Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Cum neuronii „oglindă” ajută păsările să cânte

Aceștia sunt o clasă aparte de neuroni care joacă un rol crucial în procesul de învățare. Ei devin activi și atunci când pasărea cântă, și atunci când ea recunoaște același cântec, cântat de o altă pasăre.

Desigur, păsările învață să cânte prin imitație. Mecanismul neuronal al acestui proces este însă complex, și încă departe de a fi elucidat. Iată însă că, recent, un grup de cercetători americani a identificat o clasă aparte de neuroni, denumiți neuroni „oglindă”, care joacă un rol crucial în procesul de învățare. Acești neuroni devin activi și atunci când pasărea cântă, și atunci când ea recunoaște același cântec, cântat de o altă pasăre. Mecanismul este desigur important în studiul și înțelegerea propriului nostru creier.

Neuronii „oglindă” sunt o descoperire recentă în lumea neurologiei. Unii cercetători îi consideră chiar ca fiind cea mai mare descoperire din ultimele două decenii. De ce? Pentru că ei ar putea purta cheia înțelegerii mecanismelor învățării, limbajului, sau a empatiei, ultima dintre ele fiind o caracteristică aproape (dar nu în totalitate) exclusiv umană.

Acești neuroni au fost descoperiți în anii ’90, prin studii asupra maimuțelor, când acestora li s-au implantat electrozi pentru a li se studia neuroni individuali. Spre surpriza cercetătorilor, aceștia au descoperit un grup de neuroni care deveneau activi (generând potențiale de acțiune) atât atunci când maimuțele puneau mâna pe un obiect, cât și atunci când maimuțele priveau alte maimuțe efectuând aceeași operație.

De atunci și până azi, activitatea individuală a acestor neuroni „oglindă” a fost studiată doar pe maimuțe. La om s-a evitat implantarea de electrozi doar pentru studii neurologice, dar în schimb s-au efectuat studii cu aparate de imagistică magnetică nucleară. Rezultatele au fost însă similare.

Luna aceasta, un grup de cercetători americani de la Universitatea Duke vin cu rezultate similare în cazul pasărilor, mai precis al vrăbiilor. Rezultatele au fost publicate în ediția din luna ianuarie a revistei Nature.

Urmărind procedura înaintașilor lor, cercetătorii americani au implantat doi electrozi minusculi în creierul vrăbiilor, în zona neuronilor „oglindă”, la distanță foarte mică, în așa fel încât să poată fi observate potențialele de acțiune ale neuronilor individuali. Experimentele au avut loc la câteva zile după aplicarea implantului, astfel încât vrăbiile au avut timp să-și revină la starea normală.

În cursul experimentelor, oamenii de știință au înregistrat cântecul vrăbiilor, pe care l-au reprodus apoi acelorași vrăbii după o perioadă de timp. În ambele situații (când vrăbiile cântau, sau când își ascultau propriul cântec) dispozitivul implantat a înregistrat activitatea individuală a neuronilor „oglindă”. Un rezultat tipic îl prezentăm și noi în imaginea alăturată.

După cum se vede, neuronii au generat potențiale de acțiune, și atunci când pasărea cânta, și atunci când ea își recunoștea propriul cântec. În plus, după cum se poate observa din înregistrare, momentele de generare a potențialelor de acțiune sunt perfect sincronizate, un lucru oarecum surprinzător, dar care poartă cheia înțelegerii fenomenului.

Deoarece neuronii „oglindă” sunt situați într-o zonă motorie, ne-am fi așteptat ca ei să fie activați mai întâi, înainte de „eliberarea” cântecului. De asemenea, când pasărea asculta cântecul, ne-am aștepta ca mai întâi pasărea să audă cântecul, și după aceea, cu o anumită întârziere, neuronii să detecteze despre ce melodie este vorba. Cu alte cuvinte, dacă am sincroniza cele două înregistrări față de melodie, ne-am aștepta ca semnalul ce apare când melodia se înregistrează să fie dat înaintea celui generat în timpul ascultării. Înregistrarea cercetătorilor americani arată însă că cele două semnale sunt sincrone!

Desigur, pentru electroniști, sau pentru cei obișnuiți cu programarea pe computer, explicația este simplă: atunci când pasărea ascultă melodia, ea își realiniază procesele neuronale interne, în așa fel încât să urmărească în direct, sincron, melodia ce se cântă… Cu alte cuvinte, pasărea „trăiește” pe viu melodia, ca și cum ea însăși ar cânta-o din nou.

Desigur, aceste rezultate au implicații majore în înțelegerea propriului nostru creier. Neuronii „oglindă” nu sunt cu nimic diferiți de ceilalți neuroni, dar ei au căpătat această proprietate de imitare în timpul evoluției. Ei sunt importanți în procesele de învățare în timpul copilăriei, sau în cele de empatie. Alte rezultate recente sugerează deja că persoanele care au o capacitate de empatie mai mare au în același timp și o activitate mai pronunțată a neuronilor „oglindă”.

Sursa originală: Nature.

2008-01-30

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger