Ratos navegando em um ambiente de realidade virtual revelam que paredes, e não pisos, definem o espaço

Dicas visuais de limites fornecem informações suficientes para estabilizar padrões espaciais de células de lugar e células de grade. Crédito:Biologia Atual (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.026

Nova pesquisa publicada em Current Biology esclarece como os animais criam e mantêm mapas espaciais internos com base em seus arredores.

O estudo, liderado pelo Dr. Guifen Chen, da Queen Mary University de Londres, investiga os cérebros de ratos que navegam em um ambiente de realidade virtual (VR) bidimensional, revelando a importância surpreendente de pistas visuais específicas para a construção e manutenção de mapas espaciais. Revela que sinais visuais específicos – neste caso, paredes elevadas – são cruciais para estabilizar os neurônios responsáveis pela navegação espacial na realidade virtual (VR).

“Nossas descobertas fornecem um avanço significativo na compreensão da natureza precisa da informação sensorial que os animais usaram para detecção de limites”, diz o Dr. “Eles não apenas destacam a importância de limites elevados na construção de mapas espaciais, mas também revelam a notável capacidade do cérebro de inferir limites a partir de incompatibilidades sensório-motoras, mesmo quando não são diretamente visíveis”.

A equipe de pesquisa conduziu um experimento fascinante usando técnicas de realidade virtual. Os ratos navegaram em um ambiente virtual bidimensional, enquanto a atividade neural era monitorada. Especificamente, o estudo concentra-se na atividade de neurônios cruciais para a navegação:células de lugar, que disparam quando o animal está em um local específico, e células de grade, que formam um mapa hexagonal do ambiente em forma de grade.

Este ambiente VR era um mundo bidimensional que poderia ser manipulado para incluir ou excluir vários elementos visuais. Ao monitorar a atividade desses neurônios, os cientistas puderam observar como os mapas espaciais dos ratos foram atualizados em resposta à manipulação no mundo VR.

A descoberta mais surpreendente centrou-se no papel dos limites visuais. Quando o ambiente de RV incluía paredes elevadas, as células locais e as células da grade no cérebro dos ratos disparavam de forma consistente, indicando mapas espaciais estáveis.

No entanto, a remoção destas paredes fez com que os padrões de disparo destas células se tornassem erráticos, demonstrando uma perturbação na capacidade de navegação dos animais. Curiosamente, a remoção de pistas do ambiente de RV não teve impacto significativo. Isto sugere que a forma específica das pistas visuais desempenha um papel crucial na forma como os animais constroem e mantêm os seus mapas internos.

Dr. Chen trabalhou com Xiuting Yang, um Ph.D. estudante em seu laboratório na Escola de Ciências Biológicas e Comportamentais da Queen Mary University of London, bem como da Professora Francesca Cacucci, do Professor Neil Burgess e do Dr. Tom Wills da UCL neste artigo.

A equipe de pesquisa acredita que essas descobertas têm implicações mais amplas para a compreensão da navegação no mundo real.

“Nossos resultados sugerem que o limite elevado – e não plano – desempenha um papel crucial na forma como os animais mantêm os mapas espaciais”, explica o Dr. "Isso pode explicar por que, por exemplo, as crianças têm dificuldade em usar contornos planos de formas para orientação espacial."

Este estudo abre portas para futuras pesquisas sobre a intrincada interação entre informações sensoriais, memória espacial e navegação. Poderia abrir caminho para avanços em campos que vão desde a robótica e o desenvolvimento da realidade virtual até uma compreensão mais profunda dos distúrbios da navegação espacial.

Mais informações: Xiuting Yang et al, Pistas de limites visuais são suficientes para ancorar células de lugar e grade na realidade virtual, Current Biology (2024). DOI:10.1016/j.cub.2024.04.026
Informações do diário: Biologia Atual

Fornecido por Queen Mary, Universidade de Londres

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