Обезьяний мозг формирует пространственную карту, чтобы фильтровать визуальные отвлекающие факторы.

Новости МирТесен

Обнаружено, что нейроны мозга обезьяны ориентируются в пространстве не по абсолютным координатам, а определяя взаимное расположение объектов. Благодаря этому мозгу удается одновременно фокусироваться на одном объекте, концентрировать внимание на другом и планировать перемещение к третьему.

В обычной жизни люди нередко занимаются несколькими задачами параллельно. К примеру, водитель наблюдает за дорогой, контролирует приборы и удерживает руль. Каждое из этих действий требует сосредоточения взгляда в определенной точке. Как правило, наше зрение, внимание и направление движения согласованы, однако порой их необходимо разделить. Это представляет собой непростую задачу для мозга, поскольку он должен одновременно координировать работу трех различных систем координат.

Ранее существовало мнение, что для пространственной ориентации мозг использует некую абсолютную систему координат, аналогичную GPS. Однако оставался открытым вопрос о том, как в рамках единой системы можно оптимально распределять ресурсы между зрением, вниманием и двигательными функциями. Недавнее исследование выявило, что мозг применяет более адаптивный механизм: он формирует временные системы координат, основанные не на абстрактном пространстве, а на расположении объектов относительно друг друга.

Михаил Лебедев и Стивен Уайз с группой нейробиологов провели исследование активности отдельных нейронов в мозге макаки-резуса во время выполнения сложной задачи. Полученные результаты опубликованы в виде препринта на портале bioRxiv.

Обезьяна расположилась в кресле напротив двух кормушек с угощением. Одна кормушка, не имеющая движения, была установлена человеком, а вторая закреплена на роботизированной платформе. Робот непрерывно перемещался, выполняя роль «привлекателя внимания», что вынуждало обезьяну постоянно следить за его передвижениями.

Животное получало сигнал о начале движения к пище только тогда, когда роботизированная кормушка оказывалась в пределах досягаемости. В ходе испытаний целью могло стать как перемещающееся устройство, так и стационарное, что создавало ситуацию, требующую от обезьяны концентрации на одном объекте при одновременном планировании действий в отношении другого.

Исследователи фиксировали активность нейронов в пяти зонах лобной коры: в дорсальной и вентральной премоторной областях, дополнительной моторной области, дорсолатеральной префронтальной коре и фронтальном глазном поле. У значительной части нейронов во всех пяти областях – от 35% до 65% – наблюдалась адаптация, связанная с относительным положением объектов. К примеру, некоторые нервные клетки демонстрировали повышенную активность, когда одна кормушка располагалась справа от другой, независимо от их конкретного местоположения.

Разные области мозга отвечали за обработку различных аспектов задачи. В дорсолатеральной префронтальной коре и фронтальном глазном поле – зонах, отвечающих за зрение и планирование – большинство подобных нейронов фиксировали положение взгляда, отражая, на какую из кормушек была направлена зрительная фиксация обезьяны. В то время как в моторных областях нейроны чаще указывали на объект, привлекший внимание или ставший целью для движения, даже если взгляд был направлен в другую сторону.

По сути, мозг не использовал единую систему ориентиров, а формировал временные, зависящие от контекста представления. Это сопоставимо с тем, как люди объясняют, как что-то найти: вместо указания точных координат они говорят, например, «ключи находятся справа от чашки». Именно такая возможность создания «относительных карт» обеспечивает успешную координацию внимания и действий мозга.

Данное событие можно считать значимым этапом в исследовании механизма многозадачности, который, как оказалось, формируется не одной комплексной системой, а совокупностью регулярно обновляющихся и относительно простых процессов.