Az agyban váltakozik a valóság a korábbi mentális térképekkel
Előfordult már veled, hogy egy dugóban elakadva felvillant egy másik útvonal, amit választhattál volna? A Nature Communication című szaklapban közzétett eredmények szerint ez nem csak egy futó gondolat, hanem egy alapvető neurológiai folyamat. A hippokampusz- az agy GPS-e – létrehozza környezetünk belső reprezentációját, az úgynevezett kognitív térképet. És egy valódi kognitív térkép – mondja a vezető szerző, Dr. George Dragoi, Ph.D. – lehetővé teszi a rugalmas navigációt, nem csak a memorizált utakat.
„Ha bármilyen útvonalon, amely eszünkbe jut, tudunk kerülő utat működtetni, az azt jelenti, hogy az agyunknak van térképe” – mondja Dragoi, a Yale School of Medicine pszichiátriai és idegtudományi docense. Ő és csapata most felfedezte, hogyan hozza létre és hogyan módosítja a hippokampusz ezeket a térképeket, és hogyan teszi lehetővé, hogy jobban eligazodjunk új és váratlan terekben.
Az agy begyakorolja az ismeretlen útvonalakon való navigálást
A kutatók patkányokat vizsgáltak – amelyeknek a miénkhez hasonló hippokampusz áramkörei vannak -, miközben egy labirintusban navigáltak. A kísérlet során apró szondák rögzítették a hippokampuszuk aktivitását. A patkányok először lefutották a labirintust normál formában, majd pihentek, miközben az agyi aktivitásukat rögzítették. A kutatók ezután egy meglepő kerülővel egészítették ki a labirintust a pálya egy részét egy u alakú ösvényre cserélve, amelyen a patkányoknak a későbbi futások során navigálniuk kellett. Az utolsó fázisban a labirintust visszaállították eredeti formájára, és a patkányok ismét lefutották.
Ez az elrendezés lehetővé tette a csapat számára, hogy valós időben nyomon kövessék, hogyan reagál a patkányok agya az ismerős útvonalakra, a meglepő kitérőkre és a pihenésre. A különböző állapotok idegi aktivitásának összehasonlításával a kutatók láthatták, hogy az új kitérő tapasztalata hogyan szilárdult meg alvás közben, és hogyan változtatta meg később az állatok mentális térképét az eredeti labirintusról.
Mielőtt a patkányok találkoztak volna a kitérővel, a kutatócsoport megfigyelte, hogy agyuk már olyan mintázatokban aktív, amelyek úgy tűntek, hogy alvás közben alternatív, ismeretlen mentális útvonalakat „képzelnek el”. Amikor a kutatók összehasonlították ezeket az alvási mintákat a tényleges kerülőút alatti idegi aktivitással, néhányuk egyezett. „Ami meglepő volt, hogy a patkányok agya már azelőtt felkészült erre az újszerű kerülőútra, hogy egyáltalán találkoztak volna vele” – mondja Yuchen Zhou, a tanulmány vezető szerzője, a Dragoi Laboratórium posztdoktori munkatársa.
Zhou szerint ez az előzetes felkészültség segített a patkányoknak elképesztően gyorsan tanulni. Mindössze egy vagy két körön belül a kerülőút körül, az agyukban működtek a kutatók által théta szekvenciáknak nevezett formulák – a hippokampuszban található agyi ritmusokba ágyazott neuronális szekvenciák, amelyek segítenek összekapcsolni a szekvenciális helyszíneket tapasztalt pályákba, és támogatják a tanulást, a memóriát és a navigációt.
„Villódzás” az új terek és a régi térképek között
Amikor a patkányok a kerülő útvonalon navigáltak, az agyuk nem csak arra összpontosított, hogy hol vannak. Ehelyett az idegi aktivitásuk „villódzott”, ide-oda ugrálva a jelenlegi helyzetük és a már nem létező eredeti útvonal emléke között. Ez a mentális zsonglőrködés a théta agyhullámok fázisai által erősen szervezett, amelyek lehetővé teszik a jelenlegi és az alternatív, felidézett élmények gyors összehasonlítását, mondja Dragoi.
Amikor a patkányokat a kitérő eltávolítása után visszahelyezték az eredeti pályára, a pálya idegi reprezentációja különbözött attól, ami a kitérő élménye előtt volt. Az agy nem egyszerűen visszatért a régi térképéhez. Létrehozott egy frissítettet, amely magában foglalta a kitérő emlékét.
Bár a tanulmány elsősorban a térbeli navigációra összpontosított, Dragoi és csapata mélyebb implikációkat lát. „Néha a régi emlékek behatolhatnak az újakba. Amikor ez kicsúszik az irányítás alól, mint a poszttraumás stressz zavarban, az agy összekeveri a múltat és a jelent oly módon, hogy az megzavarja a valóság megtapasztalását” – mondja Dragoi. „Ugyanazok az agyi hálózatok, amelyek normális esetben segítenek nekünk abban, hogy egyszerűsítéseket vagy alternatív lehetőségeket képzeljünk el, ha megzavarodnak, tolakodó emlékek vagy hallucinációk csapdájába ejthetnek bennünket.”