目標への移動のベクトルシステムが脳で発見されました

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目標への移動のベクトルシステムが脳で発見されました
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Anonim
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イスラエルの科学者は、エジプトのコウモリ(Rousettus aegyptiacus)の海馬でニューロンを発見しました。ニューロンは、ターゲットへの移動方向とターゲットまでの距離に関与し、空間内の移動の終点のベクトル表現を提供します。研究の結果はジャーナルScienceに掲載されました。

以前の研究が示しているように、神経細胞の特定のグループは、空間内の位置と動きの知覚に関与しています:格子内のニューロン、位置、速度、頭の方向と境界。ラットでの実験では、その領域の認知マップを形成する部位のニューロンは海馬に位置し、リストされたニューロンの残りのタイプは、嗅内皮質や海馬の他の部分など、密接に関連する構造にあることが示されています。

これらの進歩にもかかわらず、脳が宇宙旅行の目的をどのようにコード化するかという問題は未解決のままでした。このスコアには2つの仮説がありました。それらの最初のものによると、空間ターゲットは、現在の位置から終点までのパスに対応する場所のニューロンのシーケンスによって指定されます。 2番目の仮説は、ターゲットがベクトル表現を持っている、つまり、方向と距離によってエンコードされているというものです。

ターゲット提示のメカニズムを研究するために、ワイツマン研究所は3匹のエジプトの空飛ぶ犬を訓練して、広々とした部屋で複雑な軌道を飛ばし、食べて休む唯一の場所(空間ターゲット)に戻りました。飛行はカメラで撮影され、移動方向とターゲットの間の角度が各瞬間に記録されました。このプロセス中に、ワイヤレス電気生理学的デバイスを使用する科学者は、コウモリの海馬のCA1セクションで合計309の個々のニューロンを記録しました(このセクションは、サイトニューロンが配置されている嗅内皮質と密接に関連しています)。

これらのニューロンの58、つまり19%は「ターゲット方向セル」に起因する可能性があり、その大部分は空間ターゲットに向かって移動するときに最大の活動を示します。これらのうち、26個の正方形は角度方向の調整を提供し、残りの32個は方向の位置合わせと現在位置の表示の両方を提供しました。記録の分析は、言及されたニューロンの58個すべてが、複雑な軌道に沿った長い飛行全体の間、およびすべての実験セッションの間、ターゲットに向かって安定して調整されたことを示しました。

他の49、つまり16%のニューロンの活動は、ターゲットまでの距離に応じて変化し、それに近づくと急激に増加し、これらの細胞を「ターゲットまでの距離のニューロン」として分類することができました。同時に、方向の設定は距離の設定と明確に相関していました。したがって、ゴールに向かう動きのベクトル表現に関する仮説は正しいことが判明しました。

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ターゲットへのさまざまな方向とターゲットまでの距離でのニューロンの活性化

目標に向かって進む際の記憶の役割を見つけるために、毎日の仕事の始めに、科学者は視覚、エコーロケーション、匂いが不透明なスクリーンでターゲットをブロックしました。同時に、2匹の空飛ぶ犬の飛行経路とニューロンの活動(合計158個の細胞)を記録しました。目に見えないターゲットへの同調は、動物が実際にそれを見なかった期間にのみ評価されました。

ニューロンのかなりの割合(158のうち43、つまり27%)が、ターゲットが見えないときに方向調整を保持し、ターゲット自体への調整が画面の端への調整よりも大幅に鋭いことが判明しました。 、途中で飛び回らなければならなかった。この設定は、動物の現在の動きの方向に依存していませんでした。実験の過程でターゲットを移動すると、ほとんどのセルが新しい方向に再調整されました。これは、ターゲットへの方向に対するそれらの特異性を示しています。著者が書いているように、これらの観察は、方向調整が感覚的知覚ではなく記憶に基づいていることを示唆しています。

これは、機能するために長期記憶を必要とする「配向ニューロン」が海馬自体に位置し(脳のこの部分も記憶の統合に関与している)、残りの部分が存在することを示した以前の研究の結果と一致しています。海馬体の隣接する構造にあります。たとえば、最近、アメリカの研究チームは、海馬が長期記憶を必要としない直接的な空間的方向付けに参加していないことを実証することができました(たとえば、地図上に配置されたルートに沿って歩くとき)。

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