Что произошло
В ходе исследования мы обнаружили, что на симметрию и однородность области возбуждения grid-нейронов влияла форма окружающего пространства. Мы фиксировали активность grid-нейронов в то время, когда испытуемые крысы перемещались по квадратным, кольцеобразным, шестиугольным и трапециевидным замкнутым камерам. Наиболее заметный эффект обнаружился в случае с трапециевидной камерой, где шестиугольная симметрия области возбуждения оказалась нарушена: структура стала более эллиптической и неоднородной; сетка расширилась и повернулась в сторону более узкой части трапеции. Столь крупных различий не удалось обнаружить в квадратных или кольцеобразных камерах, которые были похожи на использованные в большинстве предыдущих исследований. Результаты этой работы оспаривают идею о том, что система grid-клеток играет роль универсальной пространственной когнитивной карты, так как структура сетки заметно менялась в зависимости от различного окружения и даже в одной и той же обстановке.
Предыстория
Около 40 лет назад Джон О’Киф открыл «клетки места», которые расположены в гиппокампе и активируются при нахождении в определенных местах пространства. О’Киф предположил, что все эти клетки вместе представляют собой когнитивную карту окружающего пространства. Согласно его гипотезе, для функционирования подобной карты нужны не только «клетки места», но и клетки, которые кодировали бы направление движения животного и преодолеваемое расстояние.
10 лет спустя клетки направления были обнаружены Джимом Ранком (Jim Ranck) в области мозга, смежной с гиппокампом. Позднее Мэй-Бритт (May-Britt) и Эдвард Мозер (Edvard Moser) нашли grid-клетки в средней энторинальной коре (области, тоже смежной с гиппокампом), которые активировались во множестве мест, распределенных в виде шестиугольной структуры. Постоянность этой периодической шестиугольной структуры позволила предположить, что grid-клетки могут быть универсальной когнитивной картой, которую ученые долго искали.
Перспективы
Полученные результаты означают, что если структура области возбуждения grid-клеток является ориентиром для восприятия мозгом расстояния, то получается, что этот ориентир гнется и растягивается в зависимости от геометрии окружающего пространства. Конечно, можно по-прежнему определять расстояния в трапециевидном окружении, однако оно будет искажено. Это приводит к интересной идее о том, что наш мозг воспринимает расстояния по-разному в пространствах с особенной геометрией. Также это может означать, что области возбуждения grid-клеток не используются нашим мозгом как ориентир, а выполняют совершенно другую роль. Нашим следующим шагом будет попытка обнаружить, почему области возбуждения grid-клеток меняются в зависимости от окружения и что это означает для роли grid-клеток в навигации и формировании памяти.
