Ученые выяснили, что позволяет человеку ориентироваться в пространстве

За навигацию, то есть понимание, как переместиться из одной точки в другую, отвечают нервные клетки головного мозга. Одно из недавних исследований определило, что за построение маршрута отвечают так называемые нейроны с низкой реобазой, то есть с минимальной силой раздражителя, которая вызывает потенциал действия. При этом измерить нейронную активность у людей во время движения непросто, потому что существующие методы в основном требуют, чтобы человек оставался как можно более неподвижным.

Исследователи из Бирмингемского университета в Великобритании и Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана в Германии справились с этой проблемой, применив мобильные устройства электроэнцефалографии и технологию motion capture (захват движения) — метод, позволяющий оцифровывать движения объекта и создавать анимированные трехмерные модели. Специалисты изучили, что и в какой части мозга происходит в моменты, когда человеку необходимо выполнить действие, связанное с ориентированием в пространстве. Результаты их работы опубликовал журнал Nature Human Behavior.

Ученые выявили нейронный сигнал, который предшествует повороту головы или перемещению взгляда в нужном направлении. Согласно данным научной статьи, его источник — височная доля головного мозга. При этом наиболее сильным сигнал был в средней височной доле. Аналогичный механизм ранее выявляли у птиц, крыс и летучих мышей.

Определить, где именно находится «внутренний нейронный компас», позволила серия экспериментов с участием 62 взрослых человека, среди которых было 52 здоровых и 10 болеющих эпилепсией. Им предлагали выполнять задания, требующие поворачивать голову или направлять взгляд в нужную сторону. Активность мозга регистрировали с помощью шапочек с датчиками ЭЭГ, которые измеряют сигналы от кожи головы, а также с помощью внутричерепной электроэнцефалографии.

«Выделение этих сигналов позволяет по-настоящему сосредоточиться на том, как мозг обрабатывает навигационную информацию и как эти сигналы взаимодействуют с другими сигналами, например визуальными ориентирами. Наш подход открыл новые возможности для изучения этих особенностей, что может иметь значение для исследований нейродегенеративных заболеваний и даже для совершенствования навигационных технологий в робототехнике и искусственном интеллекте», — отметили авторы исследования.

Среди нейродегенеративных заболеваний, для изучения которых могут быть полезны полученные результаты, — болезни Паркинсона и Альцгеймера. При них часто нарушаются навигация и ориентирование в пространстве.

В дальнейшем исследователи планируют сфокусироваться на том, как человеческий мозг ориентируется во времени. Они надеются, что результаты, связанные с «внутренним компасом», помогут понять, отвечает ли подобная нейронная активность за память.