Исследование американских ученых показало: нейроны гиппокампа, необходимые для пространственной навигации, памяти и планирования, «отражают» пространство вокруг соответственно нелинейной гиперболической геометрии — трехмерному пространству, расширяющемуся экспоненциально наружу. Это похоже на форму расширяющихся песочных часов. Исследователи также обнаружили, что размер этого «отраженного» в мозгу пространства увеличивается со временем, проведенным в каком-либо месте. Предполагается, что открытие даст ценные методы для анализа данных о нейрокогнитивных расстройствах, связанных с обучением и памятью (болезнь Альцгеймера).
«Наше исследование демонстрирует, что мозг не всегда действует линейно. Вместо этого нейронные сети функционируют по расширяющейся кривой, которую можно проанализировать и понять с помощью гиперболической геометрии и теории информации», — объяснила профессор Солка Татьяна Шарпи, обладательница Эдвиновской премии. «Удивительно видеть, что нейронные реакции в этой области мозга сформировали карту, которая расширялась с опытом в зависимости от количества времени, проведенного в определенном месте. Эффект сохранялся даже для незначительных отклонений во времени, когда [подопытное] животное бежало медленнее или быстрее через окружающую среду».
В работе ученые лаборатории Шарпи обнаружили, что гиперболическая геометрия также управляет нейронными реакциями. Репрезентации пространства динамически расширялись в зависимости от количества времени, которое крыса тратила на изучение каждой среды. Когда крыса двигалась медленнее в окружающей среде, – она получала больше информации о пространстве, что вызывало еще больший рост нейронных репрезентаций.
«[Мы получили новый взгляд] на то, как нейронные изображения могут измениться с опытом», — отмечает Хуанцю Чжан, аспирант лаборатории Шарпи. «Можно подумать, что гиперболическая геометрия применима только в космическом масштабе, но это не так», — говорит Солка Татьяна Шарпи. «Наш мозг работает намного медленнее скорости света. Это может быть причиной того, что гиперболические эффекты наблюдаются в постижимых пространствах, а не в астрономических. Далее мы хотели бы узнать больше о том, как эти динамические гиперболические представления в мозгу растут, взаимодействуют и общаться друг с другом».