Ile masz na liczniku? Odkryli "zegar przebiegu" w ludzkim mózgu
Międzynarodowy zespół badaczy po raz pierwszy zidentyfikował w mózgu mechanizm pełniący rolę "licznika przebiegu". Odkrycia dokonano, rejestrując aktywność neuronalną szczurów biegających po specjalnie przygotowanej arenie. Okazało się, że w obszarze mózgu odpowiedzialnym za pamięć i nawigację pewne komórki aktywują się w regularnym rytmie, co kilka kroków, niczym biologiczny licznik odległości.
Rejestrując aktywność mózgu biegających szczurów, które uczono pokonywania określonego dystansu w prostokątnej klatce, naukowcy po raz pierwszy zlokalizowali "zegar przebiegu" w mózgu. Odkryli, że komórki w mózgach zwierząt "odpalały" się średnio co 30 cm przebiegniętej trasy - im bardziej regularny był ten wzór, tym lepiej gryzonie oceniały dystans. Kiedy jednak zmieniono kształt areny, aktywność neuronów stała się nieregularna, a zwierzęta zaczęły popełniać błędy, najczęściej zaniżając długość przebiegniętej drogi.
Mózgowy "zegar dystansu" działa jak wbudowany GPS
Następnie naukowcy powtórzyli eksperyment z udziałem ludzi, na powiększonej 12-metrowej arenie. Wyniki były identyczne - uczestnicy dobrze szacowali dystans w prostokątnym pomieszczeniu, ale po zmianie jego kształtu ich oceny stawały się błędne. Regularna aktywność tzw. komórek siatkowych (ang. grid cells) została określona przez naukowców mianem "mózgowego licznika przebiegu", to właśnie dzięki nim człowiek i zwierzę potrafią w myślach odtworzyć trasę i określić swoje położenie.
Mamy wbudowany GPS
Jak wyjaśnia prof. James Ainge z Uniwersytetu w St Andrews, wystarczy wyobrazić sobie przejście z kuchni do salonu, bo to właśnie te komórki pozwalają "umiejscowić" siebie w przestrzeni bez pomocy wzroku czy zewnętrznych wskazówek. Przypomnijmy, że "komórki siatkowe" to - obok "komórek miejsca" ulokowanych w hipokampie oraz "komórek ściany" i "kierunku głowy" - składowe tzw. GPS mózgu.
A mówić precyzyjnie neurobiologicznego systemu orientacji przestrzennej, tworzonego przez neurony ośrodkowego układu nerwowego w czasie eksploracji otoczenia za pomocą zmysłów. Za wyjaśnienie budowy i jego działania John O'Keefe, May-Britt Moser i Edvard Moser otrzymali w 2014 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.
Od nawigacji po diagnostykę chorób
Badacze porównują zakłócenie pracy tego biologicznego licznika do sytuacji, gdy w gęstej mgle znikają punkty orientacyjne. W takich warunkach nie tylko trudniej się poruszać, ale również oszacować faktycznie przebytą odległość. Odkrycie ma też potencjał medyczny, bo obszar mózgu, w którym znajdują się komórki siatkowe, jest jednym z pierwszych zajmowanych przez chorobę Alzheimera.
Dlatego też naukowcy rozważają wykorzystanie tego mechanizmu w diagnostyce, w przyszłości mogłyby powstać testy, np. na w formie prostych gier na smartfony, które badałyby zdolność szacowania odległości i tym samym wspierały wczesne rozpoznawanie chorób neurodegeneracyjnych.
