Результаты, опубликованные в Journal of Neuroscience, проливают свет на деятельность мозга, которая помогает нам передвигаться и которая нарушается из-за травм, инсульта и нейродегенеративных заболеваний.
«Знание, в каком направлении вы смотрите, свое местоположение, как ориентироваться в окружающей среде и свою пространственную ориентацию в любой данный момент, имеет фундаментальное значение для выживания», – говорит профессор Джеффри Таубе, старший автор исследования.
Вестибулярная система состоит из отолитовых органов и полукружных каналов в каждом ухе, которые предоставляют сенсорную информацию о движении, балансе и пространственной ориентации, что позволяет нам определять наше местоположение и направление и ориентироваться в окружающей среде. Ряд типов клеток в мозгу реагируют в зависимости от того, где вы находитесь (разместите клетки) и вашего предполагаемого направления (клетки направления головы, которые срабатывают, когда животное смотрит в определенном направлении). Третий тип ячеек (ячейки сетки) активируется в нескольких местах среды.
Предыдущие исследования показали, что вестибулярная информация имеет решающее значение для генерации сигнала направления головы, но не подтвердили, является ли информация от всех трех полукружных каналов или только горизонтальных каналов, которые в первую очередь чувствительны к горизонтальному вращению головы, критической для сигнала направления головы.
Чтобы понять, как клетки направления головы генерируют свою активность, исследователи из Дартмута наблюдали за клетками мозга мышей, у которых есть мутантный ген, который препятствует правильному развитию их вестибулярной системы. В частности, это была часть вестибулярной системы, отвечающая за определение того, как вы вращаетесь или поворачиваетесь в горизонтальной плоскости.
Они обнаружили, что у этих мутантных мышей не было нормальных клеток направления головы, которые больше не стреляли направленным образом.
«Наши результаты показывают, что нейронная структура для сети направления головы остается неизменной у мутантных мышей, но отсутствие нормальных горизонтальных каналов приводит к неспособности управлять сетью должным образом и вызывает нестабильный сигнал направления головы», – говорит Таубе. «Эти результаты важны по двум причинам: они подтверждают предыдущие теоретические представления о том, что эта часть вестибулярной системы важна для генерации сигнала клетки направления головы, и они показывают, как нейронная сеть в целом функционирует в этой области мозга."