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 basado en la inercia en animales en 1873. [1] Los estudios que comenzaron 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 después de haber realizado un tortuoso viaje de ida. 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 volver a casa. Este proceso se denominó integración de trayectorias 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 le dice al resto del cerebro qué movimientos se ordenaron y ejecutaron) y el flujo óptico (información del sistema visual que señala qué tan rápido se mueve el mundo visual más allá de 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 de la Tierra en el caso de los animales subterráneos (por ejemplo, la rata topo ) puede permitir la integración de trayectorias. [2]
Los estudios en artrópodos , especialmente en la hormiga del desierto del Sahara ( Cataglyphis bicolor ), revelan la existencia de mecanismos de integración de trayectorias altamente efectivos que dependen de la determinación de la dirección (por luz polarizada o posición del sol) y cálculos de distancia (mediante el monitoreo del movimiento de las patas o el 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.
La segunda, a principios de los años 1990, es que las neuronas de las regiones vecinas (incluido el tálamo anterior y el postsubículo ) , llamadas 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 trayectorias, ya que es posible manipular la información del movimiento y ver cómo responden las células de lugar y de dirección de la cabeza (un procedimiento mucho más simple que entrenar a un animal, que es muy lento).
El tercer hallazgo fue que las neuronas de la corteza entorinal dorso-medial , que proporciona información a las células de lugar en el hipocampo, se activan de manera métricamente regular en toda la superficie de un entorno determinado. Los patrones de actividad de estas células de cuadrícula se parecen mucho a una hoja de papel cuadriculado organizada hexagonalmente y sugieren un posible sistema métrico que las células de lugar pueden utilizar para calcular distancias. Queda por ver si las células de lugar y de cuadrícula realmente calculan una señal de integración de trayectorias, pero existen modelos computacionales que sugieren que esto es plausible. Ciertamente, el daño cerebral en estas regiones parece perjudicar 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 rutas en mamíferos] es una consecuencia de la integración de señales internas provenientes de señales vestibulares y de la copia eferente motora". [4]