Vedci po prvýkrát objavili „počítadlo kilometrov“ v mozgu, keď zaznamenali mozgovú aktivitu bežiacich potkanov.
Po ich vypustení do malej arény veľkosti potkana vedci zaznamenali aktivitu tej časti ich mozgu, o ktorej je známe, že hrá dôležitú úlohu v navigácii a pamäti.
Zistili, že bunky v tejto oblasti „fungovali“ podľa schémy pripomínajúcej počítadlo kilometrov, ktoré tikalo pri každom niekoľkých krokoch, ktoré zviera urobilo.
Ďalší experiment, v ktorom dobrovoľníci prešli zväčšenou verziou tohto testu navigácie potkanov, ukázal, že ľudský mozog má rovnaký počítadlo.
Táto štúdia, uverejnená v časopise Current Biology, je prvou, ktorá ukazuje, že pravidelné tikanie „buniek siete“, ako sa im hovorí, priamo súvisí so schopnosťou správne odhadnúť prejdenú vzdialenosť.
Mozgová hmla
„Predstavte si, že idete z kuchyne do obývačky,“ povedal vedúci výskumník profesor James Eyre z University of St Andrews. „[Tieto bunky] sa nachádzajú v tej časti mozgu, ktorá zabezpečuje vnútornú mapu – schopnosť mentálne sa umiestniť do okolitého prostredia.“
Tento výskum poskytuje predstavu o tom, ako presne funguje táto vnútorná mapa v našom mozgu – a čo sa stane, keď zlyhá. Ak narušíte fungovanie tohto „počítadla vzdialenosti“ zmenou okolitého prostredia, potkany aj ľudia začnú nesprávne odhadovať vzdialenosť.
V reálnom živote sa to deje v tme alebo keď počas túry nastane hmla. Zrazu je oveľa ťažšie odhadnúť, akú vzdialenosť sme prešli, pretože náš počítadlo kilometrov prestane spoľahlivo fungovať.
Aby to experimentálne preskúmali, vedci naučili potkany behať na určitú vzdialenosť v obdĺžnikovej aréne a odmeňovali zvieratá pochúťkou – kúskom čokoládových lupienkov – keď prebehli požadovanú vzdialenosť a vrátili sa na štart.
Keď zvieratá prebehli požadovanú vzdialenosť, bunky v ich mozgu zodpovedné za počítanie vzdialenosti pravidelne reagovali – približne každých 30 cm, ktoré potkan prebehol.
„Čím pravidelnejší bol tento vzorec aktivácie, tým lepšie zvieratá odhadovali vzdialenosť, ktorú museli prebehnúť, aby dostali odmenu,“ vysvetlil profesor Einde.
Výskumníci dokázali zaznamenať činnosť „hodín prebehnutej vzdialenosti“ v mozgu, ktoré počítali vzdialenosť, ktorú potkan prebehol.
Dôležité je, že keď vedci zmenili tvar arény pre potkany, tento pravidelný vzorec fungovania sa stal nestabilným a potkany mali ťažkosti s výpočtom vzdialenosti, ktorú museli prebehnúť, než sa vrátili na štart za čokoládovou odmenou.
„Je to prekvapujúce,“ povedal profesor Ainge. „Zdá sa, že prejavujú akúsi chronickú podhodnotenú hodnotu. Niečo na tom, že signál je nepravidelný, ich núti zastaviť sa príliš skoro.“
Vedci to porovnali s vizuálnymi orientačnými bodmi, ktoré náhle zmiznú v hmle.
„Je zrejmé, že v hmle je ťažšie sa orientovať, ale ľudia si možno neuvedomujú, že hmla tiež zhoršuje našu schopnosť odhadovať vzdialenosť.“
Aby to overili na ľuďoch, výskumníci rozšírili svoj experiment s potkanmi. V študentskom zväze univerzity postavili arénu s rozmermi 12 m x 6 m a požiadali dobrovoľníkov, aby vykonali rovnakú úlohu ako potkany – prešli určitú vzdialenosť a potom sa vrátili na štart.
Rovnako ako potkany, aj ľudia boli schopní správne odhadovať vzdialenosť, keď sa nachádzali v symetrickej obdĺžnikovej krabici. Keď však vedci presunuli steny špeciálne postaveného priestoru, aby zmenili jeho tvar, účastníci začali robiť chyby.
Profesor Einz vysvetlil: „Potkany a ľudia veľmi dobre zvládajú úlohu odhadovania vzdialenosti, a keď zmeníte prostredie tak, že, ako vieme, sa naruší signál u potkanov, u ľudí uvidíte presne ten istý vzorec správania.“
Okrem odhalenia základných informácií o tom, ako nám náš mozog umožňuje orientovať sa, vedci tvrdia, že tieto objavy môžu pomôcť pri diagnostike Alzheimerovej choroby.
„Konkrétne bunky mozgu, ktoré registrujeme, sa nachádzajú v jednej z prvých oblastí postihnutých Alzheimerovou chorobou,“ vysvetlil profesor Ainge.
„Už boli vytvorené [diagnostické] hry, ktoré je možné hrať napríklad na telefóne, aby sa otestovala navigácia. Bolo by pre nás veľmi zaujímavé vyskúšať niečo podobné, ale s dôrazom na odhadovanie vzdialenosti.“
