Сотрудники Техасского университета в Остине изучили механизм, позволяющий использовать «ускоренную прокрутку» при воспоминании о недавних перемещениях и планировании ближайших. Оказалось, что он связан с частотой импульсации нейронов места в гиппокампе. Результаты работы опубликованы в журнале Neuron.
Информация о перемещении во времени и пространстве исходит от нейронов места, расположенных в гиппокампе (структуре мозга,ответственной за эпизодическую память и ориентацию в пространстве). Ее передача сопровождается волнами максимальной частоты, называемых гамма-ритмом (примерно от25 до 100 герц). Эти волны испускаются не непрерывно, а дискретными циклами частотой от 6 до 10 герц — тета-последовательностями, каждая из которых несет сжатую информацию о краткой последовательности пространственно-временных положений. При этом сами гамма-ритмы могут быть медленными (25—50 герц) и быстрыми (60—100 герц).
Исследователи изучили импульсацию нейронов места у крыс во время их перемещений. Выяснилось, что быстрые гамма-ритмы,соответствуют восприятию обстановки в данный момент, когда мозг обрабатывает информацию в реальном времени и высоком разрешении. Медленные гамма-ритмы наблюдаются при быстром воспоминании о недавних перемещениях и планировании ближайших.
Как установили исследователи, медленные гамма-ритмы благодаря большей длине волны несут больше информации на одну тета-последовательность, однако эта информация менее подробна, чем в случае быстрых гамма-ритмов. Это позволяет «сжимать» информацию за счет уменьшения ее разрешения. Благодаря этому мы можем восстановить обстановку за предыдущие полдня и представить свои планы на последующие полдня гораздо быстрее, чем происходят реальные события, что напоминает ускоренную прокрутку видео. Причем чем дальше отстоит пространственно-временное положение от данного момента, тем с меньшим разрешением оно воспринимается.
Полученные данные имеют большое значение для медицины и криминалистики, поскольку способствуют оценке надежности различных воспоминаний. Они также позволяют объяснить, почему пациенты с шизофренией, у которых нарушены гамма-ритмы, не всегда отличают реальные события от вымышленных. «Возможно, такие люди передают собственныевы мыслы на ошибочной частоте, которая в норме зарезервирована для реальных событий», — пояснила Лора Колгин (Laura Colgin), участвовавшая в проведении исследования.
В дальнейшей работе ученые планируют использовать полученные данные для выяснения роли быстрых и медленных гамма-ритмов в развитии расстройств аутистического спектра и болезни Альцгеймера.
Нейроны места активируются, когда животное или человек попадают в определенное место окружающей среды. Вместе с нейронами положения головы, нейронами решетки, нейронами скорости и нейронами границы они формируют навигационную систему мозга. За открытие нейронов места и нейронов решетки Джон О'Киф, а также Мей-Бритт и Эдвард Мозеры в 2014 году удостоились Нобелевской премии.