Уникальный нейрон может направить нас домой, превратив компасы в гироскоп

Найти дорогу домой с работы или учебы — это для большинства из нас само собой разумеющееся. Однако люди с болезнью Альцгеймера могут заблудиться даже при перемещении между такими знакомыми местами и часто с трудом пытаются найти дорогу домой.

Точно такая же неспособность вернуться домой наблюдается и у людей, которые не болеют болезнью Альцгеймера, но вместо этого получили повреждение части своего мозга, называемой ретроспленальной корой.

В недавно опубликованном в eLife исследовании исследователи из Мичиганского университета определили уникальную клетку мозга, обнаруженную только в ретроспленальной коре, которая начинает объяснять, почему эта область мозга так важна, помогая нам легко перемещаться с места на место. Ретроспленальная кора принимает входящие сигналы от многих других областей мозга.

Работая с мышами, исследователи использовали метод, называемый оптогенетикой, где свет используется для выборочной активации каждого из этих входящих сигналов по одному. Они обнаружили, что направленные и пространственные сигналы, поступающие в ретроспленальную кору, передаются только с уникальным маленьким возбудимым нейроном, избегая при этом соседние стандартные нейроны .

«Наши результаты показывают, что эти маленькие нейроны эволюционировали специально для поддержки пространственной навигации», — сказал ведущий автор Омар Ахмед, доцент кафедры психологии, нейробиологии и биомедицинской инженерии. «Они являются основным получателем информации о направлении головы и положении, доходящей до ретроспленальной коры головного мозга. И то, как эти сигналы направления головы отправляются этим маленьким уникальным нейронам, позволяет им вычислять не только, куда смотрит животное, но и с какой скоростью он поворачивает голову «.

Это означает, что эти нейроны могут принимать сигналы компаса о том, куда смотрит животное, и превращать их в еще более полезный сигнал гироскопа. Затем этот нейрон гироскопа может передавать не только направление головы, но и скорость, с которой она движется, помогая животному лучше ориентироваться в пространстве.

«Чарльз Дарвин отметил замечательную способность животных беспрепятственно возвращаться в свои дома. Он назвал это« окончательным расчетом ». Эти уникальные ретроспленальные нейроны, вероятно, будут играть важную роль в поддержке этой способности счисления «, — сказал Ахмед.

Ахмед отметил, что лучшее понимание ретроспленальной коры и ее нейронов, вероятно, поможет в поиске методов лечения болезни Альцгеймера.

« Ретроспленальная кора головного мозга — одна из первых областей, демонстрирующих нарушение активности на ранних стадиях болезни Альцгеймера», — сказал он. «Сейчас мы пытаемся понять , как эти нейроны изменяются в животных моделях болезни, с конечной целью помочь предотвратить выраженную пространственную дезориентацию испытываемые людьми с Альцгеймера болезнь .»

Все соавторы исследования — сотрудники лаборатории Ахмеда: Эллен Бреннан, Изабела Джедрасиак-Кейп, Шарена Райс и Шьям Судхакар из Департамента психологии Университета штата Вашингтон и Самир Кайласа из Департамента математики.