«Бабушкин нейрон» - одиночная клетка на перекрестке сенсорного восприятия и памяти, способная отдавать приоритет важному лицу в толпе – долгое время оставался неуловимым.
Новое исследование выявило класс нейронов в области височного полюса мозга, которые связывают восприятие лица с долговременной памятью. Это не совсем апокрифический «нейрон бабушки» - это скорее не отдельная клетка, а совокупность клеток, которые все вместе помнят лицо бабушки. Результаты, опубликованные в журнале Science, впервые объясняют, как наш мозг узнает лица тех, кто нам дорог.
«Когда я начинал заниматься нейробиологией, если бы вы хотели высмеять чей-то аргумент, вы бы отклонили его как «просто еще один бабушкин нейрон» - гипотезу, которая не может существовать», - говорит Винрих Фрейвальд , профессор нейробиологии и поведения в Университете Рокфеллера.
«Теперь, в темном и малоизученном уголке мозга, мы нашли самый близкий к «бабушкиному» нейрон: клетки, способные связывать восприятие лица с памятью».
Идея «бабушкиного нейрона» впервые возникла в 1960-х годах как теоретическая клетка мозга, которая сама по себе кодировала бы конкретную сложную концепцию. Один нейрон для воспоминаний о бабушке, другой для воспоминаний о матери и так далее. По сути, понятие отношения один к одному между клетками мозга и объектами или концепциями было попыткой разгадать загадку того, как мозг сочетает то, что мы видим, с нашими долгосрочными воспоминаниями.
С тех пор ученые обнаружили множество сенсорных нейронов, которые специализируются на обработке лицевой информации, и столько же ячеек памяти, предназначенных для хранения данных личных встреч. Но «бабушкин нейрон» или даже гибридная клетка, способная связывать зрение с памятью так и не появился. «Ожидается, что к настоящему моменту мы уже справимся с этим», - говорит Фрейвальд. «Это далеко не так! Мы не знали, где и как мозг обрабатывает знакомые лица».
Недавно Фрейвальд и его коллеги обнаружили, что небольшая область в височной доле мозга может участвовать в распознавании лиц. Команда использовала функциональную магнитно-резонансную томографию для увеличения TP-областей двух макак-резусов и записала электрические сигналы TP-нейронов, когда макаки наблюдали изображения знакомых лиц (которые они видели лично) и незнакомых, которые они видели только виртуально, на экране.
Команда обнаружила, что нейроны в области TP были очень избирательными, реагируя на лица, которые испытуемые видели раньше, сильнее, чем на незнакомые. И нейроны работали быстро - различая известные и неизвестные лица сразу после обработки изображения.
Интересно, что эти клетки в три раза сильнее реагировали на знакомые лица по сравнению с незнакомыми, хотя испытуемые на самом деле видели незнакомые лица много раз виртуально, на экранах. «Это может указывать на важность личного знакомства», - говорит нейробиолог София Ланди, первый автор статьи. «Учитывая нынешнюю тенденцию к виртуализации, важно отметить, что лица, которые мы видели на экране, могут не вызывать такую же нейронную активность, как лица, с которыми мы встречаемся лично».
Полученные данные впервые подтверждают существование гибридной клетки мозга, мало чем отличающейся от легендарного «бабушкиного нейрон». Клетки TP области ведут себя как сенсорные клетки, с надежной и быстрой реакцией на зрительные стимулы. Но они также действуют как клетки памяти, которые реагируют только на стимулы, которые мозг видел раньше - в данном случае, знакомые люди - отражая изменения в мозге в результате прошлых встреч. «Это очень зрительные, очень сенсорные клетки, но похожие на клетки памяти», - говорит Фрейвальд. «Мы обнаружили связь между сенсорной областью и областью памяти».
Но эти клетки, строго говоря, не «бабушкины нейроны». Вместо одной клетки, кодирующей знакомое лицо, клетки TP области, по видимому, работают согласованно, как коллектив.
«Это «область мозга бабушки», - говорит Фрейвальд.
Открытие области TP, лежащей в основе распознавания лиц, означает, что вскоре исследователи смогут начать изучение того, как эти клетки кодируют знакомые лица. «Теперь мы сможем исследовать, как эта область связана с другими частями мозга и что происходит, когда появляется новое лицо», - сказал Фрейвальд. «И, конечно же, мы можем начать изучать, как это работает в человеческом мозге».
В будущем результаты могут иметь клиническое значение для людей, страдающих прозопагнозией или слепотой, социально изолированным состоянием, которым страдает около одного процента населения. «Слепые люди часто страдают от депрессии. Это может быть изнурительным, потому что в худших случаях они не узнают даже узнать близких родственников», - говорит Фрейвальд.
«Это открытие может однажды помочь нам разработать стратегии лечения для таких людей»
