Субботний вечер на многочисленной вечеринке. Официанты балансируют подносы с закусками над головами гостей. Мы замечаем пончики на одном из этих проходящих мимо блюд и в считанные секунды решаем в пользу того, что крайний справа. Но затем официантка ненадолго исчезает из нашего поля зрения, чтобы снова появиться в другом месте. Откуда наша рука знает, куда тянуться, чтобы схватить пончик?
Относительно нашего тела наш любимый пончик тем временем изменил свое положение. Однако относительно подноса, на котором лежит пончик, его положение остается постоянным. Может ли наш мозг использовать этот факт? Как и где наш мозг обрабатывает различную пространственную информацию, чтобы успешно выполнять целевые движения, например, дотягиваться до пончика?
Если мы представим себе пространственную систему координат, ее начало или нулевая точка может быть либо связанной с телом (направление взгляда, положение руки, центра тела), либо с объектной (положение, размер или ориентация объекта в пространстве). космос). До сих пор предполагалось, что для того, чтобы направить руку к любимому пончику, в других участках мозга обрабатываются только системы отсчета, связанные с телом, чем системы, связанные с объектами, и что только системы отсчета, связанные с телом, играют роль в планировании. движений рук.
Исследование группы сенсомоторных исследований Немецкого центра приматов, опубликованное в журнале Nature Communications , показывает, что эту классическую модель необходимо переоценить.
Чтобы выяснить, какая система координат лежит в основе планирования целенаправленных движений, они обучили двух макак-резус запоминать цели движения на сенсорном экране , чтобы позже дотянуться до них. Обезьяны сначала увидели на экране объект, состоящий из пяти маленьких квадратов, расположенных рядом друг с другом, которые были соединены горизонтально линией («поднос» в примере выше).
На следующем этапе квадраты исчезли, и обезьяны увидели целевую точку, расположенную там, где раньше был виден один из квадратов, например, во втором квадрате справа (положение предпочтительного пончика). Затем точка исчезла, и после небольшой паузы пять квадратов появились снова, но сместились на экране немного вправо.
Обезьян теперь просили коснуться квадрата, на котором они раньше видели целевую точку, т. е. второго квадрата справа, хотя на экране он находился правее, чем раньше. Пока обезьяны выполняли задание, измерялась активность их нервных клеток в областях мозга, отвечающих за планирование и выполнение целенаправленных движений рук.
«Результаты эксперимента нас удивили», — говорит Бахаре Тагизаде, первый автор исследования. «Вопреки ожиданиям, мы обнаружили, что системы пространственной отсчета, связанные как с телом, так и с объектами, могут быть обнаружены в одной и той же области мозга и что они также обрабатываются одними и теми же нервными клетками, динамически адаптируемыми в зависимости от когнитивных потребностей». Исследователи обнаружили участки мозга с таким гибким пространственным кодированием как в теменной, так и в лобной доле мозга.
Для подноса с пончиками это означает, что пока наш мозг обрабатывает только информацию о том, что мы хотим правильный пончик, это происходит в объектно-зависимой системе координат, т. е. относительно подноса, независимо от нашего собственного положения в пространстве или нашего Поле зрения. Однако с того момента, как мы действительно планируем дотянуться до печенья, его положение закодировано относительно нашего собственного тела.
Результаты важны для нашего базового понимания функций мозга, а также для разработки нейропротезов. Активность нервных клеток определяет для моторного протеза, к какой цели планируется движение.
«Если необходимо управлять роботизированной рукой , очень важна информация о том, в каком положении в пространстве руку следует переместить, например, вверх вправо», — объясняет Александр Гейл, руководитель группы сенсомоторных исследований и исследования. «Правильное управление во многом зависит от описания движения в правильной системе координат».
Будущие исследования должны выяснить, играют ли и в какой степени в этих областях мозга системы координат, определяемые окружающим пространством, также роль в планировании движений, когда человек перемещается по комнате.
