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

Creierul nostru are cel putin doi administratori

Autor: Presura Cristian

Creierul este o structura de neuroni extrem de complexa, care pare ca este organizata pe retele, fiecare cu administratorul ei, toti lucrand (in general) pentru atingerea aceluiasi scop. Recent, aceasta teorie a fost demonstrata experimental prin vizualizarea activitatii diferitelor regiuni din creier. Cercetatorii de la Universitatea din Wahington au descoperit doua astfel de retele neuronale. Una dintre retele este asociata sarcinilor creierului pe termen lung. A doua retea este activa mai ales la inceputul unei sarcini si atunci cand trebuie aduse schimbari rapide sarcinii. Cele doua retele de neuroni lucreaza in paralel, independent, la indeplinirea aceluiasi obiectiv.

Dintre toate intrebarile despre Univers (cat de mare este? cat de batran? etc.) poate ca cea care ne urmareste cel mai mult este �Cine suntem? �. Paradoxal, stiinta a facut progrese uriase in intelegerea lumii din jurul nostru, dar raspunsul la intrebarea �Cine suntem? � ramane inca eluziv… Am aflat cat de mare este Universul, cat de batran este, dar nu stim insa cine si ce suntem, stiintific vorbind. Stiinta se pare ca a ramas la nivelul lui Descartes, presupunand ca suntem cumva o masinarie mecanica ce a capatat constiinta propriei existente…

In ultimul timp am crezut ca putem raspunde la intrebarea �Cine suntem? � uitandu-ne in creier. Ce poate fi mai simplu? Nu ar trebui decat sa inventariem toti neuronii din creier si sa vedem in care este localizata constiinta noastra. De exemplu, �teoria neuronului ultim � afirma ca de fapt constiinta noastra este localizata intr-un singur neuron, care comanda apoi ceilalti neuroni sa puna in practica deciziile pe care le-a luat el. Inutil de mentionat, un astfel de neuron �capitan � nu a fost gasit. Ceea ce am gasit insa in creier este o structura de neuroni extrem de complexa, care pare ca este organizata pe retele, toate lucrand (in general) pentru atingerea aceluiasi tel.

O astfel de retea poate fi asociata �subconstientului � introdus de Freud, responsabil de acele ganduri ascunse care ies la iveala doar in vise. Un alt exemplu este cel ce apare in cazul pacientilor al caror creier a suferit profunde distrugeri si in care retelele lucreaza disfunctional. Un caz celebru este cel al operatiilor facute pentru separarea celor doua emisfere cerebrale, caz in care informatia de la o emisfera cerebrala nu putea fi partajata cu cealalta emisfera cerebrala, cele doua retele lucrand astfel independent. Un astfel de pacient poate in consecinta sa aiba dorinte si reactii contrare, cu o mana sa vrea sa ia un ziar sa citeasca, iar cu cealalta sa-l indeparteze. Fiecare mana era controlata de cate o emisfera, iar cele doua emisfere (retele) pot da comenzi diferite daca nu se mai pot �consulta �. In care dintre emisfere este localizata constiinta noastra? Greu de spus. Sa remarcam ca insusi raspunsul pacientului nu este relevant, pentru ca el vine de la emisfera care controleaza corzile vocale…

Un alt caz clinic este acela al persoanelor in care practic numai o retea de neuroni isi face simtita prezenta. Aceste persoane isi vor lua imediat pijamalele fie ca se afla langa patul de acasa, fie langa un pat din magazin. Constructia neuronilor pe retele ce pot lucra in paralel la indeplinirea sarcinilor face creierul nostru foarte eficient si adaptiv. De exemplu, atunci cand auzim cuvantul �caine �, putem in acelasi timp sa avem in minte imaginea unui caine, sa-i auzim in gand latratul si eventual sa facem o rima cu acest cuvant.

Aceasta teorie a diferitelor retele care lucreaza in paralel in creier a devenit mai populara datorita lui Daniel C. Dennett, care incearca sa faca un pas inainte in explicarea constiintei. Teoria lui este ca creierul este un ansamblu de astfel de retele ce lucreaza in paralel, ale caror administratori se schimba pe rand, preluand comanda principala, si creand iluzia lui �eu �, iluzia unei individualitati care s-ar afla la conducere.

Pana acum au fost putine rezultatele care sa arate ca structura creierului este intr-adevar construita pe astfel de retele. Recent insa, un grup de cercetatori de la Universitatea Washington din S.U.A a reusit sa vizualizeze doua astfel de retele. Astfel, cu ajutorul unui aparat de Imagistica prin Rezonanta Magnetica Nucleara, ei au investigat creierul a aproape 70 de persoane. Aceste aparate pot �fotografia � diferite sectiuni din creier si obtine imagini tridimensionale ale interiorului creierului.

O metoda des utilizata este fotografierea concentratiei de oxigen din sangele aflat in diferite zone ale creierului. Cantitatea de oxigen consumata in acea regiune de creier este un indiciu al activitatii neuronale din acea regiune. Cu alte cuvinte, daca o anumita zona de neuroni este �in actiune �, atunci creste si utilizarea oxigenului din sange in zona respectiva, iar zona poate fi identificata si localizata de catre aparatul cu rezonanta magnetica.

Doi administratori in creier

Foto: Variatia concentratiei de oxigen in doua regiuni diferite din creier. Deoarece datele sunt corelate, putem presupune ca cele doua regiuni lucreaza impreuna, facand parte din aceeasi retea de neuroni. Sursa: Proceedings of the National Academy of Sciences

In decursul experimentelor, persoanele au fost intinse pe o banca si aduse intr-o stare de relaxare, apoi creierul lor a fost scanat pe o perioada de timp de pana la o ora. Variatia concentratiei de oxigen din sange a fost apoi masurata in timp pentru fiecare regiune din creier. In figura alaturata se poate vedea o astfel de variatie, pentru doua regiuni din creier situate la o distanta de aproximativ 7 cm una de alta. Uimitor este la acest grafic cum cele doua regiuni au aproape aceeasi variatie a concentratiei de oxigen, desi ele sunt situate la o distanta mare una fata de alta. Aceasta nu poate insemna decat ca neuronii din cele doua regiuni au fost puternic corelati: cand lucra o regiune, lucra si cealalta! Cu alte cuvinte, cele doua regiuni din creier fac parte din aceeasi �echipa �!

Cercetatorii au analizat apoi corelatiile dintre toate regiunile din creier, cu ajutorul unei teorii matematice numite �teoria grafurilor �. Ei au stabilit astfel care sunt neuronii care formeaza o retea, cu alte cuvinte neuronii care lucreaza mereu impreuna, si care sunt necorelati cu neuronii din alta retea. Analiza lor scoate in evidenta doua retele majore, prezentate in figura alaturata. Cele doua retele de neuroni lucreaza astfel in paralel.

Doi administratori in creier

Foto: Locatia spatiala in creier a celor doua retele de neuroni identificate de cercetatori. Jos: Structura schematica a celor doua ansamble care formeaza retelele de neuroni. Sursa: Proceedings of the National Academy of Sciences

Una dintre retele (denumita cinguloopercular in engleza) este asociata sarcinilor creierului pe termen lung. Ea se activeaza odata cu inceperea unei sarcini, si devine inactiva odata ce sarcina este terminata. A doua retea de neuroni (denumita frontoparietal in engleza) este mai ales activa la inceputul indeplinirii unei sarcini si atunci cand trebuie aduse schimbari rapide. Cele doua retele de neuroni lucreaza deci in paralel, independent, la indeplinirea aceluisi obiectiv.

In lumea inconjuratoare nu este insa ceva neobisnuit ca un sistem sa fie controlat de mai multi administratori. Astfel, controlul temperaturii corpului se face simultan de catre trei �echipe � independente: una care controleaza transpiratia, alta metabolismul si alta nivelul de activitate. Toate trei insa lucreaza la acelasi scop, reglarea temperaturii corpului. Ceea ce este nou insa in rezultatele de astazi este ca o astfel de structura de retele independente este regasita si la nivelul creierului.

Sursa originala: Proceedings of the National Academy of Sciences si Universitatea din Washington. Stire prelucrata de www.stiinta.info.

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger