Ученые обнаружили, что наша врожденная способность легко оперировать понятиями «левый» и «правый» имеет глубокие нейробиологические корни.
Долгое время было не понятно, каким образом мозг может одновременно управлять зрением (следим за объектом), вниманием (где находится объект) и моторикой (что мы должны сделать с объектом). Оказалось, что мозг создает «относительную» систему координат, на основе которой прекрасно ориентируется. Результаты исследования опубликованы в виде препринта на портале bioRxiv.org.
Ученые исследовали, как нейроны в лобной коре головного мозга приматов (на примере макак) реагируют на относительное расположение двух кормушек с едой, а не на их точные координаты. Стало понятно, что наш мозг считывает не точное положение предметов, а скорее их относительное положение друг к другу, потому что его гораздо легче запоминать, чем точное расположение в пространстве.
Эксперимент состоял в следующем: обезьяна наблюдала за двумя кормушками, одна из которых оставалась на месте, а другая перемещалась с помощью робота. В разные моменты времени обезьяна могла достать пищу только из одной, определенной кормушки. Ей приходилось одновременно следить за двумя кормушками (одна из которых двигалась) и помнить, куда именно нужно тянуться. Активность нейронов анализировали в зависимости от того, на что направлялось зрительное внимание обезьяны и какую кормушку она выбирала как цель для движения.
В результате во всех пяти областях мозга обнаружилась значительная доля нейронов (от ~34% до ~77%), которые избирательно реагировали на то, какая из кормушек находится слева или справа от другой. Мозг использовал относительную систему координат, что гораздо эффективнее для решения многих повседневных задач.
Эксперимент показал, что разные области лобной коры специализируются на разных типах реакций: в префронтальной коре большинство нейронов отвечали на вопрос: «Какую кормушку я сейчас рассматриваю – левую или правую из двух?». Они кодировали положение точки взгляда относительно другого объекта. В моторных и премоторных областях (отвечающих за планирование движений) нейроны чаще решали другие задачи: «К какой кормушке я собираюсь тянуться – левой или правой?» или «За какой кормушкой я слежу – за левой или правой?». Причем эта активность часто не зависела от того, куда в данный момент был направлен взгляд. Именно так нам удается точно, не глядя, взять кружку с кофе, которая стоит на нашем рабочем столе, при этом глядя на экран монитора.
Таким образом, в лобной коре приматов есть гибкие системы отсчета для анализа пространства и действия в нем. Вместо того чтобы всегда работать с абсолютными координатами, мозг часто использует относительные – «слева/справа от того, на что я смотрю». Это позволяет эффективно координировать сложное поведение, когда направление взгляда, внимание и цель движения направлены на разные объекты в пространстве.
Такая система, вероятно, лежит в основе нашей способности, например, вести машину: смотрим на дорогу, одновременно следим за пешеходами вблизи, и планируем перестроиться в соседний ряд.
Текст: Юлия Баимова