04 Νοέ

Το νευρικό σύστημα κάνει υπολογισμούς ήδη από το επίπεδο των νευρώνων

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι ίσως το σημαντικότερο όργανό μας. Χάρη σε αυτόν συντονίζουμε τις αυτόματες και τις συνειδητές μας λειτουργίες, από τις πιο βασικές όπως είναι η αναπνοή έως και τις πιο σύνθετες όπως είναι η αναγνώριση προσώπων. Παρόλο που έχουν γίνει πάρα πολλά και σταθερά βήματα κατανόησης της λειτουργίας του εγκεφάλου, νέες έρευνες σχετικά με αυτή δεν παύουν να μας εκπλήσσουν. Αυτό έγινε και με την πρόσφατη ανακοίνωση των αποτελεσμάτων μιας έρευνας του UCL[1] , σύμφωνα με την οποία το νευρικό μας σύστημα είναι σε θέση να κάνει υπολογισμούς ήδη από το επίπεδο των νευρώνων.

Γνωρίζουμε πολύ καλά ότι οι νευρώνες λειτουργούν ομαδικά ώστε να μπορέσουν να βγάλουν εις πέρας τους περίπλοκους υπολογισμούς αλλά και να πραγματοποιήσουν την παρατηρούμενη συμπεριφορά. Έτσι, έχουμε διάφορα νευρικά κέντρα στον εγκέφαλο τα οποία συνεργάζονται μεταξύ τους ανάλογα με το τι κάνουμε την κάθε φορά. Για παράδειγμα, όταν θέλουμε να πιάσουμε μία κινούμενη μπάλα, πρέπει να συνεργαστούν μια σειρά ομάδων που σχετίζονται με την οπτική αντίληψη, την αντίληψη της κίνησης, την πρόβλεψη της τροχιάς ενός κινούμενου αντικειμένου, τον συντονισμό των οπτικών κέντρων με τα κινητικά κέντρα, την έναρξη της κίνησης του χεριού και την πραγματοποίηση λεπτών κινήσεων με τα δάχτυλα ώστε να μπορέσουμε να συγκρατήσουμε τη μπάλα.

Σύμφωνα με την νέα έρευνα του UCL φαίνεται πως υπάρχει το νευρικό σύστημα αντιδρά διαφορετικά στα διάφορα είδη σήματος ήδη από το επίπεδο της επικοινωνίας μεταξύ δύο νευρώνων. Συγκεκριμένα, η έρευνα έγινε σε ποντίκια και σκοπός της ήταν να καταγράψει την αντίδραση των νευρώνων όταν τα ποντίκια εκθέτονταν σε μια σειρά διαφορετικών οπτικών ερεθισμάτων. Καταγράφοντας την λειτουργία των δενδριτών των νευρώνων, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι νευρώνες ερμηνεύουν τα ερεθίσματα με συγκεκριμένο τρόπο, ανάλογα με τις ιδιότητες τους (π.χ. εάν το ερέθισμα είχε κλήση, γωνίες, κινείτο κτλ). Αξίζει να σημειωθεί ότι οι δενδρίτες είναι τα σημεία εκείνα των νευρώνων τα οποία δέχονται τις πληροφορίες από γειτονικούς νευρώνες και τις μεταφέρουν στο κυρίως σώμα του νευρώνα τους.

Το εύρημα αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό καθώς αμφισβητεί τα κλασσικά μοντέλα που ήθελαν τους νευρώνες να κάνουν ομαδικά υπολογισμούς για τις ιδιότητες των εκάστοτε ερεθισμάτων. Φαίνεται πως τουλάχιστον για τα οπτικά ερεθίσματα ο υπολογισμός γίνεται ήδη από το επίπεδο των νευρώνων, διαφοροποιώντας την αντίδρασή τους από αυτό το πρώιμο στάδιο συγκέντρωσης της πληροφορίας. Εάν και προς το παρόν δεν έχουν γίνει παρόμοιες έρευνες σε άλλα εγκεφαλικά κέντρα και σε διαφορετικά ζωικά είδη, οι ερευνητές θεωρούν πολύ πιθανό ότι και οι νευρώνες κάνουν υπολογισμούς και για άλλου τύπου ερεθίσματα πέραν των οπτικών αλλά και ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο.

Η πανίσχυρη υπολογιστική μηχανή που ονομάζουμε εγκέφαλος δεν παύει να μας εκπλήσσει με τις δυνατότητές του. Φαίνεται πως έχουμε ακόμη πολύ δρόμο μπροστά μας για να κατανοήσουμε πλήρως πως μπορεί ένα τόσο μικρό όργανο να κάνει τόσα πολλά με τόσο περίπλοκους τρόπους.

Εισαγωγική Φωτογραφία

Author: Δημήτρης Αγοραστός

Ψυχολόγος και κάτοχος μεταπτυχιακού διπλώματος στις νευροσυμπεριφορικές επιστήμες. Έχει ασχοληθεί ερευνητικά με θέματα όπως την έκφραση των ανθρωπίνων συναισθημάτων, την ενσυναίσθηση, την ανάπτυξη μαθησιακών διαταραχών και την διασύνδεση υπολογιστή-εγκεφάλου για τετραπληγικούς ασθενείς. Έχει ολοκληρώσει την θεωρητική του εκπαίδευση στην Γνωστική – Αναλυτική Ψυχοθεραπεία και έχει ασχοληθεί επαγγελματικά και εθελοντικά με θέματα όπως την σωματική και τη ψυχοσυναισθηματική κακοποίηση γυναικών-θυμάτων ενδοοικογενειακής βίας, τη συμβουλευτική και ψυχολογική στήριξη ευαίσθητων κοινωνικών ομάδων αλλά και με τη συμβουλευτική στήριξη και ενημέρωση γονέων και εκπαιδευτικών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Αυτό το διάστημα ασχολείται με την ψυχοκοινωνική υποστήριξη προσφυγικών ομάδων, ενώ είναι μεταπτυχιακός φοιτητής Σχολικής Ψυχολογίας στο ΑΠΘ. Είναι ο διαχειριστής και ο κύριος αρθρογράφος του Ψυχολογείν.

Περισσότερες Πληροφορίες / Βιβλιογραφία

  1. UCL Press release: «Smart neurons: single dendrites can perform computations» []