Functional dissociation of place and spatial view codes in primate hippocampus
Deze studie toont aan dat de hippocampus van primaten onderscheidende, coëxisterende populaties van positie-, kijk- en conjunctieve cellen bevat, waarmee het debat over soortverschillen wordt opgelost door aan te tonen dat robuuste, knaagdierachtige plaats-codes in primaten bestaan maar voorheen over het hoofd werden gezien vanwege methodologische en taakgerelateerde factoren.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Stel je voor dat je brein een supergeavanceerde GPS is, maar in plaats van je alleen te vertellen "je bent hier", probeert het uit te vogelen wat je precies aan het bekijken bent terwijl je daar bent. Decennialang hebben wetenschappers gedebatteerd over hoe deze GPS bij verschillende dieren werkt. Bij ratten lijkt het systeem volledig te draaien om "plaats". Als een rat naar een specifieke plek in een doolhof loopt, licht een kleine groep hersencellen op als een straatlantaarn en zegt: "We zijn op de hoek van Main en Elm!" Dit is de beroemde "plaats-cel". Maar wanneer wetenschappers naar apen en mensen keken, leek het verhaal anders. Omdat primaten geweldige ogen hebben en ervan houden om rond te kijken, dachten veel onderzoekers dat ons breins GPS eigenlijk een "zicht-cel" was. In dit scenario geeft het brein niet om waar je voeten zijn; het geeft alleen om wat je ogen zien. Als je stilstaat en naar een boom kijkt, vuren dezelfde cellen als wanneer je er naartoe zou lopen. Dit creëerde een groot debat: gebruiken ratten en apen totaal verschillende kaarten, of verbergt het brein van de aap zijn "plaats"-signalen achter al dat kijken rond?
Dit artikel is als een detectivespel dat het mysterie eindelijk oplost door een betere camera voor het brein te bouwen. De onderzoekers, onder leiding van Inah Lee en Joonyeol Lee, wilden zien of apen daadwerkelijk die klassieke "plaats-cellen" hebben of dat ze gewoon "zicht-cellen" in vermomming zijn. Om dit te doen, lieten ze niet alleen apen rondlopen; ze plaatsten twee rhesusapen in een virtual reality videospel. De apen zaten in een stoel, hielden hun hoofd stil en gebruikten een joystick om door een lange, rechte baan te zoomen in twee zeer verschillende werelden: een weelderig Bos en een drukke Stad. Onderweg moesten ze stoppen en het juiste object kiezen om een waterbeloning te krijgen, wat hen dwong om goed op hun omgeving te letten. De wetenschappers registreerden de elektrische vonken van individuele hersencellen in de hippocampus (het geheugen- en navigatiecentrum van de hersenen) terwijl ze tegelijkertijd exact bijhielden waar de ogen van de apen naar keken.
Hier komt de wending: de wetenschappers gebruikten een slimme wiskundige truc (een Generalised Linear Model) om het "waar ik ben"-signaal te scheiden van het "wat ik zie"-signaal. Voorheen was het moeilijk om deze van elkaar te onderscheiden, omdat je locatie en je zicht meestal samen veranderen wanneer je een baan aflegt. Maar door de twee wiskundig te ontwarren, ontdekten ze iets verrassends. Het brein van de aap is niet slechts één van beide; het is een bruisende stad met drie verschillende soorten wijken.
Ten eerste ontdekten ze Positiecellen. Dit zijn de klassieke "plaats-cellen" die we van ratten kennen. Ongeveer 42% van de neuronen die ze bestudeerden, gedroegen zich als deze. Ze vuurden wanneer de aap zich op een specifieke plek op de baan bevond, ongeacht waar de aap naar keek. Deze cellen waren stabiel, wat betekent dat ze elke keer op dezelfde plek vuurden wanneer de aap de baan aflegde. Ze vertoonden ook "remapping", wat lijkt op het veranderen van de straatnamen in een buurt wanneer de aap wisselde van het Bos naar de Stad. Als een cel vuurde bij het "begin van de baan" in het Bos, kon hij bij het "einde van de baan" in de Stad vuren. Dit bewijst dat het brein van de aap een solide, locatiegebaseerde kaart heeft, net als een rat.
Ten tweede ontdekten ze Zichtcellen. Deze vormden ongeveer 50% van de neuronen. Deze cellen gaven niets om waar het lichaam van de aap zich bevond; ze vuurden alleen wanneer de ogen van de aap naar een specifiek deel van de virtuele wereld keken. Als de aap naar een boom aan de linkerkant keek, lichtten deze cellen op, zelfs als de aap in het midden van de baan stond. Deze cellen waren uitstekend in het in kaart brengen van de visuele wereld en creëerden een stabiel beeld van wat de aap zag.
Ten derde, en misschien wel het meest interessant, ontdekten ze Conjunctieve Cellen. Dit waren de "multitaskers", die 25% van de neuronen vormden. Deze cellen waren de hybriden; ze vuurden alleen wanneer de aap op een specifieke plaats was én naar een specifiek zicht keek. Ze combineerden het "waar" en het "wat" tot één enkel, complex signaal.
Het artikel suggereert dat wetenschappers de "plaats-cellen" bij apen lange tijd hebben gemist omdat ze niet nauw genoeg keken om het "waar" van het "wat" te scheiden. Het was niet dat apen geen plaats-cellen hebben; het was dat de taak en de omgeving in eerdere studies het "zicht"-signaal zo luid maakten dat het het "plaats"-signaal overstemde. Door een rijke, gedetailleerde virtual reality-game en een wiskundig model te gebruiken dat de twee signalen kon isoleren, toonden de onderzoekers aan dat de primate hippocampus eigenlijk een hybride systeem is. Het bevat een robuuste kaart van waar je bent, een helder beeld van wat je ziet, en een speciale groep cellen die beide combineren. Dus de volgende keer dat je een straat doorloopt en een gebouw herkent, doet je brein beide: het weet precies waar je voeten zijn, en het weet precies wat je ogen zien, en dat allemaal tegelijkertijd. Het debat gaat niet over welke van de twee klopt; het gaat erom hoe het brein beide gebruikt om te navigeren in onze complexe wereld.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.