Μια νέα μελέτη αποκαλύπτει πώς οι νευρώνες επικοινωνούν κατά τη λήψη αποφάσεων, δείχνοντας ότι οι επιλογές ενεργοποιούν ομάδες νευρώνων που καταστέλλουν τις νευρικές οδούς άλλων επιλογών.
Οι επιστήμονες έχουν αποκτήσει νέες γνώσεις για το πώς οι νευρώνες στον εγκέφαλο επικοινωνούν κατά τη διάρκεια μιας απόφασης και πώς οι συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων μπορούν να βοηθήσουν στην ενίσχυση μιας επιλογής. Η μελέτη – που διεξήχθη σε ποντίκια και με επικεφαλής τους
νευροεπιστήμονες της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ – είναι η πρώτη που συνδυάζει δομικές, λειτουργικές και συμπεριφορικές αναλύσεις για να διερευνήσει πώς οι συνδέσεις μεταξύ νευρώνων υποστηρίζουν τη λήψη αποφάσεων. Τα ευρήματα της μελέτης δημοσιεύτηκαν στις 21 Φεβρουαρίου στο Nature.“Το πώς είναι οργανωμένος ο εγκέφαλος για να βοηθά στη λήψη αποφάσεων είναι ένα μεγάλο, θεμελιώδες ερώτημα και το νευρωνικό κύκλωμα – πώς συνδέονται οι νευρώνες μεταξύ τους – σε περιοχές του εγκεφάλου που είναι σημαντικές για τη λήψη αποφάσεων δεν είναι καλά κατανοητό”, δήλωσε ο Wei- Chung Allen Lee, αναπληρωτής καθηγητής νευροβιολογίας στο Ινστιτούτο Blavatnik στο HMS και καθηγητής νευρολογίας στο Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης. Ο Lee είναι συν-ανώτερος συγγραφέας στην εργασία με τον Christopher Harvey, καθηγητή νευροβιολογίας στο HMS, και τον Stefano Panzeri, καθηγητή στο University Medical Center Hamburg-Eppendorf. Στην έρευνα, τα ποντίκια είχαν την αποστολή να επιλέξουν ποιο δρόμο θα ακολουθήσουν σε έναν λαβύρινθο για να βρουν μια ανταμοιβή.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η απόφαση ενός ποντικιού να πάει αριστερά ή δεξιά ενεργοποίησε διαδοχικές ομάδες νευρώνων, με αποκορύφωμα την καταστολή των νευρώνων που συνδέονται με την αντίθετη επιλογή. Αυτές οι συγκεκριμένες συνδέσεις μεταξύ ομάδων νευρώνων μπορεί να βοηθήσουν στη διαμόρφωση αποφάσεων κλείνοντας τις νευρικές οδούς για εναλλακτικές επιλογές, είπε ο Lee. Το εργαστήριο Harvey χρησιμοποιεί ποντίκια για να μελετήσει συμπεριφορικές και λειτουργικές πτυχές της λήψης αποφάσεων. Τυπικά πειράματα περιλαμβάνουν την τοποθέτηση ενός ποντικιού σε έναν λαβύρινθο εικονικής πραγματικότητας και την καταγραφή της νευρικής δραστηριότητας καθώς αυτό λαμβάνει αποφάσεις. Τέτοια πειράματα έχουν δείξει ότι διαφορετικά, αλλά αναμεμειγμένα, σετ νευρώνων πυροδοτούνται όταν ένα ζώο επιλέγει αριστερά έναντι δεξιά. Ο Lee εργάζεται σε ένα νέο πεδίο της νευροεπιστήμης που ονομάζεται connectomics, το οποίο στοχεύει στη συνολική χαρτογράφηση των συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων στον εγκέφαλο. Ο στόχος, είπε, είναι να καταλάβουμε «ποιοι νευρώνες συνομιλούν μεταξύ τους και πώς οι νευρώνες είναι οργανωμένοι σε δίκτυα». Συνδυάζοντας την τεχνογνωσία τους, ο Harvey και ο Lee μπόρεσαν να εμβαθύνουν στους διαφορετικούς τύπους νευρώνων που εμπλέκονται στη λήψη αποφάσεων και στο πώς συνδέονται αυτοί οι νευρώνες. Επιλογή κατεύθυνσης Η νέα μελέτη επικεντρώθηκε σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται οπίσθιος βρεγματικός φλοιός – αυτό που ο Lee περιγράφει ως «ενοποιητικό κόμβο» που λαμβάνει και επεξεργάζεται πληροφορίες που συλλέγονται από πολλαπλές αισθήσεις για να βοηθήσει τα ζώα να λαμβάνουν αποφάσεις. «Μας ενδιέφερε να κατανοήσουμε πώς προκύπτει η νευρική δυναμική σε αυτήν την περιοχή του εγκεφάλου που είναι σημαντική για τη λήψη αποφάσεων πλοήγησης», είπε ο Lee. «Αναζητούμε κανόνες συνδεσιμότητας — απλές αρχές που παρέχουν τη βάση για τους υπολογισμούς του εγκεφάλου καθώς λαμβάνει αποφάσεις». Το εργαστήριο Harvey κατέγραψε νευρική δραστηριότητα καθώς τα ποντίκια έτρεχαν σε έναν λαβύρινθο σε σχήμα Τ στην εικονική πραγματικότητα. Ένα σύνθημα, που συνέβη αρκετά δευτερόλεπτα νωρίτερα, έδειξε στα ποντίκια εάν μια ανταμοιβή θα ήταν στο αριστερό ή το δεξί χέρι του T. Το εργαστήριο Lee χρησιμοποίησε ισχυρά μικροσκόπια για να χαρτογραφήσει τις δομικές συνδέσεις μεταξύ των ίδιων νευρώνων που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια της εργασίας του λαβύρινθου.
Οι ερευνητές μπόρεσαν να διακρίνουν τους διεγερτικούς νευρώνες – αυτούς που ενεργοποιούν άλλα κύτταρα – από τους ανασταλτικούς νευρώνες, οι οποίοι καταστέλλουν άλλα κύτταρα. Βρήκαν ότι ένα συγκεκριμένο σύνολο διεγερτικών νευρώνων πυροδοτήθηκε όταν ένα ποντίκι αποφάσισε να στρίψει δεξιά και αυτοί οι νευρώνες «δεξιά στροφής» ενεργοποίησαν ένα σύνολο ανασταλτικών νευρώνων που περιόριζε τη δραστηριότητα στους νευρώνες «αριστερής στροφής». Το αντίθετο ίσχυε όταν ένα ποντίκι αποφάσισε να στρίψει αριστερά.
«Καθώς το ζώο εκφράζει μια επιλογή, η καλωδίωση του νευρωνικού κυκλώματος μπορεί να βοηθήσει στη σταθεροποίηση αυτής της επιλογής καταστέλλοντας άλλες επιλογές», είπε ο Lee. «Αυτός θα μπορούσε να είναι ένας μηχανισμός που βοηθά ένα ζώο να διατηρήσει μια απόφαση και αποτρέπει τις «αλλαγές απόφασης».
Τα ευρήματα πρέπει να επιβεβαιωθούν στους ανθρώπους, αν και ο Lee αναμένει ότι υπάρχει κάποια διατήρηση σε όλα τα είδη.
Οι ερευνητές βλέπουν πολλές κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα. Το ένα είναι η διερεύνηση των συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων που εμπλέκονται στη λήψη αποφάσεων σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου.
Χρησιμοποιήσαμε αυτές τις συνδυασμένες πειραματικές τεχνικές για να βρούμε έναν κανόνα συνδεσιμότητας και τώρα θέλουμε να βρούμε άλλους», είπε ο Lee.
