Oamenii de știință au dezvăluit secretul GPS-ului intern al creierului

Modelul reproduce activitatea comună a două regiuni ale creierului — cortexul entorinal și hipocampul, responsabile de harta cognitivă, adică de reprezentarea internă a propriei poziții. Aceasta le permite oamenilor și animalelor să memoreze trasee și să se orienteze în locuri necunoscute. Un rol-cheie îl au două tipuri de neuroni: celulele vectoriale de frontieră, care memorează pereții și alte repere, și celulele de grilă — un pedometru intern care urmărește propria deplasare, relatează sciencedirect.com.

Cercetătorii au arătat că două canale de navigație — unul bazat pe pereți și repere, celălalt pe propria deplasare — se susțin reciproc în medii asemănătoare. Dacă două încăperi au aceeași formă, iar pereții sunt amplasați la fel, traseul parcurs ajută la diferențierea lor: creierul însumează pașii și virajele făcute de la intrare și, pe baza acestui „drum” intern, înțelege unde se află. Dacă însă pereții au fost mutați, iar traseul parcurs a rămas același, noua geometrie a încăperii funcționează ca o „ancoră” și leagă din nou harta de mediu.

De interacțiunea dintre canale sunt responsabile inhibiția laterală, prin care neuronii activi îi suprimă pe cei vecini, și plasticitatea hebbiană — un mecanism care consolidează conexiunile dintre celulele excitate simultan. Completat cu un algoritm de planificare a traseelor, modelul a găsit cu succes ținta în labirinturi ambigue, în timp ce soluțiile anterioare se bazau pe indicii externe artificiale, de exemplu pe recunoașterea specială a golurilor ușilor.

Descoperirea „sistemului de poziționare” al creierului s-a întins pe parcursul mai multor decenii: celulele de loc, care se activează într-un punct concret al spațiului, au fost descoperite de John O'Keefe în experimente cu șobolani în anii 1970, iar celulele de grilă — de soții May-Britt și Edvard Moser în 2005. Totuși, mecanismul care permite creierului să combine semnale eterogene într-un mediu complicat a rămas neclar până de curând.

Autorii speră că schema propusă nu numai că va aprofunda înțelegerea procesării informației în hipocamp, ci va servi și drept fundament pentru roboți autonomi și drone cu navigație asemănătoare creierului. Astfel de mașini vor putea funcționa acolo unde semnalul satelitar nu este disponibil — de exemplu, sub pământ, în interiorul clădirilor și în explorarea altor teritorii greu accesibile.