Vědci dokončili vůbec první mapu aktivity savčího mozku v průkopnickém duu studií a přepsali vědci pochopení toho, jak se rozhoduje.
Projekt, který zahrnuje tucet laboratoří a dat z více než 600 000 jednotlivých mozkových buněk myší, pokrýval oblasti představující více než 95% mozku. Zjištění z výzkumu, zveřejněná v dva doklady v časopise Nature, Navrhujte, že rozhodování zahrnuje mnohem více mozku, než se dříve myslelo.
Projekt Mammoth byl veden Mezinárodní mozková laboratoř (IBL), spolupráce experimentálních a teoretických neurovědců z celé Evropy a USA tito vědci byli spojeni známým, otravným pocitem.
„Měli jsme problém s tím, jak se věda dělala,“ řekl Matteo CarandiniNeurovědec na University College London a hlavní člen IBL.
V předchozích studiích mozku se mnoho samostatných laboratoří rozhodlo odpovědět na velké otázky o orgánu a zkoumat, jak se například mozková aktivita týká chování. Každá laboratoř však tuto otázku studovala u mozků různých myší a provedla mírně odlišné behaviorální úkoly s každou sadou hlodavců. Jakmile jste přidali nejistoty kolem toho, jak každá výzkumná skupina definovala odlišné regiony v mozku, tyto nesrovnalosti tyto výsledky zabily.
„Nevěděli bychom, zda skutečně souhlasíme nebo nesouhlasíme, protože tolik věcí bylo odlišné,“ řekl Carandini Live Science.
Související: Nejpodrobnější mapa lidského mozku někdy obsahuje 3 300 typů buněk
IBL se tedy spojil, aby navrhl jediný, robustní a standardizovaný experiment v měřítku, který žádná jednotlivá laboratoř nedokázala řešit sama. Poté spárovali tento megatest s přesným nástroji měření mozku a přednastavenými metodami analýzy, aby byly výsledky co nejvíce reprodukovatelné. Cílem experimentu by bylo překonat trvalou překážku v terénu.
„Jednou z nejdelších výzev v neurovědě je dešifrovat, jak variace v nervových systémech-strukturální i funkční-mapy na změnu chování,“ Federico TurkheimerNeurovědec na King’s College London, který se nezúčastnil studie, uvedl ve svém prohlášení britského vědeckého mediálního centra.
Tento projekt nakonec zahrnoval 139 myší, šířených na 12 laboratořích po celém světě, které byly implantovány zařízeními nahráváním mozku nazývaných sondy neuropixelů. Sondy mohou zaznamenat až 1 000 jednotlivých neuronů současně. Vědci testovali myši s jednoduchým behaviorálním úkolem, který by každá z tuctu laboratoří mohla spolehlivě replikovat: vědci umístili myši před obrazovku a černobílý pruhovaný marker by blikal buď vpravo nebo vlevo. Pokud myši pohybovaly malé kolo ve stejném směru jako záblesk, dostaly odměnu.
Na základě toho, co byste četli v neurovědní učebnici, řekl Carandini, očekávali byste, že mozková aktivita, ke které došlo během experimentu, bude sledovat lineární cestu. Za prvé, buňky ve vizuální kůře, které rozpoznávají obrazy, by se vystřelily, následovaly neurony v jiné části mozku, jako je prefrontální kůra, o nichž je známo, že se podílejí na abstraktních rozhodnutích. Tyto informace by pak mohly být kombinovány s další aktivitou, která představovala předchozí zkušenosti myši – jinými slovy vzpomínky – před odesláním do motorových oblastí mozku, které řídí svalové reakce.
Zjištění vědců podpořila část této řetězové reakce; Například vizuální kůra byla první věc, která se aktivuje. Další zjištění se střetly s očekáváním týmu.
„Našli jsme rozhodovací signály a signály související s předchozími informacemi ve více oblastech mozku, než jsme si mysleli,“ řekl Carandini. Dohromady, aktivita téměř ve všech studovaných mozkových oblastech mohla být použita k odvození, zda myš dostala odměnu.
V některých experimentálních pokusech vědci učinili značku na obrazovce neuvěřitelně slabým, takže myši v podstatě musely uhodnout, jakým způsobem pohybovat kolem. Druhý přírodní papír se zaměřil na to, jak myši používaly předchozí očekávání – na základě toho, kde byl marker v předchozích testech – informovat o jejich odhadu. Mozková aktivita, která se rozzářila, když myši uhodly v těchto úkolech, byla také mnohem více distribuována v mozku, než očekával, že to tým bude.
IBL modeloval svůj přístup k porozumění mozku na podobných iniciativách, jako jsou experimenty s fyzikou částic prováděné na Cern nebo Projekt Human Genome Project’s Pracujte na porozumění naší DNA. Abychom popsali dopad projektu, Carandini zasáhne další pole: astronomie.
Poznamenal, že nejstarší astronomové se mohou dívat na noční oblohu a vidět každou hvězdu, ale ve velmi špatném detailu. S příchodem dalekohledu bylo možné prozkoumat jednotlivá nebeská těla. Předchozí práce v neurovědě, řekl, byl „jako by někdo ukázal dalekohled pouze na jednu galaxii, a pak různí astronomové namířili své dalekohledy na různé galaxie a řekla:„ Moje galaxie to dělá! “ nebo „Ne, moje galaxie to dělá!“ Nový projekt, vysvětlil, byl jako schopen zobrazit všechny funkce noční oblohy najednou a nahoru.
Taková práce byla možná pouze s nedávným technologickým pokrokem a zlepšenou spoluprací napříč laboratořemi, ale Carandini doufá, že ji nyní lze použít k řešení dalších velkých otázek o mozku. Zjištění současného článku jsou pouze korelační, takže v současné době není možné říci, zda pozorovaná mozková aktivita přímo způsobuje rozhodnutí nebo je spojeno pouze s procesem.
„Myslím, že to je další hranice,“ řekl, „je přidat kauzalitu ke studii.“
