Studija Karolinska Institutet, objavljena u Nature Neuroscience, poziva na reviziju tradicionalne ideje da su moždane funkcije striktno lokalizovane prema anatomiji. Istraživanje snimanjem >24.000 neurona pokazuje da prefrontalni korteks karakteriše sporo i stabilno paljenje, dok neuroni povezani sa donošenjem odluka rade brže i neregularnije. Autori zaključuju da funkcije emergiraju iz ritma i rasporeda neuronskih mreža, a ne samo iz fiksnih anatomskih granica.
Novo istraživanje menja mapu mozga: funkcija iz mreža, ne samo iz anatomije
Lead image: Master1305 / Shutterstock(A collage of a woman's profile combined with brain imagery, abstract shapes, and overlapping textures. Credit: Master1305 / Shutterstock.)
Više od jednog veka neuroznanost je vezivala funkciju mozga za anatomiju. Ipak, novo istraživanje sa Karolinska Institutet, objavljeno u Nature Neuroscience, dovodi u pitanje ovaj klasični pogled — pokazujući da funkcije, posebno one višeg kognitivnog nivoa, mogu proizaći iz ritma i rasporeda neuronskih mreža, a ne strogo iz fiksnih anatomskih oblasti.
Krátak istorijski kontekst. Početkom 1900-ih Korbinian Brodmann je podelio cerebralni korteks na 52 oblasti prema ćelijskoj strukturi. Te Brodmannove regije dugo su služile kao osnova za vezivanje funkcija za lokacije — na primer Brokina oblast za govor — podržano studijama povreda i električne stimulacije.
Šta su naučnici radili. Tim sa Karolinske snimao je aktivnost više od 24.000 pojedinačnih neurona u mozgovima miševa koristeći visokodenzitetne neuropixel sonde — tanke silikonske elektroide sa hiljadama mesta za snimanje. Polovina snimljenih neurona bila je u prefrontalnom korteksu, a druga polovina u drugim kortikalnim i subkortikalnim regijama. Analizirali su aktivnost u stanju mirovanja i pri jednostavnim zvučnim stimulima: brzinu, regularnost, stabilnost i obrasce iskazivanja akcijskih potencijala.
Koristeći i nezavistan skup podataka iz International Brain Laboratory, istraživači su potom klasifikovali neurone prema tome da li su najviše uključeni u senzorne odgovore, donošenje odluka ili kodiranje nagrade — i uporedili te funkcionalne obrasce sa tradicionalnim anatomskim atlasima i modelima povezanosti korteksa.
„Naši nalazi dovode u pitanje tradicionalni način definisanja moždanih regiona i imaju velike implikacije za razumevanje organizacije mozga uopšte,“
Ključni nalazi. Neuroni u prefrontalnom korteksu miša pokazuju karakterističan obrazac: sporo, redovno i stabilno paljenje bez čestih erupcija. Takav tip aktivnosti čini se obeležjem regija uključenih u višegodišnju kogniciju. Suprotno tome, neuroni koji su najviše povezani sa samim procesom donošenja odluka često pokazuju brze, neregularne izboje.
To sugeriše komplementarnu podelu rada: neke ćelije pružaju stabilnu, „skelnu“ pozadinu (sporo i redovno paljenje) koja podržava integraciju informacija, dok druge brzo i fleksibilno kodiraju konkretne događaje i odluke.
Mapiranje prema ritmu, ne samo prema anatomiji. Kada su prefrontalni korteks premapirali prema obrascima paljenja, u nekim delovima su obrasci sledili anatomske granice, ali u mnogim delovima nisu — otkrivajući preklapajuće funkcionalne zone koje ne prate strogu anatomsku podelu. Senzorni odgovori i procesi odlučivanja takođe deluju distribuovano preko ovih zona.
Implikacije. Studija podržava ideju da funkcije mogu biti emergentne: složeni kognitivni procesi nastaju iz dinamike mreža i ritma paljenja, što menja pristup mapiranju mozga i interpretaciji funkcionalnih snimaka (npr. fMRI). Ovo otvara put novim modelima koji kombinuju anatomiju, dinamiku i povezanost kako bi se bolje objasnilo kako mozak stvara mišljenje, planiranje i donošenje odluka.
Izvor: Nautilus (prikazano istraživanje iz Nature Neuroscience, Karolinska Institutet).
Pomozite nam da budemo bolji.
