Как показали эксперименты на крысах, при оценке местности мозг оперирует только двумя координатами, даже если животное ползёт по вертикальной стене. Высотную координату мозг не отслеживает, воспринимая стену как горизонтальную поверхность.
Активность различных grid-нейронов крысы на горизонтальной поверхности; просматривается характерная решётчатая активность нервных клеток в зависимости от положения животного в пространстве. (Рисунок авторов работы.)
Мозг ориентируется на местности с помощью нейронов двух типов. Одни из них, так называемые нейроны места в гиппокампе, «узнают» конкретное окружение, в котором находится животное. Но сами по себе такие нейроны бесполезны; чтобы составить настоящую карту местности, мозг использует также grid-нейроны, которые лежат вблизи гиппокампа и, как считается, создают пространственную сетку. Эти клетки возбуждаются не в какой-то одной точке пространства, а периодично, по мере того как животное перемещается. Возбуждение происходит через равные промежутки пути, и если сопоставить периоды возбуждения такого нейрона с маршрутом, например, крысы, то окажется, что активация нервной клетки формирует гексагональную решётку, накрывающую территорию. Отсюда и другое название этих нервных клеток — решётчатые нейроны.
Все свойства нейронов места и решётчатых нейронов изучались на плоской поверхности, то есть клетки фиксировали только две пространственные координаты. Но живём мы в трёх измерениях, поэтому перед учёными неизбежно встал вопрос, как мозг оценивает высоту. Как будут вести себя «координатные» нейроны при перемещении животного по вертикали, как будет отличаться, например, положение «высоко» от положения «очень высоко»? Чтобы ответить на этот вопрос, нейрофизиологи из Лондонского университета (Великобритания) следили за активностью нейронов места и нейронов дистанции (grid-нейронов), пока подопытная крыса ходила по поверхности, поднималась на спиралевидную башню или пыталась забраться по специальной вертикальной перфорированной стенке.
Как пишут исследователи в журнале Nature Neuroscience, им не удалось найти никаких различий в работе grid-клеток, ходила ли крыса по полу или карабкалась вверх. Во время вертикального перемещения эти нейроны продолжали так же отмерять дистанцию, не чувствуя разницы и формируя ту же гексагональную решётку возбуждения, что и при движении по горизонтальной поверхности.
Почти так же вели себя и гиппокампальные нейроны места. Учитывая, что их задача — отмечать уникальную обстановку, можно было ожидать, что они будут довольно бурно реагировать на изменение высоты, ведь обстановка меняется сильно. Однако нейроны места в очень слабой степени реагировали на изменения в «третьем измерении». То есть они чувствовали, что высоко, но отличить «высоко» от «очень высоко» не были в состоянии. Скорее всего, информацию о высоте они получали от каких-то других, неспецифичных источников.
В общем, как заключают исследователи, мозгу проще воспринимать вертикаль как горизонталь (или, более строго, для мозга характерно анизотропное кодирование трёхмерного пространства). То, что для человека это не является проблемой, можно объяснить только какими-то добавочными механизмами, связанными, возможно, с деятельностью новой коры мозга.