Could Prolonged Usage of GPS Navigation Implemented in Augmented Reality Smart Glasses Affect Hippocampal Functional Connectivity?

Brýle pro rozšířenou realitu (augmented reality, AR) v kombinaci s GPS navigací představují rychle se vyvíjející technologii, která umožňuje externalizovat navigační doevednosti. S ohledem na očekávané každodenní užívání této technologie by měl být prozkoumán její vliv na neuropolastické změny mozku a navigační dovednosti uživatelů. Tato stuje si bere za cíl zhodnotit možné změny ve funkční konektivitě (functional connectivity, FC) hipokampu a ostatních oblastí mozku, které se podílejí na navigačních dovednostech. Účastníci studie, celkem 33, podstoupili dvě klidová měření funkční konektivity pomocí magnetické rezonance (resting state functional magneticresonance imaging, rsfMRI), první před začátkem studie, druhé po třech mesících. Po dobu těchto tří měsíců požívali učastníci v experimentální skupině, 17 účastníků, AR brýle (Vuzix M100) vybavené GPS navigačním systémem při pěším pohybu v reálném prostředí. Kontrolní skupina, 16 účastníků, žádné podobné zařízení k navigaci při pohybu pěšky během tohoto období nepoužívala. Data z rsfMRI byla analyzována seed-drive přístupem. Model virtuálního města byl použit k otestování navigačních dovedností účasntíků a to před i po používání AR brýlí. Při prvním měření jsme zaznamenali silné provázání pravého a levého hipokampu (p < 0.05, se FDR korekcí). Malé změny ve vzájemné funkční konektivitě obou polovin hipokampu, v jejich konektiviě s temporálními oblastmi mozku a s mozečkem (0.05, bez FRD korekce) byly pozorovány u obou skupin. Experimentální skupina vykazovala znížení funkční Augmented reality (AR) glasses with GPS navigation represent the rapidly evolving technology which spares (and externalizes) navigational capacities. Regarding the expected everyday usage of this device, its impact on neuroplastic brain changes and navigation abilities should be evaluated. This study aimed to assess possible changes in functional connectivity (FC) of hippocampus and other brain regions involved in spatial navigation. Thirty-three healthy participants completed two resting state functional magnetic resonance imaging (rsfMRI) measurements at the baseline and after 3 months. For this period, the experimental group (n = 17) has had used AR device (Vuzix M100) with incorporated GPS guidance system during navigation in real world. Participants from the control group (n = 16) have not used any GPS device while navigating during walking. The rsfMRI FC of right and left hippocampi was analyzed using a seed-driven approach. Virtual city task was used to test navigational abilities both before and after the usage of AR device. We identified strong functional coupling of right and left hippocampi at the baseline (p < 0.05, FDR corrected). Mild changes in bilateral hippocampal FC (p < 0.05, FDR uncorrected) were observed in both assessed groups mainly between the bilateral hippocampi and between each hippocampus and temporal regions and cerebellum. However, the experimental group showed FC decrease after three months of using GPS navigation implemented in AR glasses in contrast to FC increase in the control group without such intervention. Importantly, no effect of intervention on navigational abilities was observed. Our observation supports the assumption that externalization of spatial navigation to technological device (GPS in AR glasses) can decrease the functional coupling between hippocampus and associated brain regions. Considering some limitations of the present study, further studies should elucidate the mechanism of the observed changes and their impact on cognitive abilities.