Istraživači iz RIKEN Centra za nauku o mozgu (CBS) u Japanu otkrili su region mozga koji kodira gde životinja planira da bude u bliskoj budućnosti. Povezana sa internim mapama prostornih lokacija i prošlih kretanja, aktivnost u novootkrivenim ćelijama mreže tačno predviđa buduće lokacije dok životinja putuje po svom okruženju.
Objavljena u časopisu Nauka 15. avgusta, studija pomaže da se objasni kako je planirana prostorna navigacija moguća.
Možda izgleda bez napora, ali navigacija svetom zahteva dosta moždane aktivnosti ispod haube. Na primer, jednostavno hodanje po supermarketu i preuzimanje namirnica zahteva internalizovane mape spoljašnjeg sveta, informacije o sopstvenoj promenljivoj poziciji i brzini, i sećanja o tome gde je neko bio i šta pokušava da kupi.
Veliki deo ove vrste informacija sadržan je u ćelijama unutar dva povezana dela mozga — hipokampusa i medijalnog entorhinalnog korteksa, ili skraćeno MEC — koji su izuzetno slični kod svih sisara, od pacova do ljudi. Konkretno, MEC sadrži mape trenutne lokacije životinje u svemiru, otkriće koje je dobilo Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu 2014.
Nova studija se fokusira na MEC, ali ne i na uskladištene informacije potrebne za prostornu navigaciju ili trenutnu lokaciju životinje. Umesto toga, eksperimenti koje su izveli Shigeioshi Fujisava i Aiako Ouchi iz RIKEN CBS koncentrišu se na to kako ovaj region mozga kreira mape budućih pozicija, koje se kontinuirano ažuriraju kako se životinje kreću.
Dok su pacovi prelazili otvoreno kvadratno polje u potrazi za slobodno dostupnom vodom koja je premeštena na različite lokacije, istraživači su zabeležili sve pokrete, koji su uključivali stotine putanja. Istovremeno su snimili aktivnost pojedinačnih moždanih ćelija u MEC-u.
Nakon toga, proverili su koliko dobro aktivnost mozga tokom vremena odgovara promeni položaja pacova.
Otkrili su da je aktivnost nekih moždanih ćelija u MEC-u stvorila internu mrežu koja je mapirala buduće pozicije unutar polja. Na primer, MEC ćelija može da kodira određenu lokaciju na terenu, ali samo kada je pacov stigao do tačke 30 cm do 40 cm ranije na ruti koja je na kraju prešla tu lokaciju – bez obzira iz kog pravca je pacov dolazio.
Ovo se veoma razlikuje od mrežastih ćelija koje su pomogle da se dobije Nobelova nagrada, a koje postaju aktivne samo kada se životinja trenutno nalazi na određenoj lokaciji. Autori nazivaju novootkrivene neurone „prediktivnim mrežastim ćelijama“ i sproveli su nekoliko naknadnih eksperimenata kako bi dobili bolju predstavu o tome šta tačno kodiraju.
Prvo su testirali da li novootkrivene ćelije mreže predviđaju buduću lokaciju u smislu udaljenosti ili vremena od sadašnjosti. Otkrili su da su oba kodirana, iako je „mreža“ ćelija bila veća kada se uzme u obzir udaljenost.
Takođe su otkrili da su buduće pozicije bile verno kodirane u različitim situacijama, bilo da su pacovi pokušavali da odu do određenih ciljeva ili su nasumično tražili hranu. To znači da funkcija prediktivnih ćelija mreže nije ograničena na ponašanje usmereno ka cilju.
„Ova studija pruža važan uvid u mehanizme prostorne navigacije i formiranja epizodne memorije u hipokampalnim i entorhinalnim kortikalnim krugovima“, kaže Fujisava. „U budućnosti bismo želeli da razjasnimo mehanizam kojim se organizuju takve prediktivne ćelije mreže.“
