GPS w mózgu — komórki miejsca i siatki
Rozszerzenie tematu mózgu, neuronów i zmysłów. „Komórki miejsca" w hipokampie aktywują się tylko wtedy, gdy zwierzę znajduje się w konkretnym miejscu przestrzeni, a „komórki siatki" tworzą regularną, heksagonalną mapę otoczenia — razem dają mózgowi wbudowany wewnętrzny GPS (Nobel medycyna 2014, O’Keefe, May-Britt Moser, Edvard Moser).
Dam Ci cechę — przypisz ją do komórki miejsca albo komórki siatki.
Co się właśnie stało?
Zwierzę weszło w mały, ustalony obszar areny — i tylko wtedy zapaliła się „jego" komórka miejsca. Poza tym jednym miejscem ta sama komórka pozostaje wyłączona, niezależnie od tego, jak długo tam kluczysz.
Komórki miejsca (John O'Keefe, 1971):
W hipokampie szczura O'Keefe znalazł neurony, które reagują wyłącznie, gdy zwierzę znajduje się w konkretnym punkcie klatki. Każda komórka ma swoje „ulubione miejsce"; razem tworzą wewnętrzną mapę poznawczą całego otoczenia.
Komórki siatki (May-Britt i Edvard Moser, 2005):
Ponad 30 lat później, w sąsiadującej korze śródwęchowej, małżeństwo Moserów odkryło inny typ neuronów: każda komórka siatki aktywuje się w wielu miejscach naraz, ułożonych w idealnie regularny, heksagonalny wzór pokrywający całą arenę — jak wewnętrzna linijka albo układ współrzędnych.
Wewnętrzny GPS mózgu:
Komórki miejsca mówią „jesteś TU", a komórki siatki dają metrykę odległości i kierunku — razem pozwalają zwierzętom (i ludziom) orientować się i nawigować bez map, GPS-u czy innych zewnętrznych urządzeń. Za to odkrycie John O'Keefe, May-Britt Moser i Edvard Moser otrzymali wspólnie Nagrodę Nobla z fizjologii lub medycyny w 2014 roku.
Po co Ci to na maturze:
Klasyczny przykład neurobiologii poznawczej w zadaniach CKE: umiej rozróżnić „jedno pole = komórka miejsca" od „wiele regularnych pól = komórka siatki" i wskazać, że razem tworzą mapę przestrzeni w mózgu.
Zapamiętaj: ta sama komórka miejsca zawsze odpowiada temu samemu miejscu w przestrzeni — to niezmiennik mapy poznawczej mózgu.
Najczęstsze pytania
Skąd mózg „wie", gdzie się znajdujemy?
Nie ma jednego „czujnika pozycji". Zamiast tego hipokamp i kora śródwęchowa budują wspólnie mapę przestrzeni z sygnałów wielu neuronów: komórki miejsca zaznaczają konkretne punkty, komórki siatki dostarczają metryki odległości i kierunku, a inne komórki (m.in. komórki kierunku głowy) dokładają informację o orientacji. Mózg „czyta" ten wzorzec pobudzenia jako współrzędne.
Co to komórki siatki i czym różnią się od komórek miejsca?
Komórka miejsca ma jedno pole recepcyjne — zapala się w jednym miejscu areny. Komórka siatki ma wiele pól recepcyjnych, rozłożonych w regularnym, heksagonalnym wzorze na całej arenie — zapala się wielokrotnie, ilekroć zwierzę mija którykolwiek z tych punktów. Jedna daje „adres", druga — „linijkę".
Jak to w ogóle zbadano?
Zwierzętom laboratoryjnym (najczęściej szczurom) wszczepiano cienkie elektrody rejestrujące aktywność pojedynczych neuronów w hipokampie i korze śródwęchowej, po czym pozwalano im swobodnie poruszać się po otwartej arenie. Nakładając pozycję zwierzęcia w danej chwili na to, który neuron „strzelał", badacze odtworzyli dokładne pola recepcyjne — pojedyncze u komórek miejsca, heksagonalne u komórek siatki.
Teoria i wzory
Wewnętrzna mapa przestrzeni
Mózg ma wbudowany „GPS" — układ neuronów tworzących mapę otoczenia (Nobel medycyna 2014).
Dwa rodzaje komórek
- komórki miejsca (hipokamp) — aktywują się, gdy znajdujesz się w konkretnym punkcie przestrzeni
- komórki siatki — aktywują się w wielu punktach układających się w regularną, heksagonalną siatkę pokrywającą teren
Zasada
Razem komórki miejsca i komórki siatki pozwalają określić położenie i nawigować. Badano je, rejestrując aktywność pojedynczych neuronów u poruszających się zwierząt.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Skąd mózg „wie", gdzie jesteśmy?
Dzięki komórkom miejsca i komórkom siatki, które razem tworzą wewnętrzną mapę przestrzeni.
›Co to komórki siatki?
Neurony aktywujące się w wielu miejscach naraz, tworzących regularny, heksagonalny wzór pokrywający całą przestrzeń.
›Jak badano ten system?
Za pomocą elektrod wszczepianych szczurom poruszającym się po arenie, rejestrujących aktywność pojedynczych neuronów.