Ce a descoperit o echipă de cercetători după ce a studiat „GPS-ul” intern al oamenilor

Un nou studiu a dezvăluit că „GPS-ul” intern al oamenilor (neuronii responsabili pentru navigație) se bazează pe dezordine, mai degrabă decât pe organizare precisă, pentru a construi hărți interne ale mediului înconjurător.

Cercetarea, condusă de oameni de știință de la Universitatea Ebraică din Ierusalim (Israel), contestă teoriile tradiționale despre codificarea spațială în hipocamp și arată că „GPS-ul” intern al oamenilor urmează principii matematice universale.

• Mii de vieți ar putea fi salvate prin combinarea a două medicamente care scad colesterolul
• Cum au reușit cercetătorii să facă pixeli mai mici decât un virus?

„Descoperirile noastre sugerează că nu un design specific, ci aleatorietatea guvernează organizarea sinaptică a inputurilor neuronilor CA1 din hipocamp”, explică Nischal Mainali, student la Universitatea Ebraică și unul dintre autorii studiului.

Celulele de loc, localizate în hipocamp, se activează în tipare specifice pentru a reprezenta diferite locații din mediu. Până acum, se credea că aceste celule funcționează într-un mod ordonat și predictibil, formând hărți spațiale bine structurate. Însă cercetările recente au arătat că, în spații mai mari sau mai complexe, aceste celule prezintă modele aparent haotice de activare, declanșându-se în mai multe locații neregulate.

Cum funcționează „GPS-ul” intern al oamenilor?

Pentru a explica acest fenomen, profesorul Yoram Burak și echipa sa au dezvoltat un model matematic bazat pe procese gaussiene (o serie de funcții aleatorii utilizate frecvent în cosmologie și oceanografie).

Conform acestui model, tiparele de activare ale celulelor de loc apar atunci când semnale gaussiene aleatorii ating un anumit prag, formând grupuri de activitate care conturează hărți ale spațiului.

Această teorie sugerează că, în loc să se bazeze pe un sistem rigid organizat, hipocampul folosește aleatorietatea pentru a codifica pozițiile eficient, adaptându-se la diverse medii.

Testarea teoriei pe lilieci, șoareci și șobolani

Pentru a verifica modelul propus, cercetătorii au reanalizat înregistrări existente ale activității celulelor de loc obținute din experimente anterioare cu lilieci, șoareci și șobolani, care navigau prin spații diferite. Rezultatele au confirmat predicțiile modelului: în medii unidimensionale, bidimensionale și tridimensionale, celulele de loc au urmat tipare aleatorii, exact așa cum prevăzuse teoria, scrie Interesting Engineering.

Profesorul Burak subliniază că această aleatorietate îndeplinește o funcție esențială: „Tiparele aparent haotice ale celulelor de loc în medii extinse formează ‘coduri’ unice atribuite fiecărei poziții din spațiu. Credem că creierul ajustează statisticile acestor coduri aleatorii pentru a construi o reprezentare foarte eficientă a pozițiilor în medii mari.”

„GPS-ul” intern al oamenilor ne ajută să înțelegem creierul uman și Inteligența Artificială

Această descoperire schimbă fundamental perspectiva asupra modului în care creierul gestionează navigația și, mai larg, asupra modului în care procesează informația. În loc să se bazeze pe o rețea neuronală fixă și strict organizată, hipocampul pare să exploateze aleatorietatea pentru a crea reprezentări flexibile și eficiente ale spațiului.

Dincolo de navigație, studiul deschide noi direcții pentru cercetarea mecanismelor prin care creierul codifică și procesează informații complexe. Dacă aleatorietatea are un rol și în alte tipuri de codificare neuronală, aceasta ar putea oferi perspective noi asupra memoriei, învățării și chiar dezvoltării sistemelor de Inteligență Artificială inspirate de creierul uman.

Prin elucidarea fundamentelor matematice ale cogniției spațiale, această cercetare nu doar că adâncește înțelegerea modului în care creierul construiește hărți ale lumii, dar scoate în evidență și frumusețea proceselor aparent haotice care ne modelează percepția și comportamentul.

Studiul a fost publicat în revista Neuron.

Vă recomandăm să citiți și:

Conexiunile sociale sunt cheia pentru prevenirea bolilor, arată un studiu

Oamenii au un risc de 3% să facă un anevrism cerebral de care nu vor afla niciodată

La ce ne ajută „punctul albastru” din creier? A fost descoperit de medicul Mariei Antoaneta la sfârșitul secolului XVIII

De ce unii oameni nu pot vedea cu „ochiul minții”: Afantazia, lipsa imaginației