Memoria spatiala, celulele de locatie

Celulele de locatie sunt neuroni din hipocamp care prezinta o excitabilitate sporita atunci cand animalul este intr-o anumita locatie dintr-un anumit mediu care corespunde cu “domeniul” celulei.

Memoria spatiala este necesara pentru “functionarea” individului in mediul sau . De exemplu, daca ne aflam intr-o camera intunecata ce ne este familiara, vom sti unde se afla fiecare lucru. Pentru a face acest lucru, trebuie sa ne aducem aminte ce se afla in camera si unde se afla ele in raport cu pozitia noastra. Pe scurt, vom avea nevoie de o harta “interna” a camerei. Harta consta in trei elemente; obiectele ce sunt prezente in camera, unde se afla ele si unde ma aflu eu in relatie cu aceste elemente, si camera in general.
Generarea si operarea unei astfel de harti necesita integrarea mai multor sisteme neurale.

Pentru a recunoaste si apela ce este prezent in camera, doua sisteme neurale vin in ajutor. Un sistem de recunoastere imi spune ca lucrurile prezente imi sunt familiare, iar ce-l de-al doilea sistem se ocupa cu aranjarea obiectelor, sistem aflat in hipocamp. Acesta imi spune cum sunt obiectele aranjate si relatia dintre ele.

Cum stim unde suntem? Cum putem spune unde mergem? Cum putem spune unde se afla obiectele? Raspunsul la aceste intrebari vin de la un set de celule cunoscute ca “celule de locatie”.

Ce sunt celulele de locatie?

Celulele de locatie sunt neuroni situati in hipocamp si sunt necesare pentru orientarea in spatiu. Aceste celule au o activitate electrica marita atunci cand un loc din mediu inconjurator are atribuit o anumita celula.
Celulele de locatie au fost pentru prima data descrise de catre O’Keefe si Dostrovsky. Frecventa la care functioneaza ele, poate creste brusc, de la zero la 100 hz (100 de ori pe secunda).

In medii inconjuratoare diferite, o singura celula poate avea un camp de locatie diferit, sau chiar nici unul. Un individ poate avea intr-un moment dat aproximativ 40-50 % celule de locatie active.

Celulele de locatie sunt facute in asa fel incat ele sunt activate in concordanta cu locatia, dintr-un anumit mediu inconjurator. Caracteristicile de baza ale acestor celule pot fi demonstrate astfel. Un soarece se plimba prin camera, iar un neuron devine activ doar intr-un anumit colt al camerei. In acest caz, soarecele se plimba intr-o cusca rotunda. Un neuron este activat si se descarca doar cand se afla in locul corespunzator celulei. Cu cat este mai aproape de centrul locului, cu atat frecventa neuronului creste. In acest fel, soarecele stie unde se afla si cat este de aproape de centrul punctului.

Celule diferite de locatie au diferite campuri de locatie

Sunt multe mii de celule de loc diferite, fiecare celula fiind activata doar cand soarecele se afla intr-un anumit loc.
Celulele de locatie definesc marginile spatiului precum peretii, si pot umple mai mult sau mai putin spatiu (rezultand un raspuns mai mult sau mai putin precis).

Campurile de spatiu nu sunt fixate intr-un spatiu absolut

Pozitia campului este relativa la indicile din spatiu. Importanta indicilor devine evidenta atunci cand iti inchizi ochii, te rotesti de cateva ori in centrul camerei si apoi sa incerci sa ajungi la usa. Acum nu ai idee in ce directie ar trebui sa te duci. Daca ajungi la un obiect pe care-l poti recunoaste, atunci este posibil sa iti dai seama unde se afla usa in relatie cu obiectul pe care tocmai l-ai identificat (indiciul) si sa te indrepti spre ea.
De asemenea, daca obiectul a fost mutat intr-o alta locatie, atunci vei merge intr-o directie gresita pentru a gasi usa. Acest lucru se intampla deoarece informatia spatiala este procesata folosind puncte fixe de referinta – misca punctele de referinta si vei crede ca si tu te-ai miscat. Exact in acest fel se intampla si cu celulele de locatie. Daca indiciile sunt rotite cu 90 de grade, atunci campul de spatiu se va roti odata cu ele.

Campurile de locatie sunt plastice

Daca fiecare celula de locatie ar genera un singur punct dintr-un singur loc (ex: camera), atunci fiecare animal ar avea un numar limitat de locuri pe care ar putea sa le numeasca “familiare”. Acest lucru ar face dificil pentru un animal sa exploreze in intregime mediul inconjurator. Asadar, fiecare celula de locatie are multiple campuri de locatie care sunt dependente de spatiul inconjurator al animalului in care se afla. De aceea, o celula de locatie este activata atunci cand ne aflam in partea centrala a unei camere, insa poate fi activata si cand ne aflam intr-un colt al altei camere. Campul din acea celula va depinde de camera in care esti. Schimbarea poate fi minora, precum modificarea culorii peretilor, modificand indiciile etc. Acest lucru se numeste re-mapping, si creste foarte mult numarul de locuri care pot fi “desenate” si recunoscute ca familiare.

Reconstruirea hartii

Reconstruirea hartii (re-mapping) poate fi impartita in cel putin doua procese separate
Reconstruirea unei locatii intr-o astfel de celula poate fi divizata in cel putin doua procese – generarea locului nou si intretinerea lui pe termen lung. Cercetarile au aratat ca receptorii NMDA sunt implicati in ultima parte a acestor procese. In prezenta receptorului NMDA, informatia dintr-o anumita “celula de locatie” este generata de fiecare data cand este expusa la acel mediu si este tratata ca fiind surprinzatoare.

Un astfel de model este de folos inteligentei artificiale si va ajuta robotii sa se orienteze in spatiu.

Sursa:descopera.org