Χάρτης εγκεφαλικής δραστηριότητας χωρίς προηγούμενο δημοσιεύθηκε από τη διεθνή ερευνητική σύμπραξη International Brain Laboratory (IBL), στην οποία συμμετέχουν επιστήμονες από το UCLA Health και κορυφαία πανεπιστήμια της Ευρώπης και των ΗΠΑ.
Σύμφωνα με δύο μελέτες που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές παρουσίασαν τον πρώτο ολοκληρωμένο χάρτη της δραστηριότητας του εγκεφάλου σε ποντίκια, σε ανάλυση επιπέδου μεμονωμένων νευρώνων. Τα ευρήματα προσφέρουν νέα κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λαμβάνονται αποφάσεις, δείχνοντας ότι η διαδικασία αυτή δεν περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές, αλλά ενεργοποιεί ολόκληρο τον εγκέφαλο με εξαιρετικά συντονισμένο τρόπο.
«Είναι η πρώτη φορά που καταγράφεται πλήρης, εγκεφαλικός χάρτης της δραστηριότητας μεμονωμένων νευρώνων κατά τη λήψη αποφάσεων. Καταγράψαμε πάνω από μισό εκατομμύριο νευρώνες σε 12 εργαστήρια, καλύπτοντας 279 περιοχές που αντιστοιχούν στο 95% του εγκεφάλου του ποντικιού. Η δραστηριότητα που σχετίζεται με την απόφαση και την ανταμοιβή έκανε τον εγκέφαλο να “λάμπει σαν χριστουγεννιάτικο δέντρο”», δήλωσε ο καθηγητής Alexandre Pouget, συνιδρυτής του IBL και επικεφαλής ομάδας στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης.
Το έργο κατέστη δυνατό χάρη στη συνεργασία δεκάδων νευροεπιστημόνων που εργάζονται με κοινά εργαλεία και διαδικασίες ανάλυσης δεδομένων, εξασφαλίζοντας αναπαραγωγιμότητα των αποτελεσμάτων. Το IBL, που ιδρύθηκε το 2017 με τη στήριξη των ιδρυμάτων Wellcome και Simons Foundation, υιοθέτησε ένα πρότυπο οργάνωσης εμπνευσμένο από διεθνείς επιστημονικές πρωτοβουλίες όπως το CERN και το Human Genome Project.
Η νέα εικόνα της λήψης αποφάσεων στον εγκέφαλο
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένους αισθητήρες Neuropixels για να καταγράψουν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου ενώ τα ποντίκια εκτελούσαν μια δοκιμασία επιλογής. Σε κάθε δοκιμή, ένα φως εμφανιζόταν αριστερά ή δεξιά και το ζώο έπρεπε να περιστρέψει έναν τροχό προς τη σωστή κατεύθυνση για να λάβει ανταμοιβή.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, το φως ήταν τόσο αμυδρό που το ποντίκι έπρεπε να «μαντέψει». Οι δοκιμές αυτές επέτρεψαν στους επιστήμονες να μελετήσουν πώς οι προηγούμενες εμπειρίες επηρεάζουν την αντίληψη και τη λήψη αποφάσεων.
Η πρώτη μελέτη, με τίτλο “A brain-wide map of neural activity during complex behaviour”, έδειξε ότι τα σήματα λήψης αποφάσεων είναι κατανεμημένα σε ολόκληρο τον εγκέφαλο και όχι περιορισμένα σε συγκεκριμένες περιοχές. Η δεύτερη, “Brain-wide representations of prior information”, αποκάλυψε ότι οι προσδοκίες που βασίζονται στην εμπειρία κωδικοποιούνται σε πολλές εγκεφαλικές δομές, ακόμη και σε αισθητηριακές περιοχές όπως ο θάλαμος.
Τα αποτελέσματα ενισχύουν την άποψη ότι ο εγκέφαλος λειτουργεί ως «μηχανή πρόβλεψης», όπου οι προσδοκίες παίζουν καθοριστικό ρόλο στη συμπεριφορά. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η κατανόηση αυτού του μηχανισμού μπορεί να συμβάλει στη μελέτη παθήσεων όπως η σχιζοφρένεια και ο αυτισμός.
Η σημασία της συνεργασίας και της ανοικτής επιστήμης
«Η συνεργασία μας παρήγαγε θεμελιώδεις γνώσεις για τα κυκλώματα του εγκεφάλου που υποστηρίζουν τη σύνθετη γνωστική λειτουργία. Είναι ένα μεγάλο βήμα μπροστά σε σχέση με την παραδοσιακή προσέγγιση που επικεντρωνόταν σε 1-2 περιοχές κάθε φορά», ανέφερε η καθηγήτρια Anne Churchland από το UCLA και μέλος του IBL.
«Η καταγραφή ολόκληρου του εγκεφάλου μάς δίνει πλέον τη δυνατότητα να κατανοήσουμε πώς συνδέονται όλα τα επιμέρους τμήματα. Ένα τέτοιο έργο δεν θα μπορούσε να υλοποιηθεί από ένα μόνο εργαστήριο», δήλωσε ο καθηγητής Kenneth Harris του UCL.
Ο καθηγητής Matteo Carandini, επίσης από το UCL, σημείωσε ότι ο νέος χάρτης περιγράφει τη δραστηριότητα περισσότερων από 650.000 νευρώνων με εξαιρετική ακρίβεια και ήδη αξιοποιείται από πολλούς ερευνητές διεθνώς ως πολύτιμος πόρος για νέες ανακαλύψεις.
Το επόμενο βήμα της έρευνας
Το IBL σχεδιάζει να επεκτείνει το έργο του πέρα από τη μελέτη της λήψης αποφάσεων, διερευνώντας ευρύτερα ερωτήματα της νευροεπιστήμης. Με νέα χρηματοδότηση, η ομάδα θα συνεχίσει να προωθεί μεγάλης κλίμακας και τυποποιημένα πειράματα, διατηρώντας τη δέσμευσή της στην ανοικτή επιστήμη και την κοινοχρησία δεδομένων.
«Ο εγκεφαλικός χάρτης είναι ένα εντυπωσιακό επίτευγμα, αλλά αποτελεί μόνο την αρχή. Το IBL απέδειξε πώς μια διεθνής ομάδα μπορεί να υπερβεί τα όρια της ατομικής έρευνας και να θέσει νέα πρότυπα για τη συνεργασία και τη διάχυση της γνώσης», δήλωσε η Tatiana Engel, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο Princeton και μέλος του IBL.
Πηγή: UCLA Healht
