В отчете об их работе на мышах, который будет опубликован в онлайн-журнале Nature Neuroscience 2 марта, исследователи обнаружили, что нейроны направления головы продолжали кодировать «виртуальное» направление своего взгляда во время сна. Фактически, во время сна с быстрым движением глаз (REM) – стадии, известной у людей интенсивной активностью сновидений, во время которой электрическая активность мозга практически неотличима от бодрствования – “ стрелка ” компаса мозга у мышей неожиданно двигалась в направлении та же скорость, что и во время бодрствования. Во время медленноволновых периодов сна она показывала 10-кратное ускорение активности, как если бы мыши поворачивали голову в 10 раз быстрее, чем во время бодрствования.
«Мы давно знаем, что мозг работает во время сна», – говорит старший исследователь Дьердь Бузаки, доктор медицинских наук, профессор неврологии Биггса в Нью-Йоркском университете в Лангоне и его Институте нейробиологии. "Но теперь мы знаем, как это работает в одном из, казалось бы, более простых смыслах – ориентации головы – или нашем ощущении того, куда мы смотрим в любом заданном пространстве.
Чувство направления является важной частью нашей навигационной системы, поскольку оно может мгновенно сбросить наш внутренний компас и карты, как, например, когда мы выходим из метро и пытаемся сориентироваться."
Далее он добавляет: «Обнаружение того, что активность нейронов направления головы демонстрирует скоординированные закономерности во время сна – как если бы они заменяли сдвиги взгляда у перемещающегося животного – демонстрирует усилия мозга по активному исследованию и координации своих операций, даже когда он отключается от своей работы. взаимодействие с окружающей средой."
Бузаки говорит, что результаты дополнительно подтверждают его теорию о том, что мозг млекопитающих не пассивно ожидает получения сенсорных сигналов, а активно их отслеживает, точно так же, как активное ощущение направленности головы сохраняется во время сна у мышей.
В течение двухлетнего исследования исследователи записали на видео движения головы мышей и записали электрическую активность в областях, направленных по направлению головы спящих животных, в частности, в передне-дорсальном ядре таламуса и постсибикулумных областях мозга. Затем эти записи сравнивали с аналогичными показаниями, сделанными на тех же мышах, когда они бодрствовали и перемещались в различных средах.
Адриен Пейрах, доктор философии, научный сотрудник и ведущий автор исследования, далее заключает: «Скоординированная активность во время большей части сна, вероятно, представляет собой объединение мест, событий и времени, своего рода навигационную резервную систему в мозгу, во время которой мозг хранит карту в памяти."
Бузаки говорит, что исследовательская группа планирует отслеживать другие части мозга мыши, участвующие в более сложных формах поведения, чтобы увидеть, работают ли аналогичные модели нейронной активности.
Исследователи также планируют эксперименты, чтобы проверить, можно ли электрически контролировать и предсказывать направление движения головы и навигацию заранее.