Revolučný objav mení naše poznatky o tom, ako sa mozog učí: Správanie neurónov je úplne mimo toho, čo sme očakávali

Hovorí sa, že človek sa učí celý život. Lenže ako sa presne učíme novým veciam je stále z veľkej časti vedeckou záhadou. Výskumníci majú predstavu o tom ako sa môže ľudský mozog učiť, no prelomová štúdia odhalila nové, neznáme mozgové procesy.  

Za výskumom stoja vedci z University of California, San Diego. Tí nám priblížili, ako sa môžeme naučiť novým úlohám v zamestnaní, alebo ako sa dokážeme naučiť text obľúbenej pesničky, či cestu ku kamarátovmu domu.  

“Všeobecnejšia odpoveď znie, že keď sa učíme, náš mozog prechádza sériou zmien. Tieto zmeny nám pomáhajú prispôsobiť neuróny novým informáciám tým, že sa zmení spôsob, ako sú medzi sebou neuróny prepojené,” vysvetľujú vedci.  

Prepojenia medzi neurónmi sa nazývajú synapsy a keď sa naučíme nové informácie, trilióny synapsií prechádzajú zmenami. Keď sa naučíme novú vec a utvrdzujeme si ju opakovaním, niektoré prepojenia silnejú, zatiaľ čo iné prepojenia slabnú. Výskumníci to označujú ako synaptická plasticita.  

Neuróny nehrajú podľa pravidiel, aké sme predpokladali

Do dnešného dňa sme identifikovali niekoľko molekulárnych procesov, ktoré spôsobujú plasticitu nášho mozgu. Čo ale výskumníkom unikalo sú “pravidlá”, ktoré určujú aké synapsy prejdú týmto procesom, či už zosilnením ich spojenia alebo naopak zoslabnutím.  

Práve v tomto smere dospeli autori novej štúdie k významnému objavu. Podarilo sa im odhaliť niekoľko kľúčových detailov ohľadom tohto procesu. V rámci experimentov na myšiach získali výskumníci možnosť pozorovať individuálne synapsy spôsobom, aký doteraz nebol možný. Ukázalo sa, že neuróny nesledujú jednu sadu pravidiel, keď dochádza k učeniu sa nových informácií. To ide proti našim doterajším predpokladom.  

Dáta odhaľujú, že individuálne neuróny sa riadia niekoľkými pravidlami a synapsy z odlišných mozgových regiónov sa zas riadia odlišnými pravidlami.  

“Keď výskumníci hovoria o synaptickej plasticite, typicky majú na mysli rovnaký proces v celom mozgu. Náš výskum ale ponúka o niečo jasnejšie pochopenie toho, ako sa prepojenia medzi mozgovými neurónmi modifikujú počas toho, ako sa učíme. Náš výskum má zároveň implikácie aj pre naše zdravie. Mnohé mozgové ochorenia sa vyznačujú aj určitou formou dysfunkcie medzi synapsami,” vyjadril sa William Wright, jeden z autorov štúdie.  

Počas výskumov vedci zistili, že synapsie v určitej oblasti mozgu majú svoje vlastné pravidlá a majú prístup len k svojim “lokálnym” informáciám. Popri tom však rozdielne regióny spolupracujú a spoločnými silami pomáhajú tvarovať nové naučené správania. Autori štúdie to prirovnávajú k individuálnym mravcom, ktorí robia svoju robotu, pričom nemajú predstavu o celkových cieľoch celej kolónie.  

Autorov štúdie prekvapilo, že neuróny nasledujú niekoľko rôznych pravidiel súčasne. 

“Náš objav od základov mení to, ako vnímame a chápeme mozog a spôsob, akým sa dokáže vysporiadať s rôznymi problémami. Zistili sme, že neuróny paralelne vykonávajú špecifické výpočty vo svojich subcelulárnych regiónoch,” vysvetľuje Takaki Komiyama, senior autor tohto výskumu.

Autori štúdie veria, že tieto zistenia nám nepomáhajú len pochopiť ako funguje náš mozog a ako sa učíme novým veciam. Ich práca môže pomôcť aj v oblasti umelej inteligencie alebo v oblasti výskumov rozhraní medzi mozgom a počítačom. Neurónová sieť dnes funguje na jednej bežnej sade pravidiel okolo jej plasticity. V budúcnosti ale môžeme navrhovať nové neurónové siete, ktoré by dokázali nasledovať niekoľko pravidiel, vďaka čomu by boli výkonnejšie a viac podobné našim mozgom.  

Čo sa týka zdravia a správania, zistenia by nám mohli pomôcť lepšie pochopiť to, ako vznikajú rôzne závislosti alebo iné poruchy, napríklad post-traumatická stresová porucha.  

Ide o revolučný výskum, ktorý pokladá základy pre obrovské množstvo ďalších výskumov. Autori štúdie plánujú v nasledujúcich výskumoch zájsť ešte hlbšie do tajomstiev mozgu.