Novas idéias sobre como o cérebro desenvolve habilidades de navegação

Muitos estudos comportamentais sugerem que o uso de pontos de referência para navegar por espaços em larga escala-conhecido como navegação baseado em mapa-não é estabelecido até os 12 anos.

Um estudo de neurociência na Emory University contadores que assumem. Através de experimentos que combinam varreduras cerebrais e um ambiente virtual, os pesquisadores apelidaram de Tiny Town, mostraram que as crianças de cinco anos têm um sistema cerebral que suporta a navegação baseada em mapas.

O diário Anais da Academia Nacional de Ciências publicou a descoberta, a primeira evidência neural de que essa capacidade cognitiva está em vigor em crianças tão pequenas.

“Enquanto as habilidades de navegação em larga escala certamente continuam a se desenvolver ao longo da infância, nossas descobertas mostram que o sistema neural subjacente é estabelecido notavelmente cedo”, diz Yaelan Jung, primeiro autor do estudo e bolsista de pós-doutorado no Departamento de Psicologia de Emory.

“Em vez de levar uma década ou mais, a navegação baseada em mapas está em andamento na metade daquele tempo”, acrescenta Daniel Dilks, professor associado de psicologia e autor sênior do estudo. “As crianças de cinco anos têm o sistema cerebral, permitindo que eles encontrem o caminho de uma pequena e virtual cidade virtual. Eles não apenas sabem que a sorveteria na região montanhosa é diferente da loja de sorvetes na região do lago, como também sabem como navegar pelas ruas para chegar a cada uma delas”.

Mapeando o cérebro visual

Dilks está na vanguarda de identificar funções específicas do córtex visual relacionadas ao processamento de face, local e objetos – como reconhecemos e contornamos nosso mundo. Ele também é métodos pioneiros para estudar a linha do tempo para o desenvolvimento dessas funções, da infância à idade adulta.

“Duas questões fundamentais na neurociência”, explica ele, “são como o conhecimento é organizado no cérebro e as origens desse conhecimento. Em outras palavras, com que conhecimento você nasce e como o conhecimento se desenvolve à medida que cresce?”

A tecnologia da fmri oferece uma janela para essas perguntas. A técnica inofensiva e não invasiva usa um ímã gigante para escanear o cérebro e registrar as propriedades magnéticas no sangue. Ele mede o fluxo sanguíneo aumentado para uma região do cérebro, indicando que a região é mais ativa.

Nos estudos de adultos durante a década passada, o laboratório Dilks mostrou que três regiões seletivas de cenas no cérebro realizam tarefas separadas e sem sobreposição. A área do local parahippocampal (PPA) nos permite reconhecer lugares e agrupá -los em categorias. O complexo retrosplenial (RSC) mapeia os locais em seus locais adequados dentro de um espaço maior, permitindo -nos navegar de um lugar para outro. A área do local occipital (OPA) nos permite andar pelo ambiente imediato, sem esbarrar em limites ou outros obstáculos.

“Não podemos resolver a maioria dos problemas neurológicos agora”, diz Dilks. “Mas continuando a aprender mais sobre como o cérebro se desenvolve e funciona normalmente, continuamos nos aproximando de poder repará -lo quando algo der errado”.

Navegação de caminhada versus navegação baseada em mapa

Em 2024, Dilks e Jung descobriram que o sistema cerebral para caminhar pelo ambiente imediato, evitar limites e obstáculos, não se assemelha ao dos adultos até os 8 anos.

“Parece contra -intuitivo”, diz Dilks. “A maioria das crianças pode andar antes dos dois anos de idade. E, no entanto, o sistema cerebral, ajudando você a andar pelo seu ambiente imediato, não começa a parecer adulto até relativamente tarde.”

Dilks e Jung tinham uma teoria que as habilidades aparentemente mais complexas e sofisticadas da navegação baseada em mapas se desenvolvem mais cedo. Eles observaram que, mesmo antes de caminhar bem, as crianças são transportadas de sala em sala e levadas em carrinhos de um lugar para outro, permitindo que elas basicamente construam um mapa do ambiente.

Para o presente artigo, eles criaram protocolos experimentais para crianças de cinco anos testarem sua teoria.

Eles começaram com uma cidade virtual conhecida como Neuralville, desenvolvida pelo Dilks Lab para um estudo de adultos. Consiste em oito edifícios dispostos nas ruas ao redor de uma praça da cidade e orientada pelas quatro direções do cardeal.

Em testes com participantes de cinco anos de idade registrados no Emory Child Study Center, Jung logo soube que Neuralville era um pouco complicado demais para eles navegarem. Ela simplificou o paradigma, transformando -o em um triângulo e chamou de pequena cidade. Em vez de direções cardinais, paisagens distintas delineiam cada ponto do triângulo, incluindo o canto da montanha, o canto da árvore e a esquina do lago.

Ela criou seis estruturas para a pequena cidade, incluindo duas categorias geralmente de interesse para crianças: lojas de sorvetes, playgrounds e postos de bombeiros.

Tornando a ciência divertida

Fazer experimentos com participantes de crianças exige criatividade e paciência, diz Jung.

“Queremos fazer as perguntas científicas que estamos tentando responder”, explica ela, “mas também é importante que uma criança que participe de um estudo tenha um bom tempo. Queremos que ela sai com uma boa impressão de ciência”.

Jung familiarizou uma criança pela cidade virtual pela primeira vez usando as teclas de seta em um computador para se mover pelas ruas e chegar a lugares diferentes. Ela então convidou a criança para fazer o mesmo. “Foi fascinante que eles eram tão bons nisso”, diz ela.

Essa familiarização foi seguida por testes de seus conhecimentos. Ela mostrou imagens imóveis de Tiny Town para uma criança e fez perguntas como: Você viu esse prédio em Tiny Town? Está no canto da montanha?

A maioria das crianças passou neste teste e passou para a próxima fase: treinamento para digitalização.

Jung transformou o processo de treinamento em um jogo envolvendo os membros de crianças e laboratórios adultos. Um adulto apontava para a criança e dizia: “Congele!”

“As crianças adoraram. Eles gostavam especialmente de congelar os adultos na sala”, diz Jung. “Eles apontariam um de nós e diziam: ‘É a sua vez agora.'”

Os pesquisadores explicaram aos participantes que o scanner era como uma câmera e eles precisariam segurar perfeitamente, para que sua foto não estivesse embaçada quando executou uma tarefa enquanto estava na máquina.

As crianças foram treinadas para realizar a tarefa semelhante ao jogo, empurrando um botão em resposta a imagens emparelhadas de Tiny Town. Por exemplo, se uma imagem de um corpo de bombeiros específica foi mostrada com uma imagem de montanhas, eles precisavam apertar o botão se esse cenário mapeada corretamente para a pequena cidade.

Os participantes praticaram a tarefa em um scanner simulado antes de entrar no real para o experimento.

“Demos a eles um cobertor e um travesseiro para torná -lo aconchegante e explicamos que eles estariam assistindo a um filme em seu próprio teatro particular”, diz Jung. “Eles realmente gostaram dessa ideia.”

Os dados resultantes mostraram que as crianças de cinco anos podem aprender um mapa e mantê-los em suas mentes. E, para fazer isso, eles usaram seu RSC – a região do cérebro se especializou para codificar a localização dos edifícios em um mapa, permitindo -nos navegar de um lugar para outro.

A cereja no topo do bolo é que todos os envolvidos no estudo – incluindo os pesquisadores – gostaram da experiência.

“Foi muito divertido trabalhar com as crianças”, diz Jung. “Aprendi que os cinco anos de idade são um momento mágico para escanear uma criança. Eles não tendem a ter medo de coisas novas”.

O Dilks Lab está agora mergulhando mais profundamente na questão de como o cérebro desenvolve a capacidade de reconhecer e se mover sobre o mundo trabalhando em um protocolo para crianças pequenas.

Eles estão provando um desafio maior do que os bebês e crianças de cinco anos.

“Entre as idades de dois e três, as crianças basicamente não ouvem você”, diz Jung, mãe de três anos de idade.

Ela e seus companheiros de laboratório estão tentando estratégias envolvendo uma maquete de papelão de um scanner, desenhos animados e Cheerios.

“É fascinante explorar como os seres humanos usam diferentes partes do cérebro para comportamentos complexos e como isso muda com a idade e as experiências”, diz Jung. “Estamos estabelecendo as bases para aplicações clínicas, incluindo uma melhor compreensão do desenvolvimento neural típico versus atípico”.