Мозг как GPS, но с функцией предсказания пути

Исследователи из Института Кавли при Норвежском университете науки и технологий (NTNU) сделали неожиданное открытие о работе так называемых «сеточных клеток» — нейронов, которые помогают мозгу формировать карту окружающего пространства. Выяснилось, что эти клетки не просто отслеживают местоположение, но и сканируют пространство впереди, предсказывая возможные маршруты.

Сеточные клетки, впервые открытые в 2005 году Май-Бритт и Эдвардом Мозерами, считаются основой системы навигации мозга. Они фиксируют передвижения организма в окружающем пространстве, помогая ориентироваться. Однако новое исследование показало, что эти нейроны работают не так статично, как считалось ранее.

Учёные обнаружили , что сеточные клетки совершают ритмичные «свипы» — быстрые сканирующие движения на 30 градусов вправо, затем на 30 градусов влево, с частотой десять раз в секунду. Эти сигналы напоминают антенны, которые прощупывают пространство впереди, создавая более детализированную и гибкую карту окружающего мира.

Прорыв стал возможен благодаря использованию новой технологии — нейропиксельных датчиков Neuropixels 2.0, способных записывать тысячи нейронных взаимодействий с точностью до миллисекунды. Эти датчики позволили ученым зафиксировать мельчайшие изменения в активности сеточных клеток, которые раньше оставались незаметными.

Команда исследователей, в которую вошли Абрахам Зелалем Воллан, Рич Гарднер, Май-Бритт Мозер и Эдвард Мозер, использовала метод декодирования данных мозга во время навигации грызунов. Они обнаружили, что карта, создаваемая в мозге, не полностью совпадает с реальным местоположением животного. Вместо этого сеточные клетки постоянно передают волны активности в соседние участки карты, заглядывая вперёд.

Этот механизм напоминает принципы эхолокации у летучих мышей или работу усиков у насекомых. Он позволяет мозгу заранее оценивать пространство, что может быть критически важным для быстрой и эффективной навигации.

Исследование также показало, что такие сканирующие движения происходят даже во время сна — в частности, в фазе быстрого сна (REM), когда мозг перерабатывает информацию. Это натолкнуло учёных на мысль, что сеточные клетки не только ориентируются в реальном времени, но и играют роль в запоминании маршрутов и создании новых ментальных карт.

Открытие, опубликованное в журнале Nature 3 февраля 2025 года, может кардинально изменить представления о том, как мозг управляет навигацией. Учёные предполагают, что аналогичный механизм может существовать и у людей. Возможно, подобные «свипы» связаны с движением глаз и концентрацией внимания.

Исследователи из Института Кавли планируют продолжить изучение этой темы, чтобы глубже понять, как работает система навигации мозга и какие ещё скрытые механизмы могут быть в ней задействованы.