123RF
Do pieszej nawigacji wykorzystujemy wyjątkowy obszar mózgu
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 16.03.2023
Źródło: Paweł Wernicki/PAP, Cerebral Cortex: „The occipital place area represents visual information about walking, not crawling ”.
Działy:
Aktualności w Neurologia
Aktualności
| Tagi: | mózg, obszar potyliczny, nawigacja, OPA |
Szczególny obszar mózgu w rejonie potylicznym umożliwia ludziom wizualną nawigację podczas chodzenia pieszo, ale nie w przypadku czołgania się czy szybowania – informuje pismo „Cerebral Cortex”.
Jak wykazało niewielkie badanie sfinansowane przez National Eye Institute (NEI), region mózgu zwany obszarem pola potylicznego (occipital place area – OPA) zaangażowany w wizualną nawigację podczas chodzenia pieszo nie aktywuje się podczas innych trybów ruchu, takich jak czołganie się.
Odkrycie to może pomóc w wyjaśnieniu kamieni milowych rozwoju dzieci, gdy uczą się one wchodzić w interakcje i poruszać się w najbliższym otoczeniu.
Poruszanie się w środowisku fizycznym (od małego pokoju po miasto) wymaga od mózgu przetwarzania kilku klas informacji. Każda klasa informacji jest przetwarzana we własnym obszarze kory mózgowej, które to obszary następnie współpracują, wspierając zachowania takie jak chodzenie. Utrata któregokolwiek z potrzebnych regionów może wpłynąć na to, jak lub czy ktoś może pomyślnie nawigować.
Gdy ludzie poruszają się w środowisku, aktywowane są dwa główne obszary kory mózgowej: obszar pola potylicznego OPA i obszar retrosplenial cortex (RSC). Według doktora Daniela Dilksa z Emory University w Atlancie (USA) każdy z tych obszarów obsługuje inny rodzaj nawigacji. RSC odpowiada za nawigację opartą na mapie, która polega na znalezieniu drogi z określonego miejsca do miejsca odległego, poza zasięgiem wzroku (na przykład znalezienie drogi z domu do ulubionej restauracji). Natomiast OPA obsługuje nawigację opartą na wzroku, która obejmuje znajdowanie drogi w najbliższym otoczeniu, unikanie granic i przeszkód (na przykład poruszanie się po pokoju bez wpadania na meble).
Jednak teoria Dilksa była kontrowersyjna, choćby dlatego, że jak się wydaje, OPA nie obsługuje nawigacji opartej na wzroku do mniej więcej 8. roku życia. Mimo to dzieciom udaje się poruszać po domu i szkole od najmłodszych lat, kiedy raczej czołgają się, niż chodzą. – Zadaliśmy sobie pytanie, czy OPA pojawia się wcześnie, ale dojrzewa powoli? A może czołganie się wykorzystuje zupełnie inny system? – powiedział.
Jak rozumował badacz, podczas gdy większość dorosłych i starszych dzieci porusza się głównie chodząc, zachowujemy zdolność raczkowania, tak jak to robiliśmy w niemowlęctwie. Gdyby OPA po prostu dojrzewał powoli, powinien być aktywowany przez oba tryby ruchu. Naukowiec i jego studenci – Christopher Jones i Joshua Byland – postanowili odkryć, czy OPA aktywuje się u dorosłych podczas raczkowania.
Badacze nagrali filmy z perspektywy osoby przechodzącej przez środowisko, a następnie podobne filmy z perspektywy osoby czołgającej się w tym samym środowisku. Wykonali także ujęcia będące losową mozaiką obrazów i nagrali filmy z perspektywy latania nad środowiskiem, aby uwzględnić tryb nawigacji niedostępny dla ludzi.
Podczas oglądania filmów ludzkie mózgi często aktywują się tak, jakbyśmy sami wykonywali daną czynność, co umożliwiło przeprowadzenie eksperymentu Dilksa. Korzystając z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), autor był w stanie monitorować aktywację obszarów mózgu u 15 dorosłych uczestników badania, gdy oglądali każdy film i wyobrażali sobie, jak poruszają się w środowisku.
Kiedy uczestnicy oglądali wideo z chodzeniem, aktywowany był region mózgu odpowiadający OPA. Natomiast filmy przedstawiające czołganie się, latanie lub przypadkowy wzór, nie aktywowały OPA. Tymczasem RSC aktywował się podczas oglądania wszystkich filmów, co sugeruje, że w przeciwieństwie do innych trybów nawigacji wizualnej tylko OPA jest specyficzny dla chodzenia.
Podczas oglądania filmów z perspektywy czołgającego się zostało aktywowanych kilka innych obszarów mózgu, co sugeruje dodatkowe regiony, prawdopodobnie zaangażowane w nawigację we wczesnym okresie życia.
– To badanie nie tylko sugeruje, że istnieje zupełnie inny system mózgowy zarządzający nawigacją we wczesnym i późnym dzieciństwie, ale również, że każdy z tych elementów systemu nawigacyjnego pojawia się na różnych etapach rozwoju. Na podstawie naszych badań uważamy, że OPA jest szczególnie związany z dojrzałym, wydajnym chodzeniem – powiedział Dilks.
Odkrycie to może pomóc w wyjaśnieniu kamieni milowych rozwoju dzieci, gdy uczą się one wchodzić w interakcje i poruszać się w najbliższym otoczeniu.
Poruszanie się w środowisku fizycznym (od małego pokoju po miasto) wymaga od mózgu przetwarzania kilku klas informacji. Każda klasa informacji jest przetwarzana we własnym obszarze kory mózgowej, które to obszary następnie współpracują, wspierając zachowania takie jak chodzenie. Utrata któregokolwiek z potrzebnych regionów może wpłynąć na to, jak lub czy ktoś może pomyślnie nawigować.
Gdy ludzie poruszają się w środowisku, aktywowane są dwa główne obszary kory mózgowej: obszar pola potylicznego OPA i obszar retrosplenial cortex (RSC). Według doktora Daniela Dilksa z Emory University w Atlancie (USA) każdy z tych obszarów obsługuje inny rodzaj nawigacji. RSC odpowiada za nawigację opartą na mapie, która polega na znalezieniu drogi z określonego miejsca do miejsca odległego, poza zasięgiem wzroku (na przykład znalezienie drogi z domu do ulubionej restauracji). Natomiast OPA obsługuje nawigację opartą na wzroku, która obejmuje znajdowanie drogi w najbliższym otoczeniu, unikanie granic i przeszkód (na przykład poruszanie się po pokoju bez wpadania na meble).
Jednak teoria Dilksa była kontrowersyjna, choćby dlatego, że jak się wydaje, OPA nie obsługuje nawigacji opartej na wzroku do mniej więcej 8. roku życia. Mimo to dzieciom udaje się poruszać po domu i szkole od najmłodszych lat, kiedy raczej czołgają się, niż chodzą. – Zadaliśmy sobie pytanie, czy OPA pojawia się wcześnie, ale dojrzewa powoli? A może czołganie się wykorzystuje zupełnie inny system? – powiedział.
Jak rozumował badacz, podczas gdy większość dorosłych i starszych dzieci porusza się głównie chodząc, zachowujemy zdolność raczkowania, tak jak to robiliśmy w niemowlęctwie. Gdyby OPA po prostu dojrzewał powoli, powinien być aktywowany przez oba tryby ruchu. Naukowiec i jego studenci – Christopher Jones i Joshua Byland – postanowili odkryć, czy OPA aktywuje się u dorosłych podczas raczkowania.
Badacze nagrali filmy z perspektywy osoby przechodzącej przez środowisko, a następnie podobne filmy z perspektywy osoby czołgającej się w tym samym środowisku. Wykonali także ujęcia będące losową mozaiką obrazów i nagrali filmy z perspektywy latania nad środowiskiem, aby uwzględnić tryb nawigacji niedostępny dla ludzi.
Podczas oglądania filmów ludzkie mózgi często aktywują się tak, jakbyśmy sami wykonywali daną czynność, co umożliwiło przeprowadzenie eksperymentu Dilksa. Korzystając z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), autor był w stanie monitorować aktywację obszarów mózgu u 15 dorosłych uczestników badania, gdy oglądali każdy film i wyobrażali sobie, jak poruszają się w środowisku.
Kiedy uczestnicy oglądali wideo z chodzeniem, aktywowany był region mózgu odpowiadający OPA. Natomiast filmy przedstawiające czołganie się, latanie lub przypadkowy wzór, nie aktywowały OPA. Tymczasem RSC aktywował się podczas oglądania wszystkich filmów, co sugeruje, że w przeciwieństwie do innych trybów nawigacji wizualnej tylko OPA jest specyficzny dla chodzenia.
Podczas oglądania filmów z perspektywy czołgającego się zostało aktywowanych kilka innych obszarów mózgu, co sugeruje dodatkowe regiony, prawdopodobnie zaangażowane w nawigację we wczesnym okresie życia.
– To badanie nie tylko sugeruje, że istnieje zupełnie inny system mózgowy zarządzający nawigacją we wczesnym i późnym dzieciństwie, ale również, że każdy z tych elementów systemu nawigacyjnego pojawia się na różnych etapach rozwoju. Na podstawie naszych badań uważamy, że OPA jest szczególnie związany z dojrzałym, wydajnym chodzeniem – powiedział Dilks.
