Όταν αναγνωρίζετε ένα γνώριμο πρόσωπο, ο εγκέφαλος πρέπει να το συνδέσει με ένα όνομα, έναν τόπο και ίσως μια ανάμνηση.
Αυτά τα στοιχεία δεν επεξεργάζονται απαραίτητα στο ίδιο σημείο του εγκεφάλου. Ωστόσο, ενώνονται τόσο ομαλά, ώστε τα αντιλαμβάνεστε σαν μία ενιαία σκέψη.
Οι επιστήμονες ίσως βρήκαν τώρα έναν τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος καταφέρνει αυτό το «τέχνασμα».
Νέα μελέτη δείχνει ότι μακρινές περιοχές του εγκεφάλου μπαίνουν για λίγο στον ίδιο ρυθμό όταν κρατάμε και ανακαλούμε πληροφορίες. Σε αυτές τις σύντομες στιγμές, τα κύτταρά τους γίνονται πιο πιθανό να εκπέμψουν σήματα μαζί, επιτρέποντας σε ξεχωριστά κομμάτια μιας σκέψης να συνδεθούν.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Nature Neuroscience και πραγματοποιήθηκε υπό την καθοδήγηση του ιατρού-επιστήμονα Ilya Verzhbinsky και του νευροεπιστήμονα Eric Halgren από το University of California San Diego, εξέτασε εγγραφές εγκεφαλικής δραστηριότητας από 35 άτομα που παρακολουθούνταν για ανθεκτική στη θεραπεία επιληψία.
«Η “συγχρονισμένη πυροδότηση” μπορεί να είναι το βασικό νόμισμα του εγκεφάλου για τη σύνδεση πληροφοριών», είπε ο ιατρός-επιστήμονας Ilya Verzhbinsky.
Οι συγκεκριμένοι ασθενείς είχαν ήδη τοποθετημένα ηλεκτρόδια μέσα στον εγκέφαλο για ιατρικούς λόγους. Αυτό έδωσε στους ερευνητές μια σπάνια ευκαιρία να παρακολουθήσουν την ηλεκτρική δραστηριότητα μεμονωμένων νευρικών κυττάρων, ενώ οι συμμετέχοντες ολοκλήρωναν ένα τεστ μνήμης.
Στους συμμετέχοντες εμφανίστηκαν είτε μία είτε τρεις εικόνες και τους ζητήθηκε να τις θυμούνται για λίγα δευτερόλεπτα. Στη συνέχεια έπρεπε να αποφασίσουν αν μια άλλη εικόνα ανήκε στην αρχική ομάδα.
Οι ερευνητές ενδιαφέρθηκαν ιδιαίτερα για πολύ σύντομες εκρήξεις ηλεκτρικής δραστηριότητας, που ονομάζονται ripples.
«Ένα ripple είναι μια πολύ σύντομη έκρηξη ρυθμικών ταλαντώσεων στη διεγερσιμότητα των νευρώνων — περίπου 90 κύκλοι το δευτερόλεπτο, που διαρκούν μόλις ένα δέκατο του δευτερολέπτου», είπε ο Verzhbinsky στο ScienceAlert.
Με πιο απλά λόγια, μια μικρή ομάδα εγκεφαλικών κυττάρων γίνεται ξαφνικά πολύ ενεργή και κινείται στον ίδιο γρήγορο ρυθμό. Όλο το φαινόμενο τελειώνει σχεδόν πριν καλά καλά αρχίσει.
Σε 43 συνεδρίες καταγραφής, οι ερευνητές παρακολούθησαν τη δραστηριότητα 1.373 εγκεφαλικών κυττάρων. Διαπίστωσαν ότι τα ripples εμφανίζονταν συχνά ταυτόχρονα σε δύο απομακρυσμένες περιοχές του εγκεφάλου.
Όταν συνέβαινε αυτό, τα κύτταρα σε αυτές τις περιοχές ήταν περίπου 30% πιο πιθανό να στείλουν σήματα μαζί. Σε ορισμένα σημεία του τεστ, η αύξηση έφτασε το 49%.
Αυτό μπορεί να εξηγεί πώς πληροφορίες που αποθηκεύονται σε διαφορετικά σημεία του εγκεφάλου συνδυάζονται σε μία ενιαία εμπειρία.
Ένα πρόσωπο μπορεί να επεξεργάζεται σε μια περιοχή, ένα όνομα σε μια άλλη και ο τόπος όπου γνωρίσατε αυτό το άτομο σε ένα τρίτο σημείο. Ο κοινός ρυθμός μπορεί για λίγο να ανοίγει μια γραμμή επικοινωνίας ανάμεσα σε αυτές τις περιοχές, ώστε να λειτουργούν σαν μία ομάδα.
«Αυτό έχει σημασία, γιατί η “συγχρονισμένη πυροδότηση” μπορεί να είναι το βασικό νόμισμα του εγκεφάλου για τη σύνδεση πληροφοριών», είπε ο Verzhbinsky.
Το πιο εντυπωσιακό εύρημα ήταν πόσο μακριά έφτανε αυτός ο συντονισμός. Τα κοινά ripples συνέδεαν περιοχές που απείχαν έως και 220 χιλιοστά και εμφανίζονταν ακόμη και ανάμεσα στα δύο ημισφαίρια του εγκεφάλου.
Συνήθως, οι άμεσες συνδέσεις μεταξύ εγκεφαλικών περιοχών γίνονται λιγότερες όσο αυξάνεται η απόσταση. Αν τα ripples βασίζονταν μόνο σε άμεσες νευρικές συνδέσεις, ο συντονισμός τους θα έπρεπε να εξασθενεί σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Δεν συνέβη αυτό.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο συντονισμός αυτός ίσως δεν χρειάζεται μία μόνο περιοχή του εγκεφάλου να λειτουργεί ως «μαέστρος». Αντίθετα, το φαινόμενο μοιάζει με ένα πλήθος που αρχίζει σταδιακά να χειροκροτεί στον ίδιο ρυθμό, χωρίς να το διευθύνει κανείς.
Ο ρυθμός έγινε επίσης πιο έντονος όταν το έργο μνήμης δυσκόλευε. Όταν οι συμμετέχοντες θυμούνταν τρεις εικόνες αντί για μία, το συντονισμένο σήμα αυξήθηκε κατά περίπου 13% όσο τις κρατούσαν στο μυαλό τους και κατά 19% όταν προσπαθούσαν να αναγνωρίσουν μία από αυτές.
Τα κύτταρα που έστελναν σήματα μαζί όταν έβλεπαν για πρώτη φορά μια εικόνα, ήταν επίσης πιο πιθανό να επαναλάβουν το ίδιο μοτίβο όταν η ίδια εικόνα εμφανιζόταν ξανά. Οι συμμετέχοντες συνήθιζαν να αναγνωρίζουν την εικόνα πιο γρήγορα όταν συνέβαινε αυτό.
Προηγούμενες έρευνες έχουν συνδέσει παρόμοια ripples με την επανάληψη και την αποθήκευση αναμνήσεων. Σε πρόσφατη μελέτη που είχε καλυφθεί από το ScienceAlert, ακόμη και μία συνεδρία άσκησης μπορούσε να αλλάξει τα ripples που σχετίζονται με τη μνήμη στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Τα νέα ευρήματα δείχνουν ότι αυτοί οι σύντομοι ρυθμοί ίσως βοηθούν επίσης τον εγκέφαλο να κρατά μια σκέψη ενιαία, ενώ τη χρησιμοποιούμε ενεργά.
Η μελέτη, ωστόσο, δεν αποδεικνύει ότι τα ripples προκάλεσαν ταχύτερη αναγνώριση. Οι ερευνητές παρατήρησαν τα σήματα, αλλά δεν τα ενεργοποίησαν ούτε τα απενεργοποίησαν για να δουν πώς αλλάζει η μνήμη.
Όλοι οι συμμετέχοντες είχαν επίσης σοβαρή επιληψία και τα ηλεκτρόδια είχαν τοποθετηθεί με βάση τις ιατρικές τους ανάγκες. Αυτό σήμαινε ότι μπορούσαν να μελετηθούν μόνο ορισμένα επιλεγμένα σημεία του εγκεφάλου τους. Το πείραμα εξέτασε μόνο ένα είδος τεστ μνήμης.
Ο Verzhbinsky είπε ότι θα ήταν πρόωρο να θεωρηθούν αυτά τα σήματα στόχος για θεραπείες που αφορούν τη μνήμη ή τη σκέψη. Οι ερευνητές πρέπει πρώτα να διαπιστώσουν αν η ίδια δραστηριότητα εμφανίζεται και σε υγιείς εγκεφάλους και αν η διατάραξή της επηρεάζει τη μνήμη.
Προς το παρόν, τα αποτελέσματα δίνουν μια πειστική πιθανότητα: μια σκέψη μπορεί να μοιάζει ενιαία επειδή μακρινά τμήματα του εγκεφάλου βρίσκουν για λίγο τον ίδιο ρυθμό.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Neuroscience.
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
