Για δεκαετίες, οι επιστήμονες ανακάλυπταν νευρώνες με φαινομενικά μοναδικούς ρόλους. Υπάρχουν τα place cells που ενεργοποιούνται σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, οι mirror neurons που μπορεί να μας βοηθούν να ερμηνεύουμε συμπεριφορές, αλλά και νευρώνες που ανταποκρίνονται σε όλα όσα αφορούν τη Jennifer Aniston. Αυτές οι ανακαλύψεις ενίσχυσαν την εικόνα του εγκεφάλου ως ενός συνόλου εξαιρετικά εξειδικευμένων κυττάρων.
Μια νέα όμως διαπίστωση δείχνει ότι οι περισσότεροι νευρώνες είναι στην πραγματικότητα πολυεργαλεία. «Αυτοί οι [προηγούμενοι] νευρώνες είναι πραγματικά η εξαίρεση, όχι ο κανόνας», λέει ο Stefano Fusi από το Columbia University στη Νέα Υόρκη. Και τα πιο άφθονα, γενικευμένα κύτταρα «μπορούν να είναι εξίσου σημαντικά ή και πιο σημαντικά από τους “όμορφους” [ειδικούς] νευρώνες που απομονώσαμε στο παρελθόν», προσθέτει.
Το 2013, σε μια μελέτη, ο Fusi είχε παρατηρήσει νευρώνες με «mixed selectivity» στα εγκεφαλικά συστήματα πιθήκων. Πρόκειται για κύτταρα που ανταποκρίνονται ταυτόχρονα σε πολλαπλές διαφορετικές εισροές που σχετίζονται με μια εργασία. Ωστόσο, δεν ήταν σαφές πόσο διαδεδομένοι είναι στον εγκέφαλο των θηλαστικών.
Τώρα, ο Fusi και η ομάδα του στράφηκαν στο International Brain Laboratory. Εκεί υπάρχουν δεδομένα για τη δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων σε ολόκληρο τον εγκέφαλο περισσότερων από 100 ποντικιών, ενώ αυτά εκτελούσαν μια εργασία λήψης αποφάσεων. Η εργασία απαιτούσε από τα ποντίκια να εντοπίσουν μια εικόνα στην αριστερή ή τη δεξιά πλευρά μιας οθόνης και να τη μετακινήσουν στο κέντρο, γυρίζοντας γρήγορα έναν τροχό.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μόνες περιοχές με εξειδικευμένους νευρώνες ήταν εκείνες των αφιερωμένων αισθητηριακών φλοιών, όπως ο πρωτοταγής οπτικός φλοιός. Αντίθετα, οι νευρώνες στις περισσότερες περιοχές του εγκεφάλου ανταποκρίνονταν σε διάφορες πτυχές της εργασίας. Για παράδειγμα, όσοι βρίσκονταν εκτός του οπτικού φλοιού φαίνεται πως συμμετείχαν και στην επεξεργασία της εικόνας, και στο να αποφασίσουν σε ποια πλευρά της οθόνης βρισκόταν, αλλά και στη δημιουργία της κίνησης για το γύρισμα του τροχού. «Το σημαντικό είναι να τονιστεί ότι υπάρχουν εξειδικευμένοι νευρώνες [όπως τα place cells]», λέει ο Fusi. «Αλλά αυτοί δεν είναι ο κανόνας», προσθέτει.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι περισσότεροι νευρώνες δεν ανταποκρίνονταν με τον ίδιο τρόπο στο ίδιο ερέθισμα. Για παράδειγμα, οι σωματοκινητικές περιοχές, δηλαδή οι περιοχές που σχετίζονται με τον σχεδιασμό των κινήσεων, ανταποκρίνονταν έντονα στο γλείψιμο και στις κινήσεις των μουστακιών. Άλλες περιοχές ανταποκρίνονταν επίσης, αλλά όχι τόσο έντονα. Αυτό δείχνει ότι, παρότι υπάρχει εξειδίκευση, οι μεμονωμένοι νευρώνες γενικά δεν είναι μονοσήμαντα στραμμένοι σε έναν μόνο τύπο πληροφορίας.
«Το πρόβλημα είναι ότι, αν υποστηρίζεις πως δεν υπάρχει [εξειδίκευση], κάποιος μπορεί πάντα να πει: “Απλώς χρειάστηκε να μελετήσεις λίγους ακόμη νευρώνες [για να τη βρεις]”», λέει ο Ben Hayden από το Baylor College of Medicine στο Τέξας. «Αυτή [η μελέτη] είναι ένα τεράστιο χαστούκι στο πρόσωπο που λέει: “Εντάξει, μετρήσαμε 14.000 νευρώνες και πάλι δεν τη βρήκαμε [ως επί το πλείστον]”.»
Το να υπάρχει ένα σύνολο νευρώνων που ανταποκρίνεται στο ίδιο ερέθισμα με ελαφρώς διαφορετικούς τρόπους μπορεί να μεγιστοποιεί την ποσότητα της πληροφορίας που μπορεί να επεξεργαστεί ο εγκέφαλος. Αυτό μπορεί να σημαίνει ότι αυτοί οι γενικευμένοι νευρώνες συμβάλλουν σε πλήθος λειτουργιών, όπως η μνήμη, η νόηση, η λήψη αποφάσεων και η αντίληψη.
Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η εργασία των ποντικιών δεν ήταν ιδιαίτερα σύνθετη. Μια πιο περίπλοκη, πολυδιάστατη σειρά εργασιών θα μπορούσε να δείξει πότε οι μεμονωμένοι νευρώνες εστιάζουν την απόκρισή τους σε μία πτυχή μιας τέτοιας διαδικασίας και πότε σε κάποια άλλη, λέει ο Fusi.
Ο ίδιος και η ομάδα του συνεργάζονται τώρα με ερευνητές που μελετούν μη ανθρώπινα πρωτεύοντα και ασθενείς που είναι σε εγρήγορση κατά τη διάρκεια ανοιχτών εγκεφαλικών επεμβάσεων, όπως εκείνων για την αντιμετώπιση της επιληψίας, ώστε να διαπιστώσουν αν τα ευρήματα στα ποντίκια ισχύουν και στους ανθρώπους.
Με όλα αυτά τα προγράμματα, ο Fusi ελπίζει να μετατοπίσει το βάρος από τον ρόλο των μεμονωμένων νευρώνων στα μοτίβα δραστηριότητας ανάμεσα σε πολλά κύτταρα του εγκεφάλου. «Είναι πολύ δύσκολο να βγάλεις συμπεράσματα κοιτάζοντας έναν νευρώνα κάθε φορά», λέει. «Αντί γι’ αυτό, [πρέπει να] βλέπουμε όλους τους νευρώνες μαζί. Αυτή είναι η οπτική του εγκεφάλου, γιατί κάθε νευρώνας στον εγκέφαλο δεν [δέχεται είσοδο από] έναν μόνο [άλλο] νευρώνα. Κάθε νευρώνας στον εγκέφαλο “βλέπει” 10.000 άλλους νευρώνες που συνδέονται στο δενδριτικό του δέντρο.»
Nature DOI: 10.1038/s41586-026-10668-4
