Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что мозг мыши может одновременно кодировать несколько гипотез о своём пространственном положении при навигации по средам с неоднозначными достопримечательностями. Это первый случай, когда такое навигационное кодирование, основанное на гипотезе, было напрямую наблюдено в мозге.
Методы исследования
В исследовании использовались мыши, которым была предложена сложная навигационная задача. Исследователи установили большую круглую арену с 16 небольшими отверстиями или портами вдоль боковых стен. Одно из этих отверстий приносило мышам награду, когда они протягивали через него нос.
Сначала мышей обучали переходить к различным портам вознаграждения, указанным точками света на полу, которые были видны только тогда, когда мыши приближались к ним. Затем исследователи добавили вторую точку, и мышам пришлось научиться определять, какая точка указывает на порт вознаграждения.
Результаты исследования
Измеряя активность ретросплениальной коры (RSC) мозга мышей, исследователи обнаружили, что популяции нейронов RSC демонстрировали различные паттерны активности для неполной информации. Каждый из этих паттернов, по-видимому, соответствовал гипотезе о том, где мышь думала, что находится относительно награды.
Когда мыши становились достаточно близкими, чтобы выяснить, какая точка указывает на порт вознаграждения, эти паттерны превращались в тот, который представлял правильную гипотезу. Полученные результаты показывают, что эти паттерны не только пассивно хранят гипотезы, но и могут быть использованы для вычисления, как добраться до правильного места.
Марк Харнетт (Mark Harnett), научный сотрудник Brain and Cognative Sciences и член института MIT’s McGovern для исследования мозговых исследований, отметил: «Насколько мы знаем, никто не показал в сложной аргументации, что есть область в ассоциативной коре, которая имеет в виду две гипотезы, а затем использует одну из этих гипотез, как только она получает больше информации, чтобы фактически выполнить задачу».
Заключение
Исследование показывает, что RSC использует визуальную и пространственную информацию для кодирования достопримечательностей, используемых для навигации. Результаты могут помочь лучше понять, как мозг обрабатывает пространственную информацию и принимает навигационные решения.
Jakob Voigts (Jakob Voigts), бывший научный сотрудник лаборатории Харнетта, а теперь руководитель группы в медицинском институте Говарда Хьюза Джанелия Исследовательский кампус (Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus), подчеркнул: «Мы рассматриваем, есть ли общие принципы, с помощью которых изучаются задачи. У нас много знаний о нейробиологии о том, как работают мозги, когда животное выучило задачу, но по сравнению мы очень мало знаем о том, как мыши изучают задачи или что они предпочитают учиться, когда им дают свободу вести себя естественно».
Литература.
“Spatial reasoning via recurrent neural dynamics in mouse retrosplenial cortex” by Mark Harnett et al. Nature Neuroscience
