Dříve jsme si mysleli, že mozek funguje jako přesný stroj.
Jedna buňka – jeden úkol. Za vaši polohu je zodpovědná „místní buňka“. “Jennifer Aniston’s Cell” – za to, že poznal její tvář. Zdálo se to logické. Čistý. Elegantní.
Ale to byla z velké části mylná představa.
Stefano Fusi, výzkumník z Kolumbijské univerzity, analyzoval data. A neviděl tým hyperspecializovaných odborníků, ale dav všeobecných odborníků. „Tyto [dříve popsané] neurony jsou spíše výjimkou než pravidlem,“ říká.
A co buňky, které jsou hojně přítomné? Ty, které jsme ignorovali, protože nebyly dostatečně “lesklé”? Možná právě oni dělají většinu těžkého zvedání.
Mýtus o jednofunkčním neuronu
V roce 2013 si Fusi všiml něčeho zvláštního v mozcích opic. Našel neurony se „smíšenou selektivitou“. Tyto buňky nereagovaly na jeden podnět, ale na několik současně. Byly aktivovány, když obdržely komplexní vstup. Souvisely s úkolem, ale nebyly vázány na konkrétní místo. Důležitá pro ně byla kombinace faktorů.
Jedna opičí studie však nemohla urovnat vědeckou debatu. Bylo vyžadováno měřítko. Bylo nutné pochopit, zda je to zvláštnost nebo norma.
Fusi se tedy obrátil na Mezinárodní mozkovou laboratoř. Měli záznamy aktivity více než 100 myší. Tato zvířata nejenom seděla se složenými tlapami – dělala práci. Byl jim zobrazen obrázek vlevo nebo vpravo. Myši jej musely posunout do středu otáčením kolečka.
Jednoduchý úkol? Možná. Ale neurální aktivita vyprávěla jiný příběh.
Jak smíšená selektivita dominuje mozkové kůře
Výzkumníci mapovali aktivitu a hledali úzké specialisty.
Našli je. Ale jen ve specifických oblastech. Například primární zraková kůra si zachovala svůj zvláštní status. Tyto buňky se zabývaly výhradně zrakem. Byla to jejich práce.
A kde jinde? Chaos. Nebo přesněji složitost.
Neurony mimo zrakovou kůru zpracovávaly více než jen obraz. Reagovali na to, kde přesně byl obraz na obrazovce. Důležité pro ně bylo rozhodnutí posunout kolo doleva nebo doprava. Vzali v úvahu fyzický akt otáčení kola. Jedna buňka – mnoho úkolů.
Je důležité zdůraznit, že specializované neurony [jako jsou “lokální buňky”] existují. Ale není to pravidlem.
Nebyl to jen úkol. Šlo o to, jak různé neurony reagovaly na stejný podnět. Vezměme si somatomotorické oblasti zodpovědné za plánování pohybů. Některé buňky prudce vystřelily, když si myši olízly rty nebo pohnuly vousky. Ostatní sotva zareagovali.
Jednotlivé neurony nemají tunelové vidění. Nezaměřují se na jeden kousek informace. Vytvářeli širokou síť dat.
Proč mohou být generalisté efektivnější
Ben Hayden z Baylor College of Medicine nazval nálezy „zvučným plácnutím do tváře“ staré teorie.
Problém s hledáním specialistů je nekonečné hledání. Nenašli jste buňku, kterou jste hledali? Řekněte: “Myslím, že si jen potřebuji zapsat více dat.” Hayden poukazuje na rozsah nové studie. Bylo zaznamenáno 14 000 neuronů.
A přesto je většina z nich kombi.
To mění naše chápání šířky pásma mozku. Pokud by každý neuron vykonával pouze jednu funkci, bylo by zapotřebí nekonečné množství buněk ke zpracování všech možných kombinací vstupů. Universal tento problém řeší. Odlišnou reakcí na více vstupů maximalizují množství informací, které může mozek zpracovat.
To pravděpodobně zahrnuje paměť, poznávání, rozhodování a vnímání. Ne samostatná oddělení, ale jedna síť.
Kam dál?
Úkol pro myši byl jednoduchý. Skutečné problémy jsou vícerozměrné. Fusi to přiznává. Chce porozumět tomu, kdy se neurony rozhodnou zaměřit a kdy rozdělí pozornost široce.
Dalším krokem jsou žádné myši. To jsou primáti. A lidé.
Jeho tým spolupracuje s výzkumníky studujícími pacienty s epilepsií. Tito pacienti jsou během operace otevřené lebky při vědomí. Toto je vzácné okno příležitosti. Umožňuje zaznamenávat aktivitu lidských neuronů v reálném čase.
Fusi chce kompletně změnit optiku. Přestaňte se dívat na buňky jednu po druhé.
Je to těžké. Je to chaotické. Ale je to nutné. Jeden neuron nekomunikuje pouze s jedním dalším neuronem. Každý neuron se prostřednictvím svého dendritického stromu spojuje s asi 10 000 dalšími. Vidí celou síť.
Měli bychom vidět totéž.
