Εντοπίστηκαν «μαθηματικοί νευρώνες» στον εγκέφαλο

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει νευρώνες που πυροδοτούνται ειδικά κατά τη διάρκεια ορισμένων μαθηματικών ασκήσεων. Αυτό έδειξε πρόσφατη μελέτη που διεξήχθη από τα Πανεπιστήμια του Tübingen και της Βόννης. Τα ευρήματα δείχνουν ότι ορισμένοι από τους νευρώνες που ανιχνεύονται, είναι ενεργοί αποκλειστικά όταν κάνουμε πρόσθεση, ενώ άλλοι είναι ενεργοί κατά τις αφαιρέσεις, ανεξάρτητα από το αν η εντολή υπολογισμού είναι γραμμένη ως λέξη ή σύμβολο. Τα αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί στο περιοδικό Current Biology.

Οι ερευνητές επωφελήθηκαν από ένα ιδιαίτερο προσόν του τμήματος Επιληπτολογίας στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Βόννης: Την εξειδίκευσή του σε χειρουργικές επεμβάσεις στον εγκέφαλο ατόμων με επιληψία. Σε ορισμένους ασθενείς, οι κρίσεις προέρχονται πάντα από την ίδια περιοχή του εγκεφάλου. Προκειμένου να εντοπιστεί με ακρίβεια αυτή η ελαττωματική περιοχή, οι γιατροί εμφυτεύουν αρκετά ηλεκτρόδια στους ασθενείς. Οι ανιχνευτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ακριβή προσδιορισμό της προέλευσης του σπασμού. Επιπλέον, η δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων μπορεί να μετρηθεί μέσω της καλωδίωσης.

Στην παρούσα μελέτη συμμετείχαν πέντε γυναίκες και τέσσερις άνδρες. Είχαν εμφυτευμένα ηλεκτρόδια στον κροταφικό λοβό του εγκεφάλου για να καταγράφουν τη δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων. Οι συμμετέχοντες έπρεπε να εκτελέσουν απλές αριθμητικές πράξεις, ενώ φάνηκε ότι κατά την πρόσθεση και την αφαίρεση ενεργοποιήθηκαν διαφορετικοί νευρώνες.

«Ακόμα και όταν αντικαταστήσαμε τα μαθηματικά σύμβολα με λέξεις, το αποτέλεσμα παρέμεινε το ίδιο», εξηγεί η Esther Kutter, υποψήφια διδάκτωρ. «Για παράδειγμα, όταν ζητήθηκε από τους συμμετέχοντες να υπολογίσουν το «5 και το 3», οι νευρώνες πρόσθεσής τους έδρασαν ξανά, ενώ για «7 μείον 4», οι νευρώνες αφαίρεσης ενεργοποιήθηκαν».

Αυτό δείχνει ότι τα κύτταρα που ανακαλύφθηκαν, κωδικοποιούν τις μαθηματικές πράξεις τις οποίες ο εγκέφαλος πρέπει να εκτελέσει. Έτσι, η εγκεφαλική δραστηριότητα έδειξε με μεγάλη ακρίβεια τι είδους εργασίες υπολόγιζαν επί του παρόντος οι συμμετέχοντες... Οι ερευνητές τροφοδότησαν τα πρότυπα δραστηριότητας των κυττάρων σε ένα πρόγραμμα υπολογιστή. Ταυτόχρονα, προσδιόρισαν στο λογισμικό εάν τα υποκείμενα υπολόγιζαν ένα άθροισμα ή μια διαφορά. Όταν ο αλγόριθμος ήρθε αντιμέτωπος με νέα δεδομένα δραστηριότητας, ήταν σε θέση να προσδιορίσει με ακρίβεια κατά τη διάρκεια της υπολογιστικής λειτουργίας που είχε καταγραφεί.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

«Αυτή η μελέτη σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς την καλύτερη κατανόηση μιας από τις πιο σημαντικές μας ικανότητες, δηλαδή του υπολογισμού με αριθμούς», τονίζει ο καθηγητής Επιληπτολογίας του Πανεπιστημίου της Βόννης, Florian Mormann. Οι δύο ομάδες από τη Βόννη και το Tübingen θέλουν τώρα να διερευνήσουν τι ακριβώς ρόλο παίζουν τα νευρικά κύτταρα που εντόπισαν.