Ερευνητές ολοκλήρωσαν τον πρώτο χάρτη εγκεφαλικής δραστηριότητας θηλαστικών με μια πρωτοποριακή σειρά μελετών, οι οποίες ανατρέπουν όσα γνωρίζαμε για τον τρόπο λήψης αποφάσεων.
Στο έργο συμμετείχαν 12 εργαστήρια, τα οποία ανέλυσαν δεδομένα από περισσότερα από 600.000 εγκεφαλικά κύτταρα ποντικών, καλύπτοντας πάνω από το 95% του εγκεφάλου τους. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν σε δύο άρθρα στο περιοδικό Nature, υποδηλώνουν ότι η λήψη αποφάσεων εμπλέκει πολύ μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου από ό,τι πιστεύαμε μέχρι τώρα.
Πίσω από το έργο βρίσκεται το Διεθνές Εργαστήριο Εγκεφάλου (International Brain Laboratory ή IBL), μια συνεργασία πειραματικών και θεωρητικών νευροεπιστημόνων από την Ευρώπη και τις ΗΠΑ. Όπως εξηγεί στο LiveScience ο Ματέο Καραντίνι, νευροεπιστήμονας στο University College London, το πρόβλημα των προηγούμενων μελετών ήταν η ασυμβατότητα: διαφορετικά εργαστήρια μελετούσαν διαφορετικά τμήματα του εγκεφάλου ποντικών, με διαφορετικές μεθόδους, κάτι που οδηγούσε σε ασάφειες και αδυναμία σύγκρισης.
Το πείραμα
Το IBL σχεδίασε ένα ενιαίο, τυποποιημένο πείραμα σε μία κλίμακα που κανένα μεμονωμένο εργαστήριο δεν θα μπορούσε να πετύχει. Σε 139 ποντίκια εμφυτεύτηκαν συσκευές καταγραφής εγκεφαλικής δραστηριότητας που ονομάζονται ανιχνευτές Neuropixels, ικανές να παρακολουθούν ταυτόχρονα έως και 1.000 νευρώνες. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα ποντίκια σε μια απλή συμπεριφορική δοκιμασία που κάθε ένα από τα δώδεκα εργαστήρια μπορούσε να αναπαράγει με αξιοπιστία. Τα τοποθέτησαν μπροστά από μια οθόνη όπου ένα ασπρόμαυρο σήμα εμφανιζόταν δεξιά ή αριστερά. Αν τα ποντίκια γύριζαν έναν τροχό προς την αντίστοιχη πλευρά, λάμβαναν ανταμοιβή.
Οι μελέτες χρησιμοποίησαν δεδομένα από περισσότερα από 600.000 εγκεφαλικά κύτταρα ποντικών, καλύπτοντας πάνω από το 95% του εγκεφάλου τους
Dan Birman, International Brain Laboratory
Σύμφωνα με τα εγχειρίδια νευροεπιστήμης, θα περίμενε κανείς μια γραμμική ακολουθία στην εγκεφαλική δραστηριότητα: πρώτα θα ενεργοποιούνταν η οπτική περιοχή του εγκεφάλου, μετά ο προμετωπιαίος φλοιός που εμπλέκεται στις αφηρημένες αποφάσεις, στη συνέχεια η μνήμη και τέλος τα κινητικά κέντρα. Η έρευνα επιβεβαίωσε μεν ότι ο οπτικός φλοιός ενεργοποιείται πρώτος, αλλά αποκάλυψε κάτι απροσδόκητο:
«Βρήκαμε σήματα λήψης αποφάσεων και σήματα που σχετίζονται με τη μνήμη προηγούμενων πληροφοριών σε πολύ περισσότερες περιοχές του εγκεφάλου από ό,τι θα μπορούσαμε να φανταστούμε», δήλωσε ο Καραντίνι.
Η ανάλυση της συνολικής δραστηριότητας επέτρεψε στους επιστήμονες να προβλέψουν αν το ποντίκι θα λάμβανε τελικά την ανταμοιβή ή όχι.
Σε ορισμένες από τις πειραματικές δοκιμές οι ερευνητές έκαναν το σήμα στην οθόνη εξαιρετικά αχνό, αναγκάζοντας τα ποντίκια ουσιαστικά να μαντέψουν. Τότε, τα ποντίκια χρησιμοποίησαν προηγούμενες εμπειρίες – πού είχε εμφανιστεί το σήμα στις προηγούμενες δοκιμές – για να πάρουν την απόφασή τους. Και εδώ, η σχετική εγκεφαλική δραστηριότητα ήταν πολύ πιο εκτεταμένη απ’ ό,τι προέβλεπαν τα θεωρητικά μοντέλα.
Παρά τη σπουδαιότητα των ευρημάτων, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι πρόκειται για συσχετισμούς και όχι απόδειξη αιτιότητας. Δεν γνωρίζουμε ακόμη αν η καταγεγραμμένη δραστηριότητα προκαλεί τις αποφάσεις ή απλώς τις συνοδεύει. Η επόμενη πρόκληση, όπως λέει ο Καραντίνι, είναι να εντοπιστεί η αιτιώδης σχέση.
