211service.com
Kā smadzeņu zinātnieki pārspēj savas laboratorijas peles
Zinātnieki tagad var mikroskopiskā detaļā novērot laboratorijas dzīvnieku smadzenes, kad dzīvnieki veic kādu darbību. Paņēmiens, ko sauc par divu fotonu attēlveidošanu, jo īpaši ļauj neirozinātniekiem vērot tūkstošiem neironu, kas darbojas saskaņoti, lai kodētu informāciju.
Pele ir gatava iekļūt virtuālās realitātes sistēmā, kur tās smadzenes var attēlot, kamēr tā domā, ka tā skrien pa labirintu.
Problēma ir tāda, ka divu fotonu attēlveidošanai dzīvnieka galvai jābūt fiksētai vietā. Šķiet, ka tas liegtu vērot smadzenes, kamēr dzīvnieks dara kaut ko interesantu.
Viens no radošiem risinājumiem ir virtuālā realitāte — datora ģenerēta vide, kas tiek pieredzēta, izmantojot austiņas. Pirms dažiem gadiem neirozinātnieki sāka projektēt mazas virtuālās realitātes sistēmas, lai pelēm liktu domāt, ka tās pārvietojas labirintā, kad tās patiešām skraida lielas bumbiņas virsotnē, nofiksējušas galvas.
Tomēr līdz šim peles neskrēja pa bumbu, kamēr nebija trenējušās vairākas nedēļas. Nikolass Sofroņevs, strādājot kopā ar citiem HHMI Janelia Campus Virdžīnijā, izveidoja taustāmu virtuālo labirintu, ko peles, šķiet, saprot uzreiz: tās pārvietojas pa virtuāliem koridoriem bez apmācības. Pavisam nesen viņš ir sadarbojies ar Džeremiju Frīmenu, lai paplašinātu sistēmas sarežģītību.
Tas ir izstrādāts, lai izmantotu veidu, kā peles pārvietojas dabā, saka Frīmens. Tā vietā, lai galvenokārt paļautos uz savām acīm, peles lielā mērā paļaujas uz savām ūsām, lai izjustu ceļu cauri pasaulei.
Viņš saka, ka virtuālajā realitātē, kas orientēta uz ūsām, sienas kustas, radot pelei ilūziju, ka tā skrien pa līkumotiem koridoriem. Bet visu laiku grauzēja galva ir nekustīga.
Augstas izšķirtspējas attēlos redzami neironi darbībā, pelei pārvietojoties virtuālās realitātes sistēmā.
Projekta vecākais pētnieks Karels Svoboda saka, ka viņi jau ir uzzinājuši, ka dažādi neironi šauj atkarībā no attāluma starp peles galvu un sienu. Šķiet, ka smadzenes pārvērš ievadi no ūsām formā, ko var izmantot pele.
Attēlveidošanas tehnika, kuru palīdzēja izstrādāt Svoboda, balstās uz fluorescējošiem medūzu proteīniem. Pētnieki ģenētiski maina peles, lai viņu šūnas izveidotu šo fluorescējošo proteīnu tādā formā, kas tiek aktivizēta, pakļaujot kalcija joniem. Neironi sazinās, pārnesot kalcija jonus, tāpēc marķētie neironi iedegas kopā ar smadzeņu darbību. Lai redzētu un reģistrētu notiekošo, pētnieki aizvieto dzīvnieku galvaskausus ar nelielu logu.
Zinātnieki jau sen ir spējuši klausīties atsevišķus neironus, izmantojot elektrodus, saka Svoboda, taču tas ir tāpat kā simfonijas laikā dzirdēt tikai vienu instrumentu. Viņš saka, ka tagad viņi var vērot, kā informācija plūst caur smadzenēm, kamēr pele mācās tikt galā ar jaunu, kaut arī virtuālu vidi.
Pat ja peles galva nekustas, tā ir iesaistīta tajā, ko Svoboda sauc par aktīvo sajūtu. Mēs to darām, kad pārvietojam acis, lai izpētītu apkārtni. To dara arī peles, un tās arī kustina ūsas, lai izpētītu pēc taustes. Viņš saka, ka peles smadzenes, šķiet, izmanto neironu kopas, lai attēlotu attālumus.
Galu galā pētnieki cer saprast, kā smadzenes aprēķina informāciju. Tas varētu palīdzēt atklāt, kas notiek ar tādiem traucējumiem kā autisms. Mēs vēlamies saprast, kā smadzenes dara visu, kas saistīts ar uztveršanu, mācīšanos un lēmumu pieņemšanu, saka Frīmens.
Viņi patiešām vēlētos izprast mācīšanās mehānismu un izprast inteliģences būtību. Viņš saka, ka tā ir smaga problēma, taču mēģinājums izprast smadzenes, pētot ieskaujošu vidi, ir viens no mūsu labākajiem kadriem.