Integración de trayectorias

La integración de trayectorias es el método que se cree que utilizan los animales para la navegación a estima .

Charles Darwin postuló por primera vez un sistema de navegación inercial en animales en 1873. ^{[ 1 ]} Estudios iniciados a mediados del siglo XX confirmaron que los animales podían regresar directamente a un punto de partida, como un nido, en ausencia de visión y tras haber realizado un viaje de ida sinuoso. Esto demuestra que pueden usar señales para rastrear la distancia y la dirección con el fin de estimar su posición y, por lo tanto, cómo regresar a casa. Este proceso se denominó integración de trayectoria para capturar el concepto de integración continua de señales de movimiento a lo largo del viaje. La manipulación de señales inerciales confirmó que al menos una de estas señales de movimiento (o idiotéticas ) es información de los órganos vestibulares , que detectan el movimiento en las tres dimensiones . Otras señales probablemente incluyen la propiocepción (información de los músculos y las articulaciones sobre la posición de las extremidades), la eferencia motora (información del sistema motor que indica al resto del cerebro qué movimientos se ordenaron y ejecutaron) y el flujo óptico (información del sistema visual que señala la velocidad a la que el mundo visual se mueve frente a los ojos). En conjunto, estas fuentes de información pueden indicar al animal en qué dirección se mueve, a qué velocidad y durante cuánto tiempo. Además, la sensibilidad al campo magnético terrestre en animales subterráneos (por ejemplo, la rata topo ) puede proporcionar integración de trayectoria. ^{[ 2 ]}

Estudios en artrópodos , especialmente en la hormiga del desierto del Sahara ( Cataglyphis bicolor ), revelan la existencia de mecanismos de integración de trayectoria altamente efectivos que dependen de la determinación de la dirección (por luz polarizada o posición del sol) y cálculos de distancia (por monitoreo del movimiento de las patas o flujo óptico). ^{[ 3 ]}

En los mamíferos, tres descubrimientos importantes arrojan luz sobre este tema.

La primera, a principios de la década de 1970, es que las neuronas de la formación hipocampal , llamadas células de lugar , responden a la posición del animal.

El segundo hallazgo, a principios de la década de 1990, es que las neuronas de regiones vecinas (incluido el tálamo anterior y el subículo posterior ), denominadas células de dirección de la cabeza , responden a la dirección de la cabeza del animal. Esto permite un estudio mucho más detallado de la integración de la trayectoria, ya que es posible manipular la información del movimiento y observar cómo responden las células de lugar y de dirección de la cabeza (un procedimiento mucho más sencillo que entrenar a un animal, lo cual es muy lento).

El tercer hallazgo fue que las neuronas de la corteza entorrinal dorsomedial , que transmite información a las células de lugar del hipocampo, se activan de forma métricamente regular en toda la superficie de un entorno determinado. Los patrones de actividad de estas células de cuadrícula se asemejan mucho a una hoja de papel cuadriculado organizada hexagonalmente , lo que sugiere un posible sistema métrico que las células de lugar podrían utilizar para calcular distancias. Aún está por verse si las células de lugar y las de cuadrícula computan realmente una señal de integración de trayectoria, pero existen modelos computacionales que sugieren que esto es plausible. Ciertamente, el daño cerebral en estas regiones parece afectar la capacidad de los animales para integrar trayectorias.

David Redish afirma que "Los experimentos cuidadosamente controlados de Mittelstaedt y Mittelstaedt (1980) y Etienne (1987) han demostrado de manera concluyente que esta capacidad [integración de trayectorias en mamíferos] es consecuencia de la integración de señales internas provenientes de señales vestibulares y copias eferentes motoras". ^{[ 4 ]}

• Mapa cognitivo
• percepción del movimiento

• Best PJ, White AM, Minai A (2001). "Procesamiento espacial en el cerebro: la actividad de las células de lugar del hipocampo". Annu Rev Neurosci . 24 : 459–486 . doi : 10.1146/annurev.neuro.24.1.459 . PMID 11283318 . 
• Etienne AS , Jeffery KJ (2004). "Integración de rutas en mamíferos" (PDF) . Hippocampus . 14 (2): 180– 192. doi : 10.1002/hipo.10173 . PMID 15098724. S2CID 1646974. Archivado del original (PDF) el 13 de agosto de 2017. Recuperado el 11 de septiembre de 2019 .  
• McNaughton BL, Battaglia FP, Jensen O, Moser EI, Moser MB (2006). "Integración de rutas y la base neural del 'mapa cognitivo'"". Nat Rev Neurosci . 7 (8): 663– 678. doi : 10.1038/nrn1932 . PMID 16858394 . S2CID 16928213 .  
• Redish, A David (1999). Más allá del mapa cognitivo . MIT Press.PDF
• Taube JS (1998). "Células de dirección de la cabeza y la base neurofisiológica del sentido de la dirección" . Prog Neurobiol . 55 (3): 225– 256. doi : 10.1016/S0301-0082(98)00004-5 . PMID 9643555. S2CID 38083940 .