В течение многих лет эксперименты в области неврологии зависели от тщательно контролируемых условий. Мыши бегают на месте на крошечных беговых дорожках, а не свободно разбегаются. Или их тщательно обучают выполнять легко измеримые задачи, которые не имитируют их поведение в дикой природе. Даже в экспериментах на людях люди неподвижно сидят в аппарате фМРТ и смотрят на изображения на экране.
Такие эксперименты дали ученым прочное фундаментальное понимание того, как работает мозг. Но они также стирают большую часть сложности выполнения даже простых на первый взгляд действий. Ученые до сих пор не понимают, как наша зрительная система позволяет нам выполнять такие повседневные действия, как поиск карандаша на захламленном столе или бег по каменистой тропе.
Поэтому по мере совершенствования технологий неврологи расширяют границы традиционных экспериментов и изучают мозг более натуралистичными методами. Нейробиолог Крис Нилл является частью этого растущего движения. В двух последних работах его команда разработала способы изучения зрения мышей, которые более реалистично отражают то, как животные ориентируются в мире за пределами лаборатории.
“Вместо того чтобы думать о зрении, как об осмотре глаз или о встречах Zoom на экране компьютера, мы пытаемся изучить, как работает зрение в реальном, трехмерном мире, где мы передвигаемся и взаимодействуем с людьми и предметами”, – сказал Нилл.
В первой работе, опубликованной в журнале eLife, команда Ниелла оценивала, как мыши оценивают расстояние. Они попросили животных перепрыгнуть через большой промежуток между двумя платформами. Платформы находились на разном расстоянии друг от друга, поэтому для каждого прыжка мыши должны были оценить ситуацию и решить, насколько резким должен быть прыжок.
Исследователи обнаружили, что животные не полагались исключительно на бинокулярные зрительные сигналы. Мыши могли совершить прыжок, прикрыв один глаз, что устраняло небольшую разницу в изображении между двумя глазами, которая часто помогает людям ощущать глубину. Вместо этого команда Ниелла считает, что мыши могли воспользоваться явлением, называемым параллаксом движения: эффектом, при котором дальние объекты кажутся движущимися медленнее, чем близкие.
Они заметили, что мыши, у которых был закрыт один глаз, тратили больше времени на поиск разрыва, двигая головой вверх и вниз, подобно тому, как кошка ищет, не запрыгнуть ли ей на самый верх книжной полки. Движения головы позволяют мышам использовать параллакс движения для оценки расстояния в отсутствие бинокулярных сигналов глубины, предполагают исследователи. Более контролируемая экспериментальная установка, в которой голова животного удерживается на месте, не позволила бы уловить этот нюанс.
“Было много скепсиса по поводу зрительных способностей мышей, и я думаю, что большая часть исследований до сих пор была сосредоточена на бинокулярном зрении, потому что это то, с чем мы много связаны”, – сказал Фил Паркер, бывший постдокторант в лаборатории Ниелла, который руководил экспериментами и теперь открывает свою собственную лабораторию в Университете Ратгерса. “Но если сравнить их производительность в двух условиях, то тот факт, что они не теряют производительность, показывает, что эти (монокулярные) подсказки являются мощными”.
Во второй работе, опубликованной в журнале Neuron, команда разработала систему для записи активности мозга мышей во время исследования большой арены. Мышам установили на голову камеру, похожую на крошечную GoPro. Камера фиксировала взгляд и поле зрения мыши, а электроды одновременно фиксировали активность мозга.
Затем исследователи разработали инструмент машинного обучения для синхронизации записей с электродов с движением мыши и положением глаз. Они смогли определить, на что смотрит мышь и как реагирует ее мозг в любой момент времени.
Этот эксперимент позволил им понять сложность преобразования нейронной активности в визуальную сцену. Для мыши “нейронная активность зависит не только от того, что вы видите, но и от того, куда вы смотрите”, – говорит аспирант Эллиотт Абе, который руководил разработкой анализа машинного обучения.
То есть мозг учитывает как положение глаз, так и положение головы, поэтому нейронная реакция на то, что вы видите один и тот же объект прямо перед собой, отличается от реакции, если вам нужно посмотреть влево или вправо, чтобы увидеть его”. Сочетание поведенческих исследований с нейронной записью позволяет исследователям лучше понять, как эти различные виды сигналов объединяются в мозге.
Команда Ниелла планирует использовать методы и результаты этих двух исследований в своей дальнейшей работе с мышами, и, возможно, они будут полезны и для человеческого мозга.
“Я думаю, что самое замечательное в этом направлении – это то, что, пытаясь изучать мышь как мышь, а не навязывать животному поведение и задачи, ориентированные на человека, мы фактически можем связать нейронауку с человеком в большей степени, чем раньше”, – сказал Паркер.
Поскольку мозгу всех животных необходимо решать схожие задачи, например, определить, как далеко что-то находится, изучение этого в естественном поведении мыши позволяет исследователям обобщить те типы задач, которые люди также решают естественным образом”.
Не каждый человек может правильно пользоваться поиском к сожалению на сегодняшний день и по этому, если вам требуются курсы английского онлайн значит вам стоит перейти на сайт kursy-mid.ru на котором искомая информация уже давно вас ожидает.