«Мозг-навигатор: Как мы ориентируемся в пространстве и почему сбиваемся с пути»
За что отвечают клетки направления головы
В мозге человека существуют группы нейронов, связанных с ориентацией в пространстве — они обновляют когнитивную карту, которая накапливает и хранит информацию о знакомых и незнакомых местах. Однако в процессе навигации неизбежно возникают сбои. В книге «Мозг-навигатор: Как мы ориентируемся в пространстве и почему сбиваемся с пути» («Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Марией Багоцкой и Павлом Купцовым, молекулярный биолог Кристофер Кемп рассказывает о нейронных механизмах, лежащих в основе нашей способности выстраивать маршруты и находить дорогу, а также о том, почему они часто нас подводят. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным нейронам направления головы.
Глава 4. Восприятие дверей
15 января 1984 году Джеймс Рэнк-младший занимался тем, что вводил регистрирующий электрод в мозг крысы в своей лаборатории в Центре медицинских наук при Университете штата Нью-Йорк в Бруклине*. Это произошло после полудня в воскресенье. Рэнк использовал тот же метод, что и О’Киф в Лондоне более десяти лет назад. Он тогда даже посетил захламленную лабораторию О’Кифа и Нэйдела, окна которой выходили на оживленную Гауэр-стрит. Как и они, Рэнк записывал отчетливые сигналы отдельных нейронов, чтобы разобраться в механизмах сложных нейронных систем. Таким образом, нейрон за нейроном, он пытался расшифровать работу мозга.
* James B. Ranck Jr., «Foreword: History of the discovery of head direction cells,» in Head Direction Cells and the Neural Mechanisms of Spatial Orientation, ed. Sidney I. Wiener and Jeff rey S. Taube (Cambridge, MA: MIT Press, 2005).
«Джим Рэнк решил для начала посмотреть, что происходит с сигналами, когда они выходят из гиппокампа», — рассказывает Джеффри Тауб, нейробиолог из Дартмутского колледжа (оценивает себя на 9 баллов из 10). В гиппокампе выделяют несколько отдельных субрегионов, похожих на слои в булочке с корицей. По словам Тауба, в одном из них, который нейроанатомы назвали «поле CA1», имеется слой плотно упакованных тел пирамидных клеток, длинные аксоны которых выходят за пределы гиппокампа и устремляются к соседним участкам мозга. «Поле СА1 в некотором смысле является областью выхода из гиппокампа». Иными словами, так гиппокамп взаимодействует со множеством других областей мозга. И в первую очередь он связан со структурой, которая называется «субикулюм», что в переводе с латыни означает «подставка» или «опора».
Субикулюм образует основание гиппокампа как первый этаж структуры, часть которой S-образно изгибается над ним. «Идея Рэнка была такова: посмотреть, что происходит ниже по течению, в субикулюме», — говорит Тауб.
Сама идея была хорошая. Но Рэнк промахнулся.
В учебниках по нейроанатомии мозг четко разделен на функциональные области. Представьте себе схему разделки туши коровы, висящую в мясном магазине, на которой разные участки туши четко разделены пунктиром. Грудинка. Пашина. Оковалок. Анатомы потратили столетия, кропотливо пытаясь установить строение и функции разных областей мозга, найти границы между ними, определяющие, где заканчивается одна структура и начинается другая.
В 1909 году немецкий нейробиолог Корбиниан Бродман опубликовал ставшую революционной работу, содержащую схему картирования мозга, которой мы пользуемся до сих пор. Он методично разделил кору больших полушарий — складчатую структуру с бороздами и извилинами — на 52 отдельных региона, основываясь на их клеточной структуре. Его теория заключалась в том, что каждая из этих областей (сейчас мы называем их «поля Бродмана») обособлена и у каждой есть своя собственная функция. Впоследствии оказалось, что в некоторых случаях он ошибался, но часто Бродман оказывался прав. И работы в этом направлении продолжаются до сих пор.