Обнаружен новый нейронный код в гиппокампе для измерения пройденного расстояния

Ученые выявили ранее не идентифицированный механизм, который мозг использует для отслеживания пройденного расстояния, основанный на постепенном изменении электрической активности нейронов. Этот процесс, известный как интеграция пути, имеет критическое значение, поскольку его нарушение часто проявляется на ранних стадиях таких состояний, как болезнь Альцгеймера, вызывая дезориентацию у пациентов.

Исследовательская группа из Института нейронаук Макса Планка во Флориде (MPFI), расположенного в Юпитере, Флорида, провела эксперименты, в ходе которых мышей тренировали в виртуальной среде без внешних ориентиров. Это требовало от животных полагаться исключительно на собственные двигательные ощущения для точной оценки пройденного расстояния. В ходе исследования, в котором участвовали аспирант Рафаэль Хельдман и старший автор, руководитель исследовательской группы Инсюэ Ван, осуществлялась запись электрических сигналов тысяч нейронов в гиппокампе — области мозга, известной своими «клетками места».

Анализ показал, что большинство нейронов не кодировали конкретное местоположение или момент времени, а демонстрировали один из двух противоположных паттернов нарастающей активности, напрямую связанных с пройденным расстоянием. Одна популяция нейронов начинала с высокой частоты импульсации, которая плавно снижалась по мере движения мыши, тогда как другая группа показывала обратную динамику, постепенно увеличивая активность с ростом пройденного пути. Эти два типа нарастающей активности формируют двухфазный код: быстрое начальное изменение сигнализирует о старте движения, за которым следует более медленный наклон, служащий для подсчета пройденного расстояния.

Значимость этого механизма была подтверждена, когда исследователи применили оптогенетику для нарушения работы этих нейронных цепей, что привело к сбою в способности мышей точно судить о расстоянии. Публикация, датированная концом 2025 года, уточнила клеточные компоненты: интернейроны, экспрессирующие соматостатин (SST), влияют на первую группу нарастающих нейронов, а интернейроны, экспрессирующие парвальбумин (PV), модулируют вторую группу.

Понимание механизмов, лежащих в основе пространственной навигации, имеет фундаментальное значение, поскольку снижение функции пути интеграции часто является одним из самых ранних маркеров болезни Альцгеймера. Институт Макса Планка во Флориде, являющийся первым и единственным учреждением Общества Макса Планка в Северной Америке, продолжает изучать структуру и функции нейронных цепей. Будущие усилия команды будут направлены на детальное изучение генерации этих нарастающих паттернов, что может дать более полное объяснение трансформации сиюминутного опыта в устойчивую память.