موش‌ها در شرایط واقعیت افزوده به ما در درک اینکه مغز چگونه مکان یابی می‌کند، کمک می‌کنند

پیش از آن که GPS وجود داشته باشد، انسان‌ها باید مکان یابی را می‌آموختند، و این کار با به خاطر سپردن نشانه‌ها و یاد گرفتن رابطه بین زمان، سرعت و فاصله انجام می‌شد. آن‌ها باید می‌دانستند که به طور مثال 10 دقیقه پیاده روی معادل نیم مایل مسافت طی شده است.

مطالعه‌ای جدید در دانشگاه جان‌هاپکینز نشان می‌دهد که توانایی موش‌های صحرایی در کالیبره کردن این روابط دائما تکامل پیدا کرده و آن‌ها لحظه به لحظه در حال یادگیری روابط جدید هستند.

یافته‌های حاصل از این مطالعه در ژورنال Nature به چاپ رسیده است و نشان می‌دهد مغز چگونه نقشه‌ای از محیط اطراف در ذهن افراد می‌سازد.

مانو ماداو می‌گوید: "هیپوکامپ و نواحی اطرافش در مغز به ما کمک می‌کنند که دریابیم در کجای جهان هستیم! با مطالعه‌ی الگوی فعالیت نورون‌ها در این نواحی، ما می‌توانیم به درک بهتری از این موضوع برسیم که مغز چگونه مکان یابی می‌کند."

مغز در نقشه سازی از محیط اطراف دو نوع نشانه دریافت می‌کند، اولی نشانه‌های اختصاصی خارجی هستند، مثل یک خانه صورتی در انتهای خیابان، یا یک سرامیک رنگ و رو رفته که فرد به وسیله‌ی آن یک مکان یا فاصله را به خاطر می‌سپارد.

راوی جایاکومار می‌گوید: "دومین نوع نشانه نیز از حرکت خود فرد در جهان گرفته می‌شود، مانند یک سرعت سنج یا گام شمار داخلی بدن. با محاسبه‌ی مسافت در یک زمان، با مبنا قرار دادن سرعت، یا شمردن تعداد گام‌ها، مغز می‌تواند مسافت طی شده را تخمین بزند، حتی هنگامی که نشانه‌ی خارجی وجود نداشته باشد." به این فرآیند یکپارچه‌سازی مسیر (path integration) گفته می‌شود.

اما اگر شما برای 10 دقیقه قدم زده باشید، تخمین مسافت طی شده در مغز شما همیشه ثابت است؟ یا بر مبنای تجارب اخیر شما در دنیا مدل سازی شده است؟ برای بررسی این موضوع، محققان به مطالعه‌ی موش‌هایی پرداختند که دور یک پیست دایره‌ای می‌چرخیدند. محققان اشکال مختلفی را به عنوان نشانه‌ی خارجی روی یک گنبد که روی پیست قرار گرفته بود، منعکس می‌کردند، و سپس این اشکال را گاهی در جهت حرکت موش‌ها، و گاهی در خلاف جهت آن حرکت می‌دادند. همانند بازی‌های کامپیوتری، سرعت حرکت این نشانه‌های خارجی به سرعت دویدن موش‌ها در هر لحظه از آزمایش وابسته بود. این کار باعث ایجاد یک واقعیت افزوده (Augmented Reality) می‌شد که خود باعث می‌شد موش‌ها فکر کنند آهسته‌تر یا سریعتر از سرعت واقعی خود، در حرکتند.

در حین انجام این آزمایشات، محققان "سلول‌های مکان" موش‌ها را مورد مطالعه قرار دادند. سلول‌های مکان به نورون‌هایی در هیپوکامپ گفته می‌شود که هنگامی که حیوان یک ناحیه مشخص در یک محیط آشنا را رویت می‌کند، فعال می‌شوند. هنگامی که موش فکر می‌کند که یک دور از پیست را دویده، و به مکان اولیه خود برگشته است، یک سلول مکان مجددا فعال می‌شود. با نگاه کردن به الگوی فعالیت این نورون‌ها، محققان توانستند سرعتی که موش فکر می‌کرد در حال دویدن با آن سرعت است را مشخص کنند.

هنگامی که محققان قرار دادن نشانه‌های خارجی روی گنبد را متوقف کردند، و موش‌ها باید تنها با استفاده از نشانه‌های حرکت درونی خود ( برای مثال سرعت سنجی ذهنی خود حیوان ) مکان یابی می‌کردند، الگوی فعالیت سلول‌های مکان نشان داد که موش‌ها همچنان فکر می‌کردند که آهسته تر، یا سریعتر از سرعت واقعی خود در حال حرکت هستند. انجام این آزمایش با نشانه‌های خارجی متحرک، به گفته‌ی محققان، تغییرات طولانی مدتی را در درک حیوان از سرعت خود، و مسافتی که طی می‌کند، ایجاد کرده است.

ماداو می‌گوید: " ما می‌دانستیم که حیوانات باید نشانه‌های حرکت داخلی خود را در حین رشد دائما کالیبره کنند. برای مثال پاهای حیوان همگام با رشد کلی بدنش درازتر می‌شود، و این اندازه گیری مسافت طی شده با هرگام را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با این حال، آزمایش‌های ما نشان می‌دهد که این کالیبراسیون مجدد لحظه به لحظه حتی در دوره‌ی بزرگسالی نیز ادامه پیدا می‌کند. ما دائما در حال به روزرسانی مدل حرکت فیزیکی بدن خود هستیم و به وسیله‌ی آن مکان خود در نقشه‌ی ذهنی خود را به روز رسانی می‌کنیم."

یافته‌های این مطالعه شواهد جدیدی را آشکار می‌کند که خاطرات چگونه در بستر ذاتی زمان و مکان شکل می‌گیرند. جیمز نیریم می‌گوید:" ما می‌دانیم که در انسان‌ها، هیپوکامپ نه تنها در نقشه برداری مکانی، بلکه در ایجاد خاطرات آگاهانه از زندگی و تجارب روزمره دخالت دارد." از آنجایی که تخریب مکانی و نابودی خاطرات یکی از اولین نشانه‌های بیماری آلزایمر هستند (که در مراحل اولیه خود به تخریب نورون‌های هیپوکامپ منجر می‌شود) این یافته‌ها می‌تواند تلاشی مضاعف برای درک دلایل و درمان‌های بالقوه‌ی بیماری آلزایمر و دیگر بیماری‌های عصب‌تخریبگر باشد.

تیم تحقیقاتی امیدوار است که بتواند از یک سیستم واقعیت افزوده مشابه این آزمایش استفاده کند تا چگونگی هماهنگی فعالیت‌های نواحی دیگر مغز با هیپوکامپ، برای تشکیل یک نقشه‌ی داخلی از جهان را بررسی کند.

منبع: مدیکال اکسپرس