Статья продается только в составе журнала

Появление спутниковой системы навигации (GPS) значительно изменило управление автомобилем, самолетом или даже обычную прогулку по улицам города. А как мы ориентировались, пока не было GPS? Недавно ученым удалось выяснить, что мозг млекопитающих использует собственную сложную GPS‑подобную систему для поиска пути из одного места в другое. Наш мозг, как и GPS в нашем телефоне или навигаторе, определяет, где мы находимся и куда движемся, соединяя множественные сигналы, связанные с нашим местоположением в пространстве в каждый момент времени. Обычно мозг тратит мало сил на выполнение подобных расчетов и мы практически их не осознаем. Насколько важна эта картографическая и навигационная система для нашего существования, становится ясно, если мы заблудились или наши способности к ориентации нарушены травмой мозга либо нейроденегеративным заболеванием. Способность понять, где мы и куда нам надо попасть, — важнейшая для нашего выживания. Без нее мы, как и другие животные, не смогли бы найти пищу или оставить потомство. Отдельные особи, а с ними и весь вид, были бы обречены на вымирание. Сложность навигационной системы млекопитающих становится заметна при сравнении их с другими животными. Например, простой круглый червь Caenorhabditis elegans, чья нервная система состоит всего из 302 нейронов, перемещается в пространстве в основном в ответ на обонятельные стимулы, двигаясь по градиенту увеличения либо уменьшения запаха. У животных с более сложной нервной системой, таких как, например, муравьи-бегунки или пчелы, появляются новые стратегии выбора пути. Один из таких способов называется интеграцией пути. Этот GPS-подобный аппарат основан на том, что нейроны определяют текущее положение животного, основываясь на непрерывном контроле направления и скорости движения относительно некоторой стартовой точки, что позволяет не использовать никаких внешних подсказок, таких как зрительные ориентиры. У позвоночных животных, особенно у млекопитающих, набор поведенческих способностей, позволяющих определить свое положение в пространстве, еще более сложный. Млекопитающие используют способность формировать нейронные карты окружающей среды. Это электрическая активность головного мозга, при которой возбуждение нервных клеток отражает план-схему окружающего пространства и местоположение животного в нем. Формирование таких когнитивных карт происходит в основном в складках коры мозга — областях, появившихся довольно поздно в процессе эволюции. За последние несколько десятилетий исследователи хорошо разобрались в том, как мозг создает и исправляет такие карты. Последние работы, выполненные в основном на грызунах, показали, что в навигационную систему входят несколько специализированных типов нейронов, которые постоянно определяют местоположение животных, пройденный путь, направление и скорость движения. Данные клетки, действуя вместе, создают динамическую карту окружающего пространства, которая не только работает непосредственно в данный момент, но и может сохраняться в памяти для дальнейшего использования. 

Подробнее читайте на страницах журнала "В мире науки" №3_2016