Слепые крысы с геомагнитным компасом в мозге ориентируются почти как зрячие
Исследователи, прикрепив микростимулятор и геомагнитный компас к мозгу слепых крыс, обнаружили, что животные могут спонтанно научиться использовать новую информацию о своём местоположении для навигации в лабиринте почти так же хорошо, как и нормально видящие крысы. Результаты, опубликованные 2 апреля в журнале Current Biology издательства Cell Press, предполагают, что подобный нейропротез может помочь и слепым людям свободно передвигаться.
Наиболее примечательно то, что результаты демонстрируют невероятную гибкость мозга млекопитающих.
«Самый замечательный момент этой статьи — показать потенциал, или скрытую способность мозга. Мы продемонстрировали, что мозг млекопитающих гибок даже во взрослом возрасте — достаточно, чтобы адаптивно включить новую, никогда не испытанную, не присущую от природы модальность в уже существующие источники информации», — говорит Юдзи Икегая из Токийского университета.
Другими словами, мозг изученных животных был готов заполнить «"мир", нарисованный пятью чувствами», новым сенсорным входом.
Целью Икегаи и его коллеги Хироаки Норимото было восстановить не само зрение, а аллоцентрическое чувство слепых крыс — способность распознавать положение своего тела в окружающей среде. Учёные задались вопросом: что, если животные смогут «видеть» геомагнитный сигнал? Может ли этот сигнал заменить утраченное зрение? Поймут ли животные, что делать с этой информацией?
Разработанное исследователями носимый на голове геомагнитный сенсорный прибор позволил подключить цифровой компас (такой, как в смартфоне) к двум вольфрамовым микроэлектродам для стимуляции зрительной коры мозга. Лёгкое устройство также позволяло регулировать силу стимуляции и включало перезаряжаемую батарею. После крепления сенсор автоматически определял направление головы животного и генерировал электрические стимулирующие импульсы, указывающие направление (например, север или юг).
«Слепых» крыс затем обучали искать гранулы с кормом в Т-образном или более сложном лабиринте. В течение нескольких десятков попыток животные научились использовать геомагнитную информацию для решения лабиринтов. Их уровень выполнения задач и стратегии навигации были схожи с таковыми у нормально видящих крыс. Аллоцентрическое чувство животных было восстановлено.
«Мы были удивлены, что крысы могут осознать новое чувство, которое никогда не испытывали и которое им "никто не объяснял", и научиться использовать его в поведенческих задачах всего за два-три дня», — говорит Икегая.
Результаты предполагают одно простое применение: прикрепление геомагнитных сенсоров к трости, которую используют некоторые незрячие люди. В более широком смысле, основываясь на выводах, исследователи полагают, что люди могли бы расширить свои чувства с помощью искусственных сенсоров, детектирующих геомагнитное поле, ультрафиолетовое излучение, ультразвуковые волны и многое другое. Оказывается, наш мозг способен на гораздо большее, чем позволяют наши ограниченные органы чувств.
«Возможно, вы ещё не используете свой мозг на полную. Ограничение исходит не от недостатка усилий, а от бедных сенсорных органов вашего тела. Реальный сенсорный мир должен быть гораздо более "красочным", чем то, что вы испытываете сейчас», — заключает Икегая.