Il nuovo tipo di cellula cerebrale umana aiuta a centrare le persone nelle mappe mentali

cellule cerebrali

Una sorta di cellula cerebrale umana precedentemente non identificata si presenta per aiutare le persone a centrarsi nelle loro mappe individuali del globo, secondo una nuovissima ricerca dei neuroscienziati della Columbia Engineering Questa esplorazione chiarisce i sistemi mobili alla base della navigazione e della memoria negli esseri umani, oltre a quali componenti del cervello potrebbero subire interruzioni durante il tipo di disabilità della memoria tipiche in condizioni neurodegenerative come il morbo di Alzheimer

Ci sono 2 approcci con cui gli esseri umani e gli animali domestici navigano e si orientano. Uno comporta la collocazione di aree, intervalli e istruzioni in contesti "allocentrici" o centrati sull'altro radicati nel globo esterno. I vari altri approcci implicano contesti "egocentrici" che sono fissati su se stessi.

Ogni volta che utilizzi un'applicazione per cellulare per scoprire le istruzioni di guida, probabilmente utilizzerà entrambe queste impostazioni di navigazione. Quando digiti inizialmente un indirizzo, di solito ti rivelerà l'indirizzo su una mappa da un punto di vista allocentrico, con "nord" in alto e "sud" in basso. Quando dopo questo è più probabile che il percorso di vista, cambierà sicuramente in un punto di vista egoistico in cui "in anticipo" va in testa e "dietro" va al minimo storico.

Gli scienziati hanno scoperto per la prima volta cellule cerebrali correlate a contesti allocentrici nei ratti nel 1971: "cellule posizionate" che potrebbero, ad esempio, suggerire che si trovino nel bordo nord-est di un luogo. Altri tipi di celle spaziali allocentriche sono costituite da celle di direzione della testa che potrebbero accendersi ogni volta che si sta navigando a sud, o celle di confine che potrebbero reagire quando un limite si trova a ovest.

Negli anni precedenti, gli scienziati hanno iniziato a esaminare il modo in cui le menti dei topi hanno mappato i contesti interessati a se stessi. Due anni fa, i ricercatori del Dartmouth College di Hannover, nel New Hampshire, hanno determinato un'area del cervello nei ratti chiamata corteccia postrinonale in cui le cellule sintonizzate egocentricamente sono abbondanti. Tuttavia, è rimasto male compreso quali cellule cerebrali hanno sviluppato la base delle mappe spaziali interessate negli esseri umani.

"Negli esseri umani è solo raramente possibile registrare direttamente l'attività di singoli neuroni dal cervello, per ragioni etiche", ha affermato Lukas Kunz, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di ingegneria biomedica della Columbia University e primo autore del libro ricerca nuovissima. “Esistono tecniche come fMRI o EEG, che ci consentono di misurare indirettamente l'attività neurale da cervelli umani sani, ma questa attività neurale riflette l'attività somma di milioni di neuroni, il che non consente conclusioni dirette sui principi di funzionamento dei singoli neuroni. "

Nella nuovissima ricerca, neuroscienziati degli Stati Uniti e della Germania hanno esaminato 15 persone con epilessia presso il Centro medico dell'Università di Friburgo in Germania. A questi volontari sono stati impiantati dei denti con elettrodi per aiutare i medici a controllare le loro condizioni.

Gli scienziati hanno chiesto ai volontari di eseguire lavori sul sistema informatico che hanno scoperto la loro capacità di navigare con le atmosfere online e di tenere a mente dove si trovano varie cose. Allo stesso tempo, i ricercatori hanno registrato l'attività di oltre 1,400 cellule nervose solitarie in diverse aree del cervello in tutti gli individui.

I ricercatori hanno determinato più di 160 cellule nervose che agivano come tipi di cellule spaziali interessate a se stesse, attivandosi quando particolari componenti dell'atmosfera online erano in anticipo, dietro, a sinistra o a destra delle persone, o quando i fattori nell'area erano vicino o lontano dalle persone.

"Ora siamo i primi a segnalare i tipi di cellule spaziali egocentriche negli esseri umani", ha affermato Kunz. I ricercatori hanno pubblicato la loro ricerca, "Un codice neurale per mappe spaziali egocentriche nel lobo temporale mediale umano", sulla rivista Neuron luglio 14, 2021.

Queste "cellule portanti egocentriche" molto probabilmente inscrivono dettagli spaziali su una mappa mentale fissata per tutti. "Questo è presumibilmente importante per la vita di tutti i giorni, quando gli esseri umani cercano di orientarsi nei loro ambienti e quando navigano lungo le rotte", ha affermato Joshua Jacobs, professore associato di progettazione biomedica presso la Columbia Engineering e anziano autore della ricerca.

Queste cellule portanti egocentriche erano particolarmente sufficienti nella corteccia paraippocampale, un'area situata in profondità all'interno del cervello la cui funzione precedente raccomandata è l'adattamento umano della corteccia postrinale dei roditori. Le cellule portanti egocentriche costituivano circa il 25% di tutte le cellule nervose nella corteccia paraippocampale. "Studi precedenti avevano dimostrato che i pazienti con danni a questa regione del cervello sono disorientati, presumibilmente perché le loro cellule portanti egocentriche sono state colpite", ha affermato Kunz.

Gli scienziati hanno inoltre individuato queste cellule portanti interessate a rilevare aumenti di attività quando le persone hanno utilizzato la loro memoria per ricordare efficacemente le aree delle cose che avevano effettivamente localizzato nelle atmosfere online. "Ciò suggerisce che queste cellule non sono solo rilevanti per la navigazione, ma svolgono anche un ruolo nel ricordare correttamente le esperienze passate", ha affermato Kunz.

"I ricordi sono costituiti da più elementi diversi, come un evento specifico, il luogo in cui si è verificato l'evento e l'ora in cui si è verificato", ha affermato Kunz. “Crediamo che ci siano diversi sistemi neurali per i diversi componenti di questi ricordi. Le cellule portanti egocentriche sono presumibilmente particolarmente coinvolte nell'elaborazione delle informazioni spaziali dei ricordi”.

Queste ricerche potrebbero illuminare ciò che potrebbe fallire nelle persone con deficit di memoria, tra cui persone con condizioni neurodegenerative come l'Alzheimer "Le loro cellule portanti egocentriche potrebbero non funzionare correttamente, o potrebbero essere state distrutte per qualche motivo, come un ictus, un tumore al cervello, o demenza", ha affermato Jacobs.

Queste nuove ricerche per non rispondono a come si potrebbero gestire tali disabilità di memoria. "C'è ancora molta ricerca da fare prima che i disturbi della memoria possano essere trattati con successo", ha avvertito Kunz.

In futuro, gli scienziati desiderano vedere perché proprio ogni tipo di cellula portante autointeressata offerta è sintonizzata su qualsiasi fattore nell'area su cui è concentrata. Attualmente, Kunz e i suoi collaboratori presumono che numerosi segni spaziali diversi, come cose, confini spaziali e siti, incorporino per influenzare il posizionamento di questi fattori di riferimento. I ricercatori possono verificare l'impatto che questi segni portano sull'area di questi fattori di riferimento eliminando questi segni dall'atmosfera durante gli esperimenti.

“Un'altra domanda importante è come le cellule portanti egocentriche interagiscono con i tipi di cellule spaziali allocentriche, ha detto Kunz. “Attualmente presumiamo che le cellule portanti interessate forniscano l'input necessario ai tipi di cellule spaziali allocentriche. Riconoscendo questo, futuri studi di ricerca potrebbero descrivere proprio come l'adattamento dei tipi di cellule spaziali allocentriche è influenzato dalle prestazioni delle cellule portanti interessate".

Lo studio si intitola "Un codice neurale per mappe spaziali autointeressate nel bargiglio temporale mediano umano".