Исследователи наблюдали за мозговой активностью крыс, сначала когда животные рассматривали пищу в недоступном для них месте, затем, когда они отдыхали в отдельной камере, и, наконец, когда им разрешали дойти до еды. Активность специализированных мозговых клеток, участвующих в навигации, предполагала, что во время отдыха крысы имитировали ходьбу к еде и обратно, до которой они не могли добраться.
Исследование, опубликованное в журнале открытого доступа eLife, может помочь объяснить, почему некоторые люди с повреждением части мозга, называемой гиппокампом, не могут представить себе будущее.
«Во время исследования млекопитающие быстро формируют карту окружающей среды в своем гиппокампе», – говорит старший автор доктор Хьюго Спайерс (UCL Experimental Psychology). "Во время сна или отдыха гиппокамп воспроизводит путешествия по этой карте, что может помочь укрепить память. Было высказано предположение, что такой повтор может формировать содержание снов. Испытывают ли крысы эту мозговую активность во сне, пока неясно, поскольку нам нужно спросить их, чтобы убедиться в этом! Наши новые результаты показывают, что во время отдыха гиппокамп также конструирует фрагменты будущего, которое еще не произошло.
Поскольку гиппокамп крысы и человека схожи, это может объяснить, почему пациенты с повреждением гиппокампа с трудом могут представить себе будущие события."
В эксперименте животных по отдельности помещали на прямую дорожку с Т-образным перекрестком впереди. Доступ к стыку, а также к левой и правой руке за его пределами был закрыт прозрачным барьером.
В одном из рукавов на конце была еда, на другом – пусто. После наблюдения за едой крыс помещали в камеру для сна на час. Наконец, после того, как барьер был удален, животных вернули на дорожку и разрешили перебежать через перекресток и взяться за руки.
В течение периода отдыха данные показали, что клетки мест, которые позже предоставят внутреннюю карту кормовой руки, были активны. Ячейки, представляющие пустую руку, не были активированы таким образом. Это указывает на то, что мозг моделировал или готовил будущие пути, ведущие к желаемой цели.
«Что действительно интересно, так это то, что гиппокамп обычно считается важным для памяти, а ячейки места хранят сведения о местах, которые вы посетили», – объясняет со-ведущий автор доктор Фрейя Олафсдоттир (UCL Biosciences). "Что удивительно, так это то, что мы видим, как гиппокамп планирует будущее, фактически репетируя совершенно новые путешествия, которые необходимо совершить животным, чтобы добраться до еды."
Результаты показывают, что гиппокамп планирует маршруты, которые еще не прошли, а также записывает те, которые уже произошли, но только тогда, когда есть мотивационная подсказка, такая как еда.
Это также может означать, что способность воображать будущие события не является уникальной способностью человека.
«На данный момент мы не знаем, для чего на самом деле предназначены эти нейронные симуляции», – говорит со-ведущий автор доктор Касуэлл Бэрри (UCL Biosciences). "Кажется возможным, что этот процесс является способом оценки доступных вариантов, чтобы определить, какой из них с наибольшей вероятностью закончится наградой, и обдумывая его, если хотите. Однако мы не знаем этого наверняка, и в будущем мы бы хотели попытаться установить связь между этим очевидным планированием и тем, что животные будут делать дальше."