Mózg pracuje do taktu

Złapanie piłki to wbrew pozorom dość złożona czynność dla naszego mózgu. Wymaga przetworzenia danych wzrokowych, przeliczenia jej prędkości i kierunku lotu, wyliczenia odpowiedniego momentu dla jej przechwycenia i uruchomienia w odpowiedni sposób wielu grup mięśni. To zaś wymaga wspólnej pracy wielu różnych obszarów mózgu. W jaki sposób odległe części mózgu łączą się i komunikują celem wykonania określonego zadania - nie było wiadomo. Do tej pory, ponieważ mechanizm ten zidentyfikowali naukowcy z University of California - Berkeley pod kierunkiem Josego Carmeny. Jak się okazuje, rozproszone po całym mózgu neurony pracują w określonym, wspólnym rytmie.

Teza, że neurony współpracujące nad wykonywaniem określonych funkcji są rozproszone po wielu częściach mózgu pojawiła się już w 1949 roku w książce Donalda Hebba. Jednak przez niemal cały wiek trwały próby zrozumienia, w jaki sposób przestrzennie odległe komórki mózgowe łączą się, nie zakłócając pracy innym, podobnym grupom.

Uczeni z kalifornijskiego uniwersytetu odkryli tę tajemnicę eksperymentując na małpkach - makakach. Część zwierząt zaangażowano w zadania z użyciem interfejsu mózg-maszyna, część wykonywała zadania wymagające zaangażowania pamięci roboczej. Zgromadzenie danych do porównania trwało cztery lata - porównywano impulsy elektryczne pojawiająca się na zakończeniach włókien nerwowych z z rytmem pracy różnych obszarów mózgu.

Wśród chaosu oscyloskopowych linii dało się zauważyć i wyodrębnić wzory (częstotliwości), charakterystyczne dla różnych funkcji poznawczych, pamięciowych czy motorycznych. Okazuje się, że neurony współpracują tylko z tymi komórkami, które pracują w zbliżonym rytmie. Odmienny rytm wyklucza współpracę, nawet, jeśli neurony znajdują się obok siebie. Uczeni porównują to do „dostrajania" się krótkofalówek do właściwej częstotliwości.

Odkrycie tłumaczy częściowo, w jaki sposób miliony poszczególnych komórek tworzą jedną, działającą całość. Autorzy studium mają nadzieję, że pozwoli to opracować na przykład nowe sposoby korygowania zaburzeń funkcjonalnych mózgu poprzez jednoczesną stymulację różnych obszarów, we właściwym rytmie. Spodziewają się też, że odkrycie zaowocuje lepszymi interfejsami mózg-maszyna.

współpraca neuronów oscylacja neuronów taktowanie ośrodków mózgowych Jose Carmena University of California