Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге
- Автор: Линден Дэвид
- Год: 2022
- Язык: русский
- Год: Синдбад
- ISBN: 978-5-00131-420-2
- Переводчик: Юрий Яковлевич Гольдберг
- Жанр: Биология
Электронная книга - «Мозговой трест. 39 ведущих нейробиологов – о том, что мы знаем и чего не знаем о мозге». Краткое содержание книги:
Авторы описывают самые удивительные особенности мозга, честно объясняя, что известно, а что пока неизвестно ученым о работе нервной системы. Книга увлечет всех, кто интересуется наукой о мозге.
Когда дело касается изучения более масштабных нейронных цепей в мозге млекопитающих, то о принципе Крога часто забывают. Нейробиологи обычно выбирают традиционных лабораторных животных — грызунов, не задумываясь о различиях между видами. Но дело в том, что мозг мыши или крысы похож на мозг человека не больше, чем мозг тех видов, которые считаются экзотическими, например летучей мыши или звездорыла. И действительно, работы по изучению пространственной навигации у летучих мышей показали важность сравнительных исследований для отделения специализации от общих характеристик.
Новаторское исследование механизмов пространственной навигации, проведенное на грызунах Джоном О’Кифом и его коллегами, привело к открытию «клеток места» — нейронов в гиппокампе, активность которых максимальна тогда, когда животное занимает ограниченную область пространства; местоположения, ассоциирующиеся с возбуждением нейронов, получили название полей места (см. также эссе Дэвида Фостера в этой книге)[226]. После того как поля места сформируются в гиппокампе, паттерны активности сохраняются и в темноте; это указывает на то, что они играют определенную роль в формировании пространственной памяти[227]. Мэй-Бритт Мозер, Эдвард Мозер и их коллеги выявили еще одну популяцию нейронов в гиппокампе грызунов, в которых регистрируется периодичность полей места; эти поля организуются в регулярную гексагональную решетку[228]. Эти нейроны решетки, найденные в отделах мозга вокруг гиппокампа, участвуют в измерении расстояния и прокладке маршрута при ориентировании в пространстве[229]. В 2014 году О’Киф, Мэй-Бритт Мозер и Эдвард Мозер за свои исследования нейробиологических систем были удостоены Нобелевской премии.
Недавно нейроны места и нейроны решетки были обнаружены и у других млекопитающих, в частности у людей[230], прочих приматов[231] и у летучих мышей[232]. Если открытие нейронов места и нейронов решетки свидетельствует об общих механизмах, то углубленное изучение сравнительных данных ставит вопросы о том, как эти нейроны приобретают свои свойства.
Немало исследований было посвящено механизмам активации нейронов места и нейронов решетки. У грызунов паттерны возбуждения нейронов места и нейронов решетки были связаны с ритмом головного мозга, известным как тета-ритм, с частотой 5–12 Гц. Этот ритм постоянно наблюдается в гиппокампе грызунов, когда они исследуют внешнюю среду, перемещаясь в пространстве[233]. Многие исследователи приписывают этот непрерывный тета-ритм процессу активизации нейронов места и нейронов решетки, и эксперименты на грызунах дали убедительные доказательства модели тета-ритма для представления пространства[234]. Однако сравнительные данные заставляют усомниться в этой модели. В частности, тета-ритм головного мозга у людей[235], прочих приматов[236] и у летучих мышей[237] не является непрерывным, а периодически появляется и исчезает. Таким образом, отсутствие непрерывного тета-ритма у приматов и летучих мышей ставит перед нами вопросы. Одинаковы ли у грызунов и других млекопитающих механизмы отображения пространства? Или непрерывный тета-ритм не обязательно связан с отображением пространства в мозге животных? Важно, что этот пример возвращает нас к более общему вопросу: если мы изучаем работу мозга только одного вида животных, что мы узнаем о мозге как таковом?
226
J. O’Keefe, «Place Units in the Hippocampus of the Freely Moving Rat», Experimental Neurology 51 (1976): 78–109.
227
S. J. Y. Mizumori, Hippocampal Place Fields (Oxford: Oxford University Press, 2008).
228
M. Fyhn, S. Molden, M. P. Witter, E. I. Moser, and M.-B. Moser, «Spatial Representation in the Entorhinal Cortex», Science 305 (2004): 1258–1264; T. Hafting, M. Fyhn, S. Molden, M.-B. Moser, and E. I. Moser, «Microstructure of a Spatial Map in the Entorhinal Cortex», Nature 436 (2005): 801–806.
229
C. Barry, R. Hayman, N. Burgess, and K. J. Jeffery, «Experience-Dependent Rescaling of Entorhinal Grids», Nature Neuroscience 10 (2007): 682–684.
230
A. D. Ekström, M. J. Kahana, J. B. Caplan, T. A. Fields, E. A. Isham, E. L. Newman, and I. Fried, «Cellular Networks Underlying Human Spatial Navigation», Nature 425 (2003): 184–188.
231
N. J. Killan, M. J. Jutras, and E. A. Buffalo, «A Map of Visual Space in the Primate Entorhinal Cortex», Nature 491 (2012): 761–764.
232
N. Ulanovsky and C. F. Moss, «Hippocampal Cellular and Network Activity in Freely-Moving Echolocating Bats», Nature Neuroscience 10 (2007): 224–233; M. Yartsev and N. Ulanovsky, «Representation of Three-Dimensional Space in the Hippocampus of Flying Bats», Science 340 (2013): 367–372.
233
J. O’Keefe and M. L. Recce, «Phase Relationship between Hippocampal Place Units and the EEG Theta Rhythm», Hippocampus 3 (1993): 317–330; G. Buzsáki, «Theta Rhythm of Navigation: Link between Path Integration and Landmark Navigation, Episodic and Semantic Memory», Hippocampus 15 (2005): 827–840.
234
N. Burgess, C. Barry, and J. O’Keefe, «An Oscillatory Interference Model of Grid Cell Firing», Hippocampus 17 (2007): 801–912; M. E. Hasselmo, L. M. Giocomo, and E. A. Zilli, «Grid Cell Firing May Arise from Interference of Theta Frequency Membrane Potential Oscillations in Single Neurons», Hippocampus 17 (2007): 1252–1271.
235
A. D. Ekström, J. B. Caplan, E. Ho, K. Shattuck, I. Fried, and M. J. Kahana, «Human Hippocampal Theta Activity during Virtual Navigation», Hippocampus 15 (2005): 881–889.
236
M. J. Jutras, P. Fries, and E. A. Buffalo, «Oscillatory Activity in the Monkey Hippocampus during Visual Exploration and Memory Formation», Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 6 (2013): 13144–13149.
237
M. M. Yartsev, M. P. Witter, and N. Ulanovsky, «Grid Cells without Theta Oscillations in the Entorhinal Cortex of Bats», Nature 479 (2011): 103–107.