Search Icon
ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ
Επιστημονικά Νέα

Εγκέφαλος: Μπορεί να συντονίσει τον προσανατολισμό του χωρίς ορόσημα;

Εγκέφαλος: Μπορεί να συντονίσει τον προσανατολισμό του χωρίς ορόσημα;

Εγκέφαλος: Ο εγκέφαλος μπορεί να προσαρμόσει την εσωτερική του αίσθηση ταχύτητας μέσω του χωρικού χάρτη του από ενδείξεις αποκλειστικά από την οπτική ροή.

Η έρευνα του Johns Hopkins ρίχνει νέο φως στον τρόπο με τον οποίο τα θηλαστικά παρακολουθούν τη θέση και τον προσανατολισμό τους ενώ κινούνται, αποκαλύπτοντας ότι τα οπτικά σημάδια κίνησης από μόνα τους επιτρέπουν στον εγκέφαλο να προσαρμόσει και να βαθμονομήσει εκ νέου τον εσωτερικό του χάρτη, ακόμη και αν δεν υπάρχουν σταθερά οπτικά ορόσημα. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύονται στο Nature Neuroscience.


«Όταν κινείστε στο διάστημα, έχετε πολλές ανταγωνιστικές αισθητηριακές πληροφορίες που σας λένε πού βρίσκεστε και πόσο γρήγορα πηγαίνετε, και ο εγκέφαλός σας πρέπει να το κατανοήσει αυτό», δήλωσε ο συν-επικεφαλής της μελέτης Noah Cowan, καθηγητής μηχανολογίας. στο Whiting School of Engineering και διευθυντής του Εργαστηρίου Locomotion in Mechanical and Biological Systems (LIMBS).

“Τα αποτελέσματα της μελέτης μας δείχνουν ότι, παραδόξως, ο εγκέφαλος μπορεί να εκτελέσει αυτή τη συνεχή επαναβαθμονόμηση χωρίς εμφανή εξωτερικά ορόσημα για να μας πουν τη θέση μας. Ο εγκέφαλος μπορεί να προσαρμόσει την εσωτερική του αίσθηση ταχύτητας μέσω του χωρικού χάρτη του από ενδείξεις αποκλειστικά από την οπτική ροή: την οπτική κίνηση που αντιλαμβάνονται τα άτομα καθώς κινούνται στο διάστημα».

Ο Cowan συνεργάστηκε στο έργο με τον James Knierim, καθηγητή νευροεπιστήμης στο Zanvyl Krieger Mind/Brain Institute του Krieger School of Arts and Sciences και στο Kavli Neuroscience Discovery Institute στο Johns Hopkins. Οι ερευνητές γνώριζαν ότι, για παράδειγμα, όταν ένα άτομο περπατά μέσα από μια σήραγγα καλυμμένη με σημάδια, ο εγκέφαλός του ανιχνεύει την ταχύτητα με την οποία φαίνονται να περνούν τα σημάδια, βοηθώντας τους να εκτιμήσουν την απόσταση που διανύθηκε και τη σχετική θέση τους στο διάστημα.

Η ομάδα ξεκίνησε να προσδιορίσει εάν η αλλαγή της ταχύτητας των σημάνσεων που περνούν από τον περιπατητή ή η αφαίρεση των δεικτών θα επηρέαζε σημαντικά την απόκριση του εγκεφάλου. «Θέλαμε να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλός μας υπολογίζει την «απόσταση που διανύθηκε» μόνο από πληροφορίες ταχύτητας», είπε ο Cowan. “Οι νευρώνες στον ιππόκαμπό μας “φωτίζονται” όπως η μπλε κουκκίδα GPS στο τηλέφωνό σας. Υποθέσαμε ότι η σχέση μεταξύ της οπτικής ροής και της “ενημέρωσης της μπλε κουκκίδας” θα μπορούσε να βαθμονομηθεί εκ νέου στο VR—και διαπιστώσαμε ότι μπορεί.”

Ο Knierim εξήγησε ότι οι ερευνητές στόχευαν να προσδιορίσουν εάν μπορούσαν να ελέγξουν αξιόπιστα την αίσθηση της θέσης ενός εργαστηριακού αρουραίου στον γνωστικό του χάρτη αλλάζοντας τεχνητά την ποσότητα της οπτικής ροής που λάμβανε σε ένα σύστημα εικονικής πραγματικότητας. «Διαπιστώσαμε ότι, χρησιμοποιώντας τις αρχές της θεωρίας ελέγχου, μπορούσαμε να ελέγξουμε τον γνωστικό χάρτη χρησιμοποιώντας μόνο συνθήματα οπτικής ροής, δείχνοντας έτσι ότι αυτή η μακροχρόνια υποθετική είσοδος χρησιμοποιήθηκε πραγματικά από το σύστημα ολοκλήρωσης της διαδρομής του αρουραίου», είπε ο Knierim.

Η ομάδα κατασκεύασε έναν θόλο εικονικής πραγματικότητας και πρόβαλε φωτισμένες ρίγες στους τοίχους του. Οι αρουραίοι παρασύρθηκαν από σταγόνες σοκολατούχου γάλακτος για να περπατήσουν γύρω από τον θόλο. Οι ρίγες προορίζονταν να χρησιμεύσουν ως υποσυνείδητο στοιχείο για την ταχύτητα των τρωκτικών και τη γενική τους θέση στο διάστημα. Όταν η ομάδα έβαλε τις ρίγες να περιστρέφονται προς την αντίθετη κατεύθυνση από τους αρουραίους όταν έκαναν ένα βήμα, η απόκριση του ιππόκαμπου των ζώων έδειξε ότι πίστευαν ότι κινούνταν δύο φορές πιο γρήγορα και η αίσθηση της θέσης τους ήταν λοξή.

Μετά από ένα χρονικό διάστημα, όταν οι ρίγες ήταν απενεργοποιημένες, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι αρουραίοι εξακολουθούσαν να αντιλαμβάνονται ότι κινούνταν πιο γρήγορα από ό,τι στην πραγματικότητα. Ο Cowan είπε ότι είναι ήδη γνωστό ότι οι εγκέφαλοι των θηλαστικών χρησιμοποιούν τις θέσεις των ορόσημων μεταξύ τους για να καθορίσουν τη θέση και να βαθμονομήσουν την κατά προσέγγιση ταχύτητα. Αυτό που δεν ήταν γνωστό ήταν εάν ο εγκέφαλος ενός θηλαστικού θα βαθμονομούσε εκ νέου την ταχύτητά του μέσω του νοητικού του χάρτη απουσία οποιωνδήποτε ορόσημων.

«Το πώς ο εγκέφαλός σας κάνει αυτή την επαναβαθμονόμηση ελλείψει ορόσημων και το γεγονός ότι το κάνει δεν ήταν γνωστό προηγουμένως και αυτό το δείξαμε σε αυτή την έρευνα», είπε. Τα αποτελέσματα της μελέτης παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σε δύο βασικούς τομείς. Πρώτον, έριξαν φως στη λειτουργία του ιππόκαμπου των θηλαστικών, μιας περιοχής του εγκεφάλου που εμπλέκεται στη νόσο του Αλτσχάιμερ και σε άλλη άνοια, και δεύτερον, η έρευνα απαντά σε ένα μακροχρόνιο ερώτημα σχετικά με τη βασική βιολογία του τρόπου πλοήγησης των ζώων στον κόσμο.

«Επειδή το σύστημα πλοήγησης είναι τόσο στενά συνδεδεμένο με το σύστημα μνήμης του εγκεφάλου, ελπίζουμε ότι η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο δημιουργεί αυτούς τους γνωστικούς χάρτες θα παρέχει μια εικόνα για το πώς η μνήμη γίνεται πιο αδύναμη κατά τη γήρανση και κατά τη διάρκεια της άνοιας», είπε ο Knierim. Αλλά τα αποτελέσματα έχουν επιπτώσεις και στη ρομποτική. Ο Cowan σημείωσε ότι το εύρημα θα μπορούσε επίσης να ενημερώσει την ανάπτυξη αλγορίθμων AI και μηχανικής μάθησης που έχουν σχεδιαστεί για να ενσωματώνουν οπτικές πληροφορίες με αναπαραστάσεις του χώρου, ανοίγοντας τελικά το δρόμο για ενσωματωμένα γνωστικά συστήματα.

Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον Κόσμο
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
Ακολουθήστε το healthweb.gr στο κανάλι μας στο YouTube

Διαβάστε Eπίσης:

AI όραση: Υπερ-ανθρώπινο μάτι σχεδιάζει την πολύχρωμη καλωδίωση του εγκεφάλου

Υπέρηχοι: Πώς προσφέρουν έναν νέο τρόπο εκτέλεσης βαθιάς εγκεφαλικής διέγερσης;

Οι φοβίες των ενηλίκων εμφανίζονται ως διαφορές στον εγκέφαλο

Νέα τεχνολογία επιτρέπει στους ερευνητές να ρυθμίζουν με ακρίβεια, ευέλικτα τον εγκέφαλο

svg%3E svg%3E
svg%3E
svg%3E
Περισσότερα

Βρέθηκαν τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για 5 ψυχιατρικές διαταραχές 

Το BDNF είναι σημαντικό για την ανάπτυξη και επιβίωση των νευρώνων. Μεταλλάξεις ή μεταβολές στην έκφρασή του έχουν συσχετιστεί με καταθλιπτικές διαταραχές και διαταραχές άγχους, επηρεάζοντας την πλαστικότητα του εγκεφάλου και την ικανότητα μάθησης.

Οι εκπληκτικές επιδράσεις της καφεΐνης στον ύπνο 

Η νέα έρευνα, που δημοσιεύτηκε σε επιστημονικό περιοδικό κορυφαίας αξιολόγησης, χρησιμοποίησε μεγάλη δείγματος πληθυσμού και προηγμένη τεχνολογία παρακολούθησης του ύπνου. Διαπιστώθηκε ότι η καφεΐνη, ακόμη και όταν καταναλώνεται αρκετές ώρες πριν τον ύπνο, μπορεί να επηρεάσει αρνητικά την ποιότητά του.

Ανακαλύφθηκε ο πρώτος εγκεφαλικός βιοδείκτης για την αγχώδη διαταραχή 

Η νέα αυτή ανακάλυψη αφορά την ταυτοποίηση ενός βιοδείκτη στον εγκέφαλο, ο οποίος μπορεί να διακρίνει άτομα με αγχώδη διαταραχή από υγιή άτομα. Χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές απεικόνισης, όπως η λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI), ερευνητές ανέλυσαν τη δραστηριότητα συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου, όπως η αμυγδαλή και ο προμετωπιαίος φλοιός.

Εμβολιασμός ή φυσική ανοσία;

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε σε επιστημονικό περιοδικό συγκρίνοντας την προστασία από εμβολιασμό και φυσική λοίμωξη διαπίστωσε ότι η ανοσία μετά τον εμβολιασμό παρέχει σταθερή και αξιόπιστη προστασία, η οποία συχνά υπερβαίνει αυτήν που αποκτάται μέσω φυσικής λοίμωξης.

Οι σοβαρότερες μορφές Covid-19 συνδέονται με γενετική προδιάθεση;

Οι ερευνητές τονίζουν ότι η γενετική προδιάθεση δεν αποτελεί τον μοναδικό παράγοντα κινδύνου. Περιβαλλοντικοί παράγοντες, η ηλικία, η ύπαρξη υποκείμενων νοσημάτων και ο τρόπος ζωής επίσης παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη της νόσου.

Ανοσοθεραπεία μειώνει 40% τον κίνδυνο θανάτου από καρκίνο πνεύμονα 

Καρκίνος πνεύμονα:Ο τρόπος λειτουργίας της ανοσοθεραπείας βασίζεται στην χρήση ειδικών φαρμάκων, όπως οι αναστολείς των σημείων ελέγχου (checkpoint inhibitors), που εμποδίζουν τα καρκινικά κύτταρα από το να καταστρέψουν τα ανοσοκύτταρα του οργανισμού.

Close Icon