آیا تا به حال فکر کردهاید که چگونه بدون نگاه کردن به نقشه، راه خود را در محلهای آشنا پیدا میکنید یا چگونه میتوانید یک مسیر میانبر جدید را در شهری که سالها در آن زندگی کردهاید، کشف کنید؟ این توانایی شگفتانگیز، که ما اغلب آن را بدیهی میدانیم، نتیجهی یک سیستم ناوبری فوقالعاده پیچیده و دقیق در مغز ماست؛ یک GPS درونی که دائماً در حال کار است تا موقعیت ما را در جهان مشخص کند. این سیستم بسیار فراتر از به خاطر سپردن یک سری دستورالعمل ساده مانند «به چپ بپیچ» یا «مستقیم برو» عمل میکند. در واقع، مغز ما یک نقشه ذهنی غنی و پویا از محیط اطراف خود میسازد.
این ایده اولین بار در سال ۱۹۴۸ توسط روانشناسی به نام ادوارد تولمن مطرح شد. او مفهوم «نقشه شناختی» را پیشنهاد داد؛ یک بازنمایی ذهنی از فضا که به ما امکان میدهد روابط فضایی بین مکانهای مختلف را درک کنیم. این نظریه در زمان خود انقلابی بود، زیرا دیدگاه رایج رفتارگرایان را به چالش میکشید که معتقد بودند یادگیری صرفاً یک فرآیند پاسخ به محرک است. تولمن با آزمایش روی موشها نشان داد که آنها صرفاً یک مسیر مشخص را حفظ نمیکنند، بلکه نقشهای کلی از ماز را در ذهن خود ایجاد میکنند که به آنها اجازه میدهد در صورت مسدود شدن مسیر اصلی، راههای جدیدی پیدا کنند.
اما این نقشه شناختی دقیقاً در کجای مغز قرار دارد و چگونه کار میکند؟ دههها طول کشید تا عصبشناسان قطعات این پازل را کنار هم بگذارند. نقطه عطف این اکتشافات در سال ۱۹۷۱ رخ داد، زمانی که جان اوکیف، عصبشناس بریتانیایی-آمریکایی، در حال بررسی فعالیت مغز موشهایی بود که آزادانه در یک جعبه حرکت میکردند. او متوجه شد که نورونهای خاصی در ناحیهای از مغز به نام هیپوکامپ، فقط زمانی فعال میشوند که موش در مکان خاصی از جعبه قرار دارد. او این سلولها را «سلولهای مکانی» (Place Cells) نامید. این سلولها مانند یک سنجاق «شما اینجا هستید» روی نقشه ذهنی عمل میکنند و به مغز میگویند که ما در کجای محیط قرار داریم.
این کشف فوقالعاده بود، اما هنوز یک سؤال باقی بود: این نقشه چگونه ساخته میشود؟ چگونه مغز فواصل و جهتها را اندازهگیری میکند؟ پاسخ این سؤال در سال ۲۰۰۵ توسط یک زوج دانشمند نروژی، می-بریت و ادوارد موزر، پیدا شد. آنها نوع دیگری از سلولها را در ناحیهای نزدیک به هیپوکامپ به نام قشر انتورینال کشف کردند. این سلولها که «سلولهای شبکهای» (Grid Cells) نامیده شدند، الگوی فعالیتی بسیار منظمی دارند. آنها در چندین مکان مختلف فعال میشوند و نقاط فعالیتشان یک شبکه ششضلعی کامل را در سراسر محیط تشکیل میدهد. این سلولها یک سیستم مختصات درونی برای مغز فراهم میکنند، شبیه به خطوط طول و عرض جغرافیایی روی نقشه که به ما امکان میدهد فواصل و مسیرها را محاسبه کنیم.
این سیستم GPS مغزی تنها به این دو نوع سلول محدود نمیشود. سلولهای دیگری نیز در این ارکستر پیچیده نقش دارند: «سلولهای جهتیاب سر» (Head Direction Cells) که مانند یک قطبنمای داخلی عمل میکنند و جهت حرکت ما را مشخص میکنند، و «سلولهای مرزی» (Boundary Cells) که هنگام نزدیک شدن به موانع فیزیکی مانند دیوارها فعال میشوند. ترکیب هماهنگ تمام این سلولها به مغز ما اجازه میدهد تا یک نقشه شناختی دقیق و انعطافپذیر بسازد. به لطف همین سیستم است که میتوانیم مسیرهای جدید را تصور کنیم، میانبرها را پیدا کنیم و حتی اگر گم شویم، راه بازگشت به خانه را بیابیم. این اکتشافات آنقدر مهم بودند که جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال ۲۰۱۴ به جان اوکیف و زوج موزر اهدا شد. بنابراین، دفعه بعد که بدون زحمت در شهر قدم میزنید، به یاد داشته باشید که یک جهان کامل از محاسبات پیچیده در مغز شما در حال وقوع است؛ جهانی که توسط سلولهای مکانی، شبکهای و جهتیاب هدایت میشود و به ما کمک میکند تا جایگاه خود را در جهان پیدا کنیم.