Ο εγκέφαλος και τα νευρωνικά του δίκτυα, ένα πολυδιάστατο σύμπαν που ακόμη χαρτογραφείται

Ερευνητές του Ινστιτούτου ‘Εγκέφαλος-Νους’, της Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάννης, καταθέτουν ένα νέο πλαίσιο θεώρησης των μηχανισμών που αναδύουν τη νόηση.

Με σκοπό την τεκμηρίωση της εγκυρότητας/αξιοπιστίας αυτής της θεώρησης αλγεβρικών τοπολογιών πολλαπλών διαστάσεων, οι ερευνητές προέβησαν σε εργαστηριακά πειράματα πραγματικού εγκεφαλικού ιστού, εξαχθέντος από ποντίκια-μοντέλα.

Από τον ΠΑΝΑΓΙΩΤΗ ΜΠΟΖΕΛΟ

Συχνά σχολιάζεται ότι ο εγκέφαλος είναι η πιο περίπλοκη/μυστήρια δομή του γνωστού σύμπαντος, και, πράγματι, αυτός ο αφορισμός δε θα ήταν υπερβολή.   

Παρά την εξαιρετική πρόοδο που σημειώνει η έρευνα στις Νευρεπιστήμες, υπάρχουν ακόμη καλά κρυπτόμενοι μηχανισμοί που διαφεύγουν την κατανόηση μας, ιδίως, όταν επιχειρούμε μία υψηλότερου επιπέδου κατανόηση της ανθρώπινης αντίληψης.

Τα μαθηματικά ήταν πάντοτε ο καλύτερος σύμμαχος στην ανάπτυξη επιστημονικών θεωριών/υποθέσεων, όπως και στον μετέπειτα ελέγχο τους, οπότε δε συνιστά καμία έκπληξη όταν το κυνήγι του “κρυμμένου θησαυρού” μας φέρνει προ περίπλοκων μαθηματικών εξισώσεων και μοντέλων.

Αυτή τη φορά, επιστήμονες του ερευνητικού Ινστιτούτου Εγκέφαλος-Νους, της Ομοσπονδιακής Πολυτεχνικής Σχολής της Λωζάννης, στη Γενεύη, της Ελβετίας, καταθέτουν μία νέα προσέγγιση στα πρακτικά της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, διατυπώνοντας την υπόθεση -και τεκμηριώνοντας την- ότι ο εγκέφαλος επιστρατεύει πολυ-διάστατες νευρικές δομές, με σκοπό την επίτευξη της ορθής επεξεργασίας/ολοκλήρωσης της πληροφορίας.

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι αυτές οι δομές, στην πραγματικότητα, δεν υφίστανται σε περισσότερες από τρεις διαστάσεις του χώρου, όπως τον αντιλαμβανόμαστε στην καθημερινότητα μας. Είναι απλώς μαθηματικές έννοιες που επιτρέπουν μια νέα, ικανή και διορατική κατανόηση των σύνθετων δομών οργάνωσης που ενυπάρχουν στον εγκέφαλο.

Συγκεκριμένα, οι ερευνητές κατέγραψαν ταυτόχρονα την ηλεκτροφυσιολογική δραστηριότητα πολλών νευρικών κυττάρων, και προχώρησαν σε μοντελοποίηση των δεδομένων με την αρωγή πανίσχυρων υπολογιστικών συστημάτων. Με αυτή τη μέθοδο κατάφεραν να διαπιστώσουν την ύπαρξη μοτίβων νευρωνικής συνδεσιμότητας, που μπορούν να περιγραφούν μόνο από αλγεβρικές τοπολογίες πολλαπλών διαστάσεων.

Με απλούστερα λόγια, ένα νευρικό κύτταρο, αναλόγως των δεδομένων αναγκών επεξεργασίας της πληροφορίας, μπορεί να συμμετάσχει σε περισσότερα από ένα δίκτυα, τα οποία συνιστούν διαφορετικά υποσύνολα οργάνωσης/συνδεσμολογίας ενός ορισμένου αριθμού συγκεκριμένων κυττάρων. Όσο αυξάνεται αυτός ο αριθμός, αυξάνονται και οι διαστάσεις που δύνανται να ερμηνεύσουν την υποκείμενη ηλεκτροφυσιολογική αναμετάδοση/επεξεργασία του σήματος/πληροφορίας.

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι αυτές οι δομές, στην πραγματικότητα, δεν υφίστανται σε περισσότερες από τρεις διαστάσεις του χώρου, όπως τον αντιλαμβανόμαστε στην καθημερινότητα μας. Είναι απλώς μαθηματικές έννοιες που επιτρέπουν μια νέα, ικανή και διορατική κατανόηση των σύνθετων δομών οργάνωσης που ενυπάρχουν στον εγκέφαλο.

Δίχως αυτή την προσέγγιση, η ηλεκτροφυσιολογική δραστηριότητα που παρατηρείται στον εγκέφαλο μοιάζει εντελώς τυχαία. Και προφανώς, ένα τυχαίο μοτίβο επεξεργασίας της πληροφορίας ποτέ δε θα ανέδυε τις αξιοθαύμαστες αντιληπτικές ικανότητες της πιο περίπλοκης γνωστής μηχανής του σύμπαντος.

Με σκοπό την τεκμηρίωση της εγκυρότητας/αξιοπιστίας αυτής της θεώρησης αλγεβρικών τοπολογιών πολλαπλών διαστάσεων, οι ερευνητές προέβησαν σε εργαστηριακά πειράματα πραγματικού εγκεφαλικού ιστού, εξαχθέντος από ποντίκια-μοντέλα (τι τραβάνε τα καημένα). Τα αποτελέσματα, πράγματι, επιβεβαίωσαν την εγκυρότητα της (εκφαινόμενη ως προβλεπτική αξία μοντέλου) και δημοσίευσαν τη δουλειά τους στην επιστημονική επιθεώρηση Frontiers in Computational Neuroscience.

Πλέον, η ερευνητική ομάδα από την Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάνης αισιοδοξεί ότι η εφαρμογή του νέου μοντέλου/πλαισίου ερμηνείας θα συνεισφέρει στην λεπτομερέστερη και πιο διορατική κατανόηση των μηχανισμών της μνήμης, της μάθησης και γενικότερα της νόησης, τους οποίους η νευροεπιστημονική κοινότητα δεν έχει ακόμη αποκρυπτογραφήσει πλήρως.

Πηγή:lifo.gr

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s