Mózg to Internet, nie piramida?

Mapowanie mózgu trwa już od ponad 100 lat, nadal jednak nikt nie wie, na jakiej zasadzie poszczególne części czy ośrodki są ze sobą połączone. By ujawnić przebieg "okablowania" fragmentu szczurzego mózgu, naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii posłużyli się najnowszymi zdobyczami nauki.

Narodowe Instytuty Zdrowia przeznaczyły aż 30 mln dolarów na stworzenie konektomu (connectome od ang. connect – łączyć) ludzkiego mózgu. Richard H. Thompson i Larry W. Swanson mapowali ośrodek nagrody związany z przyjemnością czerpaną z jedzenia. Okazało się, że połączenia tworzyły pętle, co sugeruje, że - przynajmniej w tej części mózgu gryzonia – diagram komunikacyjny wygląda jak rozproszona sieć.

Neurolodzy hołdujący tradycyjnym poglądom uważają, że mózg jest zorganizowany hierarchicznie, a niższymi ośrodkami zarządza kora. Inni popierają nowszą teorię, forsującą model mózgu z płaską siecią przypominającą Internet.

Zaczęliśmy w jednym miejscu i przyglądaliśmy się połączeniom. Natrafiliśmy na bardzo złożone serie pętli. Nie było schematu organizacyjnego ani dołu czy góry – wyjaśnia Swanson. Wykorzystana w ramach studium metoda śledzenia obwodów pozwala na badanie sygnałów przychodzących i wychodzących z dwóch dowolnych ośrodków mózgu. Thompson wynalazł ją i ulepszał przez 8 lat. Większość stosowanych dotąd technik koncentruje się na jednym sygnale w jednym miejscu i jednym kierunku. My zaś u tego samego zwierzęcia możemy się przyglądać 4 "nitkom" obwodu naraz. To była nasza techniczna innowacja – cieszy się Swanson.

Model Internetu pozwoliłby wyjaśnić, jak mózg radzi sobie z miejscowymi uszkodzeniami. Da się przecież wyłączyć niemal każdy pojedynczy element Internetu, a reszta będzie nadal działać. Swanson dodaje, że zazwyczaj istnieje alternatywna trasa przez układ nerwowy. Ciężko byłoby powiedzieć, że jakakolwiek część jest absolutnie niezbędna. Amerykanin po raz pierwszy omówił swój rozproszony model mózgu w opublikowanej w 2003 r. książce pt. "Architektura mózgu: Zrozumienie podstawowego planu". Przyznaje, że na razie to tylko niepotwierdzona teoria, ale warto rozważyć wersję inną niż hierarchiczna. Kora, dzięki której myślimy, jest niezwykle istotna, ale nie pozostaje jedyną determinującą nasze zachowanie częścią układu nerwowego.

Ze szczegółami badań można się zapoznać w artykule opublikowanym na łamach pisma Proceedings of the National Academy of Sciences.

architektura mózg hierarchiczna budowa sieć rozproszona Internet Richard H. Thompson Larry W. Swanson