Prima hartă completă a activității cerebrale dezvăluie mecanismele deciziilor

O colaborare internațională de amploare, condusă de International Brain Laboratory (IBL), a publicat în revista Nature primele două articole care prezintă o hartă completă a activității neuronale la nivelul întregului creier în timpul luării deciziilor. Studiul, realizat pe șoareci, oferă o perspectivă revoluționară asupra modului în care deciziile sunt procesate, demonstrând că acestea nu sunt localizate într-o singură regiune, ci implică o coordonare extinsă între multiple arii cerebrale.

Context și inovație metodologică

Colaborarea IBL a fost lansată în 2017 cu scopul de a introduce un model de cercetare standardizat și colaborativ, inspirat de marile proiecte din fizică și biologie, precum CERN sau Proiectul Genomului Uman. Cu sprijinul Wellcome Trust și al Fundației Simons, cercetătorii din 12 laboratoare din Europa și SUA au utilizat sonde Neuropixels pentru a înregistra activitatea a peste 650.000 de neuroni din 279 de regiuni cerebrale, acoperind 95% din volumul creierului șoarecelui.

Design experimental și sarcina comportamentală

În experimentul-cheie, șoarecii au fost antrenați să răspundă la un stimul vizual (apariția unei lumini pe stânga sau dreapta ecranului) prin mișcarea unei rotițe, primind o recompensă pentru răspunsul corect. În unele cazuri, stimulul era atât de slab încât animalul trebuia să ghicească direcția, bazându-se pe frecvența anterioară a apariției stimulului. Acest aspect a permis cercetătorilor să investigheze modul în care așteptările anterioare influențează percepția și decizia.

Rezultate principale

Distribuția largă a activității decizionale

Primul articol, intitulat „O hartă la nivelul întregului creier a activității neuronale în timpul unui comportament complex", a arătat că semnalele implicate în luarea deciziilor sunt distribuite pe scară largă, nu limitate la regiuni cognitive specifice. Activarea asociată cu decizia și recompensa a fost observată în întreaga rețea cerebrală, susținând ideea unei procesări distribuite și dinamice.

Codarea așteptărilor anterioare

Al doilea articol, „Reprezentări la nivelul întregului creier ale informațiilor anterioare", a demonstrat că informațiile despre așteptările anterioare sunt codificate nu doar în zonele cognitive, ci și în regiuni senzoriale timpurii, cum ar fi talamusul. Aceste descoperiri întăresc ideea că creierul funcționează ca un mecanism de predicție, anticipând evenimentele viitoare pe baza experienței recente.

Implicații conceptuale și clinice

Noile date contestă modelul ierarhic clasic al procesării cerebrale, sugerând o interconectivitate intensă între regiuni în timpul luării deciziilor. Mai mult, faptul că așteptările sunt codificate inclusiv în ariile senzoriale timpurii oferă un cadru pentru înțelegerea tulburărilor neuropsihiatrice precum schizofrenia sau autismul, în care mecanismele de actualizare a predicțiilor sunt afectate.

Contribuții colaborative și impactul open science

Cercetătorii IBL au pus un accent deosebit pe reproducibilitate și transparență. Standardizarea instrumentelor, a protocoalelor și a analizelor a fost esențială pentru obținerea unor rezultate riguroase. Datele, uneltele și procedurile sunt public accesibile pe platforma IBL, oferind comunității neuroștiințifice globale posibilitatea de a reutiliza și extinde aceste resurse.

Perspective viitoare

Echipa IBL intenționează să extindă cercetarea dincolo de luarea deciziilor, explorând alte funcții cognitive complexe. Modelul IBL va continua să promoveze colaborarea internațională, schimbul deschis de date și integrarea cercetătorilor din medii diverse.

Prin setarea unui nou standard în neuroștiință, IBL demonstrează că înțelegerea unei structuri atât de complexe precum creierul necesită eforturi colective susținute, multidisciplinare și deschise.