Мыши способны с помощью своих усов создать в голове трёхмерную картинку

В отличие, например, от кошек и собак, мыши способны с помощью своих чувствительных усов создать в голове подробную трёхмерную картинку того, что их окружает. Примерно по тому же принципу человек с помощью осязания распознаёт то, что находится в тёмной комнате.

Учёные смогли прочитать сенсорную карту, которую мозг мыши создаёт с помощью усов.
Фото University of California . Berkeley.

Команда исследователей из Университета Калифорнии в Беркли во главе с Хиллелом Адесником (Hillel Adesnik) решила тщательно разобраться, как же всё-таки функционирует связка усы-мозг у грызунов. В итоге учёные реконструировали ту самую нейронную карту, которая помогает мыши понять, что располагается вокруг, для успешной ориентации в пространстве, ловли насекомых или избегания кошек.

При составлении уже ставших традиционными карт в расчёт бралась бы активность отдельных нейронов в ответ на движение конкретного волоска. Ещё одна известная схема, опробованная на человеке, предполагает составление так называемого сенсорного гомункулуса – карты зон головного мозга, принимающих сигналы от определённых групп рецепторов. Но авторы нового исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Neuron, пошли принципиально другим, неизведанным путём.

"Это не карта тела, а карта пространства вокруг головы животного, которое оно сканирует своими усами, – рассказывает Адесник. – Это совершенно новый подход, который не был опробован ранее ни на одном из видов".

Усы мыши были выбраны в качестве объекта изучения потому, что хорошо известно о нейронной связи основания каждого волоска с определёнными структурами в мозге. Каждое животное имеет около 24 больших лицевых усиков. И при столкновении с объектом легко отследить, какая структура активизировалась. Конечно, у грызунов есть ещё зрение, хотя и очень размытое, обоняние и слух, но они отходят на второй план по значимости для формирования представления об окружающем пространстве.

Главным вопросом для нейробиологов было то, каким именно образом организована кора головного мозга у изучаемых животных, что они умудряются определить положение и распознать объект для определения дальнейших действий с помощью усов. Объяснение нашлось в её многослойной структуре.

Исследователи записывали активность определённых зон головного мозга в момент, когда усы мыши наталкивались на препятствие (чёрные круги).
Фото University of California . Berkeley.

Основная гипотеза учёных заключалась в том, что два средних слоя не просто кодируют движение усика, а предоставляют пространство для кодирования того, что в данный момент он ощупывает. Для доказательства своей правоты они использовали метод кальциевой визуализации. С его помощью нейробиологи смогли заглянуть глубже внутрь ткани и проследить за поведением меченых нейронов.

Исследователи полагают, что и люди могут иметь скрытые пространственные карты внешнего мира, закодированные в нейронах коры головного мозга. Причём речь в этом случае идёт не только об осязании, но и о слухе, и о зрении.