"Połączenie skrzyżowania" dla funkcji nawigacji mózgu

"Połączenie skrzyżowania" dla funkcji nawigacji mózgu

Anonim

Czy obudziłeś się w nocy, gdy potrzebowałeś wody i znalazłeś drogę do kuchni w ciemności, nie uszkadzając palca? Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego twierdzą, że zidentyfikowali region mózgu, który pozwala to zrobić - i ogólnie pomaga nawigować po świecie.

Douglas Nitz, profesor nadzwyczajny nauk kognitywnych w Wydziale Nauk Społecznych Uniwersytetu San Diego w San Diego, a także student Andrew Andrew Alexander pracował ze szczurami, zwanymi "geniuszami nawigacyjnymi", rejestrującymi aktywność neuronów, podczas gdy zwierzęta biegały po torze zygzakowym w różnych lokalizacjach., aby wykazać, że kora pozastawowa wydaje się krytyczna w zestawieniu wszystkich informacji koniecznych do pomyślnego przejścia z punktu A do punktu B. Opisują one swoje odkrycia w artykule w czasopiśmie Nature Neuroscience .

Świat, w którym my i inne zwierzęta poruszamy się, jest złożony i nieliniowy, zupełnie niepodobny do przysłowiowej przysłowiowej wrony. Autorzy twierdzą, że nasza zdolność do ominięcia licznych punktów pośrednich zależy przynajmniej od mapowania naszej pozycji w środowisku, znajomości tras, które prowadzą nas między lokalizacjami, oraz świadomości właściwych działań, które należy zainicjować w danym momencie: skręć w prawo, Skręć w lewo, idź prosto.

Obecnie wiemy, że komórki kodujące te różne formy wiedzy przestrzennej są przechowywane w różnych strukturach neuronowych. Komórki miejsce i komórki siatki to neurony w obwodzie hipokampa, które są odpowiedzialne za mapowanie pozycji zwierzęcia w odniesieniu do szerszego środowiska. (Jest to system "wewnętrznego GPS", którego odkrycie, John O'Keefe, Edvard Moser i May-Britt Moser, zostało nagrodzone w 2014 r. Nagrodą Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny). Tymczasem Nitz i inni badacze odkryli neurony w korze ciemieniowej, które generują złożone reprezentacje pozycji zwierzęcia wzdłuż trasy i komórki, które kodują działania związane z trasami.

"Ale ostatecznie, " powiedział Nitz, "te różne formy informacji przestrzennej, generowane w odrębnych strukturach, muszą być połączone i powiązane ze sobą w zorganizowany sposób, aby agent mógł efektywnie poruszać się po świecie. kora retrosplenialna jest obszarem mózgu, który jest jednocześnie wrażliwy na mapowanie przestrzeni wewnętrznych i zewnętrznych i może być swego rodzaju "połączeniem koniunkcyjnym", łączącym wszystkie niezbędne informacje dla udanej nawigacji. "

Odkryta kora mózgowa, która znajduje się w mózgu między ciemieniem a hipokampem i jest w znacznym stopniu wzajemnie powiązana z obydwoma regionami, została hipotetycznie uznana za krytyczną w ten sposób. Obecne badania, jak sądzi Nitz i Alexander, są pierwszymi laboratoryjnymi dowodami hipotezy na poziomie komórki.

"To ekscytujące, " powiedział Alexander, "ponieważ jest to pierwszy prawdziwy dowód na region mózgu, który jest w stanie połączyć naprawdę dobrze znane formy mapowania przestrzennego."

Wyniki badania są zgodne z badaniami z zakresu modelowania komputerowego i obserwacjami klinicznymi u osób, które mają zmiany w retrosprzedstawnym. Uszkodzenia tego obszaru mogą powodować problemy z pamięcią epizodyczną i tworzyć "kierunkową amnezję", sytuację, w której osoba "wie, gdzie na świecie są rzeczy" - powiedział Alexander - "ale nie będzie w stanie umieścić trasy, której potrzebuje, aby dostać się między nich. "

Retresplenial jest także jedną z pierwszych części mózgu, która ulega degeneracji we wczesnych stadiach choroby Alzheimera, powiedział Nitz. Więcej informacji na temat funkcji tego obszaru mózgu może pozwolić nam na opracowanie prostych testów nawigacyjnych, aby szybciej wykryć chorobę.

Kolejne potencjalne zastosowanie wyników, powiedział Nitz, dotyczy robotyki. Obecnie współpracuje z kolegą z UC Irvine, aby stworzyć sztuczną sieć neuronową z właściwościami kory zaocznej, aby robot mógł pewnego dnia rozwiązać również problemy nawigacyjne, z jakimi rutynowo napotykamy my (i szczury).