شما در حال کار هستید ، وقتی ذهن شما به سمت سخنرانی که قرار است بعد از ظهر برگزار کنید ، می رود. هنگامی که به سمت دفتر می روید ، صحبت خود را دوباره امتحان می کنید و خود را برای سؤالاتی که ممکن است همکارانتان بپرسید آماده می کنید. بعداً وقتی صندوق ورودی نامه الکترونیکی خود را می کشید ، هنگام پیمایش بی پایان ، گزینه های ناهار خود را بررسی می کنید.

اینها فقط چند نمونه از اینكه چگونه هر عملی كه در دنیای واقعی انجام می دهیم نیز عملی پنهان و متناوب را كه فقط تصور می كردیم از آن انجام می دهد با خود حمل می كند. تلاش های پژوهشی قابل توجهی برای درک چگونگی و چگونگی تصمیم گیری فعال ما سرمایه گذاری شده است ، اما شواهد جدیدی به ما می گویند که زمانی که در واقعیت های متفاوتی می گذرانیم نیز از یک هدف مهم عصبی برخوردار است.

بسیاری از قسمت های مغز برای ساخت نقشه های ذهنی ما همکاری می کنند ، اما بازیگران اصلی در پیمایش فضایی هستند هیپوکامپ جایگاه حافظه در مغز و قشر مغز که در مجاورت آن قرار دارد هیپوکامپ و اطلاعات تولید شده در آنجا را به مناطق پردازش بالاتر منتقل می کند.

در اوایل سال 1948 ، پیشنهاد شد که جوندگان به نشانه های متنوع محیطی متکی باشند تا نقشه هایی را برای پاداش در کارهای یادگیری پیچ و خم ایجاد کنند. با این حال ، ماهیت این نقشه و سلولهایی که آن را تولید می کردند یک رمز و راز باقی مانده است. سی سال بعد ، محققان مشاهده کردند که سلول های خاص هیپوکامپ در موش ها هنگام ورود به مکان های خاص بیشتر به آتش می روند. شگفت آور است که ، الگوهای شلیک این شبکه های سلول با گذشت زمان پایدار است ، حتی در صورت عدم وجود نشانه هایی که بر فعال سازی اولیه آنها وجود داشت. کشف این "سلول های مکانی" با نام توصیفی ، راه را برای بازجویی دقیق تر از مبنای عصبی شناختی مسیر یابی فراهم کرد.

هنگامی که سلولهای مکان کشف شدند ، عملکرد پیشنهادی آنها ایجاد نقشه توپوگرافی یک به یک از فضای معین بود. در مسیر حرکت از دنیای جسمی به مغز ، بسیاری از نمایش های حسی ما آنچه را که به عنوان شناخته می شود ، نشان می دهند سازمان توپوگرافی. تصور کنید که وارد اتومبیل خود شوید و قسمتهای ناشناخته را تنظیم کنید. ممکن است برای هدایت شما به مقصد خود به ناوبری ماهواره ای ، GPS یا یک نقشه کاغذی اعتماد کنید. درست همانطور که هر نقطه از نقشه شما با یک نقطه عطف خاص در سفر شما مطابقت دارد ، سلول های خود را برای نشانگرهای خاص در محیط لنگر بزنید تا شما را در فضا جهت دهند.

توپوگرافی فضایی داخلی ما پیچیده تر است ، با سلول های هیپوکامپ در زمینه چگونگی رفتار حیوان در آن فضاها ، کد هایی از محرک ها ، نشانه ها یا پاداش های خاص را رمزگذاری می کند. به عنوان مثال ، تصور کنید در یک کشور ناآشنا وارد فرودگاه شوید. ممکن است دانش عمومی در مورد مفهوم یک فرودگاه به همراه نشانه های بصری آشنا داشته باشید که شما را در این فضای جدید لنگراند. برخی از این اطلاعات بیوگرافی هستند و از خاطرات بی نظیر شما در مورد سایر فرودگاهها استفاده می کنند.

بسته به اینکه این تجربیات مثبت بوده یا منفی ، اهمیت عاطفی این فضاها نیز به نقش personal شخصی شما کمک خواهد کرد و همه این عوامل برای ایجاد تجربه فضایی که بسیار ثروتمندتر از یک مونتاژ ساده از نقاط دیدنی است ، ترکیب می شوند.

"سلولها خود را در مکانهای مشخص در محیط لنگر بگذارند تا شما را در فضا جهت دهند."

مطالعات جدیدتر در پستانداران نشان داد كه سلولهای هیپوكامپ در مغز بدوی نسبت به آنچه كه در مغز جوندگان انجام می شود ، اندكی متفاوت عمل می كنند ، در پاسخ به مجموعه ای از محركهای مختلف كه به طور دقیق محدود به محل نیستند ، شلیك می كنند. کار مداوم در موش ها ، پستانداران و انسان ها همچنین ثابت کرده است که هیپوکامپ یک بازیگر تنها نیست. وارد قشر مغز شوید که اطلاعات حسی را به هیپوکامپ منتقل می کند و به عنوان پلی به نئوکورتکس عمل می کند ، جایی که بسیاری از دستورات شناختی و حرکتی پیچیده تر ما صادر می شود.

محققان اخیراً شرح داده اند شبکه سلولهای داخل قشر entorhinal به نام "سلولهای شبکه"، که حرکت خود را نسبت به محیط شما رمزگذاری می کند ، وقتی نوبت به استراتژی های ناوبری گسترده تر می رسد ، یک قطعه مهم به پازل سلول مکان اضافه می کند. شبکه های شبکه می توانند بطور دقیق تر مسیر و فاصله بین اشیاء موجود در یک فضا را ترسیم کنند ، بر اساس نشانه های حرکت داخلی به جای ورودی حسی از خود فضا. این سیستم ها با هم کار می کنند تا بطور پویا فضاها را به گونه ای تغییر دهند که با تجربه قابل تغییر باشند ، انعطاف پذیر اطلاعات جدید را در خود گنجانده و همچنین به این مکان ها اجازه می دهند با گذشت زمان آشنا شوند.

اما هنگامی که ما یک فضای را در ذهن داشته باشیم ، چگونه تصمیم می گیریم چگونه با آن تعامل برقرار کنیم؟ این امر به تصمیم گیری فعال نیاز دارد و سوخت تصمیم گیری پاداش است. اینجاست که ویژگیهای غیر فضایی سلولهای عصبی که سیستم ناوبری ما را تشکیل می دهند به ویژه اهمیت پیدا می کنند. محققان در مطالعات جوندگان دریافتند که ارزش پاداش درک شده یا اهمیت اجسام خاص در یک محیط می تواند الگوهای شلیک سلول ها را به مراتب بیشتر در جهت آنها تغییر دهد. از این رو مقدار پاداش پیش بینی شده بالاتر در ارتباط با چرخش یا موقعیت مکانی مشخص در پیچ و خم است پیش بینی حرکت در آن جهت. پس در مورد مسیرهایی که انتخاب نشده اید چطور؟

اخیراً ، تیمی از محققان UCSF اندازه گیری شلیک سلول محل هیپوکامپ در موش به عنوان آنها انجام کارهای ناوبری مکانی. موشها در پیچ و خم قرار گرفتند و فعالیت عصبی آنها در زمان واقعی تصویربرداری شد زیرا بین مسیرهایی که در یک نقطه انتخاب واگرا بودند ، انتخاب شدند. به این ترتیب محققان پس از انتخاب موش صحرایی و انتخاب مسیر به سمت آن ، توانستند الگوهای منحصر به فردی از شلیک سلولی مکانی را که مطابق با هر بازوی پیچ و خم بود ، اختصاص دهند.

به طرز شگفت آور ، وقتی موش به نقطه انتخاب نزدیک شد ، هر یک از مجموعه های سلول های مکانی که بازوی ماز را نمایندگی می کردند به سرعت با هم به سرعت شلیک می شدند ، قبل از اینکه انتخاب انجام شود تاس ها را در آینده آینده ممکن می چرخاند. این بدان معناست که نه تنها مسیری که حیوان در نهایت در زمان واقعی طی می کند بلکه مسیر متناوب ممکن نیز در فضای عصبی به طور مساوی نمایش داده می شود و توضیحی مکانیکی برای بازنمایی ذهنی آینده ارائه می دهد.

"مسیر متناوب ممکن ، به طور مساوی در فضای عصبی نمایش داده می شود ، و توضیح مکانیکی برای بازنمایی ذهنی آینده را ارائه می دهد."

در جوندگان ، مطالعات ناوبری در مجامع ساده سفره ای انجام می شود که نمی توانند پیچیدگی یک محیط دنیای واقعی را به خود اختصاص دهند. واقعیت مجازی به عنوان سرگرمی شخصی محبوبیت بیشتری پیدا کرده است ، اما همچنین در پژوهش های ناوبری فضایی سطوح و کنترل های بی سابقه ای را در اختیار پژوهشگران قرار می دهد. یک گروه در انگلستان از یک بازی موبایل به نام Sea Hero Quest استفاده کرده است تا یکی از بزرگترین مجموعه داده های مربوط به استدلال فضایی را در گروه های سنی ثبت کند.

داده های گیم پلی نشان می دهد که استدلال مکانی ممکن است شروع به کاهش زمانی که ما 19 ساله هستیم ، و انتخاب مسیر بازیکنان بسته به اینکه آیا نوع e4 ژن APOE را که مدتهاست به عنوان یک نشانگر تشخیصی بالینی برای بیماری آلزایمر استفاده می شود ، متفاوت خواهد بود. استراتژی های جدید مانند این که بازی های تلفن همراه ساده را به ابزار جمع آوری داده های بالینی تبدیل می کنند ، می توانند درک ما را از پیشرفت بیماریهای عصبی و پیشرفت بیماری تشخیص زودرس بسیار افزایش دهند.

بیشتر درک ما از نحوه تفکر درباره آینده از مطالعه بیمارانی که دیگر نمی توانند گذشته را بخاطر بسپارند ، پدید آمده است. از همان روزهای ابتدایی علوم اعصاب ، وقتی که مطالعات ضایعه غالباً آموزنده ترین ابزار در اختیار ما بودند تا از عملکرد بخش های مختلف مغز آگاهی یابیم ، فهمیدیم که هیپوکامپ برای فراخوان حافظه لازم است.

آسیب هیپوکامپ با فراموشی و همچنین اختلال در استدلال مکانی همراه است. اما چندین مطالعه برجسته نشان داده اند که آسیب دیدگی هیپوکامپ همچنین در توانایی تصور حوادث فرضی اختلال ایجاد می کند. به طور مداوم ، بیماران مبتلا به فراموشی نه تنها در یادآوری اطلاعات بیوگرافی اخیر مشکلی ندارند بلکه وقتی از شما خواسته می شود فقط می توانند اظهارات کلی در مورد وقایع آینده در زندگی خود ارائه دهند.

از دست دادن حافظه با افزایش سن معمول است ، اما همانطور که بسیاری از مطالعات نشان می دهد ، توانایی ما برای پیمایش در فضا نیز پیرتر می شود. این نقص ها در سنین پایین تر از سایر اقدامات عمومی اختلال شناختی ظاهر می شود ، نشان می دهد که برخی از کارکردهای سیستم ناوبری منحصر به فرد هستند و مستقل از انواع دیگر پردازش حافظه و اطلاعات در هیپوکامپ عمل می کنند.

آسیب پذیرترین ساختارهای موجود در مغز پیری ، آنهایی هستند که حرکت را رمزگذاری می کنند ، مانند قشر entorhinal. شلیک سلولی محل هیپوکامپ در موش های مسن نیز نامنظم می شود. نکته قابل توجه اینکه ساختارهای مسئول جهت دهی ما به فضا نیز آسیب پذیرترین آسیب شناسی بیماری آلزایمر هستند و با اشاره به نقص ناوبری به عنوان یک معیار تشخیصی اولیه بالقوه برای این و سایر شرایط عصبی مثل بیماری پارکینسون ، اشاره می کنند.

زندگی روزمره ما پر از تصمیمات ، هم آگاهانه و هم ناخودآگاه است. اما همانطور که یک شواهد در حال رشد نشان می دهد ، مغز ما قادر است به همان اندازه مسیرهایی را که انتخاب می کنیم به همان اندازه مسیرهایی را که انتخاب می کنیم طی کنیم.

همانطور که ما همچنان در مورد روابط پیچیده بین ناوبری فضایی ، حافظه و تولید عصب می آموزیم ، ممکن است دریابیم که زمانی که صرف فکر کردن در مورد آنچه ممکن است شده است ، به همان اندازه مهم است که ما در برنامه ریزی فعال صرف می کنیم. و در حالی که کاهش عملکرد شناختی به عنوان یک بخش عادی از پیر شدن پذیرفته می شود ، نگه داشتن این عملکردها با تمرینات ذهنی ساده مانند معماها ، بازی های کلمه ای یا خواندن می تواند به حفظ این مسیرهای عصبی کمک کند. به همین روش ، ما می توانیم سیستم های ناوبری خود را با ترسیم نقشه ها در مسیرهایی که هنوز طی نکرده ایم ، تمرین کنیم. بنابراین دفعه دیگر که خود را در تلاش برای بازگرداندن ذهن خود به کار مورد نظر قرار داده اید ، آزمایش کنید تا بگذارید کمی بیشتر فرار کند.

این مقاله در ابتدا در ظاهر دانستن نورون ها

منابع:

باکنر ، RL (2010). نقش هیپوکامپ در پیش بینی و تخیل. بررسی سالانه روانشناسی 61، 27-48.

Coughlan ، G. ، Coutrot ، A. ، Khondoker ، M. ، Minihane ، A. ، Spiers ، H. ، & Hornberger ، M. (2019). به سمت تشخیص های شناختی شخصی بیماری آلزایمر در معرض خطر ژنتیک. PNAS 116(19)، 9285-9292.

Diersch، N.، & Wolbers، T. (2019). پتانسیل واقعیت مجازی برای تحقیقات ناوبری فضایی در طول عمر بزرگسالان. مجله زیست شناسی تجربی 222 ، jeb187252 doi: 10.1242 / jeb.187252

Eichenbaum ، H. ، Dudchenko ، P. ، Wood ، E. ، Shapiro ، M. ، & Tanila ، H. (1999). سلول های هیپوکامپ ، حافظه و مکان. یاخته عصبیواحد عملکردی سیستم عصبی ، سلول عصبی که ... ، 23(2)، 209-226.

Giocomo، LM (2015). نمایندگی مکانی: نقشه های فضای تکه تکه شده. زیست شناسی فعلی ، 25(9) ، R362-R363.

Kay، K.، Chung، JE، Sosa، M.، Schor، JS، Karlsson، MP، Larkin، MC، Liu، DF، & Frank، LM (2020). دوچرخه سواری ثابت ثانویه بین نمایندگی های آینده احتمالی در هیپوکامپ. سلول، 180(3)، 552-567.

Lester، AW، Moffat، SD، Wiener، JM، Barnes، CA، & Wolbers، T. (2017). سیستم ناوبری پیری. یاخته عصبی 95(5)، 1019-1035.

کتابها