I hvilken retning står du - og i hvilken retning ligger din destination? Svarene på disse spørgsmål lader til at komme forholdsvis instinktivt såvel for mennesker som for andre dyr - men hvordan formår vi egentlig at vide det?
Vores forståelse for dette overraskende svære spørgsmål har netop bevæget sig et skridt frem med en ny afhandling af Martin Chadwick og kollegaer, som er publiceret i tidsskriftet Current Biology.
Afhandlingen angiver, hvor i hjernen den instinktive retningssans mod vores mål befinder sig.
Orienter dig om dine omgivelser
En af de måder, hvorpå du med succes kan navigere dig fra et område til et mål, er ved at lære og huske information om dine omgivelser og bruge denne information til at orientere dig.
Men processen med at lære denne rumlige information tyder på, at der må være en form for repræsentation af denne information opbevaret et sted i hjernen.
Dette kunne anskues som en form for neuronalt kort – en måde at kode rum, som kortlægger information om dine omgivelser, i dine hjerneceller.
Sådan et kort vil give dig mulighed for at finde vej – en vigtig egenskab for dyrs overlevelse. Der har i de seneste årtier været en samlet indsats med fokus på at finde ud af, hvordan hjernen lagrer information om rum, og hvordan denne giver os mulighed for at finde vej på en effektiv måde.
Leder efter kort i hjernen
I slutningen af 1970'erne blev den såkaldte 'placering af det kognitive kort' opdaget i rotters hjerne i det område, som kaldes hippocampus. Særlige neuroner blev stimuleret, når en rotte bevægede sig i et bestemt område af en forsøgsarena. Efterfølgende arbejde viste, at disse neuroner var tæt forbundet med rum – de blev kaldt stedceller.
Så drejede spørgsmålet sig om, præcis hvilken information der blev lært og husket. Gennem en gennemtænkt række eksperimenter opdagede man, at rotterne indkodede og gemte information, som både relaterede sig til afstand og retning.
Information om afstand lagres i den del af hippocampus, som kaldes for entorhinal cortex, de såkaldte netceller.
Disse netceller stimuleres i et mosaikmønster, når et dyr bevæger sig og lader til at opføre sig lidt som millimeterpapir, der giver dyret en fornemmelse af den afstand, det har flyttet sig.
LÆS OGSÅ: Du har mindst fire stedsanser
Vores indre geografiske kort er i hippocampus
Retningsinformation bliver lagret i hovedretningsceller, som stimuleres, når et dyr vender i en bestemt retning (for eksempel nord).
Alle disse informationer sættes ind i stedcellerne, som sammensætter det hele – derfor kan vi altså se det som, at hippocampus indeholder vores eget indre geografiske kort.
Dette var så betydningsfuldt for vores forståelse af, hvordan hjernen opererer, at John O'Keefe, som var den første til at identificere stedceller, og Edvard og May-Britt Moser, som opdagede netceller, blev tildelt Nobelprisen i fysiologi i 2014.
Så vi har en ide om, hvordan dyr krypterer et mentalt kort, og hvordan de ved, hvilken retning de står i. Men for at gøre brug af dette og følge sin retningssans, skal dyret også vide, i hvilken retning hjem ligger.
Afhandlingens forfattere har fastslået, hvor denne information bliver lagret i hjernen, og hvordan det kan bruges til at orientere et menneske eller dyr.
Et indre kompas
I deres undersøgelse fik forsøgspersoner et virtuel virkelighedsmiljø, hvor de blev sat til at udforske og lære, herefter blev de bedt om at vurdere, hvilken retning et sted lå udelukkende ud fra deres hukommelse.
Samtidig blev personernes hjerner scannet med fMRI, som måler hjerneaktivitet ved at overvåge forandringer i blodgennemstrømningen.
Ved at se på de mønstre, som neuroner tændte som svar på opgaven med at navigere rundt, opdagede forskerne, at aktiviteten var centreret på entorhinal cortex, hvilket indikerede, at dette var hjernens 'indre kompas' og kilden til retningssansen.
Det interessante er, at der er en stor lighed mellem det neuronale aktivitetsmønster, når en person er rettet i retningen af målet, og når de blot forestiller sig denne retning. Forskerne mener, at hjernen kan udnytte denne egenskab hos neuronerne til at simulere den tilsigtede retning i hjernen, uden at kroppen rent faktisk bevæger sig.
Forskerne går ud fra, at hovedretningsceller skifter fra en rolle til en anden, så de til at begynde med er involveret i at stå for den aktuelle retning, før de går over til at simulere retningen mod mål. På den måde kan neuronerne hjælpe med at tilrettelægge ruten hjem.
Styrken ved aktiviteten i denne del af hjernen er forbundet med en persons navigationsevner: Mindre aktivitet betyder en mindre præcis retningssans. Det er også det område i hjernen, som er et af de første, der bliver beskadiget ved sygdomme som Alzheimers, hvilket kan være en forklaring på, hvorfor det at fare vild og forvirring er et problem, som ofte ses tidligt hos sådanne ofrer.
Theresa Burt de Perera modtager støtte fra BBSRC og the Royal Society. Hun er tilknyttet the Labour Party. Tim Guilford har modtaget støtte fra EPSRC, BBSRC, NERC, RSPB, John Fell, Merton College. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos the Conversation
