Inchide ochii. Ce vezi? Imaginile care se formează fac parte dintr-un peisaj mental conștient. Dar modul în care creierul procesează lumea din jurul tău rămâne un mister pentru știință.
În trecut, scăparea de complexitatea modului în care creierul uman are sensul aportului vizual era aproape imposibilă. Abia de curând oamenii de știință au putut observa direct neuronii individuali la locul de muncă. Acum, Institutul Allen pentru Științele Creierului din Seattle, lansează Observatorul Allen Brain pentru a utiliza această nouă tehnologie pentru a investiga cogniția într-o manieră neobișnuită: fac șoareci să vizioneze filme.
Proiectul implică 25 de șoareci de laborator care sunt proiectate genetic, astfel încât neuronii lor să se aprindă când sunt concediați, relatează Arlene Weintraub la Forbes . Fiecare șoarece a avut, de asemenea, o fereastră mică implantată în cap, astfel încât cercetătorii să poată observa neuronii fluorescente din cortexul vizual.
Rozătoarele alergau pe o banda de alergare în timp ce urmăreau un clip din deschiderea din 1958 a lui Orson Welles Touch of Evil. În timp ce imaginile apăreau pe ecranul din fața lor, cercetătorii și-au înregistrat activitatea creierului cu un microscop cu doi fotoni.
Deși acest lucru poate părea o alegere neobișnuită pentru studiu, potrivit lui Jon Hamilton la NPR, scena de deschidere a acestui film-clasic de trei minute pare a fi făcută pentru studiu. „Este alb-negru și are contrasturi frumoase și are o lovitură lungă, fără a avea multe întreruperi”, explică Christof Koch, șeful științific al Institutului Allen.
Filmul părea a fi un hit cu șoarecii. R. Clay Reid, un investigator senior al proiectului, spune Weintraub că cei 18.000 de neuroni monitorizați s-au aprins. „Pe parcursul filmului, neuronii au răspuns la diferite părți ale acestuia în momente diferite și în moduri interesante”, spune el. A fost destul de remarcabil cât de variate au fost răspunsurile diferiților neuroni la acești stimuli.
Microscopul a înregistrat când un neuron a tras și intensitatea acestuia. Corelarea acestor date cu imaginea de pe ecran le-a permis cercetătorilor să mapeze funcția fiecărui neuron. De exemplu, unii neuroni au tras doar atunci când pe ecran au apărut linii verticale. Alții s-au aprins când camera s-a înfășurat. Cercetătorii au efectuat, de asemenea, alte câteva experimente, cum ar fi arătarea șoarecilor cu insecte sau animale și imagini cu bare negre și albe, înregistrând modul în care reacționau neuronii. Proiectul a durat patru ani și a implicat 360 de sesiuni experimentale, producând 30 de terabyți de date, relatează Helen Shen la Nature .
Cercetarea a dezvăluit deja câteva modele neobișnuite, relatează Brendan Cole la Wired . Aceiași neuroni care se aprind atunci când șoarecii se uită la o fotografie a unui fluture, de exemplu, s-au aprins și atunci când camera s-a înfășurat în timpul filmului. De ce nu se știe exact, dar cercetătorii de la Allen speră că comunitatea științifică mai largă îi va ajuta să își dea seama.
De aceea, au lansat public setul de date ca parte a programului Allen Brain Atlas. Proiectul a găzduit diverse date despre creierul mouse-ului și al omului încă din 2006 și face parte din ambițiosul proiect de Microsoft Allen, co-fondator Paul Allen, de jumătate de miliard de dolari pentru a cartografia creierul uman.
„Aceasta este, practic, o primăvară”, a declarat pentru Shen neurologul de calcul Steven Zucker de la Universitatea Yale. „Este ca și cum cineva a deschis ușa în cel mai mare laborator de neuroștiință pentru teoreticienii din întreaga lume și ar spune:„ Intrați și jucați-vă cu datele noastre ”.
Acei 18.000 de neuroni sunt doar un început foarte mic. „Până când vom termina, va fi un set de date enciclopedice atât de complet, care este online și pe care oamenii de știință îl pot împărtăși și utiliza ca punct de plecare”, a spus Reid pentru Weintraub. Următorul pas este extinderea lucrărilor la monitorizarea șoarecilor, deoarece acestea îndeplinesc alte sarcini. Încă nu se vorbește dacă asta va include readucerea lor la filme.
