O cercetare uimitoare a expertilor neurologi: ce legătură are creierul cu prezicerea viitorului

O nouă cercetare privind somnul și învățarea arată o nouă evoluție în ceea ce privește activitatea creierului în repaus. Unii dintre neuronii din creier ar putea să se activeze în timpul somnului într-un mod care i-a convins pe cercetători că, acest misterios organ, creierul, ar putea încerca să prezică viitorul.

Descoperirea de la Rice University și University of Michigan se bazează pe studiile existente care arată că somnul este important pentru învățare, deoarece ajută la crearea de noi amintiri. Nu este clar dacă activitatea observată de cercetători este de fapt responsabilă pentru visare. Aceasta ar însemna că unele dintre visele noastre încearcă să prezică viitorul.

"Eu cred că am experimentat această caracteristică nou descoperită a creierului când eram mult mai tânăr. Mă trezeam în mod obișnuit în timpul nopții cu soluții la unele dintre cele mai dificile probleme de matematică pentru școală. Mă trezeam și le scriam. Atât de entuziasmată aș fi fost să găsesc răspunsul corect. Probabil că creierul lucra ore suplimentare în timp ce eu dormeam. Probabil că visa că puteam să rezolv enigma care părea prea dificilă cu doar câteva ore mai devreme. Așa s-a întâmplat și cu jocurile video mai târziu în viață.", a spus una dintre cercetătoare.

Oamenii de știință de la Rice și Michigan au observat creierele șobolanilor în timp ce aceștia erau treji și executau o sarcină specifică. Apoi au monitorizat animalele în timpul somnului și au observat cum funcționau neuronii creierului. Un algoritm de învățare automată le-a permis să concluzioneze că șobolanii visau de fapt la noul loc pe care tocmai îl experimentaseră în timp ce erau treji.

Un raport al Universității Rice explică faptul că alte studii au observat, cu zeci de ani în urmă, că creierul animalelor adormite care au explorat un nou decor chiar înainte de somn se aprindea în moduri care le permiteau să reia noile traiectorii. Acesta este modul în care creierul ar putea forma noi amintiri. Cu toate acestea, cercetătorii și-au propus să determine dacă neuronii ar încerca să pună problema într-o nouă lumină în timpul somnului.

„Ne-am imaginat că unii neuroni și-ar putea schimba reprezentările ⎯ reflectând experiența pe care am avut-o cu toții de a ne trezi cu o nouă înțelegere a unei probleme", a declarat cercetătorul în neuroștiințe Caleb Kemere.

Cercetătorii au antrenat șobolanii să alerge înainte și înapoi pe o pistă ridicată cu recompense lichide la ambele capete. Aceștia au observat cum neuronii individuali din hipocampus se „înțepenesc". Oamenii de știință au făcut o medie a ratei de spiking a neuronilor pe parcursul mai multor ture. Astfel au estimat câmpul de loc al neuronilor „sau zona din mediul înconjurător de care un anumit neuron «se interesa» cel mai mult".

Următorul pas a fost evaluarea comportamentului câmpurilor de loc atunci când animalele dormeau. Prin urmare, acestea nu se deplasau prin labirint. „Am abordat această provocare prin raportarea activității fiecărui neuron în parte la activitatea tuturor celorlalți neuroni", a declarat Kamran Diba, profesor asociat de anesteziologie la Michigan.

Aici intervine inteligența artificială. Cercetătorii au folosit algoritmi de învățare automată pentru a examina neuronii și pentru a determina unde visa animalul să se afle. Apoi au folosit pozițiile visate pentru a estima procesul de acordare spațială pentru fiecare neuron pe care l-au observat. Așa au observat cercetătorii că neuronii nu încearcă doar să stabilizeze o nouă memorie pe care creierul tocmai o formează. Este ca și cum animalele reexperimentează problema în timpul somnului.

Iată cum a explicat Kemere constatările din raportul Universității Rice: Ceea ce mi-a plăcut cel mai mult la această cercetare și motivul pentru care am fost atât de entuziasmat de ea este faptul că am descoperit că nu este neapărat cazul că, în timpul somnului, singurul lucru pe care acești neuroni îl fac este să stabilizeze o memorie a experienței. Se pare că unii neuroni sfârșesc prin a face altceva.

Putem vedea aceste alte schimbări care au loc în timpul somnului, iar atunci când punem animalele înapoi în mediul respectiv a doua oară, putem valida faptul că aceste schimbări reflectă într-adevăr ceva ce a fost învățat în timp ce animalele dormeau. Este ca și cum a doua expunere la spațiu se întâmplă de fapt în timp ce animalul doarme.

Acesta ar putea fi primul studiu care arată că neuroplasticitatea are loc în timpul somnului. Cercetările privind plasticitatea examinează mecanismele care permit neuronilor să se reconecteze și să formeze noi reprezentări. Însă majoritatea studiilor analizează această actvitate în timp ce subiecții sunt treji și se confruntă cu stimuli.

Dacă aceste constatări sunt corecte, aș vrea să știu ce sunt coșmarurile atunci când privim neuronii din această perspectivă. Poate că, într-adevăr, creierul încearcă să prezică cele mai rele rezultate, făcându-ne să trăim diferite aventuri în somn. De asemenea, nu pot să nu mă întreb dacă deja vu-ul, sentimentul de a fi trăit un anumit eveniment, este legat de acest comportament specific al creierului.