Wetenschappers van de University of St Andrews hebben bij ratten en mensen voor het eerst een soort "kilometerteller" in de hersenen in kaart gebracht. In experimenten in een speciaal gebouwde arena ontdekten zij dat bepaalde hersencellen in een vast patroon vuren bij elke afgelegde afstand, en dat dit ritme direct samenhangt met hoe goed proefpersonen kunnen inschatten hoe ver ze hebben gelopen. De studie verscheen in het tijdschrift Current Biology.
De onderzoekers lieten ratten rennen in een rechthoekige kooi en beloonden de dieren met een stukje chocoladecruesli als ze een vooraf bepaalde afstand aflegden en daarna terugkeerden naar het beginpunt. Tijdens deze taak maten de wetenschappers de activiteit in een hersengebied dat bekendstaat als belangrijk voor geheugen en ruimtelijke oriëntatie. Ze zagen dat zogenaamde gridcellen daar in een regelmatig patroon actief werden, ongeveer elke 30 centimeter die een rat aflegde.
Hoe regelmatiger dit patroon, hoe beter de dieren de juiste afstand wisten te lopen, legt hoofdonderzoeker James Ainge uit. Zodra de onderzoekers de vorm van de arena veranderden, bijvoorbeeld door muren te verplaatsen, raakte het ritme van deze cellen verstoord. De ratten begonnen de afstand dan structureel te onderschatten en keerden te vroeg terug naar het startpunt, waardoor ze hun beloning misten.
Om te testen of mensen een vergelijkbaar intern afstandssysteem hebben, bouwde het team een vergrote versie van de rattenarena in de studentenvereniging: een doos van 12 bij 6 meter. Vrijwilligers kregen dezelfde opdracht als de ratten: een bepaalde afstand lopen en vervolgens op gevoel terugkeren naar het beginpunt. In de rechthoekige opstelling schatten zij hun loopafstand opvallend goed in, maar zodra de onderzoekers de vorm van de ruimte aanpasten, begonnen ook de menselijke deelnemers fouten te maken.
Volgens de onderzoekers laat dit zien hoe sterk onze interne "kaart" afhankelijk is van een stabiel signaal in de hersenen en van vaste omgevingskenmerken. In het dagelijks leven wordt dat duidelijk bij slechte zichtcondities, zoals in het donker of bij dichte mist, wanneer visuele bakens wegvallen en afstanden ineens veel lastiger in te schatten zijn. De bevindingen kunnen bovendien van belang zijn voor onderzoek naar Alzheimer, omdat de betrokken hersengebieden tot de eerste behoren die bij die ziekte worden aangetast.
Prof. Ainge wijst erop dat er al apps en spelletjes bestaan die het navigatievermogen testen, en ziet mogelijkheden om daar afstandsschatting specifiek in op te nemen. Door subtiel de "virtuele omgeving" te veranderen, zouden zulke tests in een vroeg stadium verstoringen in de interne kilometerteller kunnen blootleggen. Dat kan op termijn helpen bij het eerder herkennen van beginnende geheugen- en oriëntatieproblemen.
Afbeelding: Grok AI / FOK.nl
Source: Fok frontpage