'Spojni spoj' za mozak navigacijsku funkciju

Anonim

Jeste li ikad probudili noću i trebali popiti vodu, a zatim se zateknete u kuhinju u mraku, a da ne zaliječite nožni prst? Istraživači na Kalifornijskom sveučilištu u San Diegu kažu da su identificirali regiju mozga koja vam omogućuje da to učinite - i općenito pomažete u kretanju po svijetu.

Douglas Nitz, izvanredni profesor kognitivne znanosti u UC San Diego odjelu društvenih znanosti i diplomski student Andrew Alexander radio je s štakorima, tzv. "Navigacijskim geniusima", snimajući aktivnost neurona dok su životinje trčale na cik-cak stazama na različitim mjestima, kako bi se pokazalo da je retrosplenialni korteks kritičan u sastavljanju svih informacija potrebnih za uspješno dobivanje od točke A do točke B. Oni opisuju svoje nalaze u radu u časopisu Nature Neuroscience.

Svijet na kojem se mi i ostale životinje plovimo je složen i nelinearan, sasvim drugačiji od načina na koji se prokleto gužva leti. Autori kažu da naša sposobnost da se okrene brojnim neizravnim točkama ovisi, u najmanju ruku, o mapiranju našeg položaja u okolišu, poznavanju puteva koji nas vode između lokacija i svijesti o ispravnim akcijama za pokretanje u bilo kojem trenutku: skrenite desno, skrenite lijevo, idite ravno.

Trenutno znamo da su stanice koje kodiraju ove različite oblike prostornog znanja pohranjene u različitim neuronskim strukturama. Mjesto ćelija i rešetkastih stanica su neuroni u hipokampalnom krugu koji su odgovorni za mapiranje položaja životinje s obzirom na širu okolinu. (Ovo je "unutarnji GPS" sustav čije je otkriće, John O'Keefe, Edvard Moser i May-Britt Moser, nagrađen Nobelovom nagradom 2014. u fiziologiji ili medicini). U međuvremenu, Nitz i drugi istraživači pronašli su neurone u parietalnom korteksu koji generiraju složene prikaze položaja životinje duž rute i stanica koje kodiraju akcije povezane s rutom.

"No, na kraju, " rekao je Nitz, "ti različiti oblici prostornih informacija, generirani u različitim strukturama, moraju se međusobno povezati i međusobno povezati kako bi se agent mogao uspješno kretati po svijetu. retrosplenial cortex je područje mozga koje je istodobno osjetljivo na mapiranje interijera i eksterijera i može biti neka vrsta "spajanja", sastavljajući sve potrebne informacije za uspješnu navigaciju. "

Retrosplenialni korteks, koji sjedi u mozgu između parietala i hipokampusa i koji je znatno međusobno povezan s obje regije, pretpostavlja se da je kritična na taj način. Ovo istraživanje, vjeruju Nitz i Alexander, prvi je laboratorijski prikaz hipoteze na razini stanice.

"Uzbudljivo je", rekao je Alexander, "jer je to prvi pravi dokaz regije mozga koja je sposobna sučeliti se sa stvarno poznatim oblicima prostornog mapiranja".

Rezultati studije su u skladu s istraživanjima računalnih modeliranja i kliničkim promatranjima osoba koje imaju lezije u retrosplenial. Oštećenje tog područja može prouzročiti probleme s episodnom memorijom i stvoriti "usmjerenu amneziju", situaciju u kojoj osoba "zna gdje se stvari nalaze na svijetu", rekao je Alexander, "ali neće moći postaviti rutu koja im je potrebna dobiti između njih. "

Retrosplenial je također jedan od prvih dijelova mozga koji se degenerira u ranim fazama Alzheimerove bolesti, rekao je Nitz. Učenje više o funkcijama tog područja mozga moglo bi nam omogućiti da napravimo jednostavna navigacijska testiranja kako bismo otkrili bolest prije.

Još jedna potencijalna primjena nalaza, kaže Nitz, je u robotici. Trenutno surađuje s kolegom u UC Irvine kako bi stvorio umjetnu neuronsku mrežu s svojstvima retrosplenialnog korteksa kako bi robot mogao jednog dana riješiti i vrste navigacijskih problema s kojima se rutinski nalazimo (i štakori).