Mozak funkcioniše kao muzička kutija da bi koordinirao niz postupaka

Nauronaučnici sa Londonskog univerzitetskog koledža otkrili su moždane ćelije koje formiraju više koordinatnih sistema da nam kažu „gde smo“ u nizu postupaka.

Ove ćelije mogu izvesti različite nizove akcija, baš kao što muzička kutija može biti podešena da izvede različite nizove tonova. Nalazi nam pomažu da razumemo algoritme koje mozak koristi da fleksibilno generiše složena ponašanja, kao što su planiranje i rasuđivanje, i mogli bi biti korisni za razumevanje kako takvi procesi krenu pogrešnim putem u psihijatrijskim stanjima poput šizofrenije.

Istraživači su proučavali miševe koji uče različite bihevioralne sekvence, ali sa istom strukturom. To je omogućilo da otkriju kako miševi generalizuju strukture na nove zadatke, što je karakteristika inteligentnog ponašanja.

Preporučujemo

„Svakog dana rešavamo nove probleme putem generalizacije postojećih znanja. Uzmimo kuvanje kao primer. Kad naiđete na neki novi recept, možete da koristite prethodno znanje o sličnim receptima kako biste zaključili koji koraci su potrebni, iako nikad ranije niste pravili novo jelo. Želeli smo da razumemo detaljno na ćelijskom nivou kako mozak to postiže i takođe da iz te moždane aktivnosti izvedemo algoritme korišćene za rešavanje problema“, kažu istraživači.

Miševima je dat niz od četiri ciljne lokacije. Dok su detalji sekvenci bili različiti, generalna struktura je bila ista. Miševi su se kretali između ciljnih lokacija (A, B, C i D) koje su se ponavljale u nizu.

Posle dovoljno sekvenci, miševi su uradili nešto izuzetno – pogodili su deo sekvence koji ranije nisu doživeli. Kad su stigli do D na novoj lokaciji prvi put, znali su da odu pravo nazad do A. Ovaj postupak nije mogao biti zapamćen pošto ranije nije bio doživljen. Dakle, miševi znaju generalnu strukturu zadatka i mogu da prate svoju „poziciju“ u bihevioralnim koordinatama.

Da bi saznali kako su miševi naučili generalnu strukturu zadatka, istraživači su sminili aktivnost više individualnih ćelija u oblasti mozga zvanoj medijalni frontalni korteks. Otkriveno je da su te ćelije kolektivno mapirale „ciljni napredak“. Na primer, jedna ćelija se mogla aktivirati kad je životinja 70% puta do cilja, bez obzira na to gde je cilj ili koliko je potrebno da se pređe do njega.

Ćelije su pratile bihevioralne pozicije životinje u odnosu na konkretne akcije, a podskup ćelija je takođe mapirao napredak na sveukupnom putu – bile su kao fleksibilni gradivni blokovi koji zajedno grade bihevioralni koordinatni sistem.

U suštini, ćelije formiraju više koordinatnih sistema, od kojih svaki govori životinji gde se nalazi u pogledu određene akcije. Slično muzičkoj kutiji koja može biti podešena da proizvede bilo koji niz tonova, mozak može da „izvede“ bihevioralne akcije.

Istraživači sad proučavaju kako su ovi obrasci aktivnosti ugrađeni u moždane veze prilikom učenja novih ponašanja i kako nastaju u mozgu koji se razvija. Osim toga, raniji rad sugeriše da je slična aktivnost mozga prisutna u ekvivalentnim sklopovima kod zdravih ljudi.

To je podstaklo istraživače da sa psihijatrima ispituju kako su ovi procesi pogođeni u stanjima kao što je šizofrenija, koja uključuje iste moždane sklopove. Tako bi se moglo objasniti zašto ljudi sa šizofrenijom precenjuju svoj napredak ka ciljevima, što vodi do samoobmanjivanja.

(Telegraf Nauka/UCL)