Ця карта показує десятки тисяч клітин мозку, проаналізованих на різних етапах прийняття рішень. (Зображення: Ден Бірман, Міжнародна лабораторія мозку)
Дослідники завершили створення першої в історії карти активності мозку ссавців у рамках революційної серії досліджень, і це переписало розуміння вченими того, як приймаються рішення.
Проєкт, у якому брали участь десяток лабораторій та дані понад 600 000 окремих клітин мозку мишей, охопив ділянки, що представляють понад 95% мозку. Результати дослідження, опубліковані у двох статтях журналу Nature, свідчать про те, що прийняття рішень залучає набагато більше мозку, ніж вважалося раніше.
Величезна проєктова робота була здійснена під керівництвом Міжнародної лабораторії мозку (IBL), що об'єднує експериментальних та теоретичних нейробіологів з усієї Європи та США. Цих вчених об'єднувало знайоме, але нав'язливе почуття.
Вам може сподобатися
-
Вражаюче простий «циферблат» у мозку може допомогти йому розрізняти уяву від реальності
-
Чи можуть дорослі виробляти нові клітини мозку? Нове дослідження може нарешті вирішити одну з найбільших дискусій у нейронауці
-
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
«У нас була проблема зі способом проведення наукових досліджень», — сказав Маттео Карандіні, нейробіолог з Університетського коледжу Лондона та один з основних членів IBL.
У попередніх дослідженнях мозку багато окремих лабораторій прагнули відповісти на важливі питання про цей орган, наприклад, досліджуючи, як активність мозку пов'язана з поведінкою. Однак кожна лабораторія вивчала це питання на мозку різних мишей і виконувала дещо різні поведінкові завдання з кожною групою гризунів. Якщо додати невизначеності щодо того, як кожна дослідницька група визначала окремі області мозку, ці невідповідності спотворювали результати.
«Ми б не знали, чи справді ми погоджуємося чи ні, бо так багато речей відрізнялися б», – сказав Карандіні Live Science.
Тож IBL об’єдналася, щоб розробити єдиний, надійний, стандартизований експеримент у масштабі, з яким жодна окрема лабораторія не змогла б впоратися самостійно. Потім вони поєднали цей мегатест із точними інструментами вимірювання роботи мозку та попередньо встановленими методами аналізу, щоб зробити результати максимально відтворюваними. Метою експерименту було подолання постійної перешкоди в цій галузі.
«Одним із найдавніших викликів у нейронауці є розшифровка того, як варіації в нейронних системах — як структурних, так і функціональних — відображаються на варіаціях у поведінці», — сказав Федеріко Туркхаймер, нейробіолог з Королівського коледжу Лондона, який не брав участі в дослідженні, у заяві для UK Science Media Centre.
Цей проєкт зрештою включав 139 мишей, розподілених по 12 лабораторіях по всьому світу, яким імплантували пристрої для запису роботи мозку під назвою Neuropixels probes. Зонди можуть одночасно записувати до 1000 окремих нейронів. Дослідники протестували мишей за допомогою простого поведінкового завдання, яке кожна з десятка лабораторій могла надійно відтворити: дослідники розміщували мишей перед екраном, і чорно-білий смугастий маркер блимав праворуч або ліворуч. Якщо миші рухали невелике колесо в тому ж напрямку, що й спалах, вони отримували винагороду.
Виходячи з того, що ви прочитали в підручнику з неврології, сказав Карандіні, можна було б очікувати, що активність мозку, що відбувалася під час експерименту, рухатиметься за лінійною траєкторією. Спочатку активуються клітини зорової кори, які розпізнають зображення, а потім нейрони в іншій частині мозку, такій як префронтальна кора, яка, як відомо, бере участь в абстрактних рішеннях. Потім цю інформацію можна поєднати з додатковою активністю, яка відображає попередній досвід миші, іншими словами, спогади, перш ніж вона буде надіслана до рухових ділянок мозку, які контролюють м'язові реакції.
Дослідження включали дані з понад 600 000 клітин мозку 139 мишей.
Висновки дослідників частково підтвердили цю ланцюгову реакцію; наприклад, зорова кора активувалася першою. Однак інші висновки суперечили очікуванням команди.
«Ми виявили сигнали рішення та сигнали, пов’язані з попередньою інформацією, у набагато більшій кількості ділянок мозку, ніж ми могли подумати», – сказав Карандіні. Загалом, активність майже у всіх досліджених ділянках мозку можна було б використовувати для визначення того, чи отримала миша винагороду.
У деяких експериментальних випробуваннях дослідники зробили екранний маркер неймовірно тьмяним, тому мишам по суті доводилося вгадувати, в який бік рухати колесо. Друга стаття в Nature була зосереджена на тому, як миші використовували попередні очікування — на основі того, де знаходився маркер у попередніх тестах — для формування своїх здогадок. Активність мозку, яка спалахувала, коли миші вгадували в цих завданнях, також була набагато ширше розподілена в мозку, ніж очікувала команда.
IBL моделював свій підхід до розуміння мозку на подібних ініціативах, таких як експерименти з фізики елементарних частинок, проведені в ЦЕРНі, або робота проекту «Геном людини» з розуміння нашої ДНК. Щоб описати вплив проекту, Карандіні звертається до ще однієї галузі: астрономії.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— Вчені створили найбільший на сьогоднішній день «коннектом» мозку, залучивши лабораторну мишу до перегляду «Матриці» та «Зоряних війн».
—Нова 3D-карта, створена за допомогою штучного інтелекту Google, розкриває «таємничий, але прекрасний» фрагмент людського мозку
—Надто детальна карта клітин мозку, які допомагають нам не спати, може покращити наше розуміння свідомості
Він зазначив, що найдавніші астрономи могли дивитися на нічне небо та бачити кожну зірку, але з дуже низькою деталізацією. З появою телескопа можна було досліджувати окремі небесні тіла. Попередня робота в нейронауці, за його словами, була «ніби хтось спрямував телескоп лише на одну галактику, а потім різні астрономи спрямували свої телескопи на різні галактики та сказали: «Моя галактика робить це!» або «Ні, моя галактика робить те!». Новий проект, пояснив він, був схожий на можливість побачити всі особливості нічного неба одночасно та зблизька.
Така робота стала можливою лише завдяки нещодавнім технологічним досягненням та покращеній співпраці між лабораторіями, але Карандіні сподівається, що тепер її можна буде використовувати для вирішення інших важливих питань про мозок. Результати цієї статті є лише кореляційними, тому наразі неможливо сказати, чи спостережувана активність мозку безпосередньо призводить до прийняття рішення, чи вона лише пов'язана з цим процесом.
«Я думаю, що наступний рубіж, — сказав він, — це додати причинно-наслідковий зв'язок до дослідження».
Р. Дж. Маккензі, автор Live Science
Р. Дж. Маккензі — номінований на премії журналіст з питань науки та здоров'я. Він має ступені з неврології Единбурзького та Кембриджського університетів. Він став письменником після того, як вирішив, що найкращий спосіб зробити внесок у науку — це сидіти за клавіатурою, а не за лабораторним столом. Він писав про все: від технології інтерфейсу мозку до матеріалознавства, що змінює форму тіла, від зростання хижацьких конференцій до важливості програм скринінгу новонароджених. Він колишній штатний автор Technology Networks.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Вражаюче простий «циферблат» у мозку може допомогти йому розрізняти уяву від реальності
Чи можуть дорослі виробляти нові клітини мозку? Нове дослідження може нарешті вирішити одну з найбільших дискусій у нейронауці
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
Зіркоподібні клітини мозку можуть лежати в основі масивного сховища пам'яті мозку
Теплі та прохолодні температури потрапляють до мозку абсолютно різними шляхами.
Спогади не статичні в мозку — вони «дрейфують» з часом (Новини нейронауки)
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
Новий імплантат мозку може розшифрувати «внутрішній монолог» людини
Сканування показує, що коли ваш розум «порожній», активність вашого мозку нагадує глибокий сон
Теплі та прохолодні температури потрапляють до мозку абсолютно різними шляхами.
Нова кишенькова модель БАС «дихає та тече, як людська тканина»
Чи може ваш мозок вичерпати пам'ять? Останні новини
Череп ведмедя, якого тримали в полоні для битв з римськими гладіаторами, знайшли поблизу стародавнього амфітеатру в Сербії
Мапа з 600 000 клітин мозку переписує підручник про те, як мозок приймає рішення
Телескоп Джеймса Вебба виявив дивний диск навколо зірки, який може зруйнувати теорії формування планет
Нове дослідження показує, що ключова Атлантична течія може почати руйнуватися вже у 2055 році
40-річна «королева айсбергів» A23a більше не є найбільшою у світі після втрати кількох «дуже великих шматків» з травня.
Дослідження показує, що культова статуя крилатого лева у Венеції може насправді бути з китайської династії Тан ОСТАННІ СТАТТІ
Телескоп імені Джеймса Вебба виявив дивний диск навколо зірки, який може спростувати теорії формування планет.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зверніться до експертів Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “тип-новини-щоденно,serversidehawk,відеоартикл,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com