Ученые определили "пробег внутренних часов" мозга человека и животных

Ученые впервые зафиксировали работу так называемых "часов пробега" в мозге, исследуя активность крыс во время движения. Результаты показали, что специальные клетки отсчитывают расстояние шаг за шагом, подобно счетчику пробега. Аналогичный механизм подтвердился и у людей, сообщает BBC.

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, стало первым, доказавшим непосредственную связь между регулярной активностью так называемых "ячеек сетки" и способностью правильно оценивать пройденное расстояние. Команда из Университета Сент-Эндрюса построила для крыс арену и научили их пробегать определенное расстояние. Ученые также записывали активность участка мозга, связанного с памятью и навигацией.

Оказалось, что во время движения клетки в этой зоне активируются по определенной схеме — примерно каждые 30 сантиметров пробега. Таким образом они работают как своеобразный "счетчик шагов".

Когда крысы преодолевали заданную дистанцию, им давали вознаграждение — кусочек шоколадных хлопьев. По словам руководителя исследования профессора Джеймса Эйнджа, "чем регулярнее был этот узор клеточной активности, тем точнее животные могли определять нужное расстояние, чтобы получить лакомство".

В то же время ученые обнаружили и слабое место этого механизма. Стоило изменить форму арены, как "тиканье" внутренних часов становилось нестабильным, и крысы начинали останавливаться слишком рано. Исследователи сравнили это с ситуацией, когда человек попадает в туман или темноту: ориентироваться становится значительно сложнее, ведь внутренний счетчик дистанции перестает работать надежно.

Чтобы проверить открытие на людях, ученые воспроизвели эксперимент в студенческом союзе университета, построив арену 12 на 6 метров. Добровольцам нужно было пройти определенное расстояние и вернуться на старт. В обычной прямоугольной арене участники успешно оценивали дистанцию, но после изменения формы конструкции начали допускать те же ошибки, что и крысы.

"Мы наблюдали одинаковую поведенческую модель у людей и животных. Это убеждает, что у обоих работает одинаковый механизм", — отметил профессор Эйндж.

Результаты исследования не только объясняют, как работает наша внутренняя "карта пространства", но и открывают перспективы для медицины. Ученые отмечают, что клетки, ответственные за этот "счетчик пробега", расположены именно в той области мозга, которая поражается одной из первых при болезни Альцгеймера.

"Уже существуют диагностические игры для смартфонов, которые проверяют навигацию. Мы считаем перспективным создание подобных тестов, но специально для оценки способности измерять расстояние", — подытожил Эйндж.

Недавно ученые разработали ультразвуковой шлем, позволяющий неинвазивно лечить неврологические заболевания, например болезнь Альцгеймера. Устройство, работающее на основе ультразвука, передает механические импульсы в мозг с беспрецедентной точностью, что позволяет воздействовать на крошечные участки, не прибегая к хирургическому вмешательству и имплантации электродов.