Як крихітні волохаті Йоди, що піднімають космічниі кораблі з болота силою думки, щури можуть піднімати цифрові кубики і кидати їх біля цілі. Але вони не використовують Силу. Натомість вони використовують свою уяву. Цей телекінетичний трюк, описаний в журналі Science від 3 листопада, дає підказки про те, як мозок уявляє собі нові сценарії і пам’ятає минулі. “Це фантастичне дослідження, – каже Майанк Мехта, нейрофізик з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі. “Воно відкриває багато захоплюючих можливостей”. За його словами, більш глибоке наукове розуміння ділянки мозку, яка бере участь у такому процесі, може, наприклад, допомогти дослідникам діагностувати і лікувати розлади пам’яті.
Нейробіолог Альберт Лі та його колеги вивчають, як мозок може повертатися в минуле, переглядаючи спогади, і забігати вперед, щоб уявити майбутні сценарії. Ці процеси, які іноді називають “ментальними подорожами в часі”, є “частиною того, що робить наше внутрішнє психічне життя досить багатим і цікавим”, – каже Лі, який провів нове дослідження в дослідницькому кампусі Джанелія Медичного інституту Говарда Г’юза в Ешберні, штат Вірджинія.
Щоб зануритися в ці непрості питання, дослідники почали з більш простого: “Чи можете ви бути в одному місці і думати про інше місце?” – запитує Лі, який зараз працює дослідником HHMI в Медичному центрі Beth Israel Deaconess в Бостоні. “Щури не роблять нічого більш вигадливого, ніж це. Ми ж не просимо їх згадати свої літні канікули”. Нейробіолог та інженер Чунсі Лай (Chongxi Lai), який також працює в Beth Israel Deaconess, Лі та його колеги тренували щурів рухатися на сферичній біговій доріжці посеред тривимірного віртуального світу, спроектованого на навколишній екран. Поки щури мандрували віртуальним світом, електроди реєстрували сигнали від нервових клітин у гіпокампі щурів – структурах мозку, які, як відомо, зберігають складну просторову інформацію (SN: 10/6/14). Таким чином, дослідники зіставили патерни мозкової активності з точками у віртуальному світі.
Далі дослідники хотіли дізнатися, чи можуть щури уявити свій шлях у світі. Тварин навчили подумки переміщати віртуальний кубик до крученого стовпчика, використовуючи лише патерни мозкової активності в гіпокампі. Якщо гризуни рухали кубик правильно, вони отримували винагороду у вигляді води. У цьому експерименті світ віртуальної реальності контролювався мозком щурів; фізичні рухи щурів на біговій доріжці більше не мали значення. Після деяких тренувань пухнасті учні впоралися із завданням, про що свідчила їхня мозкова активність. Активувавши правильну структуру клітин у гіпокампі, щури могли зосередитися і утримувати кубик біля крученого стовпчика протягом декількох секунд. В іншому завданні щури подумки телепортувалися через віртуальний світ, щоб дістатися до крученого стовпчика.
Результати є “переконливим доказом того, що щури можуть використовувати уяву для виконання нових, штучних завдань”, – каже нейробіолог Даоюн Цзі з Медичного коледжу Бейлора в Х’юстоні, який не брав участі в новому дослідженні. І це стосується не лише щурів. “Цілком ймовірно, що ми, люди, теж фантазуємо, активуючи спогади в гіпокампі”, –
каже він. За словами Мехти, гіпокамп, структура у формі морського коника, розташована глибоко по обидва боки мозку, є дуже складною і все ще досить загадковою. Його робота та інші дослідження показали, що на клітини гіпокампу впливають найрізноманітніші чинники, а не лише абстрактні просторові локації. “Очевидно, що тут є над чим замислитися”, – каже Мехта.
Наприклад, електроди, імплантовані в різні частини людського мозку, дозволили людям керувати комп’ютерами і роботизованими кінцівками (SN: 21.11.18). Пристрої, які використовують нейронні сигнали з гіпокампу, можуть одного дня озволити виконувати більш абстрактну роботу, каже Лі. Порівняно зі щурами, каже він, “люди, ймовірно, можуть контролювати свій гіпокамп довше і в більшому діапазоні, а концепції, що кодуються в мозку, ймовірно, набагато складніші”.
