Dans le cerveau humain, il y a un «navigateur GPS» intégré, qui s'appuie sur les souvenirs des expériences de voyage passées pour créer des itinéraires futurs. Mais comment ça marche quand une personne entre dans un nouvel environnement? Comment gérer avec succès les connaissances existantes? Que se passe-t-il dans le cerveau lorsque nous arrivons dans une nouvelle ville et utilisons la technologie de navigation par satellite pour arriver à destination?
Des scientifiques de l'University College London ont étudié ces questions et sont arrivés à la conclusion que lorsqu'une personne utilise la navigation par satellite pour se rendre à destination, elle «déconnecte» les parties du cerveau qui pourraient être utilisées pour l'autoconstruction des itinéraires.
Dans une étude précédente, les scientifiques ont effectué une visite des rues Soho à Londres pour les participants à l'expérience, puis ont utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour scanner leur cerveau à un moment où les sujets ont examiné 10 vidéos avec différents itinéraires simulés le long de ces rues. Certains volontaires ont dû prendre des décisions aux intersections, quel itinéraire le plus court serait vers une destination donnée, tandis que d'autres ont reçu des instructions sur la façon de désactiver à chaque intersection.
Ainsi, l'équipe de chercheurs a étudié l'activité dans l'
hippocampe - la zone du cerveau impliquée dans le processus de mémorisation et de navigation, ainsi que dans le cortex cérébral, responsable de la planification et de la prise de décision. Apparemment, lors de la recherche indépendante d'un itinéraire par une personne, son hippocampe code deux cartes environnementales différentes: dans l'un, il suit la distance jusqu'à la destination finale en ligne droite en utilisant la région frontale de l'hippocampe, dans l'autre - l'itinéraire `` correct '' vers la cible, qui est régulé par la région arrière.
Lors de la planification d'un itinéraire, l'hippocampe agit comme un système de guidage flexible qui bascule entre ces deux «cartes» en fonction des exigences changeantes. L'activité dans la région postérieure de l'hippocampe agit comme un signal de ralliement lorsque la cible se rapproche.
Dans le cadre de leur nouvelle étude, les scientifiques ont analysé l'emplacement des rues dans des vidéos et calculé divers modèles, par exemple, combien d'autres rues sont reliées par des itinéraires et à quelle distance elles sont du centre du quartier. L'équipe de recherche a également réexaminé les résultats de l'IRMf des travaux antérieurs pour suivre l'activité cérébrale survenue lors de la transition des participants à l'expérience vers une nouvelle rue.
Carte de Londres. Le bleu indique des rues faciles pour une navigation indépendante, rouge - complexe.Lorsque les volontaires se sont déplacés de manière indépendante sans l'aide d'un navigateur et sont entrés dans de nouvelles rues à leur insu, des éclats d'activité ont été observés dans leur hippocampe et le cortex préfrontal. Le niveau d'activité est devenu encore plus élevé lorsque le nombre d'options où vous pouviez aller a augmenté.
La recherche a également montré que l'activité à l'avant de l'hippocampe est associée à une propriété appelée concentration. De plus, les scientifiques ont observé une activité dans le cortex préfrontal des participants lorsqu'ils ont été contraints de faire un détour et de reconstruire leur itinéraire. Mais lorsque les sujets ont suivi les instructions du navigateur, l'activité dans ces zones a semblé «s'éteindre».
«Si vous avez du mal à trouver les bonnes rues de la ville, vous en avez probablement trop besoin de l'hippocampe et du cortex préfrontal. Nos résultats sont cohérents avec les modèles dans lesquels l'hippocampe imite les chemins possibles, tandis que le cortex préfrontal nous aide à planifier ceux qui nous mèneront à notre destination. Lorsque nous avons des technologies qui nous indiquent la route à suivre, ces parties du cerveau ne répondent tout simplement pas aux réseaux de rues qui sont devant nous. En ce sens, le cerveau s'arrête simplement et n'est pas «intéressé» par ce qui se passe autour de nous », explique Hugo Spires, auteur principal de l'étude.
Les premières études ont montré que l'hippocampe des chauffeurs de taxi de Londres est plus développé que la personne moyenne, car ils apprennent à se souvenir de toutes les rues et attractions du centre de Londres. Selon des expériences récentes, l'hippocampe des conducteurs qui suivent les conseils des navigateurs n'est pas impliqué dans le processus de construction d'itinéraires, limitant ainsi l'étude du réseau routier de la ville.
L'équipe de recherche a également analysé les réseaux de rues des grandes villes du monde pour donner une idée de la facilité de navigation. Avec son réseau complexe de petites rues, Londres est particulièrement occupée par l'hippocampe des résidents et des visiteurs de la capitale de la Grande-Bretagne. Beaucoup moins d'efforts de navigation mentale sont nécessaires sur l'île de Manhattan à New York - dans la plupart des cas, vous ne pouvez aller que tout droit, à gauche ou à droite.
La prochaine étape de l'étude sera la coopération avec des entreprises de technologie intelligente, des développeurs et des architectes, ce qui aidera à développer un espace où les gens trouveront plus facile de naviguer. De nouvelles données leur permettent d'étudier l'agencement d'une ville ou d'un bâtiment et de suggérer comment les systèmes de mémoire cérébrale y répondront. Par exemple, les chercheurs pourraient envisager un nouvel angle sur l'aménagement des maisons et des hôpitaux pour identifier les sites difficiles à percevoir par les personnes atteintes de démence et les aider à naviguer plus facilement. De plus, ils peuvent aider dans le processus de conception de nouveaux bâtiments, qui dès le début sont conçus pour les personnes souffrant de cette maladie.
Il est important de comprendre comment l'environnement urbain affecte le cerveau humain. L'équipe de recherche étudie actuellement comment l'activité physique et cognitive affecte la fonction cérébrale. Peut-être que les navigateurs trouveront leur application dans ce travail.
La relation entre les modèles urbains et le comportement humain a été identifiée dès les années 1980, mais il s'agit de la première étude à révéler l'effet de cette structure sur le cerveau.
Le travail scientifique a été publié dans la revue Nature Communications le 21 mars 2017.
DOI:
10.1038 / ncomms14652