Μια μελέτη σε ποντίκια υποδεικνύει ότι γειτονικές οπτικές περιοχές ενδέχεται να επιτυγχάνουν συμφωνία διατηρώντας κοινά πρότυπα δραστηριότητας, ενώ οι αποκλίσεις εξασθενούν.
Πώς ερμηνεύουμε αυτό που βλέπουμε
Ένα σχήμα στο σκοτάδι μπορεί στιγμιαία να θυμίζει πρόσωπο ή ένα πορτοκάλι να μοιάζει για μια στιγμή με μήλο. Για να ερμηνεύσει αυτό που βλέπει, ο εγκέφαλος πρέπει να συντονίσει πληροφορίες από περιοχές με διαφορετικές εξειδικεύσεις. Μια μελέτη σε ποντίκια υποδεικνύει τώρα πώς δύο γειτονικές οπτικές περιοχές μπορεί να καταλήξουν σε μια συνεκτική ερμηνεία: τα κοινά πρότυπα δραστηριότητας διατηρούνται, ενώ οι αποκλίσεις εξασθενούν γρήγορα.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό *Nature Neuroscience*, εξέτασε τον πρωτοταγή οπτικό φλοιό (γνωστό ως V1) και την πλάγια-μέση οπτική περιοχή (LM). Και οι δύο ανήκουν στον οπτικό φλοιό, το τμήμα του εγκεφάλου που επεξεργάζεται την όραση. Όταν τα πρότυπα δραστηριότητας στις δύο περιοχές συμφωνούσαν, διαρκούσαν περισσότερο. Όταν τα πρότυπα διέφεραν, η απόκλιση εξαλειφόταν μέσα σε κλάσμα του δευτερολέπτου.
«Αν και κατανοούμε τα επιμέρους δομικά στοιχεία του εγκεφάλου, ποια είναι η "κόλλα" που τα συνδέει μεταξύ τους;» διερωτάται η Javadzadeh. «Η γνώση αυτή μπορεί τελικά να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος ως σύνολο».
Πώς δύο οπτικές περιοχές επιτυγχάνουν συναίνεση
Οι περιοχές V1 και LM επικοινωνούν αμφίδρομα, επιτρέποντας στην καθεμία να επηρεάζει τη γειτονική της, αντί απλώς να διαβιβάζει πληροφορίες μέσω μιας μονόδρομης οδού. Για να διερευνήσουν αυτή τη σχέση, οι ερευνητές εκπαίδευσαν ποντίκια να διακρίνουν δύο οπτικά πρότυπα με αντίθετες κλίσεις. Τα ποντίκια λάμβαναν επιβράβευση μόνο για τον έναν προσανατολισμό. Κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας, η ομάδα ανέστειλε προσωρινά τη λειτουργία είτε της περιοχής V1 είτε της LM και κατέγραψε πώς λειτουργούσε η άλλη περιοχή χωρίς τη συμβολή της «συνεργάτιδός» της.
Χρησιμοποιώντας αυτές τις καταγραφές, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα μοντέλο τεχνητού νευρωνικού δικτύου που αναπαριστά το κύκλωμα V1-LM. Το μοντέλο τούς επέτρεψε να προσομοιώσουν την απόκριση του κυκλώματος σε περιπτώσεις παρέμβασης σε συγκεκριμένους νευρώνες και να διερευνήσουν πώς οι συνδέσεις μεταξύ των περιοχών καθόριζαν τη διάρκεια της δραστηριότητάς τους.
«Διαπιστώνουμε ότι, με την πάροδο του χρόνου, αυτού του είδους οι συνδέσεις μεταξύ των περιοχών υλοποιούν έναν μηχανισμό που ονομάζουμε "διαμόρφωση συναίνεσης" (consensus building)», εξηγεί η Javadzadeh.
Ένας τέτοιος συντονισμός θα μπορούσε να εξηγήσει πώς εξειδικευμένες ομάδες νευρώνων —καθεμία από τις οποίες λαμβάνει διακριτές ροές αισθητηριακών πληροφοριών— συμβάλλουν σε μια ενιαία ερμηνεία. «Προσπαθούμε να κατανοήσουμε πώς είναι δυνατόν να υπάρχει τόσο υψηλό επίπεδο εξειδίκευσης μεταξύ αυτών των διαφορετικών τμημάτων και, ταυτόχρονα, να προκύπτει πάντα ένα συνεκτικό, ολιστικό αποτέλεσμα», λέει η Javadzadeh.
Όταν η όραση και η ακοή διαφωνούν
Τα πειράματα αφορούσαν ποντίκια που έπρεπε να διακρίνουν κεκλιμένα μοτίβα, και όχι τις καθημερινές οπτικές συγχύσεις που συχνά χρησιμοποιούνται για την επεξήγηση του ευρύτερου ζητήματος. Επίσης, η έρευνα εστίασε σε δύο μόνο οπτικές περιοχές. Η ομάδα της Javadzadeh εξετάζει τώρα αν παρόμοιες αρχές ισχύουν σε ολόκληρο τον νεοφλοιό —τη μεγαλύτερη εγκεφαλική δομή που περιλαμβάνει τις περιοχές V1 και LM— και αν ενδεχομένως συμβάλλουν στη συμφιλίωση πληροφοριών από διαφορετικές αισθήσεις.
«Για παράδειγμα, όταν αυτό που βλέπεις έρχεται σε αντίθεση με αυτό που ακούς, χρησιμοποιείς άραγε τους ίδιους μηχανισμούς για να εναρμονίσεις αυτές τις δύο πληροφορίες;» αναρωτιέται η ίδια.
Εάν η διαδικασία διαμόρφωσης συναίνεσης λειτουργεί σε ευρύτερη κλίμακα, θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να κατανοήσουν τι συμβαίνει όταν οι περιοχές του εγκεφάλου αποτυγχάνουν να καταλήξουν σε μια συνεκτική ερμηνεία του κόσμου. Οι ίδιες αρχές θα μπορούσαν επίσης να εμπνεύσουν νέες προσεγγίσεις για τη διαχείριση αντικρουόμενων πληροφοριών σε συστήματα τεχνητής νοημοσύνης.
www.worldenergynews.gr
