Cercetătorii au finalizat prima hartă de activitate a unui creier de mamifere într-un duo de studii inovatoare și a rescris înțelegerea oamenilor de știință cu privire la modul în care se iau deciziile.
Proiectul, care implică o duzină de laboratoare și date din peste 600.000 de celule ale creierului de șoarece individual, a acoperit zone reprezentând peste 95% din creier. Constatări din cercetare, publicate în două Hârtii În jurnalul Nature, Sugerați că luarea deciziilor implică mult mai mult creierul decât se credea anterior.
Proiectul Mammoth a fost condus de Laboratorul internațional al creierului (IBL), o colaborare de neuroștiințiști experimentali și teoretici din toată Europa și din SUA, acești oameni de știință au fost uniți printr -un sentiment familiar și neplăcut.
„Am avut o problemă cu modul în care s -a făcut știința”, a spus Matteo Carandiniun neuroștiințist la University College London și un membru de bază al IBL.
În studiile anterioare ale creierului, multe laboratoare separate și -au propus să răspundă la întrebări mari despre organ, explorând modul în care activitatea creierului se raportează la comportament, de exemplu. Cu toate acestea, fiecare laborator a studiat această întrebare în creierul diferitelor șoareci și a efectuat sarcini comportamentale ușor diferite cu fiecare set de rozătoare. După ce ați adăugat în incertitudini în legătură cu modul în care fiecare grup de cercetare a definit regiuni distincte din creier, aceste neconcordanțe au încurcat rezultatele.
“Nu am ști dacă suntem de acord sau nu suntem de acord, pentru că atât de multe lucruri au fost diferite”, a spus Carandini pentru Live Science.
Înrudite: Cea mai detaliată hartă a creierului uman conține vreodată 3.300 de tipuri de celule
Așadar, IBL s -a reunit pentru a proiecta un singur experiment robust și standardizat pe o scară pe care niciun laborator individual nu l -ar putea aborda singur. Apoi au împerecheat acest megatest cu instrumente de măsurare a creierului de precizie și metode de analiză prestabilită pentru a face rezultatele cât mai reproductibile. Scopul experimentului ar fi să depășească un obstacol de durată în domeniu.
“Una dintre cele mai lungi provocări în neuroștiință este de a descifra modul în care variația sistemelor neuronale-atât structurale cât și funcționale-mapează asupra variației comportamentului”, Federico Turkheimerun neuroștiințist la King’s College London care nu a fost implicat în studiu, a declarat într -o declarație a Centrului de științe științifice din Marea Britanie.
Acest proiect a inclus în cele din urmă 139 de șoareci, răspândiți în 12 laboratoare din întreaga lume, care au fost implantate cu dispozitive de înregistrare a creierului numite sonde Neuropixels. Sondele pot înregistra simultan până la 1.000 de neuroni individuali. Cercetătorii au testat șoarecii cu o simplă sarcină comportamentală pe care fiecare dintre cele zeci de laboratoare ar putea să o reproducă în mod fiabil: cercetătorii au așezat șoareci în fața unui ecran, iar un marker cu dungi alb-negru ar clipi fie pe dreapta, fie la stânga. Dacă șoarecii au mutat o roată mică în aceeași direcție cu blițul, au primit o recompensă.
Pe baza a ceea ce ați citi într -un manual de neuroștiință, a spus Carandini, vă așteptați ca activitatea creierului care a avut loc în timpul experimentului să urmeze o cale liniară. În primul rând, celulele din cortexul vizual care recunosc imaginile s -ar aprinde, urmate de neuroni într -o altă parte a creierului, cum ar fi cortexul prefrontal, cunoscut a fi implicat în decizii abstracte. Aceste informații ar putea fi apoi combinate cu o activitate suplimentară care reprezentau experiențele anterioare ale mouse -ului – cu alte cuvinte, amintiri – înainte de a fi trimise în regiunile motorii ale creierului care controlează răspunsurile musculare.
Rezultatele cercetătorilor au susținut o parte din această reacție în lanț; Cortexul vizual a fost primul lucru care a activat, de exemplu. Cu toate acestea, alte descoperiri s -au confruntat cu așteptările echipei.
„Am găsit semnale de decizie și semnale legate de informațiile anterioare în mai multe regiuni cerebrale decât am putea crede”, a spus Carandini. Luate împreună, activitatea pe aproape toate regiunile creierului studiate ar putea fi folosită pentru a deduce dacă șoarecele a primit sau nu o recompensă.
În unele dintre studiile experimentale, cercetătorii au făcut ca marcajul de pe ecran să fie incredibil de leșin, așa că șoarecii au trebuit, în esență, să ghicească ce mod de a muta roata. A doua lucrare a naturii s -a concentrat pe modul în care șoarecii au folosit așteptările anterioare – pe baza locului în care a fost markerul în testele anterioare – pentru a -și informa ghicitul. Activitatea creierului care s -a aplecat atunci când șoarecii au ghicit în aceste sarcini a fost, de asemenea, mult mai distribuită în creier decât a anticipat echipa că va fi.
IBL și -a modelat abordarea pentru înțelegerea creierului asupra inițiativelor similare, cum ar fi experimentele de fizică a particulelor efectuate la Cern sau Proiectul genomului uman Muncește pentru a înțelege ADN -ul nostru. Pentru a descrie impactul proiectului, Carandini ajunge la un alt domeniu: astronomia.
El a menționat că primii astronomi ar putea privi în sus pe cerul nopții și să vadă fiecare stea, dar în detalii foarte slabe. Odată cu apariția telescopului, ar putea fi explorate corpuri cerești individuale. Lucrările anterioare în neuroștiință, a spus el, a fost „ca și cum cineva ar fi arătat un telescop doar către o galaxie, iar apoi diferiți astronomi și -ar fi arătat telescoapele spre diferite galaxii și au spus:„ Galaxia mea face asta! ” sau „Nu, galaxia mea face asta!” Noul proiect, a explicat el, a fost ca și cum ai putea vedea toate caracteristicile cerului nopții deodată.
O astfel de lucrare a fost posibilă doar cu progresele tehnologice recente și o colaborare îmbunătățită în laboratoare, dar Carandini speră că acum poate fi folosită pentru a aborda alte întrebări mari despre creier. Rezultatele lucrării actuale sunt doar corelaționale, așa că în prezent nu este posibil să spunem dacă activitatea creierului observată determină direct o decizie sau este asociată doar cu procesul.
„Cred că aceasta este următoarea frontieră”, a spus el, „este să adauge cauzalitate studiului”.