nauki ścisłe
dodano: 2016-01-26
Gdzie jestem? Dokąd zmierzam?

May-Britt Moser i Edvard I. Moser

Nasza zdolność orientacji w terenie podczas jazdy samochodem bądź pilotowania samolotu – lub choćby spacerowania po ulicach miasta – uległa całkowitej transformacji wskutek wynalezienia globalnego systemu nawigacji satelitarnej GPS (Global Positioning System). Zanim jednak wymyśliliśmy GPS, jak odnajdywaliśmy drogę? Ostatnie badania pokazały, że mózg ssaków wykorzystuje własny niewiarygodnie zaawansowany system orientacji przestrzennej, który pomaga nam w przemieszczaniu się z punktu A do punktu B.

Podobnie jak GPS w telefonach komórkowych i autach, system nawigacji w naszym mózgu ustala, gdzie jesteśmy i dokąd zmierzamy, integrując wiele różnych sygnałów mówiących o naszym położeniu i upływie czasu. Zwykle mózg przeprowadza te wyliczenia niemalże bez wysiłku, dlatego też nie jesteśmy ich świadomi. Jedynie wówczas, gdy się zgubimy lub nasza umiejętność orientowania się w przestrzeni ulegnie upośledzeniu wskutek obrażeń lub choroby neurodegeneracyjnej, możemy się przekonać, jak kluczową rolę w naszym życiu odgrywa ów wewnętrzny system nawigacji.

Zdolność do ustalenia, gdzie jesteśmy i dokąd mamy iść, jest zasadnicza dla naszego przetrwania. Bez niej bylibyśmy, podobnie jak i wszystkie zwierzęta, niezdolni do zdobywania pożywienia bądź reprodukcji. Nie tylko istnienie poszczególnych osobników, lecz całych gatunków byłoby zagrożone.

Na tle innych zwierząt wyraźnie widać, że system orientacji przestrzennej występujący u ssaków przejawia wysoki stopień zaawansowania. Prosty nicień Caenorhabditis elegans, który ma jedynie 302 neurony, kieruje się prawie wyłącznie sygnałami olfaktorycznymi, podążając za coraz silniejszą bądź słabszą wonią.

Zwierzęta wyposażone w bardziej zaawansowany układ nerwowy, takie jak mrówki z gatunku Cataglyphis, mieszkające na pustyni, bądź pszczoły miodne, odnajdują drogę, uciekając się do dodatkowych strategii. Jedną z tych metod jest nawigacja zliczeniowa (path integration), mechanizm podobny do GPS, polegający na tym, że neurony wyliczają położenie dzięki ciągłemu monitorowaniu kierunku, w którym podąża zwierzęm, i szybkości, z jaką się porusza, na podstawie danych wyjściowych; ten system nie wykorzystuje zewnętrznych wskazówek, takich jak punkty orientacyjne w terenie. W przypadku kręgowców, w szczególności ssaków, wachlarz zachowań umożliwiających zwierzęciu orientowanie się w otoczeniu jest jeszcze większy.

Ssaki, w większym stopniu niż jakakolwiek inna grupa stworzeń, polegają na zdolności do formowania neuronowych map będących reprezentacją środowiska. Stanowią je wzorce elektrycznej aktywności w mózgu, gdzie grupy komórek nerwowych uaktywniają się w sposób, który odzwierciedla plan otoczenia i położenie zwierzęcia. Uważa się, że mentalne mapy powstają w korze mózgowej, w pofałdowanych górnych warstwach mózgu, które rozwinęły się dość późno w procesie ewolucji.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat naukowcy dokładnie zbadali mechanizm tworzenia się tych map i ich modyfikacji w zależności od ruchów zwierzęcia. Ostatnie eksperymenty, przeprowadzane głównie z udziałem gryzoni, ujawniły, że na system nawigacji składa się kilka wyspecjalizowanych typów komórek, które nieustannie wyliczają położenie stworzenia, przebyty dystans, kurs i prędkość. Te zróżnicowane neurony wspólnym wysiłkiem tworzą dynamiczną mapę będącą reprezentacją otoczenia, która jest wykorzystywana nie tylko doraźnie, lecz może być przechowywana w pamięci, by można było się nią posłużyć w przyszłości.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 02/2016 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
04/2017
10/2016 - specjalny
Kalendarium
Kwiecień
23
W 2007 r. odkryto planetę pozasłoneczną Gliese 581 c.
Warto przeczytać
Odkrycia Svante Pääbo zrewolucjonizowały antropologię i doprowadziły do naniesienia poprawek w naszym drzewie genealogicznym. Stały się fundamentem, na którym jeszcze przez długie lata budować będą inni badacze

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

dodano: 2016-01-26
Gdzie jestem? Dokąd zmierzam?

May-Britt Moser i Edvard I. Moser

Nasza zdolność orientacji w terenie podczas jazdy samochodem bądź pilotowania samolotu – lub choćby spacerowania po ulicach miasta – uległa całkowitej transformacji wskutek wynalezienia globalnego systemu nawigacji satelitarnej GPS (Global Positioning System). Zanim jednak wymyśliliśmy GPS, jak odnajdywaliśmy drogę? Ostatnie badania pokazały, że mózg ssaków wykorzystuje własny niewiarygodnie zaawansowany system orientacji przestrzennej, który pomaga nam w przemieszczaniu się z punktu A do punktu B.

Podobnie jak GPS w telefonach komórkowych i autach, system nawigacji w naszym mózgu ustala, gdzie jesteśmy i dokąd zmierzamy, integrując wiele różnych sygnałów mówiących o naszym położeniu i upływie czasu. Zwykle mózg przeprowadza te wyliczenia niemalże bez wysiłku, dlatego też nie jesteśmy ich świadomi. Jedynie wówczas, gdy się zgubimy lub nasza umiejętność orientowania się w przestrzeni ulegnie upośledzeniu wskutek obrażeń lub choroby neurodegeneracyjnej, możemy się przekonać, jak kluczową rolę w naszym życiu odgrywa ów wewnętrzny system nawigacji.

Zdolność do ustalenia, gdzie jesteśmy i dokąd mamy iść, jest zasadnicza dla naszego przetrwania. Bez niej bylibyśmy, podobnie jak i wszystkie zwierzęta, niezdolni do zdobywania pożywienia bądź reprodukcji. Nie tylko istnienie poszczególnych osobników, lecz całych gatunków byłoby zagrożone.

Na tle innych zwierząt wyraźnie widać, że system orientacji przestrzennej występujący u ssaków przejawia wysoki stopień zaawansowania. Prosty nicień Caenorhabditis elegans, który ma jedynie 302 neurony, kieruje się prawie wyłącznie sygnałami olfaktorycznymi, podążając za coraz silniejszą bądź słabszą wonią.

Zwierzęta wyposażone w bardziej zaawansowany układ nerwowy, takie jak mrówki z gatunku Cataglyphis, mieszkające na pustyni, bądź pszczoły miodne, odnajdują drogę, uciekając się do dodatkowych strategii. Jedną z tych metod jest nawigacja zliczeniowa (path integration), mechanizm podobny do GPS, polegający na tym, że neurony wyliczają położenie dzięki ciągłemu monitorowaniu kierunku, w którym podąża zwierzęm, i szybkości, z jaką się porusza, na podstawie danych wyjściowych; ten system nie wykorzystuje zewnętrznych wskazówek, takich jak punkty orientacyjne w terenie. W przypadku kręgowców, w szczególności ssaków, wachlarz zachowań umożliwiających zwierzęciu orientowanie się w otoczeniu jest jeszcze większy.

Ssaki, w większym stopniu niż jakakolwiek inna grupa stworzeń, polegają na zdolności do formowania neuronowych map będących reprezentacją środowiska. Stanowią je wzorce elektrycznej aktywności w mózgu, gdzie grupy komórek nerwowych uaktywniają się w sposób, który odzwierciedla plan otoczenia i położenie zwierzęcia. Uważa się, że mentalne mapy powstają w korze mózgowej, w pofałdowanych górnych warstwach mózgu, które rozwinęły się dość późno w procesie ewolucji.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat naukowcy dokładnie zbadali mechanizm tworzenia się tych map i ich modyfikacji w zależności od ruchów zwierzęcia. Ostatnie eksperymenty, przeprowadzane głównie z udziałem gryzoni, ujawniły, że na system nawigacji składa się kilka wyspecjalizowanych typów komórek, które nieustannie wyliczają położenie stworzenia, przebyty dystans, kurs i prędkość. Te zróżnicowane neurony wspólnym wysiłkiem tworzą dynamiczną mapę będącą reprezentacją otoczenia, która jest wykorzystywana nie tylko doraźnie, lecz może być przechowywana w pamięci, by można było się nią posłużyć w przyszłości.