Войти
Пространственные схемы возбуждения 8-значных клеток, записанные из слоя CA1 гиппокампа мозга крысы. Точками обозначены позиции (поля мест), где были записаны потенциалы действия, когда крыса двигалась взад и вперед по дорожке, с цветом, указывающим, какой нейрон излучал этот потенциал действия. Прецессия фазы - это нейрофизиологический процесс, в котором срабатывание потенциалов действия отдельными нейронами синхронизируется по времени с фазой нервных колебаний в окружающих клетках. В клетках места, тип нейрона, обнаруженного в области гиппокампа мозга, считается, что фаза прецессии играет важную роль. в нейронном кодировании информации. Джон О'Киф, который позже разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за 2014 год за открытие, что клетки места помогают формировать «карту» положения тела в пространстве, совместно обнаружил фаза прецессии с 1993 г.
Пирамидные клетки в гиппокампе, называемые клетками места, играют важную роль в самоопределении при перемещении на короткие расстояния. По мере того, как крыса движется по пути, отдельные клетки места активируют потенциалы действия с повышенной скоростью в определенных положениях на пути, называемых «полями места». Максимальная скорость стрельбы каждой ячейки места - с потенциалами действия, возникающими в виде быстрых всплесков - происходит в позиции, кодируемой этой ячейкой; и эта ячейка срабатывает только изредка, когда животное находится в других местах. На относительно небольшом пути одни и те же клетки повторно активируются, когда животное возвращается в то же положение.
Потенциалы действия (один в рамке), записанные из одной ячейки во время всплеска активности Хотя простое кодирование скорости (кодирование информации на основе того, стрелять быстрее или медленнее), возникающие в результате этих изменений в скорости стрельбы, может составлять часть нейронного кодирования положения, также существует заметная роль для синхронизации потенциалов действия отдельной ячейки места, относительно обстрела близлежащих ячеек в местном населении. Поскольку большая популяция клеток время от времени срабатывает, когда крыса находится за пределами индивидуальных полей клеток, схемы возбуждения организованы так, чтобы происходить синхронно, образуя волнообразные колебания напряжения. Эти колебания можно измерить с помощью потенциалов местного поля и электроэнцефалографии (ЭЭГ). В области CA1 гиппокампа, где расположены локальные клетки, эти модели возбуждения вызывают тета-волны. Тета-колебания классически описывались у крыс, но появляются доказательства того, что они также встречаются у людей.
EEG тета-волна В 1993 году О'Киф и Рекс обнаружили взаимосвязь. между тета-волной и схемами возбуждения отдельных клеток места. Хотя случайные потенциалы действия клеток, когда крысы находились вне поля места, происходили в фазе (на пиках) тета-волн, всплески более быстрых всплесков возникали, когда крысы достигли места, где поля были не синхронизированы с колебаниями.. Когда крыса приближалась к полю места, соответствующая ячейка места срабатывала немного раньше пика тета-волны. По мере того, как крыса приближалась все ближе и ближе, каждый последующий потенциал действия проявлялся все раньше и раньше в волновом цикле. В центре поля места, когда клетка будет стрелять с максимальной скоростью, возбуждение было достаточно развитым, чтобы быть противофазным по отношению к тета-потенциалу (внизу, а не на пике тета-волны). Затем, по мере того, как крыса продолжала двигаться мимо поля места, и клеточная активность замедлялась, потенциалы действия продолжали возникать постепенно раньше по сравнению с тета-волной, пока они снова не стали синхронными с волной, выровненной теперь с пиком одной волны раньше, чем перед. О'Киф и Рекс назвали это продвижение относительно фазы волны «фазовой прецессией». Последующие исследования показали, что каждый раз, когда крыса входила в совершенно другую область и поля мест были переназначены, клетки места снова становились синхронизированными по фазе с тета-ритмом. В настоящее время широко признано, что противофазное срабатывание клеток, возникающее в результате фазовой прецессии, является важным компонентом кодирования информации о месте.
Существуют противоречивые теории как нейроны в гиппокампе и вокруг него вызывают тета-волны и, следовательно, вызывают фазовую прецессию. По мере того, как эти механизмы стали более понятными, исследователи все больше признавали существование фазовой прецессии. Это, в свою очередь, породило вопрос о том, может ли фазовая прецессия наблюдаться в каких-либо других областях мозга, с другими видами клеточных цепей, или же фазовая прецессия была специфическим свойством ткани гиппокампа. Обнаружение того, что прецессия фазы тета-волны также является свойством ячеек сетки в энторинальной коре, продемонстрировало, что это явление существует в других частях мозга, которые также передают информацию о движении.
Прецессия фазы тета-волны в гиппокампе также играет роль в некоторых функциях мозга, которые не связаны с пространственным расположением. Когда крыс приучали прыгать к краю коробки, клетки места демонстрировали прецессию фазы так же, как и во время движения по траектории, но подмножество клеток места показывало прецессию фазы, которая была связана с началом прыжка, независимо от пространственного
Предполагается, что прецессия фазы в энторинальной коре возникает в результате процесса сети аттракторов, так что два последовательных нейронных представления в пределах одного цикл тета-колебаний может быть временно связан друг с другом ниже по течению в гиппокампе, как эпизодические воспоминания.
