Τομή στην έρευνα του εγκεφάλου: Γερμανός ερευνητής ανακαλύπτει το σύστημα πλοήγησης του μυαλού

Ο ψυχολόγος καθηγητής Dr. Κρίστιαν Ντοέλερ από το Ινστιτούτο Max Planck για τις ανθρώπινες γνωστικές και εγκεφαλικές επιστήμες αφήνει τους μαθητές στη Λειψία να παίζουν ηλεκτρονικά παιχνίδια στον σαρωτή για να διερευνήσουν πώς λειτουργεί ο εγκέφαλός τους. Εχοντας ρόλο... «πειραματόζωων», οι μαθητές έχουν ένα πληκτρολόγιο στα χέρια τους για να πλοηγηθούν ή να πάρουν αποφάσεις.

ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ

ΔΙΑΦΉΜΙΣΗ

Ο νευροεπιστήμονας και οι ομάδες του στο Doellerlab θέλουν να ανακαλύψουν ένα πράγμα συγκεκριμένα: ποιες είναι οι σημαντικότερες αρχές κωδικοποίησης του εγκεφάλου που καθιστούν δυνατή την ανθρώπινη σκέψη;

Ο Ντοέλερ περιγράφει το ηλεκτρονικό παιχνίδι που βλέπουν τα «πειραματόζωα» στον πίσω τοίχο του σαρωτή: «Είναι οδηγοί ταξί, για παράδειγμα, και πρέπει να μεταφέρουν ένα άτομο από το Α στο Β. Και ενώ εκτελούν αυτό το έργο, μετράμε παράλληλα την εγκεφαλική τους δραστηριότητα».

Ενώ τα «πειραματόζωα» οδηγούν μέσα στην εικονική πόλη, ο εγκέφαλός τους λειτουργεί σαν σύστημα πλοήγησης. «Τα πειραματόζωα με υψηλές επιδόσεις πλοήγησης, δηλαδή που πλοηγούνται σωστά σε 10 από τις 10 εικονικές διαδρομές μέσα στην εικονική πόλη και βρίσκουν πάντα τη συντομότερη διαδρομή, έχουν την υψηλότερη δραστηριότητα».

Ο εγκέφαλος ως σύστημα πλοήγησης ή ως κουτί σημειώσεων

Σύμφωνα με τον καθηγητή Ντοέλερ, τα συστήματα του εγκεφάλου που βοηθούν στην πλοήγηση ταξινομούν τη μνήμη, τη μάθηση και τη γνώση όπως ένα σύστημα πλοήγησης. «Αν θυμάστε τα σχολικά σας χρόνια: οι κάρτες ευρετηρίου ήταν επίσης χωροταξικά οργανωμένες για να ταξινομούνται οι όροι. Ο χώρος είναι ένα φανταστικό μέσο για την απεικόνιση των πραγμάτων που βρίσκονται κοντά ή μακριά με βάση την ομοιότητα και τη διαφορετικότητα».

Ο κοινωνιολόγος Νίκλας Λουχμαν είπε κάποτε ότι το κουτί στο οποίο οργάνωσε τις 90.000 χειρόγραφες σημειώσεις του ήταν μια εικόνα του εγκεφάλου του. Το κουτί με τις σημειώσεις του Λούχμαν αναλύεται ακόμη και σήμερα στο Πανεπιστήμιο του Μπίλεφελντ.

Σύμφωνα με τον νευροεπιστήμονα Ντοέλερ, το σύστημα πλοήγησης του εγκεφάλου είναι υπεύθυνο για την απομνημόνευση πληροφοριών. «Αυτό σημαίνει ότι κάθε φορά που χρησιμοποιείτε μια χωρική στρατηγική για να ταξινομήσετε πληροφορίες, να τοποθετήσετε άρθρα εφημερίδων σε διαφορετικές θέσεις στο γραφείο σας κ.λπ. αυτό το σύστημα πλοήγησης είναι σίγουρα ενεργό».

Πολύ πριν από το σύστημα πλοήγησης, ο ψυχολόγος είχε την πρώτη του μεγάλη ερευνητική επιτυχία το 2010 με την επίδειξη των λεγόμενων κυττάρων πλέγματος. Η αρχή των κελιών πλέγματος είχε ήδη αποδειχθεί σε τρωκτικά. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, ο Ντοέλερ και οι συνεργάτες του εντόπισαν ένα σήμα λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI)που αντανακλούσε τη θέση ενός εξεταζόμενου σε ένα περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας και πληρούσε τα κριτήρια για τον ορισμό της κωδικοποίησης των κυττάρων πλέγματος. Σύμφωνα με τη μελέτη, οι άνθρωποι φαίνεται να αναπαριστούν τη θέση και τη χωρική αντίληψη με τρόπο που μοιάζει πολύ με αυτόν των τρωκτικών.

Εν τω μεταξύ, οι αρουραίοι και τα ποντίκια έρχονται επίσης αντιμέτωπα με την εικονική πραγματικότητα και είναι δεμένα σε περιστρεφόμενες μπάλες ή σφαίρες, όπως εξηγεί ο Ντοέλερ.

«Το μεγάλο μας μελλοντικό, τρέχον, αλλά και μακροπρόθεσμο ερευνητικό ερώτημα είναι ότι αυτό το εγκεφαλικό σύστημα πλοήγησης δεν έχει σημασία μόνο για να βρίσκετε το δρόμο σας από το Α στο Β σε μια πόλη, αλλά και για την εκτέλεση άλλων γνωστικών εργασιών. Για παράδειγμα, την εκμάθηση εννοιών και τη δημιουργία νέων γνώσεων».

Ο καθηγητής Ντοέλερ και η ομάδα του θέλουν να διαπιστώσουν σε ποιο βαθμό άλλες γνωστικές λειτουργίες, όπως ο έλεγχος της δράσης, η λήψη αποφάσεων και η απόκτηση νέων εννοιολογικών γνώσεων, μπορούν να αποδοθούν στις βασικές αρχές της υπόθεσής τους για το σύστημα πλοήγησης.

2,5 εκατομμύρια ευρώ για νέα έργα χάρη στο βραβείο Leibniz

Με τη βοήθεια σύγχρονων απεικονιστικών τεχνικών, όπως η λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI) και η μαγνητοεγκεφαλογραφία (MEG), ο Κρίστιαν Ντοέλερ έχει αποκτήσει κρίσιμες γνώσεις για τον εγκέφαλο. Μόλις τιμήθηκε με το βραβείο Gottfried Wilhelm Leibniz αξίας 2,5 εκατομμυρίων ευρώ.

Με αυτό το εντυπωσιακό ποσό, ο καθηγητής Ντοέλερ μπορεί πλέον να ασχοληθεί ευκολότερα με τις πιο περίπλοκες έρευνες που τον συναρπάζουν ιδιαίτερα. Ο ερευνητής θέλει να διερευνήσει τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος επεξεργάζεται την κοινωνική αλληλεπίδραση, παρατηρώντας δύο πειραματόζωα σε μια κοινή διαδικασία γνωστικής μάθησης.

«Είναι τεχνικά πολύ περίπλοκο, επειδή τα δύο πειραματόζωα επιλύουν μια διαδραστική εργασία. Και, φυσικά, ο συγχρονισμός των δύο σαρωτών είναι πολύπλοκος, ενώ τα δύο πειραματόζωα εκτελούν ταυτόχρονα το γνωστικό έργο και στους δύο σαρωτές σε αυτή τη μελέτη», εξηγεί ο νευροεπιστήμονας.

Το Ινστιτούτο Max Planck για τις ανθρώπινες γνωστικές και εγκεφαλικές επιστήμες εργάζεται επίσης σε κλινικές μελέτες, όπως για τα αρχικά στάδια της νόσου Αλτσχάιμερ ή με ασθενείς που πάσχουν από Long Covid. Τα ευρήματα αυτών των μελετών δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί.