Ştiinţă

Interviu cu câștigătorul premiului Brain György Buzsáki (Neuroscience Institute, New York)

Este într-adevăr creierul nostru o foaie goală plină cu informații primite sau nu așteptăm pasiv evenimente? Cum învățăm să ne mișcăm corpul? Care este rolul hipocampului în toate acestea? L-am întrebat pe György Buzsáki, cercetător la NYU Neuroscience Institute, câștigătorul primului premiu Brain, despre cercetările sale în legătură cu prezentarea sa la conferința Societății Maghiare de Neuroștiințe.

dintre

- Neuroștiința cognitivă de astăzi se bazează pe moștenirea psihologică, iar abordarea psihologică se bazează pe filozofie. Aristotel a spus acum două mii de ani că există, de exemplu, emoție, motivație sau doar memorie pe care am adaptat-o ​​rând pe rând. Mai târziu, Hume și Lock, gânditori ai empirismului, au afirmat că experiența este baza tuturor lucrurilor. Această filozofie se reflectă în mod clar și în paradigma pavloviană. Strămoșii noștri au crezut că creierul este un organ de recepție pasiv, de observare care asociază și asociază în timp stimulii care intră. David Hubel și Torsten Wiesel, care au primit Premiul Nobel pentru munca lor, au urmat, de asemenea, exemplul. S-a demonstrat că există neuroni în sistemul vizual care sunt sensibili la orientare, luminozitate și limite care stabilesc funcțiile de bază ale vederii.

Acest model de lucru al percepției pasive există de zeci de ani, în timp ce devine din ce în ce mai clar că percepția unei imagini este mult mai mult decât relația dintre linii între ele. Acest lucru nu diminuează meritele predecesorilor noștri, deoarece nu am înțeles încă mult din ceea ce știm acum. Știm că un sistem complex nu poate fi pur și simplu reconstituit prin juxtapunere a elementelor.

Dar, indiferent de cât de mari gânditori am fi, cum s-ar ști dinainte ce tipuri de funcții se găsesc în creier? În schimb, trebuie să ne punem întrebarea: cum clasifică lumea funcțiile care există în creier? Cu grupul meu de cercetare, încercăm să înțelegem și să sistematizăm funcțiile cognitive din interior spre exterior.

Dinamica creierului nu este creată de experiență. Cablarea și comunicarea între neuroni funcționează fără acest lucru, așa cum vedem în rețelele neuronale izolate, de exemplu. Sistemul deja existent este apoi rearanjat pas cu pas pe măsură ce creierul acționează organele senzoriale ale corpului. Creierul nostru nu este nicidecum o tabula rasa, tableta este plină, dar aceste tipare existente nu au concepție pentru creier până când nu atribuim o anumită semnificație fiecărui tipar. Este un fel de acord între tiparele cerebrale existente și lumea.

Avem o mulțime de modele evolutive prezente, cum ar fi reflexul rotulei (rotula). În ceea ce privește memoria, știm că hipocampul produce sute de mii de probe, chiar și atunci când nu învățăm. Doar o fracțiune din această multitudine de modele capătă o anumită semnificație pentru sine, și anume, că acțiunea la care se referă va avea consecințe. Aceasta poate fi o confirmare pozitivă sau negativă pentru organismul care creează acțiune.

Imaginați-vă un creier izolat ipotetic. Este probabil ca acest creier să sufere aproximativ aceleași schimbări ca și în creierul meu. De exemplu, starea de veghe și de somn alternează și există un „schimb de informații” între structuri. Nici nu are sens. Să mergem cu un pas mai departe și să luăm acum un alt creier izolat ipotetic la care toate sistemele de senzori furnizează intrare, dar acest creier nu poate produce ieșire. În principiu, acest creier ar funcționa ca un creier pavlovian, poate chiar s-ar putea crea o asociere între doi stimuli, totuși nu ar funcționa. Informația devine informație atunci când putem începe ceva cu ea. Una dintre cele mai importante calități ale creierului este că poate prezice viitorul, în consecință creează o acțiune, își testează predicția. Dacă a funcționat bine, se va remedia.

- Această ipoteză poate fi testată cumva?

- Mai devreme, eu și grupul meu de cercetare am analizat care este primul model organizat din sistemul nervos. Modelul cerebral al șobolanilor nou-născuți a fost monitorizat. Acestea ar trebui să fie cunoscute ca născute orbe, surde și imobile. Primul model cerebral care se dezvoltă este un semnal EEG numit „fus” datorită formei sale. Nu există activitate în creierul șobolanului nou-născut timp de câteva secunde, apoi fusul apare imediat și apoi nu mai există semnal.

Am observat că un fus se formează atunci când unul dintre mușchii animalului se mișcă activ sau pasiv. În funcție de ceea ce vă deplasați: deget de la picior, nas, cap, fusul apare în diferite zone ale creierului care le corespund. În acest stadiu incipient, nu există încă conexiuni între proiecțiile creierului care reprezintă schema corpului. Acest lucru poate însemna că creierul nu are nicio idee dacă corpul nostru este o minge sau un șarpe. Trebuie să învățăm cum să privim ce parte a corpului nostru este conectată la ce alta și cât de mult trebuie să ne mișcăm mâinile pentru a ajunge la nas. Apoi, trebuie să învățăm din nou acest lucru în fiecare zi, pentru că între timp suntem în continuă creștere și ceea ce a fost zece centimetri va fi cincisprezece în câteva săptămâni.

Pentru a învăța toate acestea, trebuie să ne mișcăm. Mușchii sunt alocați scheletului, astfel încât gradele de libertate sunt reduse. Perechile de mușchi agoniste și antagoniste, cum ar fi targa și mușchiul flexor din brațul superior, se mișcă simultan în timp: dacă mișc intenționat mușchiul brancardier al brațului superior, flexorul se va întinde pasiv. Mușchii care cooperează activează simultan reprezentări ale ariilor cerebrale corespunzătoare și această coincidență în timp creează conexiunile mai puternice între neuronii care cooperează. Când se formează aceste conexiuni, modelele cerebrale sunt, de asemenea, rearanjate. Activitatea creierului devine continuă și fusul nu mai apare când este treaz. Dar nu dispare, ci este „interiorizat” (devine intern), adică va apărea exact atunci când nu există mișcare, adică în timpul somnului.

- Ați menționat mai devreme că hipocampul nostru „produce” o mulțime de probe, iar unele dintre ele sunt importante, altele mai puțin. Cum functioneaza?

- Hipocampul funcționează non-stop, nu doar atunci când este „stimulat”. El este ochiul de pază, camera din parcare care preia totul, dar nu transmite nimic interesant până nu ne este furată mașina. Cartează în mod constant evenimente din creier și din lumea exterioară și, atunci când se întâmplă ceva nou sau neașteptat, decide dacă merită să fie remarcat sau nu. Marele lucru legat de memoria episodică este că poate fi predat cu o singură asociere. În timp ce ciclismul trebuie repetat de o mie de ori până când învățăm, experiențele noastre de-a lungul vieții sunt imediat amintite, chiar dacă acestea s-au întâmplat o singură dată.

Hipocampul redă subconștient fragmente de evenimente în timp ce dormim. În repetate rânduri, apare un model suprasincron, pe care l-am numit „undă abruptă”. Acest pachet de informații plin de timp, care durează aproximativ o zecime de secundă, iese în evidență ca un tambur de cazan în Carmina Burana. Ceea ce observăm depinde de semnificația evenimentului. Împrejurarea emoțională, de exemplu, este semnificativă, la fel și faptul că o putem asocia cu informații anterioare. Deci creierul nu este o foaie goală care așteaptă evenimentele, ci produce în mod constant oportunități.

- În sfârșit, o întrebare ceva mai personală: de ce ai ales neuroștiința ca profesie?

- Când eram student la medicina de anul doi, prelegerile lui Endre Grastyán erau impresionante. După prima zi de ascultare a lui, am simțit care va fi viitorul meu. A devenit stăpânul meu și unul dintre cei mai buni prieteni ai mei.