Neurofizycy z Uniwersytetu w Kalifornii odkryli przestrzenną mapę neuronów w mózgu, która różnie reaguje na wirtualną rzeczywistość i na świat prawdziwy. Uzyskane przez nich wyniki mogą mieć istotne znaczenie dla producentów gier komputerowych, wojska, czy naukowców.


       „Wzorzec aktywności mózgu w rejonach zaangażowanych w naukę przestrzenną jest zupełnie inny w świecie wirtualnym niż w sytuacji, kiedy proces ten zachodzi w realnym świecie” - powiedział profesor Mayank Mehta. Od czasów, kiedy wiele osób żyje w wirtualnej rzeczywistości, ważne jest aby zrozumieć, dlaczego istnieją takie duże różnice pomiędzy dwoma światami. Naukowcy zajmują się szczegółowym badaniem hipokampu – rejonu mózgu zaangażowanego w choroby takie jak Alzheimer, zawał, depresja, schizofrenia, epilepsja, czy stres pourazowy. Hipokamp odgrywa także ważną rolę w tworzeniu nowych wspomnień, oraz w kreowaniu mentalnej mapy przestrzennej. Dla przykładu – kiedy zwiedzamy jakieś pomieszczenie, neurony w hipokampie selektywnie aktywują się. Tworzy się mapa poznawcza. Mechanizmy poprzez które mapa taka jest tworzona póki co pozostają tajemnicą, jednak naukowcy przypuszczają, że hipokamp oblicza odległości pomiędzy przedmiotami i różnymi obiektami - takimi jak budynki czy góry. W prawdziwym labiryncie, wskazówek dostarczają także dźwięki i zapachy, które pomagają naszemu mózgowi dokładnie określić powierzchnie i odległości.

   Aby sprawdzić, czy hipokamp rzeczywiście odgrywa istotną rolę w tworzeniu mapy przestrzennej, użyto tylko wizualnych punktów zwrotnych. Skonstruowano nieinwazyjną, wirtualną rzeczywistość i sprawdzono jak neurony hipokampu w mózgach szczurów reagują w świecie wirtualnym, bez możliwości użycia zmysłów takich jak zapach czy słuch. Naukowcy umieścili szczury w małych szelkach, na bieżniach otoczonych przez „wirtualny świat”, który stanowiły duże ekrany umieszczone w ciemnym, cichym pokoju. Naukowcy mierzyli aktywność setek neuronów w hipokampie szczurów. Obserwowano także zachowanie szczurów i aktywność ich neuronów podczas wędrówki po prawdziwym pokoju, który skonstruowany został na zwór tego wirtualnego.

     Naukowcy byli zaskoczeni, kiedy okazało się że wyniki z świata realnego i wirtualnego były całkowicie inne. W wirtualnym świecie neurony hipokampu szczurów zdawały się włączać w sposób całkowicie losowy, tak jakby nie miały pojęcia gdzie szczury się znajdują. Mimo tego szczury zdawały się zachowywać całkowicie normalnie zarówno w prawdziwym, jak i w wirtualnym świecie. Tak naprawdę dopiero dokładne matematyczne obliczenia sprawdzą, czy neurony w wirtualnym świecie są w stanie obliczyć odległości w jakich poruszały się szczury. Zaskakujący był też fakt, że ponad połowa neuronów aktywnych w świecie realnym - została wyłączona w świecie wirtualnym.

   Wirtualny świat wykorzystywany w badaniach był bardzo podobny do tych światów wirtualnych, jakie są wykorzystywane przez człowieka. Porównanie neuronów u szczura i człowieka jednak może być trudne.

Neurony Bacha”.

    Aby przeanalizować aktywność poszczególnych neuronów, zespół badaczy przeanalizował większą grupę komórek nerwowych. Wcześniejsze badania pokazały, że grupa neuronów tworzy kompleksową zależność przy użyciu rytmów mózgu. Te złożone rytmy są kluczowe dla procesu uczenia się i pamięci, jednak nie możemy słyszeć ani czuć tych rytmów. Te złożone zależności mogą być zaprzeczeniem ludzkiej wyobraźni. Neurony w tym regionie pamięci porozumiewają się z innymi przy użyciu dwóch zupełnie różnych języków w tym samym czasie. Jeden z nich oparty jest na rytmie, drugi – na intensywności. Każdy neuron hipokampu operuje dwoma językami jednocześnie, co można porównać do fenomenu wielokrotnych, konkurujących ze sobą dźwięków w melodii Bacha.

    Kiedy ludzie spacerują lub próbują sobie coś przypomnieć, aktywność hipokampu staje się bardzo rytmiczna. Rytmy te wspomagają tworzenie się wspomnień i naszą zdolność do przypominania sobie ich. Być może u osób cierpiących na różne choroby neurodegeneracyjne, te rytmy są ograniczone. Neurony zaangażowane w pamięć reagują z innymi częściami hipokampu jak orkiestra. Badacze wierzą, że poprzez synchronizację tych rytmów, lekarze byliby zdolni naprawić uszkodzoną pamięć, ale osiągnięcie tego jest dużym wyzwaniem.