Мишки, движещи малки колела, за да контролират форми на екран, дадоха на учените безпрецедентна представа за това как решенията се разгръщат в мозъка.

За първи път изследователи са картографирали вземането на решения с резолюция на ниво единична клетка в целия мозък на бозайник. Традиционните невронаучни изследвания често са се фокусирали върху малки клъстери от неврони в изолирани мозъчни области. Но „мозъкът постоянно взема решения през ежедневието“, казва Илана Уитен, доктор, професор по неврология в Принстънския университет.

„Осъзнахме, че има много мозъчни области, а не само една или две, които допринасят за вземането на решения.“

Уитен и нейните колеги от Международната мозъчна лаборатория (глобален консорциум от 22 лаборатории) използваха стандартизиран подход за проследяване на невронната активност по време на поведение. Чрез обединяване на данни от различни лаборатории, те успяха да уловят сложността на вземането на решения в мозъка.

Усилията доведоха до набори от данни, обхващащи повече от 600 000 неврона в 279 мозъчни области при 139 мишки, предлагайки цялостен поглед върху разпределените невронни мрежи в действие.

Картографирането на цял мозък не е малък подвиг. Алехандро Пан Васкес, сътрудник на изследването, отбеляза: „Това никога досега не е било правено. Имаше много иновации от организационна страна на нещата, за да се интегрират данни от различни лаборатории. Това се оказа първият път, когато е осъществено толкова голямо сътрудничество в невронауката.“

Учените са проектирали експериментални параметри, са събрали данни и са установили показатели за контрол на качеството и стандартизирани аналитични процеси, които са позволили наборът от данни да бъде комбиниран в единен ресурс за научната общност.

На пръв поглед експерименталната установка изглежда проста. Мишките бяха обърнати към екран, показващ черно-бял раиран кръг отляво или отдясно. Завъртането на малко колело премества кръга към центъра, което осигуряваше на мишката глътка захарна вода, често в рамките на една секунда. Някои кръгове бяха бледи, принуждавайки мишките да разчитат на минал опит, давайки на изследователите прозорец към вземането на решения, основани на очаквания.

Изследователите записаха невронната активност, използвайки електроди с висока плътност, които едновременно наблюдаваха стотици неврони в мозъчни региони. Всяка лаборатория се фокусира върху специфичен регион, а обединеният набор от данни обхваща 620 000 неврона от 139 мишки в 12 лаборатории, покривайки почти целия мозък.

Картата разкри, че дейността по вземане на решения е широко разпространена, включително в региони, традиционно свързани с движението, а не с познанието.

„Констатациите служат и като „уникален набор от данни“, добавя Уитен. „Те описват от какво е съставен наборът от данни, как изглежда и предоставят ресурс, който областта да използва за по-нататъшни анализи. Надяваме се, че тези статии ще вдъхновят други да изследват данните и да направят нови открития с тях.“

Преди всичко, координирането на 22 лаборатории по целия свят подчертава силата на мащабната невронаука. Според екипа, картата на целия мозък несъмнено е впечатляващо постижение, но тя бележи начало, а не грандиозен финал. Инициативата показа как един глобален екип може да се тласка взаимно отвъд зоните на комфорт в непознати територии, до които никоя отделна лаборатория не би могла да достигне сама.

Снимка: Unsplash/Dan Birman (University of Washington/Allen Institute)

Виж още: Лунните земетресения се оказват неочаквана пречка пред изграждането на база на нашия небесен съсед