Cercetările derulate la Institutul Max Planck pentru Științe Cognitive și ale Creierului din Leipzig, sub coordonarea profesorului Christian Doeller, indică faptul că sistemul cerebral responsabil pentru orientarea fizică în spațiu este utilizat și pentru organizarea memoriei, a conceptelor abstracte și pentru procesul de luare a deciziilor. Rezultatele acestor studii oferă date noi pentru înțelegerea funcțiilor cognitive de bază și a posibilelor lor aplicații în diagnosticarea afecțiunilor neurodegenerative.
Pentru a evalua modul în care creierul procesează informațiile spațiale, echipa de cercetători utilizează sarcini de navigare în medii virtuale simulate pe calculator. Concret, participanților li se cere să parcurgă un traseu cu un vehicul într-un oraș generat digital, timp în care sunt monitorizați prin intermediul unui scaner cerebral de înaltă rezoluție (fMRI). În timpul acestor proceduri, activitatea cerebrală este analizată în timp real pentru a identifica modul de codificare a informațiilor spațiale noi, procesul de accesare a memoriei pe termen scurt și lung, precum și mecanismele de luare a deciziilor în alegerea traseelor, o acțiune care implică evaluarea constantă a alternativelor.
Funcțiile celulelor „grid” în structurarea informației
Baza teoretică a acestor cercetări a fost consolidată în anul 2010, când un studiu publicat în revista „Nature” a confirmat prezența celulelor „grid” (celule grilă) la nivelul creierului uman. Aceste rețele neuronale, identificate anterior doar la rozătoare, funcționează ca un sistem intern de coordonate. Datele obținute prin imagistică arată că aceleași mecanisme utilizate pentru orientarea fizică sunt implicate direct în structurarea cunoștințelor generale. Astfel, informațiile sunt organizate cognitiv folosind strategii spațiale, iar relațiile dintre concepte abstracte sunt reprezentate neuronal într-o manieră similară cu distanțele fizice dintr-un mediu real. Sistemul de navigație este activat în mod automat în timpul procesării și organizării unor volume mari de date.
Pentru a explica acest model de stocare, cercetătorii utilizează paralela cu sistemul „cutiei de fișe” (Zettelkasten) conceput de sociologul Niklas Luhmann, o metodă de organizare a 90.000 de notițe într-o rețea spațială de concepte interconectate. Oamenii de știință consideră că acest sistem reflectă fidel modul în care rețelele neuronale conectează informațiile disparate.
Extinderea cercetărilor: studii clinice și interacțiuni sociale
În urma acordării Premiului Gottfried Wilhelm Leibniz, o distincție științifică însoțită de un grant de 2,5 milioane de euro, direcțiile de cercetare s-au extins considerabil. O componentă metodologică nouă implică monitorizarea simultană a doi subiecți plasați în scanere separate, pentru a analiza activitatea cerebrală pe durata rezolvării unei sarcini comune, demers esențial pentru cartografierea neurobiologică a interacțiunilor sociale.
Din perspectivă clinică, Institutul Max Planck derulează în prezent studii axate pe evaluarea sistemului de navigație cerebrală în contextul unor patologii specifice. Cercetătorii urmăresc identificarea stadiilor incipiente ale bolii Alzheimer, o afecțiune caracterizată prin deficit de orientare spațială și tulburări de memorie organizată, dar și evaluarea efectelor neurologice pe termen lung asociate sindromului Long Covid, în special dificultățile de concentrare și de procesare cognitivă. Monitorizarea activității acestor rețele neuronale are potențialul de a furniza biomarkeri imagistici pentru detectarea timpurie a disfuncțiilor cognitive, permițând observarea anomaliilor de procesare anterior manifestărilor clinice simptomatice.
