ИСТИНА

Формирование устойчивых когнитивных специализаций нейронов находится в центре внимания современной нейронауки. Важным примером таких специализаций являются пространственные специализации нейронов места, имеющих одно или несколько пространственно-рецептивных полей (полей места) [1]. В предыдущих исследованиях нами была подробно проанализирована динамика формирования полей места в нейронах гранулярного слоя поля CA1 гиппокампа мышей в задаче произвольной свободной навигации в кольцевом треке [2]. В качестве основного параметра стабильности пространственной специализации нейронов места, нами была предложена динамическая селективность, позволяющая отслеживать латенцию формирования каждого из полей места, а также динамику селективности нейронов места по отношению к соответствующим полям места как в течение одной сессии съёмки, так и между разными сессиями. Однако, в одномерных средах, таких, как упомянутый выше кольцевой трек, поля места могут проявлять специфичность относительно направления движения животного [3], что существенно усложняет анализ в случае произвольности траектории движения животных. В этой связи нами были проведены дополнительные эксперименты по съёмке нейронной активности мышей в двухмерных средах: в прямоугольном открытом поле с объектами, а также в круглой арене с изменяемым количеством препятствий. В настоящей работе был проведён сравнительный анализ основных параметров динамики формирования пространственных специализаций (латенция специализации, средняя динамическая селективность, начальный прирост селективности, доля “немедленных” полей места, т.е. стабильных с самого первого их посещения животным) в одномерном кольцевом треке и в двухмерных аренах. Было обнаружено, что средняя селективность полей места возрастала во всех сессиях, достигая бОльших значений в повторных сессиях по сравнению с первой сессией в новой для животного обстановке. При этом доля “немедленных” полей места оставалась значительной, изменяясь от 11% от всех полей места в круглой арене с препятствиями до 25% от всех полей места в кольцевом треке. Кроме того, нами был проведён популяционный анализ нейронной активности для первой сессии в кольцевом треке и в круглой арене с препятствиями. В результате понижения размерности популяционных векторов при помощи лапласовых собственных карт была реконструирована траектория животных, причём точность такой реконструкции находилась в согласовании со средней динамической селективностью для каждого из животных, взятых в анализ. Тем самым, была проведена верификация динамической селективности как меры качества кодирования пространства всей зарегистрированной популяции нейронов. Исследование выполнено при финансовой поддержке Некоммерческого Фонда развития науки и образования «Интеллект», а также Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ им. М.В. Ломоносова «Мозг, когнитивные системы, искусственный интеллект». Литература 1. J. O'Keefe, J. Dostrovsky: The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain Res. 4(1):171-5 (1971). 2. V.P. Sotskov, N.A. Pospelov, V.V. Plusnin, K.V. Anokhin. Calcium Imaging Reveals Fast Tuning Dynamics of Hippocampal Place Cells and CA1 Population Activity during Free Exploration Task in Mice. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 638. https://doi.org/10.3390/ijms23020638 3. B.L. McNaughton, C.A. Barnes, J. O'Keefe. The contributions of position, direction, and velocity to single unit activity in the hippocampus of freely-moving rats. Exp Brain Res 52, 41–49 (1983).