Grid-Zellen und platzieren von Zellen sind spezialisierte Nervenzellen, die es ermöglichen, dem Gehirn, eine map zu erstellen in der Welt, in dem man navigiert (Nobelpreis 2014). Gehirn das GPS-system basiert auf der grid-Zellen auffallend regelmäßige Muster der Aktivität. Dieses Muster liefert die metrischen Koordinaten zu „triangulieren die position“ das wird dekodiert, indem der Ort, Zellen, die die „Sie sind hier“ – signal.
Ein team von Wissenschaftlern des Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) zeigt nun, dass der grid-Zellen gehen über die Bereitstellung von einfachen räumlichen Koordinaten. Auch Sie tragen Informationen in Bezug auf Ziele, verformen Ihre Tätigkeit Felder mit Ratten, die mit einer „Schatzkarte“, wo Ziele zu erreichen, wie die versteckten Belohnungen. Dies ist das Ergebnis einer neuen Studie von der Forschungsgruppe von Jozsef Csicsvari, Professor am IST Austria, darunter co-erstautoren Charlotte Boccara, der jetzt an der Universität von Oslo, und Ph. D. student Michele Nardin, veröffentlicht heute in der Zeitschrift Wissenschaft.
Der hippocampus ist eine Hirnregion entscheidend für die navigation. Es enthält Neuronen, die sogenannten ortszellen. Ort-Zellen machen eine mentale Karte der Umgebung, da jedes neuron ist nur aktiv an den jeweiligen Standorten. Zu wissen, welche Stelle Zelle aktiv ist, sagt das Gehirn, wo es ist. Grid-Zellen sind eine andere Art von neuron unerlässlich für die Orientierung. Sie befinden sich in einem anderen hirnareal, dem entorhinalen Kortex. Seit Ihrer Entdeckung der grid-Zellen haben, fasziniert Mathematiker und Neurowissenschaftler gleichermaßen.
Im Gegensatz zu Platz-Zellen, die aktiv sind, nur an einem Ort, grid-Zellen sind aktiv in vielen Orten. Doch diese Orte sind nicht zufällig; im Gegenteil, Ihre Tätigkeit folgt eine auffallend regelmäßige, sechseckige feuern Muster, zeichnen Sie ein Mosaik-Muster auf die ganze Umgebung. „Stellen Sie sich eine Karte von Wien. Die meisten Touristen müssen sich an die Koordinaten zu navigieren und finden Sie diese erstaunliche Vietnamesisches restaurant in der Nähe von Karlsplatz in B5. Naja, grid-Zellen versorgen Sie Ihr Gehirn mit diesen Koordinaten. Jedes mal, wenn Sie überqueren eines der grid-Knoten der grid-Zelle aktiviert. Mindestens das ist, was wir dachten,“ erklärt ersten Autor Charlotte Boccara.
Allerdings ist die Frage, ob dies alles ist, was der grid-Zellen wird diskutiert, für die vergangenen fünf Jahre, sagt Boccara: „die Forscher haben beobachtet, dass die firing pattern grid-Zellen ist manchmal verformt. Damit haben Sie sich gefragt, ob grid-Zellen spielen eine breitere organisatorische Rolle für jede Art von Informationen, die nicht einfach nur Platz.“
Grid-Zelle feuern Felder verschieben, da Ratten erfahren, wo Belohnungen versteckt werden
In der aktuellen Studie, die Forscher untersucht, ob die grid-Zelle feuern Muster ändert sich, wenn die Ratten lernen, die Lage der versteckten Belohnungen. In diesem test zielorientiert Verhalten, Ratten zunächst gelernt, die Lage der drei verstecktes Futter-pellets und dann versucht wieder zu finden. Durch die Aufnahme der Tätigkeit von grid-Zellen, konnten die Forscher beobachten, ob und wie impulsmuster Veränderung durch Ziel lernen. „Wir sahen, dass die Mehrheit der grid-Zellen reagieren auf Ziel lernen. Ihre firing pattern ist verformt durch die Einführung eines Ziels“, erklärt Boccara. Interessanterweise ist die grid-Zelle Felder, die am nächsten an der Belohnung Position bewegt, auf die die meisten, während Felder, die weiter Weg Umschalt weniger. „Unsere Ergebnisse bedeuten, dass das grid-Zellen tragen Informationen in Bezug auf Ziele, nicht nur um Speicherplatz. Sie haben mehr organisatorische macht als bisher angenommen.“
Wie die Forscher getestet zufällig Ziel Standorte an mehreren aufeinanderfolgenden Tagen, Sie bekamen auch Einblicke, wie zielgerichtetes lernen und Ziel-Darstellung Auftritt. Boccara sagt, „Wie die Ratten lernen über neue Orte, sehen wir, dass die grid-Muster-Wechsel zwischen dem alten Muster vom Vortag und das neue Muster. Nach dem lernen, die neuen Muster mehr vorhanden ist.“
Persistent-grid-cell deformation gibt Hinweise auf die Dynamik Schaltung
Gleichzeitig erfassten die Forscher die Aktivität von hippocampus, dem Ort der Zellen befinden. Die Wissenschaftler beobachteten, dass die Küvette feuern auch Verschiebungen hin zu den Ziel-Speicherort. Jedoch, während die grid-Zellen aufrechterhalten des verformten Musters über Nacht, Platz-Zellen „reset.“
Dies ist überraschend, sagt Jozsef Csicsvari: „Es ist ein paradox. Die grid-Zellen erinnern, wo die Belohnungen waren, aber der Platz-Zellen nicht. Dies deutet darauf hin, dass grid-Zellen sind wichtig für das Verhalten.“