Νευροεπιστήμονες από ολόκληρο τον κόσμο εργάστηκαν παράλληλα για να χαρτογραφήσουν για πρώτη φορά ολόκληρη την εγκεφαλική δραστηριότητα ποντικών ενώ εκείνοι έπαιρναν αποφάσεις. Εμφύτευσαν ηλεκτρόδια στον εγκέφαλο των ποντικών για να καταγράψουν ταυτόχρονα τη δραστηριότητα περισσότερων από μισό εκατομμύριο νευρώνων κατανεμημένων στο 95% του όγκου του εγκεφάλου των τρωκτικών.
Οι ερευνητές του Διεθνούς Εργαστηρίου Εγκεφάλου (International Brain Laboratory, IBL), μιας μεγάλης κλίμακας διεθνούς ερευνητικής κοινοπραξίας, παρουσίασαν τα ευρήματά τους σε δύο δημοσιεύσεις στο περιοδικό Nature, αποκαλύπτοντας πληροφορίες για το πώς η λήψη αποφάσεων εκτυλίσσεται σε ολόκληρο τον εγκέφαλο ποντικών με την ανάλυση μεμονωμένων κυττάρων. Αυτός ο χάρτης δραστηριότητας σε ολόκληρο τον εγκέφαλο αμφισβητεί την παραδοσιακή ιεραρχική άποψη για την επεξεργασία πληροφοριών μέσα σε αυτόν και δείχνει ότι η λήψη αποφάσεων κατανέμεται σε πολλές εγκεφαλικές περιοχές με εξαιρετικά συντονισμένο τρόπο.
«Αυτή είναι η πρώτη φορά που κάποιος δημιουργεί έναν πλήρη νευρωνικό χάρτη ολόκληρου του εγκεφάλου κατά τη λήψη αποφάσεων. Η κλίμακα είναι πρωτοφανής, καθώς καταγράψαμε πάνω από μισό εκατομμύριο νευρώνες σε 139 ποντίκια σε 12 εργαστήρια, καλύπτοντας 279 περιοχές του εγκεφάλου, οι οποίες συνολικά αντιπροσωπεύουν το 95% του όγκου του εγκεφάλου του ποντικού. Η δραστηριότητα λήψης αποφάσεων, και ιδιαίτερα η ανταμοιβή, φώτισε τον εγκέφαλο σαν χριστουγεννιάτικο δέντρο», εξήγησε ο καθηγητής Alexandre Pouget, συνιδρυτής του IBL και επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης.
Ο χάρτης του εγκεφάλου κατέστη δυνατός χάρη σε μια σημαντική διεθνή συνεργασία νευροεπιστημόνων από πολλά πανεπιστήμια σε όλη την Ευρώπη και τις ΗΠΑ. Η κοινοπραξία IBL, που ξεκίνησε επίσημα το 2017, εισήγαγε ένα νέο μοντέλο συνεργασίας στη νευροεπιστήμη που χρησιμοποιεί ένα τυποποιημένο σύνολο εργαλείων και αγωγών επεξεργασίας δεδομένων που κοινοποιούνται σε πολλά εργαστήρια, διασφαλίζοντας την αναπαραγωγιμότητα των δεδομένων. Αυτή η οραματική προσέγγιση αντλεί έμπνευση από συνεργασίες μεγάλης κλίμακας στη φυσική και τη βιολογία, όπως το CERN και το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος.
{https://www.youtube.com/watch?v=RSBDnDD2Efo}
«Είχαμε δει πόσο επιτυχημένες ήταν οι συνεργασίες μεγάλης κλίμακας στη φυσική, στην αντιμετώπιση ερωτημάτων που κανένα εργαστήριο δεν μπορούσε να απαντήσει, και θέλαμε να δοκιμάσουμε την ίδια προσέγγιση στη νευροεπιστήμη. Ο εγκέφαλος είναι η πιο σύνθετη δομή που γνωρίζουμε στο σύμπαν και η κατανόηση του πώς καθοδηγεί τη συμπεριφορά απαιτεί διεθνή συνεργασία σε μια κλίμακα που να ταιριάζει με την πολυπλοκότητά του», σχολίασε ο καθηγητής Tom Mrsic-Flogel, Διευθυντής του Κέντρου Sainsbury Wellcome στο UCL και ένα από τα βασικά μέλη του IBL.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ηλεκτρόδια τελευταίας τεχνολογίας για ταυτόχρονες νευρωνικές καταγραφές, που ονομάζονται ανιχνευτές Neuropixels, για να μετρήσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα ενώ τα ποντίκια εκτελούσαν μια εργασία λήψης αποφάσεων. Στην εργασία, ένα ποντίκι κάθεται μπροστά σε μια οθόνη και ένα φως εμφανίζεται από την αριστερή ή από τη δεξιά πλευρά. Στη συνέχεια, το ποντίκι ανταποκρίνεται μετακινώντας έναν μικρό τροχό προς την κατάλληλη κατεύθυνση για να λάβει μια ανταμοιβή. Ωστόσο, σε ορισμένες δοκιμές, το φως είναι τόσο αχνό που το ζώο πρέπει να μαντέψει προς τα πού να στρίψει τον τροχό. Το ποντίκι χρησιμοποιεί τη συχνότητα εμφάνισης του φωτός στα αριστερά ή στα δεξιά που έχει προηγηθεί για να το βοηθήσει να κάνει αυτή την εικασία. Αυτές οι απαιτητικές δοκιμές επέτρεψαν στους ερευνητές να μελετήσουν πώς οι προηγούμενες προσδοκίες επηρεάζουν την αντίληψη και τη λήψη αποφάσεων.
Παρόλο που οι εμπλεκόμενοι επιστήμονες αναγνωρίζουν ότι τα δεδομένα δεν είναι οριστικά, συμφωνούν πως πρόκειται για μια αφετηρία στη νευρωνική μελέτη της λήψης αποφάσεων. Η αξία αυτών των δεδομένων έγκειται στο γεγονός ότι η νευρωνική οδός της λήψης αποφάσεων είναι πλέον σαφέστερη, γεγονός που θα τους επιτρέψει να κατανοήσουν καλύτερα τις πολύπλοκες ικανότητες σκέψης και να εκτελέσουν πιο προηγμένες αναλύσεις. Επιπλέον, το σύνολο δεδομένων είναι ανοικτό στην επιστημονική κοινότητα.
Ο ενήλικος ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περίπου 86 δισεκατομμύρια νευρώνες, καθένας από τους οποίους είναι ικανός να δημιουργήσει χιλιάδες συνάψεις (συνδέσεις). Αν και ζυγίζει περίπου 1,4 κιλά, το πολύτιμο αυτό όργανο καταναλώνει περίπου το 20% της συνολικής ενέργειας του σώματος σε κατάσταση ηρεμίας, ένα αξιοσημείωτα υψηλό ποσοστό για το μέγεθός του. Αν και οι σημερινοί υπερυπολογιστές ξεπερνούν τον εγκέφαλο σε αριθμητικούς υπολογισμούς, κανένας δεν φτάνει ακόμη την ενεργειακή του απόδοση ή την ικανότητά του για μάθηση, προσαρμογή και παράλληλη επεξεργασία. Υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος μπροστά πριν οι νευροεπιστήμονες μπορέσουν να χαρτογραφήσουν πλήρως τις νευρωνικές διεργασίες της ανθρώπινης λήψης αποφάσεων, αλλά μελέτες όπως αυτή τους φέρνουν ένα βήμα πιο κοντά.
Η ανάλυση του νευρωνικού χάρτη που προέκυψε είναι μια πρωτοποριακή στη μελέτη του εγκεφάλου και των νευρωνικών δικτύων του κατά τη διάρκεια της σκέψης. Επιπλέον, αποτελεί ορόσημο τόσο όσον αφορά τον τύπο του δείγματος που μελετήθηκε όσο και την έκταση της περιοχής του εγκεφάλου που καλύπτεται. Μέχρι σήμερα, είχαν χαρτογραφηθεί μόνο ολόκληροι εγκέφαλοι μύγας των φρούτων, προνυμφών ψαριών ή μικρά τμήματα πιο σύνθετων εγκεφάλων.
Πηγή: UCLA
