Nuova ricerca pubblicata su Current Biology fa luce su come gli animali creano e mantengono mappe spaziali interne in base all'ambiente circostante.
Lo studio, condotto dal dottor Guifen Chen della Queen Mary University di Londra, approfondisce il cervello dei topi che navigano in un ambiente di realtà virtuale (VR) bidimensionale, rivelando la sorprendente importanza di specifici segnali visivi per la costruzione e il mantenimento di mappe spaziali. Rivela che segnali visivi specifici, in questo caso, pareti elevate, sono cruciali per stabilizzare i neuroni responsabili della navigazione spaziale nella realtà virtuale (VR).
"I nostri risultati forniscono un significativo passo avanti nella comprensione della natura precisa delle informazioni sensoriali utilizzate dagli animali per il rilevamento dei confini", afferma il dott. Chen. "Non solo evidenziano l'importanza dei confini elevati nella costruzione di mappe spaziali, ma rivelano anche la notevole capacità del cervello di dedurre i confini dalla mancata corrispondenza sensomotoria anche quando non sono direttamente visibili."
Il gruppo di ricerca ha condotto un affascinante esperimento utilizzando tecniche di realtà virtuale. I topi navigavano in un ambiente virtuale bidimensionale, mentre l'attività neurale veniva monitorata. Nello specifico, lo studio si concentra sull'attività dei neuroni cruciali per la navigazione:le cellule di posizione, che si attivano quando l'animale si trova in una posizione specifica, e le cellule della griglia, che formano una mappa dell'ambiente a forma di griglia esagonale.
Questo ambiente VR era un mondo bidimensionale che poteva essere manipolato per includere o escludere vari elementi visivi. Monitorando l'attività di questi neuroni, gli scienziati hanno potuto osservare come le mappe spaziali dei topi venivano aggiornate in risposta alla manipolazione all'interno del mondo VR.
La scoperta più sorprendente riguardava il ruolo dei confini visivi. Quando l'ambiente VR includeva pareti elevate, le cellule di posizione e le cellule della griglia nel cervello dei topi si attivavano in modo coerente, indicando mappe spaziali stabili.
Tuttavia, la rimozione di queste pareti ha reso irregolari gli schemi di attivazione di queste cellule, dimostrando un'interruzione della capacità di navigazione degli animali. È interessante notare che la rimozione degli spunti dall'ambiente VR non ha avuto un impatto significativo. Ciò suggerisce che la forma specifica dei segnali visivi gioca un ruolo cruciale nel modo in cui gli animali costruiscono e mantengono le loro mappe interne.
Il dottor Chen ha lavorato con Xiuting Yang, un Ph.D. studentessa nel suo laboratorio presso la School of Biological and Behavioral Sciences presso la Queen Mary University di Londra, nonché la professoressa Francesca Cacucci, il professor Neil Burgess e il dottor Tom Wills dell'UCL in questo articolo.
Il team di ricerca ritiene che questi risultati abbiano implicazioni più ampie per comprendere la navigazione nel mondo reale.
"I nostri risultati suggeriscono che il confine elevato, non piatto, gioca un ruolo cruciale nel modo in cui gli animali mantengono le mappe spaziali", spiega il dottor Chen. "Questo potrebbe spiegare perché, ad esempio, i bambini piccoli hanno difficoltà a utilizzare i contorni piatti delle forme per l'orientamento spaziale."
Questo studio apre le porte a ulteriori ricerche sull’intricata interazione tra informazioni sensoriali, memoria spaziale e navigazione. Potrebbe aprire la strada a progressi in campi che vanno dalla robotica e dallo sviluppo della realtà virtuale fino a una comprensione più profonda dei disturbi della navigazione spaziale.
Ulteriori informazioni: Xiuting Yang et al, I segnali visivi di confine sono sufficienti per ancorare il luogo e le celle della griglia nella realtà virtuale, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.026
Informazioni sul giornale: Biologia attuale
Fornito da Queen Mary, Università di Londra
