Виявлено новий нейронний код у гіпокампі для вимірювання пройденої відстані

Науковці розкрили раніше невідомий механізм, який мозок використовує для точного відстеження пройденої відстані. Цей процес ґрунтується на поступовій зміні електричної активності нейронів. Феномен, відомий як інтеграція шляху, є надзвичайно важливим, адже його порушення часто проявляється на ранніх етапах таких захворювань, як хвороба Альцгеймера, спричиняючи дезорієнтацію у пацієнтів.

Дослідницька група, що працює в Інституті нейронаук Макса Планка у Флориді (MPFI), розташованому в Юпітері, Флорида, провела серію експериментів. У ході цих дослідів мишей навчали пересуватися у віртуальному просторі, де були відсутні будь-які зовнішні орієнтири. Це змушувало тварин покладатися виключно на власні рухові відчуття для точної оцінки відстані, яку вони подолали. У цьому дослідженні, де ключову роль відігравали аспірант Рафаель Хельдман та старший автор, керівник дослідницької групи Інсюе Ван, проводився запис електричних сигналів тисяч нейронів у гіпокампі – ділянці мозку, яка славиться своїми «клітинами місця».

Детальний аналіз даних показав, що більшість нейронів не кодували ані конкретного місця, ані певного моменту часу. Натомість вони демонстрували один із двох протилежних патернів наростаючої активності, що безпосередньо корелювали з пройденою відстанню. Одна популяція нейронів починала свою роботу з високої частоти імпульсації, яка поступово спадала у міру руху миші. Водночас, інша група демонструвала зворотну динаміку, плавно нарощуючи свою активність зі збільшенням пройденого шляху. Ці два типи наростаючих патернів формують двофазний код: швидка початкова зміна сигналізує про старт руху, а наступний, більш повільний нахил, слугує для підрахунку загальної відстані.

Критична важливість цього механізму була підтверджена, коли науковці застосували оптогенетичні методи для штучного порушення функціонування цих нейронних ланцюгів. Це призвело до помітного збою у здатності мишей адекватно оцінювати пройдену дистанцію. Публікація, датована кінцем 2025 року, деталізувала клітинні компоненти цього процесу: було встановлено, що інтернейрони, які експресують соматостатин (SST), впливають на першу групу наростаючих нейронів, тоді як інтернейрони, що експресують парвальбумін (PV), модулюють активність другої групи.

Розуміння принципів, що лежать в основі просторової навігації, має фундаментальне значення для медицини. Це пов'язано з тим, що зниження функції інтеграції шляху часто є одним із найперших маркерів, які вказують на розвиток хвороби Альцгеймера. Інститут Макса Планка у Флориді, який є першою та єдиною установою Товариства Макса Планка у Північній Америці, продовжує глибоко досліджувати структуру та функції нейронних мереж. Майбутні зусилля команди будуть зосереджені на детальному вивченні генерації цих наростаючих патернів, що потенційно може дати більш повне пояснення того, як миттєвий досвід перетворюється на стійку пам'ять.