Ένα εκπληκτικά απλό μοντέλο εξηγεί… πώς λειτουργούν τα εγκεφαλικά κύτταρα
Νέα έρευνα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο αναλύει πώς οι συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων καθορίζονται από τις γενικές αρχές του σχηματισμού δικτύου και της αυτοοργάνωσής τους και όχι από τα βιολογικά χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου οργανισμού. Δημοσιεύτηκε στο Nature Physics, η εργασία εξετάζει λεπτομερώς τις διασυνδέσεις των νευρώνων σε διαφορετικούς οργανισμούς και προτείνει την εφαρμογή αυτών των αρχών σε μη βιολογικά δίκτυα όπως οι κοινωνικές αλληλεπιδράσεις.
Ένα εκπληκτικά απλό μοντέλο εξηγεί πώς λειτουργούν τα εγκεφαλικά κύτταρα…
Η συγγραφέας της εργασίας, Stephanie Palmer, σημειώνει: “Όταν χτίζουμε απλά μοντέλα για να εξηγήσουμε βιολογικά δεδομένα, συνήθως περιμένουμε μια καλή αρχή, κατάλληλη για ορισμένα σενάρια, αλλά όχι για όλα. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, η προσέγγισή μας εξήγησε με επιτυχία σημαντικές πτυχές, το οποίο μας ξάφνιασε ευχάριστα.”
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι νευρώνες σχηματίζουν πολύπλοκες συνδέσεις μεταξύ των συνάψεων για να επικοινωνήσουν. Αν και ένας μεγάλος αριθμός συνδέσεων μπορεί να φαίνεται τυχαίος, τα δίκτυα εγκεφαλικών κυττάρων κυριαρχούνται συνήθως από έναν μικρό αριθμό ισχυρών συνδέσεων.
Κάτω από αυτήν την κατανομή των συνδέσεων, γνωστή ως «βαριά ουρά», βρίσκονται οι γενικές αρχές που επιτρέπουν στους οργανισμούς να σκέφτονται, να μαθαίνουν, να επικοινωνούν και να κινούνται.
Το ερώτημα εάν η «βαριά ουρά» προκύπτει από βιολογικές διεργασίες ή από βασικές αρχές της οργάνωσης του δικτύου επιλύθηκε αναλύοντας το “connectome” – έναν χάρτη των συνδέσεων μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων διαφόρων οργανισμών, όπως μύγες φρούτων, στρογγυλά σκουλήκια, θαλάσσια σκουλήκια και ποντίκια.
Ένα μοντέλο που βασίζεται στη δυναμική του Hebbian έχει δώσει μια εικόνα για το πώς οι νευρώνες σχηματίζουν συνδέσεις. Τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι οι βαρείς δεσμοί ουράς προκύπτουν σε διαφορετικούς οργανισμούς λόγω γενικών αρχών και όχι μοναδικών βιολογικών διεργασιών.
Αυτή η ερευνητική ομάδα έδωσε επίσης μια απροσδόκητη εξήγηση για ένα φαινόμενο γνωστό ως ομαδοποίηση, το οποίο περιγράφει την τάση των κυττάρων να σχηματίζουν συνδέσεις μέσω κοινών στοιχείων.
Αυτό το φαινόμενο είναι ανάλογο με κοινωνικές καταστάσεις όπου η εξοικείωση ενός ατόμου με ένα άλλο αυξάνει την πιθανότητα φιλίας του.
Παρά την τυχαιότητα και τον θόρυβο στα κυκλώματα του εγκεφάλου, τα οποία δεν επιδέχονται πάντα ακριβή εξήγηση, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσαρμόσουν το μοντέλο για να λάβουν υπόψη αυτόν τον παράγοντα, αυξάνοντας την ακρίβειά του.
Ελπίζουν ότι αυτές οι γενικές αρχές μπορούν να επεκταθούν και σε άλλους τομείς, όχι μόνο στον εγκέφαλο.
Πηγή: https://www.bluefields.eu/
