Egy új tanulmány szerint azonban az emberi agy sokkal inkább egy hangszerre emlékeztet, egészen pontosan a zongora billenytyűinek leütéséhez: ugyanis nemcsak az számít, hogy hányszor sül el egy adott idegsejt, hanem az is, hogy a többi idegsejt működéséhez viszonyítva ez mikor történik meg.

A 3D-s organoid emberi előagy a jövő egyik legnagyobb durranása lehet A találmány felválthatja az állatkísérleteket, de vajon etikusnak nevezhető ez a fajta kísérletezés?

A kísérletet a Columbia Egyetem kutatói, Joshua Jacobs és csapata végezte, akik bebizonyították, hogy az agyi aktivitás során a neuronok működésében megfigyelhető időzítés is fontos. Ezt korábbi, patkányokon folytatott kísérletek során már megfigyelték az állatok agyának egyes részein, csakhogy a szóban forgó új eredmények alapján ez a fajta információkódolás jóval általánosabb az emlősök agyában, mint azt a tudósok gondolták.

Ez a jelenség az úgynevezett fázisprecesszió, amely leegyszerűsítve az agy egy adott területének elektromos aktivitását jellemző agyhullámok folytonos ritmusa, illetve az adott régióban található neuronok pontos aktiválódása közötti kapcsolat. A tanulmány szerint mindezt úgy kell elképzelni, hogy például a théta agyhullámok időben statikus mintázatot mutatnak, az egyes neuronok működése azonban ennél jóval rendszertelenebb,

így azok az agyhullám különböző pontjain lépnek működésbe.

Ezt legelőször patkányokon figyelték meg a térbeli elhelyezkedéssel kapcsolatos információk elraktározásának vizsgálata során. Ez a folyamat úgy az emberi, mint a patkányok agyában az úgynevezett helysejtek közreműködésével történik, amelyek specifikus régiókra tagolódnak. Az agy az általuk létrehozott rendszerre vetíti rá aktuális tartózkodási helyünket, a neuronok által kódolva az útvonalat, amelyet bejárunk rajta. Minél közelebb járunk egy régió közepéhez, a sejtek elsülése annál gyorsabb ütemre kapcsol. Amint elhagyjuk az egyik régiót, és átlépünk egy másikba, az elsőben található neuronok működése fokozatosan elhal, míg a másodiké felgyorsul.

Ugyanakkor nem csupán a neuronok elsülésének gyakorisága fontos, hanem az aktivitás időzítése is fontos. Ahogy a patkány átmegy egy régión, a hozzá tartozó sejtek egyre korábban elsülnek a kialakuló théta hullámon. Amikor az átkerül egy másik régióba, az első sejt majdhogynem egyszerre sül el a szomszédos régió utolsó helysejtjének végső aktivitásával. Ezek a csaknem egyszerre történő elsülések megerősítik a sejtek közti kapcsolatot, azaz a szinapszist, és az útvonal adott szakasza ennek révén rögzül az agyban. (A szinapszisok megerősödésére a vizsgálatok szerint csak akkor kerül sor, ha idegsejt elsülése között kevesebb idő telik el a másodperc tízezred részénél.)

A fázisprecesszió a patkányoknál egyértelműen kimutatható, illetve a tudósok már felfedezték a jelenség nyomait denevérekben, illetve selyemmajmokban is, emberekben azonban mostanáig nem tudták igazolni ezt a működést. Ennek oka, hogy az egyes neuronok működésének megfigyelése igen invazív előkészületeket igényel, amit alapesetben emberi alanyokon nem hajtanak végre. Vagyis ezt a lépést a Columbiai Egyetem kutatói sem szegték meg, helyette egy évekkel ezelőtti vizsgálat eredményeit hasznosították.

A kísérlet során tizenhárom epilepsziás beteg agyába ültettek elektródákat, rohamaik részletes megfigyelése céljából. A kutatók az alanyoknak időközben egy virtuális valóságot szimuláló játékot is elindítottak, majd felkérték őket a játékra, amiben egy virtuális terepen haladtak keresztül egy joystick segítségével. A kapott információk utólagos elemzése során a kutatóknak sikeresen kimutatták a fázisprecessziót a vizsgált neuronok tizenkét százalékánál.

Élő agyszövet kísérletek - és etikai kérdéseik Egy orvos-etikus beszámolója a tudatosságunkban szerepet játszó agyszövetekkel való munka nyitott kérdéseiről.

Míg más kutatások szerint a fázisprecesszió a tájékozódáson túl is jelentős szerepet tölthet be az emlősök agyában. Bizonyos fajok bizonyos agyrégióiban már ki is mutatták ezt, elsősorban a hangok és az illatok feldolgozásáért felelős központjaiban. A jelenség emberekben jelenleg az időre érzékeny agyi sejtek, és a képsorozatok feldolgozásában szerepet játszó neuronok kapcsán mutatható ki.

A korábbi kutatásokból kiindulva a fázisprecesszió segítségével az agy időpontok, képek és események komplett sorát is egymáshoz kapcsolhatja, hasonlóan a térbeli pozíciókhoz. Hogy ez miért érdekes? Mert a kutatók szerint ezáltal elképzelhető, hogy pontosan ez adja a szerv univerzális kódrendszerének alapjait. Legalábbis az emlősök esetén. Egy ilyen típusú, az időzítésen is alapuló kódrendszer továbbá megmagyarázná azt is, hogyan tanulunk olyan gyorsan,

ami pusztán a neuronok elsülési gyakoriságával nem megmagyarázható.

Az emberi agy fejlettségét bizonyítja az is, hogy a mesterséges intelligencia vezérlésű rendszereknek gyakran több száz vagy több ezer alkalommal kell látniuk ugyanazt a jelenséget annak elsajátításához,  addig agyunk egy, vagy mindössze pár alapján elsajátít valamit. A kutatók szerint azonban a folyamat sikerességéhez más is hozzájárulhat az eddig feltételezett működéseken kívül.

Alighanem ez a fázisprecesszió, amely rögtön az első információk beérkezésénél elkezdi megerősíteni azokat, majd minden újabb ismétlésnél egyre könnyebben tovább erősödik. Bár a jelenséggel kapcsolatos - embereken végzett - vizsgálat jelenleg nagyon kevés, ez az új elmélet kétségkívül izgalmas információkkal szolgál arról, hogyan is sajátíthatunk el új ismereteket.

(Fotó: Getty Images Hungary)

További cikkek a témában:

Hamarosan egy ENSZ-hez hasonló szervezet tömörítheti a világ agykutatóit, ám addig még sok akadályt meg kell ugrani "Új korszak kezdődik az idegtudományban, ahol az idegtudósok nagy mennyiségű adathoz hozzáférhetnek, majd nemzetközi szinten megoszthatják eredményeiket."

A magasabb érzelmi intelligencia segít kiszűrni az álhíreket Az álhírek és pletykák mindig is részei voltak az emberek közti kommunikációnak, de a közösségi média oldalak megjelenése óta fénysebességgel terjed egy-egy hír, így érdemes elővenni az objektivitásunkat, ha biztosan el szeretnénk kerülni az álhírek csapdáját.

Úgy gondolkodik, akár egy ember, a DeepMind legújabb mesterséges intelligenciája A MuZero nevű mesterséges intelligencia abban előrelépés, hogy nem kell ismernie a szabályokat ahhoz, hogy nyerjen egy játékban. Ennek jelentősége óriási: ez az első lépés egy minden szituációban helytálló algoritmus felé.