Исследователи из Института разума, мозга и поведения имени Цуккермана при Колумбийском университете обнаружили, что у чёрных синиц клетки места в гиппокампе активируются, когда птица просто смотрит на отдалённое место. Это раскрывает единый процесс пространственной памяти, основанный на зрении.
Многие животные полагаются на зрение, чтобы вспомнить, где спрятана еда, или проложить курс к отдалённым целям. Клетки места в гиппокампе формируют нейронную основу для такой пространственной памяти, активируясь, когда животное оказывается в определённом месте.
Ранее исследования на приматах выявили некоторую активность гиппокампа, связанную с направлением взгляда, хотя записи обычно проводились на неподвижных животных. Свободное отслеживание движений глаз во время активного поведения создаёт постоянные технические препятствия, поскольку обычные лабораторные модели, такие как грызуны, не обладают точным контролем взгляда.
В исследовании, опубликованном в Nature, под названием «Дистанционная активация кодов места взглядом у высоковизуального животного», учёные разработали эксперименты, чтобы выяснить, активируются ли клетки места в гиппокампе у чёрных синиц во время фиксации взгляда на отдалённых пространственных целях.
Эксперименты
В экспериментах участвовали восемь чёрных синиц. Они проводились на арене размером 61 сантиметр, где было пять одинаковых площадок с насестами, световыми сигналами и моторизованными кормушками.
Исследователи адаптировали систему слежения с несколькими камерами, которая определяла положение головы птиц во время свободного перемещения с помощью инфракрасных отражающих маркеров. Отдельная система видеоокулографии с двумя камерами оценивала ось зрачка, фиксируя отражения от роговицы, что позволяло калибровать ориентацию глаз в голове. Направление взгляда определялось в основном по ориентации головы, поскольку у синиц минимальные независимые движения глаз.
Птицы выполняли дискретную задачу визуального поиска, в которой световой сигнал указывал на место с наградой после случайной задержки, и версию с замкнутым контуром, где сигнал активировался только тогда, когда птица смотрела на правильную цель. Силиконовые зонды, имплантированные в передний гиппокамп, регистрировали нейронную активность.
Записи с 1929 возбуждающих нейронов гиппокампа показали, что 62% были настроены на местоположение птицы во время навигации, а 57% реагировали на направление взгляда во время стационарного визуального поиска.
Среди нейронов, классифицированных как настроенные на место, 75% также демонстрировали значительную настройку на взгляд (изменения частоты активации, когда птица фиксировала взгляд на разных целевых участках). Предпочтительные места для реакций на место и взгляд перекрывались в 95% клеток с сильной избирательностью.
Результаты показывают, что активность гиппокампа кодирует комбинацию предсказания и сенсорного ответа, связанного с тем, куда птица направляет зрительное внимание. Такие представления позволяют как формирование пространственных воспоминаний при посещении птицей места, так и вспоминание этих воспоминаний издалека при возвращении.