Πρωτοποριακή μελέτη αποκαλύπτει πώς ο εγκέφαλος συγκρατεί τις νέες πληροφορίες

Πώς μαθαίνουμε κάτι νέο; Πώς κωδικοποιούνται στον εγκέφαλό μας οι νέες πληροφορίες; Αυτό που γνωρίζαμε μέχρι τώρα είναι ότι ο εγκέφαλός μας υφίσταται προσαρμογές για να «φιλοξενήσει» τις νέες πληροφορίες. Προκειμένου να ακολουθήσει μια νέα συμπεριφορά ή να διατηρήσει νέες πληροφορίες, το κύκλωμα του εγκεφάλου υφίσταται αλλαγές. Τέτοιες τροποποιήσεις οδηγούν σε τρισεκατομμύρια συνάψεις - τις συνδέσεις μεταξύ μεμονωμένων νευρικών κυττάρων, που ονομάζονται νευρώνες -- όπου λαμβάνει χώρα η επικοινωνία του εγκεφάλου. Σε μια περίπλοκα συντονισμένη διαδικασία, οι νέες πληροφορίες κάνουν ορισμένες συνάψεις να γίνονται ισχυρότερες με νέα δεδομένα, ενώ άλλες εξασθενούν. 

Οι νευροεπιστήμονες που έχουν μελετήσει προσεκτικά αυτές τις αλλαγές, γνωστές ως «συναπτική πλαστικότητα», έχουν εντοπίσει πολυάριθμες μοριακές διεργασίες που προκαλούν τέτοια πλαστικότητα. Ωστόσο, η κατανόηση των «κανόνων» για την επιλογή των συνάψεων που υποβάλλονται σε αυτή τη διαδικασία παρέμεινε άγνωστη, ένα μυστήριο που τελικά υπαγορεύει τον τρόπο με τον οποίο συλλαμβάνονται οι μαθημένες πληροφορίες στον εγκέφαλο.

Τώρα, νευροβιολόγοι του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια του Σαν Ντιέγκο William "Jake" Wright, Nathan Hedrick και Takaki Komiyama ανακάλυψαν βασικές λεπτομέρειες σχετικά με αυτή τη διαδικασία.

Όπως δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια πρωτοποριακή μεθοδολογία οπτικοποίησης του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένης της απεικόνισης 2 φωτονίων, για να μεγεθύνουν την εγκεφαλική δραστηριότητα των ποντικών και να παρακολουθήσουν τις δραστηριότητες των συνάψεων και των κυττάρων νευρώνων κατά τη διάρκεια μαθησιακών δραστηριοτήτων. Με την ικανότητα να βλέπουμε μεμονωμένες συνάψεις όπως ποτέ άλλοτε, οι νέες εικόνες αποκάλυψαν ότι οι νευρώνες δεν ακολουθούν ένα σύνολο κανόνων κατά τη διάρκεια των επεισοδίων μάθησης, όπως είχε υποτεθεί στη συμβατική σκέψη. Αντίθετα, τα δεδομένα αποκάλυψαν ότι μεμονωμένοι νευρώνες ακολουθούν πολλούς κανόνες, με τις συνάψεις σε διαφορετικές περιοχές να ακολουθούν διαφορετικούς κανόνες. Αυτά τα νέα ευρήματα βοηθούν στην πρόοδο σε πολλούς τομείς, από διαταραχές του εγκεφάλου και της συμπεριφοράς έως την τεχνητή νοημοσύνη.

Οι νέες πληροφορίες μοιάζουν πολλά υποσχόμενες για το μέλλον της τεχνητής νοημοσύνης και των νευρωνικών δικτύων που μοιάζουν με τον εγκέφαλο στα οποία λειτουργούν. Συνήθως ένα ολόκληρο νευρωνικό δίκτυο λειτουργεί σε ένα κοινό σύνολο κανόνων πλαστικότητας, αλλά αυτή η έρευνα συνάγει πιθανούς νέους τρόπους σχεδιασμού προηγμένων συστημάτων τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιώντας πολλαπλούς κανόνες σε μοναδικές μονάδες.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Τέλος, τα ευρήματα θα μπορούσαν να προσφέρουν ένα νέο τρόπο αντιμετώπισης καταστάσεων όπως ο εθισμός, η διαταραχή μετατραυματικού στρες και η νόσος Αλτσχάιμερ, καθώς και νευροαναπτυξιακές διαταραχές όπως ο αυτισμός.