Navegando por su entorno

Cómo el cerebro crea mapas para ayudarnos a llegar a nuestros destinos.

Fuente: Archivo de dominio público

1. Navegación espacial

Seguramente, nuestra vida cotidiana no está llena con el tipo de tareas de navegación complejas y exigentes a las que se podría haber enfrentado la de los vikingos: tenemos sistemas de posicionamiento global en nuestros teléfonos, tabletas, automóviles y relojes, y tenemos señales en las calles. Construcción de planos de planta, y senderos pavimentados. Tenemos muchos recursos para ayudarnos a llegar a donde queremos estar.

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¿Pero los vikingos y otras civilizaciones antes del advenimiento de la modernidad tampoco tenían una serie de herramientas con propósitos similares? Aunque menos potentes y convenientes que nuestra tecnología, los instrumentos antiguos como el pelorus, una herramienta cruda para mantener el rumbo de un barco, eran lo suficientemente confiables para ayudar a las personas a descubrir y rastrear el mundo desconocido. Y si los cerebros de quienes vivieron hace cientos o miles de años no estaban también comprometidos en satisfacer las demandas de los entornos espaciales de navegación, en establecer metas y submetas, en estimar la distancia entre la ubicación y el destino, en monitorear el progreso y la ubicación. ¿Y en saber cuándo uno es donde quiere estar?

Por lo tanto, los seres humanos han utilizado durante mucho tiempo herramientas para mejorar sus posibilidades de encontrar los destinos correctos, y nuestro éxito en la navegación a estos lugares ha mejorado a medida que nuestra tecnología lo ha hecho (por ejemplo, los instrumentos de nuestros teléfonos son lo suficientemente confiables para ayudar a las personas en diferentes y con frecuencia distantes, las ubicaciones se reúnen en otras nuevas), pero no son, y nunca han sido, las herramientas que navegan: nosotros lo somos.

Ya sea que sea un vikingo o su ser actual, o incluso una rata, es el cerebro el que se dedica en gran medida a la tarea de navegar en entornos espaciales, y quizás sus mejores instrumentos son las capacidades notables para crear su propio mapa de cualquier entorno en el que es posible que se encuentre y reconfigure los planes cuando surjan desvíos inesperados.

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2. mapas cognitivos

Los cerebros de todo tipo de diferentes especies de animales están equipados para la navegación espacial y, más específicamente, para crear mapas cognitivos de su entorno; no somos únicos a este respecto, y algunos animales son mejores para navegar que otros. Por ejemplo, la mayoría de las investigaciones neurocientíficas sobre navegación espacial no se basan en humanos, sino en roedores. Entonces, quizás este estereotipo de psicología sea cierto: la imagen de ratones corriendo en laberintos. Esto a menudo viene a la mente del público en general cuando se piensa en experimentos psicológicos, y en gran parte tienen razón al imaginar esto si estamos considerando el área de la neurociencia del comportamiento que explora el papel de las estructuras cerebrales subcorticales en la memoria espacial.

Mucho progreso teórico se ha hecho recientemente en este campo de la investigación; sin embargo, revisar esta literatura aquí y usar muchos términos neurobiológicos y neuroanatómicos diferentes no será útil para el lector, pero algunos se mencionarán a continuación (para una revisión, consulte Epstein, Patai, Julian, & Spires, 2017). En cambio, es suficiente decir que los investigadores han pensado durante mucho tiempo que las personas usan sus propios mapas internos para navegar por diversos entornos (Tolman, 1948). Una gran cantidad de redes de neuronas en diferentes regiones del cerebro trabajan juntas para generar estas representaciones del mundo.

Los estudios neurobiológicos que utilizan ratones han demostrado que los diferentes tipos de células en estas regiones calculan diferentes características de nuestros mapas cognitivos. En resumen, los tipos principales son las celdas de lugar, cuadrícula, borde y dirección de la cabeza, y se ubican principalmente en la formación del hipocampo en el lóbulo temporal medial y las estructuras relacionadas. En particular, un profesor aquí en el University College de Londres ganó el Premio Nobel por su papel en el descubrimiento de células de lugar, que se activan en su hipocampo según su ubicación espacial (O’Keefe & Dostrovsky, 1971).

Es marcadamente importante para la red de navegación en nuestros cerebros crear mapas espaciales que se basan en el mundo real y pueden explicar la distancia y la dirección a nuestras metas en ese mundo. Aunque es posible navegar sin usar objetos del mundo real para ayudarnos, es bastante útil anclar nuestros mapas cognitivos a puntos de referencia y límites particulares en nuestro entorno, porque verlos en el camino probablemente provocará la recuperación espontánea y la recalibración de nuestra posición , recordándonos dónde estamos dentro de nuestro mapa interno. Durante estos momentos intermitentes de recalibración o reafirmación de dónde estamos y desde el inicio inicial de la planificación para ir a cualquier parte, la red de navegación en nuestro cerebro debe poder estimar, y volver a estimar periódicamente, la distancia y la dirección hacia nuestro destino.

Además de estos aspectos del procesamiento cognitivo en la navegación espacial, lo que hace que la red de navegación en nuestros cerebros sea tan adaptable es que no solo puede generar una multitud de mapas cognitivos de diferentes entornos, sino también de varios estados de estos entornos. Es decir, uno puede imaginar, por ejemplo, no solo el viaje típico a la tienda de comestibles o un viaje potencial a uno nuevo: puede generar varios mapas cognitivos de estos destinos en los que viene de diferentes lugares, como cualquiera de sus hogares. o trabajo, en diferentes condiciones climáticas, y con posibles obstáculos que pueden surgir dependiendo de la hora del día, y así sucesivamente. Además, los mapas cognitivos no tienen que ser exclusivamente espaciales. En algunos puntos de vista, nuestros cerebros también pueden crear modelos mentales de sonidos, olores y conceptos, y relaciones sociales y períodos de tiempo.

3. Encontrar otro camino.

Que nuestros caminos elegidos hacia nuestros objetivos estén obstruidos es un lugar común. Parece que el universo casi siempre envía cosas a nuestro camino para impedirnos y retrasarnos. Tales eventos de ruta incongruente están a veces dentro del dominio de nuestro control, pero a veces no, ya veces son bastante predecibles, pero otras veces no tanto. Cuando estos eventos son cosas sobre las que tenemos cierta autonomía, pero que ocurren de manera inesperada, a menudo se nos exige adaptar nuestros planes de navegación: tomar un desvío alejándonos de nuestro objetivo para alcanzarlos.

Los ejemplos de vida cotidiana de estas situaciones son cuando hay obras en la carretera o en la acera y se requiere que encuentre otra ruta, cuando su estación de metro esté cerrada y que encuentre la siguiente más cercana, cuando la puerta de su vuelo cambie como camina hacia él y necesita encontrar el correcto en el aeropuerto, y cuando una isla de la tienda de comestibles está demasiado llena para entrar desde donde se encuentra y necesita encontrar una ruta diferente para llegar al otro lado.

Hay miles de situaciones como estas que les suceden a las personas todos los días, y estos eventos que incurren en el camino representan una fracción de los eventos incongruentes que ocurren en el objetivo diario; Las personas tienden a sentirse bastante frustradas a la luz de tales eventos, pero eso es una discusión para un artículo diferente. Sin embargo, vale la pena señalar que no todos los desvíos son pruebas de nuestra tolerancia a la frustración: a veces la forma más rápida no es la más segura y, por lo tanto, un desvío puede ser una buena idea cuando camines a casa y noten que un personaje de aspecto desesperado acecha hacia abajo. un callejón que normalmente se corta. Lo que más importa en situaciones en las que su camino está obstruido, además de detectarlos y actualizar su mapa cognitivo con el hecho de que ya no puede seguir de esta manera, es que vuelva a configurar sus planes de manera adaptada a su destino, que planifique un plan diferente. O novedosa ruta que permite una efectiva elusión del obstáculo.

El lóbulo frontal, en particular la corteza prefrontal, se activa cuando el cerebro generalmente necesita planificar o replanificar cualquier cosa y pensar en sus pies, por así decirlo (Shallice y Cooper, 2011). Por lo tanto, no es sorprendente que investigaciones recientes hayan encontrado que, de hecho, la corteza prefrontal desempeña un papel principal en la planificación de la navegación (Balaguer, Spires, Hassabis y Summerfield, 2016) y en la negociación de desvíos (consulte Spires y Gilbert, 2015). En resumen, las diferentes subregiones de la corteza prefrontal detectan los desvíos, procesan el conflicto potencial entre rutas posibles y establecen subobjetivos nuevos y el de los aspectos del proceso de formación del hipocampo de la ruta recién seleccionada, integrándola en su mapa cognitivo.

4. El camino a seguir para la neurociencia cognitiva.

Si bien los neurocientíficos del comportamiento suelen usar roedores en sus estudios, los neurocientíficos cognitivos en este campo de la investigación (es decir, desvío) usan humanos, y esto se debe a varias razones, pero principalmente porque hay ciertas cosas que puede hacer con los humanos para investigar. la planificación que no es posible con los roedores y, lo que es más importante, la singularidad del lóbulo frontal humano significa que siempre es el mejor objeto de investigación si nuestro objetivo es mejorar nuestra comprensión de las funciones del cerebro humano.

Muchos estudios sobre la toma de desvíos y sobre la navegación espacial en general, emplean métodos neurocientíficos, como la resonancia magnética funcional (IRMf), en los cuales las personas deben permanecer inmóviles en un entorno artificial para completar varias tareas cognitivas en una pantalla de computadora. Sin embargo, esto apenas refleja el mundo real: no hay sensaciones de auto-movimiento, no hay sensaciones de cambios de elevación, etc. Los neurocientíficos cognitivos han intentado recientemente abordar este problema mediante el uso de sistemas de realidad virtual para simular entornos 3D y cintas de correr omnidireccionales para facilitar el movimiento personal, junto con una técnica conocida como electroencefalografía (EEG) que permite la adquisición de datos cerebrales en entornos seminaturalistas. Estos tipos de experimentos representan una dirección interesante para la neurociencia cognitiva y, lo que es más importante, pueden mejorar la validez ecológica (para una revisión de estos problemas y los esfuerzos recientes para abordarlos, consulte Park, Dudchenko y Donaldson, 2018).

Sin embargo, todavía no puedes sentir la hierba bajo tus pies, por así decirlo. Los participantes no pueden experimentar los diversos tipos de estímulos que se producen en la vida cotidiana cuando navegamos a través de entornos espaciales, y entre ellos se encuentra la sociedad (por ejemplo, todas las personas a las que debemos responder a medida que avanzamos hacia nuestros destinos). Por lo tanto, aunque la investigación avanza y utiliza diseños experimentales seminaturalistas, todavía se ha logrado un progreso sustancial en la cognición espacial o en cualquier otro campo de investigación para llevar la neurociencia cognitiva al mundo real. Un camino prometedor hacia adelante es el uso de la espectroscopia de infrarrojo cercano, portátil e inalámbrica funcional (fNIRS) (ver Pinti et al., 2018).

5. Mejorar su capacidad de navegación

Francamente, algunas personas son terribles en la navegación y otras, excelentes, pero probablemente no hayan nacido de esa manera. Y ciertamente no podemos aceptar la palabra de alguien; Pensé que era un adepto a un navegante como James Cook hasta que perdí a todos en una expedición de mochileros perdidos en un bosque a lo largo de las orillas del lago Michigan. Afortunadamente, tenemos tareas bien establecidas en neurociencia cognitiva que pueden indexar una serie de procesos diferentes que forman parte integral de la navegación exitosa, y no es necesario escanear el cerebro para participar en estas tareas para practicar la navegación espacial.

Por ejemplo, recientemente se lanzó una aplicación móvil titulada Sea Hero Quest, que requiere que navegues en un barco para encontrar criaturas marinas. Fue desarrollado específicamente como parte de un importante estudio intercultural para examinar ciertos factores predictivos de la capacidad de navegación (ver Coutrot et al., 2018). Los investigadores descubrieron que, de hecho, las personas no son simples navegantes adeptos o ineptos; más bien, los datos del juego de millones de personas de más de cien países diferentes sugirieron que la riqueza económica y las tasas de desigualdad de género de estos países predecían significativamente el rendimiento de la navegación. Una dirección interesante para este tipo de navegación virtual es utilizarla como una herramienta de intervención en el contexto de la demencia y otras enfermedades neurodegenerativas. Entonces, si te consideras un pobre navegante, podría ser divertido intentar esto; ¡Los datos de tu juego serán útiles ya que este es un proyecto en curso!

Hay cosas adicionales que puede hacer en su vida diaria para mejorar su capacidad de navegación. Es decir, puede intentar depender menos de su GPS. Eso no quiere decir que debemos tratar de no usarlo cuando viajamos a lugares nuevos. Es muy útil en estas situaciones. ¿Sería una buena idea descuidar tu brújula en medio del bosque? No. Esto sería echar al bebé con el agua del baño, como dicen. Entonces, la idea aquí es más bien reducir la frecuencia con la que se monitorea el GPS. Examine su ruta de GPS como lo haría con un mapa, luego intente mantener la información en su memoria de trabajo mientras recorre la ruta, solo revise el GPS en o justo después de los puntos de decisión importantes para confirmar que no ha cometido un error.

De hecho, la estrategia de menor importancia podría ser verificar después de haber realizado el juicio mentalmente en lugar de cuándo o después de haber hecho algo de manera conductual. Utilice más de un punto de referencia. Preste atención no solo a dónde va, sino también a dónde acaba de ir. En otras palabras, haga un esfuerzo por asignar más de sus recursos de atención a la tarea en cuestión, en lugar de seguir esa línea brillante y coloreada con visión de túnel. Es muy fácil dejar que nuestros dispositivos hagan el trabajo pesado. Haz que tu cerebro lo haga. Nuestros cerebros se vuelven mejores para enfrentar virtualmente cualquier tarea a través de la experiencia y el tiempo (es decir, la plasticidad neuronal).

El cerebro no tiene que trabajar muy duro cuando tomamos caminos bien usados; Tenemos mapas internos bien construidos para lugares familiares. Pero no tenemos tales mapas al ingresar a un entorno nuevo y, por lo tanto, debemos formarlos sobre la marcha. Las demandas cognitivas de navegar por nuevos lugares son, por lo tanto, mayores que las familiares. Aunque generalmente es más difícil encontrar su camino en nuevos entornos, su capacidad de navegación no se beneficiará mucho de que se quede solo en entornos familiares. Por lo tanto, busque los lugares en los que nunca ha estado y, críticamente, adopte un papel activo en su navegación, en todos los pasos que conducen a su destino, hasta que quizás se pueda llamar hogar a un lugar extranjero.

Referencias

Balaguer, J., Spires, H., Hassabis, D., y Summerfield, C. (2016). Mecanismos neuronales de la planificación jerárquica en una red de metro virtual. Neuron, 90 (4), 893-903. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2016.03.037

Coutrot, A., Silva, R., Manley, E., de Cothi, W., Sami, S., Bohbot, VD,… Spires, HJ (2018). Determinantes globales de la capacidad de navegación. Current Biology, 28 (17), 2861-2866.e4. https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.06.009

Epstein, RA, Patai, EZ, Julian, JB y Spires, HJ (2017). El mapa cognitivo en humanos: navegación espacial y más allá. Neurociencia de la naturaleza. Grupo editorial de naturaleza. https://doi.org/10.1038/nn.4656

O’Keefe, J., y Dostrovsky, J. (1971). El hipocampo como mapa espacial. Evidencia preliminar de la actividad de la unidad en ratas que se mueven libremente. Brain Res. 34, 171-175.

Park, JL, Dudchenko, PA, y Donaldson, DI (2018). Navegación en entornos reales: nuevas oportunidades ofrecidas por los avances en imágenes cerebrales móviles. Frontiers in Human Neuroscience, 12. https://doi.org/10.3389/fnhum.2018.0036

Pinti, P., Aichelburg, C., Gilbert, S., Hamilton, A., Hirsch, J., Burgess, P., y Tachtsidis, I. (2018, 1 de octubre). Una revisión sobre el uso de espectroscopia funcional de infrarrojo cercano en entornos naturalistas. Investigación psicológica japonesa. Blackwell Publishing Ltd. https://doi.org/10.1111/jpr.12206

Shallice, T., & Cooper, RP (2011). La organización de la mente. Oxford: Oxford University Press.

Spires, HJ, y Gilbert, SJ (2015). Resolver el problema de desvío en la navegación: un modelo de interacciones prefrontales e hipocampales. Frontiers in Human Neuroscience, 9. https://doi.org/10.3389/fnhum.2015.00125

Tolman, EC (1948). Mapas cognitivos en ratas y hombres. Psychol. Rev. 55, 189-208.