Ludzki mózg ma wiele równoległych dróg

Sygnały w mózgu podróżują od źródła do swojego celu, obejmującymi wiele synaps (połączeń między neuronami) drogami, które przechodzą przez liczne ośrodki - tłumaczą naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie (Szwajcaria). "To jak droga z licznymi przystankami" - wyjaśniają.

W badaniu opisanym na łamach periodyku "Nature Communications" (http://dx.doi.org/10.1038/s41467-023-43971-z), szwajcarska grupa, z pomocą różnych technik opartych na rezonansie magnetycznym, sprawdzała, jakimi ścieżkami informacje przebiegają w mózgach ludzi, myszy i makaków, zarówno w stanie czuwania, jak i w czasie snu.

"W naszym badaniu nowością jest wykorzystanie uzyskanych różnymi metodami danych w jednym modelu łączącym dwie gałęzie matematyki - teorię grafów opisujących wielosynaptyczne ścieżki oraz teorię informacji zajmującą się podróżą danych przez te drogi. Podstawowa zasada jest taka, że informacja podróżująca od źródła do celu pozostaje niezmieniona lub ulega degradacji na każdym z przystanków - podobnie, jak w zabawie w głuchy telefon" - tłumaczy autorka badania dr Alessandra Griffa.

Według wyników, w mózgach innych istot niż ludzie, informacja wędrowała wyłącznie pojedynczą drogą, podczas gdy u ludzi - wieloma równolegle ułożonymi ścieżkami. Co więcej, ścieżki te okazały się unikalne dla danego człowieka, podobnie jak odciski palców. "Istniały już hipotezy o takim równoległym przesyłaniu informacji w ludzkim mózgu, ale nigdy nie zaobserwowano go w badaniu obejmującym cały mózg" - mówi dr Griffa.

Odkrycie może mieć ważne implikacje. Po pierwsze może odpowiedzieć na liczne pytania odnośnie ewolucji ludzkiego mózgu i jego szczególnych możliwości. "Możemy wysnuć hipotezę, że te równoległe ścieżki pozwalają na tworzenie różnych reprezentacji rzeczywistości i pozwalają na unikalne dla człowieka myślenie abstrakcyjne" - podkreśla dr Griffa.

Szczególnie interesuje ją jednak rola opisanego działania ludzkiego mózgu w jego odporności na uszkodzenia. Taką wiedzę, być może, będzie można kiedyś wykorzystać w rehabilitacji czy ograniczaniu spadku zdolności poznawczych zachodzącego z wiekiem.

"Niektórzy ludzie starzeją się zdrowo, podczas gdy inni doświadczają pogorszenia możliwości intelektualny. Chcielibyśmy sprawdzić. czy istnieją między poszczególnymi osobami różnice w równoległym przesyłaniu informacji i czy można daną osobę odpowiednio wytrenować, aby zrównoważyć procesy neurodegeneracyjne" - podkreśla badaczka.

Marek Matacz