Hipokamp w mózgu działa jak GPS z wbudowaną mapą skarbów — rewolucyjne odkrycie amerykańskich naukowców

Naukowcy z Wu Tsai Neuro Institute w USA odkryli fascynujący mechanizm działania mózgu, który może zrewolucjonizować nasze rozumienie pamięci i motywacji. Okazuje się, że myszy — a prawdopodobnie także ludzie — posiadają w hipokampie specjalne mapy nagród, które aktualizują się niemal błyskawicznie, gdy zmienia się lokalizacja wartościowych obiektów. Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Neuroscience pokazuje, jak elastyczny jest nasz mózg w dostosowywaniu się do zmieniających się warunków.

Zespół kierowany przez profesor Lisę Giocomo wykorzystał najnowocześniejsze technologie neuronaukowe, aby zajrzeć do wnętrza pracującego mózgu gryzoni. Badacze stworzyli dla myszy wirtualne środowisko, w którym zwierzęta poruszały się po cyfrowym korytarzu, otrzymując nagrody w postaci kropli słodkiej wody w określonych miejscach. Kluczowe było to, że lokalizacja nagród była ukryta — myszy nie miały żadnych wizualnych wskazówek, gdzie mogą spodziewać się przyjemnego doświadczenia.

Używając mikroskopii dwufotonowej, naukowcy mogli obserwować aktywność pojedynczych neuronów w hipokampie w czasie rzeczywistym. To pozwoliło im zobaczyć, jak mózg reaguje na zmiany lokalizacji nagród. Gdy badacze przenosili ukryte miejsca z nagrodami, działo się coś niezwykłego — część neuronów natychmiast przestawiała swoją aktywność na nową lokalizację, tworząc zaktualizowaną mapę doświadczeń w ciągu sekund.

Odkrycie okazało się jeszcze bardziej fascynujące, gdy naukowcy zrozumieli, że w hipokampie działają równolegle dwa różne systemy neuronalne. Pierwszy tworzy stabilną mapę przestrzenną otoczenia, działając jak tradycyjny GPS. Drugi system jest znacznie bardziej dynamiczny — śledzi lokalizacje wszystkiego, co wartościowe dla zwierzęcia, i potrafi się błyskawicznie adaptować do zmian. Te mapy częściowo się pokrywają, co oznacza, że te same neurony mogą uczestniczyć w obu systemach jednocześnie.

Mapa nagród okazała się niezwykle elastyczna. Potrafi oznaczać przyjemne miejsca nawet w odległości kilku metrów od rzeczywistej lokalizacji nagrody, co dla człowieka odpowiadałoby kilku blokom miejskim. To jakby mózg tworzył swoistą strefę dobrego samopoczucia wokół ważnych miejsc, pomagając zwierzęciu lepiej zapamiętać kontekst pozytywnych doświadczeń.

Badacze zaobserwowali także fascynujące zjawisko dotyczące alokacji zasobów mózgowych. Im częściej myszy odwiedzały miejsca z nagrodami, tym więcej neuronów angażowało się w tworzenie ich mapy. Mózg jakby mówił: to miejsce jest ważne, przydzielę mu więcej mocy obliczeniowej. Dodatkowo zmiany w neuronalnej mapie nagród często wyprzedzały zmiany w zachowaniu zwierząt — mózg zdawał się wiedzieć o nowej lokalizacji nagrody, zanim zwierzę zaczęło tam świadomie podążać.

To odkrycie ma ogromne znaczenie dla zrozumienia różnych chorób i zaburzeń neurologicznych. W demencji połączenie między mapą przestrzenną a mapą nagrody może zostać zaburzone. Osoba z otępieniem może nie pamiętać sekwencji wydarzeń — czy wypiła poranną kawę w kuchni, czy przyniosła ją ze sobą w samochodzie. To może wynikać z rozpadu połączeń między tymi dwoma systemami mapowania w mózgu.

Z kolei w uzależnieniu mechanizm działa odwrotnie — połączenie między mapami staje się zbyt silne. Miejsca, w których osoba zażywała substancje psychoaktywne, mogą wywoływać nawroty nawet po długim okresie abstynencji. To jakby niemożność wymazania z wewnętrznego GPS-a tras prowadzących do niebezpiecznych miejsc. Zrozumienie tego mechanizmu może pomóc w opracowywaniu nowych terapii, które albo osłabią nadmiernie silne połączenia w przypadku uzależnień, albo wzmocnią osłabione połączenia u osób z zaburzeniami poznawczymi.

Przyszłe badania skupią się na badaniu mechanizmów decyzyjnych mózgu — jak wybiera między eksploracją nowych miejsc a powrotem do sprawdzonych lokalizacji. Naukowcy planują także zbadać, czy podobne mapy nagród działają w przypadku interakcji społecznych. Czy mózg używa podobnych mechanizmów neuronalnych do znajdowania przyjaciół i pożywienia? Technologia w końcu osiągnęła poziom, który pozwala badać te bardziej złożone zachowania.

To badanie pokazuje niezwykłą plastyczność i zdolności adaptacyjne naszego mózgu. W ciągu kilku sekund potrafi on przebudować fundamentalne mapy rzeczywistości, by pomóc nam odnaleźć się w zmieniającym się świecie. Może właśnie dlatego tak szybko przyzwyczajamy się do nowych miejsc i sytuacji — i tak trudno zapominamy te, które kiedyś były dla nas ważne. Hipokamp okazuje się nie tylko centrum pamięci i nawigacji, ale także wyrafinowanym systemem oceny wartości naszych doświadczeń.

Źródła:

https://www.nature.com/articles/s41593-025-01985-4 

https://news.stanford.edu/stories/2025/06/neural-maps-brain-reward-research-dementia-addiction

https://neurosciencenews.com/brain-map-reward-adaption-29250/