Мозг является “элитным” органом, способным воспринимать и обрабатывать огромное количество информации из окружающей среды. Но как именно у него это получается? Как наш мозг помогает нам адаптироваться к изменениям? Хотя восприятие изменений в окружающей среде и является фундаментальной функцией мозга, до сих пор остается множество вопросов о том, как именно это происходит. Данное явление происходит бессознательно, поэтому мы часто принимаем это как должное. Но в действительности все куда интересней. Новое исследование показывает, что и как нам помогает ориентироваться в пространстве, а также как работает наш внутренний компас.

Сенсорная информация, поступающая от различных частей тела, также помогает мозгу определить наше местоположение

Как мозг ориентируется в пространстве

Ориентация в пространстве — это сложный и многогранный процесс, включающий в себя восприятие и обработку информации о нашем положении, направлении движения, а также о предметах и объектах, находящихся вокруг нас. Мозг использует различные источники информации, чтобы сформировать полное представление о нашем пространственном положении.

Клетки, называемые «сетчатыми клетками», расположенными в гиппокампе, играют важную роль в определении направления движения и ориентации в пространстве

Несомненно слух, зрение и другие сенсорные системы влияют на это. Но есть кое-что поинтереснее. Одной из ключевых структур, отвечающих за ориентацию в пространстве, является гиппокамп. Он расположен в медиальной части височной доли головного мозга и играет важную роль в формировании когнитивных карт и пространственных памятных следов. Эта структура обладает уникальными клетками, известными как «местные», которые активируются в определенных местах окружающей среды и помогают определить местоположение организма в пространстве.

Другой не менее важной структурой, связанной с пространственной навигацией, является мозжечок. Он в свою очередь отвечает за координацию движений и поддержание равновесия. Кроме того получает информацию от различных сенсорных систем о положении тела в пространстве, а затем отправляет сигналы в моторные области мозга, чтобы выполнить необходимые движения.

Нельзя и забывать о совокупности всех этих систем, ведь по большей части это настолько сложная структура, что ей необходимо быть постоянно “на связи”. Для этого используется связующая структура мозга, называемая таламусом, которая играет роль пересылки информации между различными областями мозга. Таламус обеспечивает синхронизацию и интеграцию сенсорной информации, получаемой из разных источников, и помогает мозгу формировать единое восприятие пространства. А его повреждение грозит амнезией и другими серьезными заболеваниями.

Недавнее исследование привело к значительным открытиям в области мозга, отвечающей за нашу ориентацию. С помощью передовых методов визуализации мозга ученые смогли отслеживать нейронную активность и получить новое представление о функционировании этой области. Эти результаты раскрывают механизмы, которые позволяют мозгу адаптироваться к изменяющейся окружающей среде, и дают понимание о возможных нарушениях, которые могут возникнуть при нейродегенеративных состояниях, например, при деменции. Такие нарушения могут вызывать у людей ощущение дезориентации и замешательства.

Внутренний компас мозга

Исследователи провели эксперимент, чтобы понять, как визуальная информация воздействует на внутренний компас мозга. Для этого они поместили мышей в дезориентирующий виртуальный мир и одновременно записывали активность нейронов в их мозгах. Благодаря новейшим достижениям в области технологии нейронной записи, команда смогла зафиксировать работу внутреннего компаса мозга с необычайной точностью.

Мозг также использует информацию от тактильных рецепторов, находящихся в коже и мышцах, чтобы определить положение тела и контакт с окружающей средой

Способность расшифровывать внутреннее направление головы животных позволила исследователям изучить, как клетки, отвечающие за направление головы и формирующие внутренний компас мозга, поддерживают способность мозга перестраиваться в изменяющейся среде. Особенно интересным является открытие, получившее название «усиление сети», которое позволяет мозгу перестраиваться после того, как мыши были дезориентированы. Казалось, в мозге существует механизм, аналогичный «кнопке сброса», который позволяет быстро переориентировать внутренний компас в запутанных ситуациях.

Хотя животные в этом эксперименте были подвергнуты воздействию неестественных визуальных впечатлений, авторы исследования утверждают, что подобные сценарии уже актуальны для современного человеческого опыта, особенно в свете быстрого развития виртуальной реальности. Эти результаты, в конечном счете, могут помочь объяснить, как системы виртуальной реальности могут легко влиять на наше чувство ориентации.

Значение внутреннего компаса для лечения болезней

Результаты, полученные в ходе исследования, также имеют важное значение для понимания болезни Альцгеймера. Самые первые когнитивные симптомы этого заболевания, о которых сообщают сами пациенты, связаны с дезориентацией и потерей ориентации даже в знакомой среде. Ученые предполагают, что более глубокое понимание работы внутреннего компаса мозга и навигационной системы может помочь в раннем выявлении болезни и улучшить оценку методов лечения Альцгеймера.

Упражнения и тренировки, связанные с балансом и координацией, могут помочь улучшить ориентацию в пространстве.

Однако предстоит еще не одно исследование, чтобы точно определить влияние этих функций.