Ученые определили, как работает пространственная навигация человека

Исследователи выяснили, как определенные мозговые волны помогают нашей пространственной навигации. Ученые надеются, что их новое открытие может принести пользу пациентам, страдающим нейродегенеративными расстройствами.

Исследователи из Фрайбурга, Бохума и Пекина полагают, что ритмические колебания активности мозга, так называемые тета-колебания, могут играть роль в процессе пространственной навигации человека. Эти мозговые волны способны помочь вспомнить места, в которые мы направляемся. Такой вывод ученые сделали в результате исследования, проведенного со страдающими эпилепсией пациентами, в мозг которым были имплантированы электроды. С помощью этих электродов исследователи регистрировали активность нейронов испытуемых во время того, как они выполняли задачи по навигации в условиях виртуальной реальности.

Команда, возглавляемая доктором Лукасом Кунцем из Университетской клиники Фрайбурга (Германия) и профессором Николаем Аксмахером, заведующим кафедрой нейропсихологии в Рурском университете в Бохуме (Германия), опубликовала полученные результаты в журнале Science Advances.

Предыдущие исследования выявили, что колебания мозга показывают характерную картину во время навигации. Тета-колебания, во время которых активность мозга изменяется с частотой приблизительно 4 герца, по-видимому, играют решающую роль в этом процессе. Но не было до конца понятно, как именно эти колебания поддерживают пространственную навигацию.

В ходе новых экспериментов ученых пациенты с эпилепсией научились связывать отдельные объекты с определенными местами в виртуальной среде. Для каждой из приобретенных ассоциаций местоположения объекта исследователи определили характерную модель мозговой активности.

Впоследствии испытуемые должны были вспомнить, какой объект был связан с каким местоположением. Пока они перемещались в это место в виртуальной среде, мозг активировал паттерны, специфичные для данного места. Реактивация мозговой активности для разных пар «объект-местоположение» происходила в разные моменты времени в течение тета-циклов. 

«Тета-колебания могут координировать реактивацию различных воспоминаний и, кроме того, способны помочь отличить конкурирующие воспоминания», – говорит доктор Лукас Кунц.

«Многие расстройства связаны с дезориентацией и потерей памяти, поэтому жизненно важно понять основные нейронные механизмы», – объясняет доктор Николай Аксмахер. Эксперт из Бохума и его коллеги надеются, что эти исследования помогут выявить новые биомаркеры для неврологических расстройств.