La integración de caminos es el método que se cree que utilizan los animales para la navegación a estima .
Historia
Charles Darwin postuló por primera vez un sistema de navegación basado en la inercia en animales en 1873. [1] Los estudios que comenzaron a mediados del siglo XX confirmaron que los animales podían regresar directamente a un punto de partida, como un nido, en ausencia de visión y teniendo tomó un tortuoso viaje hacia el exterior. Esto muestra que pueden usar señales para rastrear la distancia y la dirección con el fin de estimar su posición y, por lo tanto, cómo llegar a casa. Este proceso se denominó integración de ruta para capturar el concepto de integración continua de señales de movimiento durante el viaje. La manipulación de las señales inerciales confirmó que al menos una de estas señales de movimientos (o idiotas ) son información de los órganos vestibulares , que detectan el movimiento en las tres dimensiones . Otras señales probablemente incluyen la propiocepción (información de los músculos y las articulaciones sobre la posición de las extremidades), la eferencia motora (información del sistema motor que le dice al resto del cerebro qué movimientos se ordenaron y ejecutaron) y el flujo óptico (información del sistema visual que indica qué tan rápido el mundo visual se mueve más allá de los ojos). Juntas, estas fuentes de información pueden decirle al animal en qué dirección se mueve, a qué velocidad y durante cuánto tiempo. Además, la sensibilidad al campo magnético de la tierra para animales subterráneos (por ejemplo, rata topo ) puede proporcionar integración de ruta. [2]
Mecanismo
Los estudios en artrópodos , más notablemente en la hormiga del desierto del Sahara ( Cataglyphis bicolor ), revelan la existencia de mecanismos de integración de trayectoria altamente efectivos que dependen de la determinación del rumbo direccional (por luz polarizada o posición del sol) y cálculos de distancia (monitoreando el movimiento de las piernas o el flujo). [3]
En los mamíferos, tres importantes descubrimientos arrojan luz sobre este tema.
La primera, a principios de la década de 1970, es que las neuronas de la formación del hipocampo , llamadas células de lugar , responden a la posición del animal.
La segunda, a principios de la década de 1990, es que las neuronas de las regiones vecinas (incluidos el tálamo anterior y el posubículo ), llamadas células en la dirección de la cabeza, responden a la dirección de la cabeza del animal. Esto permite un estudio mucho más detallado de la integración de trayectorias, ya que es posible manipular la información del movimiento y ver cómo responden las células del lugar y la dirección de la cabeza (un procedimiento mucho más simple que entrenar a un animal, que es muy lento).
El tercer hallazgo fue que las neuronas en la corteza entorrinal dorso-medial , que alimenta información a las células del lugar en el hipocampo, disparan de manera métricamente regular a través de toda la superficie de un ambiente dado. Los patrones de actividad de estas celdas de la cuadrícula se parecen mucho a una hoja de papel cuadriculado organizada hexagonalmente y sugieren un posible sistema métrico que las celdas de lugar pueden usar para calcular distancias. Queda por ver si las celdas de lugar y cuadrícula realmente calculan una señal de integración de ruta, pero existen modelos computacionales que sugieren que esto es plausible. Ciertamente, el daño cerebral en estas regiones parece afectar la capacidad de los animales para integrarse en el camino.
David Redish afirma que "Los experimentos cuidadosamente controlados de Mittelstaedt y Mittelstaedt (1980) y Etienne (1987) han demostrado de manera concluyente que esta capacidad [integración de caminos en mamíferos] es una consecuencia de la integración de señales internas de señales vestibulares y copias eferentes motoras". [4]
Ratones uso células de lugar y celdas de la cuadrícula en el cerebro 'S hipocampo región para llevar a cabo la integración camino. [5]
Ver también
Referencias
- ^ Darwin, Charles (24 de abril de 1873). "Origen de ciertos instintos" . Naturaleza . 7 (179): 417–418. doi : 10.1038 / 007417a0 . El trabajo completo de Charles Darwin Online. Origin of Certain Instincts : texto completo y facsímil Consultado el 28 de febrero de 2012
- ↑ Tali Kimchi, Ariane S. Etienne ‡ y Joseph Terkel, 2004. Un mamífero subterráneo usa la brújula magnética para la integración de caminos. PNAS, 27 de enero, vol. 101, no. 4, 1105–1109.
- ^ Wehner R (2003). "Navegación de hormigas del desierto: cómo los cerebros en miniatura resuelven tareas complejas" (PDF) . Revista de fisiología comparada . 189 (8): 579–588. doi : 10.1007 / s00359-003-0431-1 . PMID 12879352 . S2CID 4571290 .
- ^ Rojizo, 1999. p67.
- ^ Moser, Edvard I .; Kropff, Emilio; Moser, May-Britt (2008). "Colocar celdas, celdas de cuadrícula y sistema de representación espacial del cerebro" . Revisión anual de neurociencia . 31 (1): 69–89. doi : 10.1146 / annurev.neuro.31.061307.090723 . PMID 18284371 . S2CID 16036900 .
Bibliografía
- Mejor PJ, White AM, Minai A (2001). "Procesamiento espacial en el cerebro: la actividad de las células de lugar del hipocampo". Annu Rev Neurosci . 24 : 459–486. doi : 10.1146 / annurev.neuro.24.1.459 . PMID 11283318 .
- Etienne AS, Jeffery KJ (2004). "Ruta de integración en mamíferos" (PDF) . Hipocampo . 14 (2): 180-192. doi : 10.1002 / hipo.10173 . PMID 15098724 . S2CID 1646974 .
- McNaughton BL, Battaglia FP, Jensen O, Moser EI, Moser MB (2006). "Ruta de integración y la base neuronal del 'mapa cognitivo ' ". Nat Rev Neurosci . 7 (8): 663–678. doi : 10.1038 / nrn1932 . PMID 16858394 . S2CID 16928213 .
- Rojizo, A David (1999). Más allá del mapa cognitivo . MIT Press. PDF
- Taube JS (1998). "Células de dirección de la cabeza y la base neurofisiológica para un sentido de dirección". Prog Neurobiol . 55 (3): 225–256. doi : 10.1016 / S0301-0082 (98) 00004-5 . PMID 9643555 . S2CID 38083940 .