Исследователи обнаружили сложный нейронный компьютер, спрятанный глубоко в мозжечке, который выполняет инерциальные навигационные вычисления для определения движения человека в пространстве.
Эти расчеты – нелегкий подвиг, подчеркнули исследователи. Вестибулярная система внутреннего уха является основным источником информации для мозга о движении и ориентации тела в пространстве. Однако вестибулярные датчики во внутреннем ухе дают информацию только о положении головы. Кроме того, вестибулярная система, обнаруживающая ускорение головы, не может отличить эффект движения от эффекта силы тяжести.
Дора Ангелаки и ее коллеги опубликовали свои выводы в выпуске журнала Neuron от 21 июня 2007 года, опубликованного Cell Press.
Ангелаки и его коллеги основывали свои исследования мозга на предсказаниях теоретической математической модели, постулирующей, что мозг может вычислять инерционное движение, комбинируя сигналы вращения из полукружного канала во внутреннем ухе с сигналами силы тяжести. Они сосредоточили свои поиски инерционной навигационной системы мозга на определенных типах нейронов, называемых клетками Пуркинье, в области мозжечка, которая, как известно, принимает сигналы от вестибулярной системы. Эта область известна как задний червь мозжечка, узкая червеобразная структура между полушариями головного мозга.
В своих экспериментах исследователи измерили электрическую активность этих клеток Пуркинье у обезьян, когда головы животных маневрировали посредством серии точных вращений и ускорений. Проанализировав электрические сигналы, измеренные от клеток Пуркинье во время этих движений, исследователи пришли к выводу, что специализированные клетки Пуркинье действительно вычисляли движение с привязкой к Земле на основе вестибулярной информации, расположенной в центре головы.
Исследователи пришли к выводу, что выходные данные ячеек Пуркинье указывают на «элегантное решение» вычислительных проблем, связанных с инерциальной навигацией.
Источник: Cell Press