Penelitian dari MIT menunjukkan bahwa peta kognitif, yang biasanya digunakan untuk navigasi fisik dan disimpan di hipokampus dan korteks entorhinal, juga dibuat dan diaktifkan selama navigasi mental tanpa masukan sensorik. Kredit: SciTechDaily.com
DENGAN Ahli saraf telah menemukan bahwa otak menggunakan representasi kognitif yang sama baik saat menavigasi ruang secara fisik maupun mental.
Penemuan ini menyoroti peran korteks entorhinal dalam memproses pengalaman fisik dan imajinasi.
Saat Anda melakukan perjalanan yang biasa Anda lakukan ke tempat kerja atau toko kelontong, otak Anda menggunakan peta kognitif yang disimpan di hipokampus dan korteks entorhinal. Peta ini menyimpan informasi tentang jalur yang telah Anda ambil dan lokasi yang pernah Anda kunjungi sebelumnya, sehingga Anda dapat bernavigasi kapan pun Anda pergi ke sana.
Penelitian baru dari MIT menemukan bahwa peta mental seperti itu juga dibuat dan diaktifkan ketika Anda hanya memikirkan rangkaian pengalaman, tanpa adanya gerakan fisik atau masukan sensorik. Dalam sebuah penelitian pada hewan, para peneliti menemukan bahwa korteks entorhinal menyimpan peta kognitif tentang apa yang dialami hewan saat mereka menggunakan joystick untuk menelusuri serangkaian gambar. Peta kognitif ini kemudian diaktifkan ketika memikirkan tentang rangkaian tersebut, bahkan ketika gambarnya tidak terlihat.
Ini adalah studi pertama yang menunjukkan dasar seluler dari simulasi mental dan imajinasi dalam domain nonspasial melalui aktivasi peta kognitif di korteks entorhinal.
Representasi mental yang dikenal sebagai peta kognitif diaktifkan ketika otak melakukan simulasi mental dari rute navigasi, menurut penelitian baru MIT. Kredit: Christine Daniloff, MIT; iStock
“Peta kognitif ini digunakan untuk melakukan navigasi mental, tanpa masukan sensorik atau keluaran motorik apa pun. Kami dapat melihat ciri khas peta ini yang muncul saat hewan tersebut mengalami pengalaman ini secara mental,” kata Mehrdad Jazayeri, seorang profesor ilmu otak dan kognitif, anggota McGovern Institute for Brain Research di MIT, dan penulis senior. dari penelitian ini.
Ilmuwan Penelitian McGovern Institute Sujaya Neupane adalah penulis utama makalah ini, yang diterbitkan pada 12 Juni di Alam. Ila Fiete, seorang profesor ilmu otak dan kognitif di MIT, anggota McGovern Institute for Brain Research MIT, dan direktur K. Lisa Yang Integrative Computational Neuroscience Center, juga merupakan penulis makalah ini.
Menjelajahi Peta Kognitif dalam Navigasi Mental
Banyak penelitian pada model hewan dan manusia telah menunjukkan bahwa representasi lokasi fisik disimpan di hipokampus, struktur kecil berbentuk kuda laut, dan korteks entorhinal di dekatnya. Representasi ini diaktifkan setiap kali hewan bergerak melalui ruang yang pernah dimasukinya sebelumnya, tepat sebelum melintasi ruang tersebut, atau saat sedang tidur.
“Sebagian besar penelitian sebelumnya berfokus pada bagaimana area ini mencerminkan struktur dan detail lingkungan saat hewan bergerak secara fisik di dalam ruang,” kata Jazayeri. “Saat hewan bergerak di dalam ruangan, pengalaman sensoriknya dikodekan dengan baik oleh aktivitas neuron di hipokampus dan korteks entorhinal.”
Dalam studi barunya, Jazayeri dan rekan-rekannya ingin mengeksplorasi apakah peta kognitif ini juga dibangun dan kemudian digunakan selama proses mental murni atau membayangkan gerakan melalui domain nonspasial.
Menyelidiki Peta Kognitif dalam Tugas Mental
Untuk mengeksplorasi kemungkinan tersebut, para peneliti melatih hewan untuk menggunakan joystick guna menelusuri jalur melalui serangkaian gambar (“landmark”) yang diberi jarak pada interval waktu yang teratur. Selama pelatihan, hewan hanya diperlihatkan sebagian kecil pasangan gambar, tetapi tidak semua pasangan. Setelah hewan belajar menavigasi melalui pasangan gambar pelatihan, para peneliti menguji apakah hewan dapat menangani pasangan gambar baru yang belum pernah mereka lihat sebelumnya.
Salah satu kemungkinannya adalah hewan tidak mempelajari peta kognitif dari urutan tersebut, dan malah menyelesaikan tugas menggunakan strategi menghafal. Jika demikian, mereka diperkirakan akan kesulitan dengan pasangan baru tersebut. Sebaliknya, jika hewan mengandalkan peta kognitif, mereka seharusnya dapat menggeneralisasi pengetahuan mereka ke pasangan baru tersebut.
“Hasilnya jelas,” kata Jazayeri. “Hewan mampu menavigasi secara mental di antara pasangan gambar baru sejak pertama kali diuji. Temuan ini memberikan bukti perilaku yang kuat untuk keberadaan peta kognitif. Namun, bagaimana otak membuat peta seperti itu?”
Pola Saraf dan Navigasi Mental
Untuk menjawab pertanyaan ini, para peneliti merekam dari satu neuron di korteks entorhinal saat hewan melakukan tugas ini. Respons saraf memiliki ciri yang mencolok: Saat hewan menggunakan joystick untuk bernavigasi di antara dua penanda, neuron menampilkan aktivitas khas yang terkait dengan representasi mental dari penanda di antaranya.
“Otak mengalami lonjakan aktivitas ini pada waktu yang diharapkan saat gambar-gambar di antaranya akan melewati mata hewan, yang tidak pernah terjadi,” kata Jazayeri. “Dan waktu antara lonjakan ini, yang terpenting, adalah waktu yang diharapkan hewan untuk mencapai masing-masing lonjakan tersebut, yang dalam kasus ini adalah 0,65 detik.”
Para peneliti juga menunjukkan bahwa kecepatan simulasi mental terkait dengan kinerja hewan dalam mengerjakan tugas: Ketika mereka sedikit terlambat atau lebih awal dalam menyelesaikan tugas, aktivitas otak mereka menunjukkan perubahan waktu yang sesuai. Para peneliti juga menemukan bukti bahwa representasi mental dalam korteks entorhinal tidak mengodekan fitur visual tertentu dari gambar, melainkan susunan ordinal dari titik acuan.
Mengembangkan Model Pembelajaran Komputasional
Untuk lebih jauh mengeksplorasi cara kerja peta kognitif ini, para peneliti membangun model komputasional untuk meniru aktivitas otak yang mereka temukan dan menunjukkan bagaimana hal itu dapat dihasilkan. Mereka menggunakan jenis model yang dikenal sebagai model atraktor berkelanjutan, yang awalnya dikembangkan untuk memodelkan bagaimana korteks entorhinal melacak posisi hewan saat bergerak, berdasarkan masukan sensorik.
Para peneliti menyesuaikan model dengan menambahkan komponen yang mampu mempelajari pola aktivitas yang dihasilkan oleh masukan sensorik. Model ini kemudian dapat belajar menggunakan pola-pola tersebut untuk merekonstruksi pengalaman-pengalaman tersebut di kemudian hari, ketika tidak ada masukan sensorik.
“Elemen kunci yang perlu kami tambahkan adalah sistem ini memiliki kapasitas untuk belajar dua arah dengan berkomunikasi menggunakan masukan sensorik. Melalui pembelajaran asosiasional yang dilalui model, model tersebut benar-benar akan menciptakan kembali pengalaman sensorik tersebut,” kata Jazayeri.
Para peneliti sekarang berencana untuk menyelidiki apa yang terjadi di otak jika penandanya tidak ditempatkan secara merata, atau jika mereka tersusun dalam sebuah cincin. Mereka juga berharap dapat merekam aktivitas otak di hipokampus dan korteks entorhinal saat hewan tersebut pertama kali belajar melakukan tugas navigasi.
“Melihat struktur memori menjadi terkristalisasi dalam pikiran, dan bagaimana hal itu mengarah pada aktivitas saraf yang muncul, adalah cara yang sangat berharga untuk menanyakan bagaimana pembelajaran terjadi,” kata Jazayeri.
Referensi: “Navigasi mental di korteks entorhinal primata” oleh Sujaya Neupane, Ila Fiete dan Mehrdad Jazayeri, 12 Juni 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07557-z
Penelitian ini didanai oleh Dewan Penelitian Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknik Kanada, Dana Penelitian Québec, Institut Kesehatan Nasionaldan Penghargaan Ilmu Otak Paul dan Lilah Newton.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
