек попадают в определенное место окружающей среды. Вместе с нейронами положения головы, нейронами решетки, нейронами скорости и нейронами границы они формируют навигационную систему мозга. За открытие нейронов места и нейронов решетки Джон О'Киф, а также Мей-Бритт и Эдвард Мозеры в 2014 году удостоились Нобелевской премии.
Олег Лищук
