Functional dissociation of place and spatial view codes in primate hippocampus
Questo studio dimostra che l'ippocampo dei primati contiene popolazioni distinte e coesistenti di cellule di posizione, di vista e congiuntive, risolvendo il dibattito sulle differenze tra specie mostrando che robusti codici di posizione simili a quelli dei roditori esistono nei primati ma sono stati precedentemente trascurati a causa di fattori metodologici e legati al compito.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Immagina che il tuo cervello sia un GPS super avanzato, ma invece di dirti solo "sei qui", stia cercando di capire esattamente cosa stai guardando mentre ti trovi lì. Per decenni, gli scienziati hanno discusso su come funzioni questo GPS in diversi animali. Nei ratti, il sistema sembra riguardare interamente il "luogo". Se un ratto cammina verso un punto specifico in un labirinto, un piccolo gruppo di cellule cerebrali si illumina come un lampione, dicendo: "Siamo all'angolo tra Main ed Elm!". Questa è la famosa "cellula di luogo" (place cell). Ma quando gli scienziati hanno osservato scimmie e umani, la storia sembrava diversa. Poiché i primati hanno occhi straordinari e amano guardarsi intorno, molti ricercatori hanno pensato che il nostro GPS cerebrale fosse in realtà una "cellula di visione" (view cell). In questa visione, al cervello non importa dove si trovano i tuoi piedi; gli importa solo cosa vedono i tuoi occhi. Se stai fermo e guardi un albero, le stesse cellule si attivano come se stessi camminando verso di esso. Questo ha creato un grande dibattito: i ratti e le scimmie usano mappe totalmente diverse, o il cervello della scimmia sta solo nascondendo i suoi segnali di "luogo" dietro tutto quel guardare intorno?
Questo articolo è come un romanzo giallo che finalmente risolve il mistero costruendo una telecamera migliore per il cervello. I ricercatori, guidati da Inah Lee e Joonyeol Lee, volevano vedere se le scimmie avessero effettivamente quelle classiche "cellule di luogo" o se fossero solo "cellule di visione" travestite. Per farlo, non si sono limitati a osservare le scimmie camminare; hanno inserito due macachi in un videogioco in realtà virtuale. Le scimmie sedevano su una sedia, tenevano ferma la testa e usavano un joystick per scendere lungo una lunga pista dritta in due mondi molto diversi: una rigogliosa Foresta e una frenetica Città. Lungo il percorso, dovevano fermarsi e scegliere l'oggetto giusto per ottenere una ricompensa con acqua, il che le costringeva a prestare molta attenzione all'ambiente circostante. Gli scienziati hanno registrato le scintille elettriche di singole cellule cerebrali nell'ippocampo (il centro della memoria e della navigazione del cervello) monitorando contemporaneamente esattamente dove gli occhi delle scimmie stavano guardando.
Ecco il colpo di scena: gli scienziati hanno usato un trucco matematico sofisticato (un Modello Lineare Generalizzato) per separare il segnale "dove sono" dal segnale "cosa vedo". Prima di allora, era difficile distinguerli perché, quando cammini lungo una pista, la tua posizione e la tua vista cambiano solitamente insieme. Ma scompattando matematicamente le due cose, hanno scoperto qualcosa di sorprendente. Il cervello della scimmia non è solo l'uno o l'altro; è una città brulicante con tre diversi tipi di quartieri.
Per prima cosa, hanno trovato le Cellule di Posizione. Queste sono le classiche "cellule di luogo" che conosciamo dai ratti. Circa il 42% dei neuroni studiati agiva come queste. Si attivavano quando la scimmia si trovava in un punto specifico della pista, indipendentemente da ciò che la scimmia stava guardando. Queste cellule erano stabili, il che significa che si attivavano nello stesso punto ogni volta che la scimmia correva sulla pista. Mostravano anche il "rimappamento" (remapping), che è come cambiare i nomi delle strade di un quartiere quando si passa dalla Foresta alla Città. Se una cellula si attivava all' "inizio della pista" nella Foresta, poteva attivarsi alla "fine della pista" nella Città. Questo dimostra che il cervello della scimmia possiede una mappa solida basata sulla posizione, proprio come quella di un ratto.
In secondo luogo, hanno trovato le Cellule di Visione. Queste costituivano circa il 50% dei neuroni. A queste cellule non importava dove si trovasse il corpo della scimmia; si attivavano solo quando gli occhi della scimmia guardavano una parte specifica del mondo virtuale. Se la scimmia guardava un albero sulla sinistra, queste cellule si accendevano, anche se la scimmia si trovava nel mezzo della pista. Queste cellule erano eccellenti nel mappare il mondo visivo, creando un'immagine stabile di ciò che la scimmia vedeva.
Terzo, e forse più interessante, hanno trovato le Cellule Congiunte. Queste erano le "multitasking", che costituivano il 25% dei neuroni. Queste cellule erano gli ibridi, che si attivavano solo quando la scimmia si trovava in un luogo specifico e guardava una specifica vista. Combinavano il "dove" e il "cosa" in un singolo segnale complesso.
L'articolo suggerisce che per molto tempo gli scienziati abbiano perso di vista le "cellule di luogo" nelle scimmie perché non stavano guardando abbastanza attentamente per separare il "dove" dal "cosa". Non è che le scimmie non abbiano cellule di luogo; è che il compito e l'ambiente negli studi precedenti potrebbero aver reso il segnale della "visione" così forte da coprire il segnale del "luogo". Usando un gioco in realtà virtuale ricco e dettagliato e un modello matematico capace di isolare i due segnali, i ricercatori hanno dimostrato che l'ippocampo dei primati è in realtà un sistema ibrido. Esso contiene una mappa robusta di dove ti trovi, un'immagine chiara di ciò che vedi e un gruppo speciale di cellule che combinano entrambi. Quindi, la prossima volta che cammini per strada e riconosci un edificio, il tuo cervello sta facendo entrambe le cose: sa esattamente dove si trovano i tuoi piedi e sa esattamente cosa vedono i tuoi occhi, tutto nello stesso momento. Il dibattito non è su quale dei due abbia ragione; riguarda come il cervello utilizzi entrambi per navigare nel nostro complesso mondo.
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