Vorig jaar werd al onder leiding van de Noorse hersenonderzoeker Edvard Moser, naast de drie reeds bekende celtypen, een vierde type ontdekt die verantwoordelijk is voor de integratie van die informatie. Als het dier door de ruimte beweegt lichten de cellen op regelmatige afstand van elkaar op, corresponderend met de afgelegde afstand.

Zo leggen zij als het ware een coordinatenstructuur over de mentale kaart, precies zoals wij op een papieren landkaart zouden doen. Vakgenoten noemen het de belangrijkste ontdekking in twintig jaar. In hoog tempo worden nu meer details van onze wegwijzer bekend.

Ontstaan

Nieuw onderzoek naar deze structuur – waaraan Ole Jensen van het F.C. Donders Centre for Neuroimaging in Nijmegen een bijdrage levert – werd deze maand gepubliceerd in Nature Reviews Neuroscience. Het werpt licht op hoe deze cellen precies samenwerken en op hoe de regelmatige structuur ontstaat.

Ole Jensen van het F.C. Donders Centre for Neuroimaging zegt hierover: “Ik heb eerder gewerkt aan Thuring-structuren. Nadat hij de computer had bedacht heeft Alan Thuring zich op het eind van zijn leven nog bezig gehouden met de vraag hoe regelmatige chemische structuren ontstaan, zoals een hexagonaal ijskristal. Waarom is dat ding niet gewoon rond, of onregelmatig. Hij kwam met de theorie van symmetriebreking. Hetzelfde procédé ligt aan de vorming van de gridcellen ten grondslag, althans, dat hebben we theoretisch aannemelijk weten te maken.”

Schaal

Daarnaast gaat het artikel in op de vraag hoe de verschillende typen neuronen samenwerken en hoe de schaalverdeling van de mentale kaart werkt. Gezien de beperkte fysieke oppervlakte van deze mentale kaart is er een probleem. Wat doet het dier (in dit geval de rat, de ster van dit onderzoek) als het aan de rand van zijn kaart komt? Als mens zou je een kaart met een grotere schaal uit de kast trekken, of op zoom out klikken.

Dit is nu precies wat ook in het brein gebeurt, laten onderzoekers zien. Allereerst wordt de schaal van de kaart groter naarmate de neurale activiteit meer aan de rand van de kaart plaatsvindt – de afstand tussen de oplichtende grid cellen representeert daar dus een grotere afstand in de werkelijkheid. Maar dan nog wordt op een gegeven moment de rand bereikt. Op dat moment gaan de grid cells aan de tegenoverliggende rand van de kaart weer meedoen. Er zijn dan twee cellen actief, die samen een grotere schaal representeren.

Bron:

Nature Reviews Neuroscience (augustus 2006); “Path- integration and the neural basis of the ‘cognitive map’”, Bruce L. McNaughton, Francesco P. Battaglia, Ole Jensen, Edvard I. Moser and May-Britt Moser