Έγκέφαλος και Νευρικό Σύστημα

Εγκέφαλος: Πώς καταφέρνει να δημιουργεί φανταστικά σενάρια;

Η επιβίωση των ζώων, εξαρτάται από τις αποφάσεις που παίρνουν σε δευτερόλεπτα, οι οποίες βασίζονται στην φαντασία εναλλακτικών μελλοντικών σεναρίων. Με απλά λόγια, ένα ζώο μπορεί μέσα σε δευτερόλεπτα να σκεφτεί εναλλακτικά σενάρια για το πώς θα ξεφύγει από ένα αρπακτικό. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να σκεφτεί να πάει αριστερά για να οδηγήσει το αρπακτικό μακριά από την οικογένεια του ή δεξιά για να φτάσει στη φωλιά του με ασφάλεια. Και τα δυο σενάρια μπορεί να οδηγήσουν στο ίδιο αποτέλεσμα, ωστόσο εκείνο που θα κάνει την διαφορά στην λήψη της απόφασης είναι η φαντασία, η δυνατότητα δηλαδή, να φανταστεί το ζώο τι θα συμβεί αν κάνει το ένα ή το άλλο.

Όπως εξηγεί ο Λόρεν Φρανκ, καθηγητής φυσιολογίας και ερευνητής του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes στο Κέντρο Νευροεπιστήμης UCSF, η φαντασία είναι μια ιδιαίτερα σημαντική ικανότητα του εγκεφάλου, η οποία βοηθά στην δημιουργία σεναρίων που δεν λαμβάνουν χώρα πραγματικά μπροστά μας εκείνη την ώρα. Η φαντασία λοιπόν, θεωρείται θεμελιώδης παράμετρος για την λήψη αποφάσεων, καθώς μας βοηθά «να προβλέψουμε» το μέλλον. Μέχρι στιγμής όμως, η νευροεπιστήμη δεν είχε καταφέρει να δώσει καμία εξήγηση για το πώς ο εγκέφαλος καταφέρνει να παράξει φανταστικά σενάρια, βοηθώντας μας τελικά να παίρνουμε αποφάσεις για διάφορα καθημερινά θέματα, λαμβάνοντας την ίδια στιγμή υπόψη και την πραγματικότητα.

Πώς καταφέρνει ο εγκέφαλος να δημιουργεί φανταστικά σενάρια;

Σε μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε από τον Δρ. Φρανκ και την ομάδα του, αφέθηκαν ελεύθεροι μερικοί αρουραίοι σε ένα λαβύρινθο σε σχήμα Μ, την στιγμή που ο τρόπος λειτουργίας των νευρώνων του ιππόκαμπου τους καταγραφόταν. Σημειώνεται ότι τα κύτταρα των νευρώνων του Ιππόκαμπου ονομάζονται κυψέλες, οι οποίες είναι υπεύθυνες για να οδηγούν το ζώο, σαν να πρόκειται για ένα νευρικό σύστημα GPS.

Οι ερευνητές, λοιπόν, διαπίστωσαν πως όταν οι αρουραίοι πλησίαζαν σε μια διασταύρωση, η δραστηριότητα των εγκεφαλικών τους κυττάρων που σχετίζονταν με την τοποθεσία, γινόταν πιο έντονη, σαν να σκέφτονταν «να πάω αριστερά ή να πάω δεξιά;». Επιπρόσθετα, διαπιστώθηκε ότι οι αρουραίοι φαντάζονταν υποθετικά σενάρια πριν πάρουν μια απόφαση, καθώς οι κυψέλες που αντιπροσωπεύουν και τις δύο κατευθύνσεις των διαδρομών που είχαν στη διάθεση τους, μετακινούνταν επίσης πιο γρήγορα, σαν να σκέφτονταν «Πάω από εδώ, αλλά θα μπορούσα να γυρίσω πίσω και να πάω από την άλλη κατεύθυνση».

Όπως ανέφερε ο Kenneth Kay, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Columbia, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης ως μεταδιδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Φρανκ, η γρήγορη εναλλαγή των κυττάρων μεταξύ πραγματικών και πιθανών κατευθύνσεων (πραγματικότητας και φανταστικών σεναρίων), ήταν αδιαμφισβήτητη και πολύ τακτική, αλλά αυτή η εναλλαγή δεν φάνηκε να ελέγχει άμεσα τις αποφάσεις των αρουραίων, σχετικά με το ποια κατεύθυνση θα επέλεγαν κάθε φορά. Συγκεκριμένα, διαπιστώθηκε ότι οι εναλλαγές μεταξύ πραγματικότητας και πιθανών κατευθύνσεων, γίνονταν πιο έντονες κάθε που οι αρουραίοι πλησίαζαν το σημείο που θα έπρεπε να πάρουν μια απόφαση. Αυτό έκανε τους ερευνητές να υποθέσουν, ότι ο πιθανός ρόλος του ιππόκαμπου στη λήψη αποφάσεων, μπορεί να είναι η δημιουργία ενός «μενού» φανταστικών σεναρίων, που ενεργοποιείται σε συνεργασία με άλλα μέρη του εγκεφάλου τα οποία είναι υπεύθυνα για την εμπειρία του ζώου, λαμβάνοντας υπόψη και την τωρινή κατάσταση. Αυτό, λοιπόν, φανερώνει ότι ο ιππόκαμπος δεν είναι υπεύθυνος μόνο για την καταγραφή του παρελθόντος και την επεξεργασία του παρόντος, αλλά βοηθά και στη δημιουργία φανταστικών μελλοντικών σεναρίων με βάση την εμπειρία.

Ο ιππόκαμπος είναι τελικά κέντρο φαντασίας και μνήμης;

Ο ιππόκαμπος, μια δομή που βρίσκεται βαθιά στους κροταφικούς λοβούς του εγκεφάλου, είναι ένα από τα πιο πολυμελετημένα μέρη του εγκεφάλου. Η βλάβη στον ιππόκαμπο, λόγω κάποιου τραυματισμού ή κάποιας ασθένειας, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, κάνει τους ανθρώπους ανίκανους να δημιουργήσουν νέες μνήμες. Για τον λόγο αυτό, οι επιστήμονες του 20ου αιώνα, αποκαλούν τον ιππόκαμπο «κέντρο μνήμης».

Από την άλλη, τη δεκαετία του ’70, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα του ιππόκαμπου, δημιουργούν αυθόρμητα χάρτες του περιβάλλοντος που εξερευνά κάθε φορά ένας άνθρωπος, τους οποίους αποθηκεύουν στην μνήμη του για μελλοντική χρήση. Αυτή η ανακάλυψη έκανε τους επιστήμονες να θεωρήσουν ότι ο ιππόκαμπος είναι και «κέντρο πλοήγησης», το οποίο μας βοηθά να θυμόμαστε πώς θα περιηγηθούμε σε ένα μέρος που έχουμε ξαναεπισκεφτεί.

Σήμερα, στη βάση αυτών των δεδομένων, ο Φρανκ και οι συνεργάτες του, κατάφεραν να δείξουν, ότι τα κύτταρα του ιππόκαμπου που σχετίζονται με την τοποθεσία, μπορούν να επαναλάβουν τις πρόσφατες κινήσεις ενός ζώου ή ακόμη και να προβλέψουν το που μπορεί να οδηγηθεί το ζώο αν ακολουθήσει την μια ή την άλλη κατεύθυνση, βοηθώντας το να λάβει τις καταλληλότερες αποφάσεις. Ο ιππόκαμπος λοιπόν, μπορεί να θεωρηθεί και «κέντρο φαντασίας».

Συμπερασματικά

Αυτή η μελέτη υποδεικνύει ότι τα κύτταρα του ιππόκαμπου είναι υπεύθυνα για την δημιουργία διαφορετικών υποθετικών σεναρίων, που απορρέουν από την εμπειρία του ζώου και την κατάσταση στην οποία βρίσκεται την δεδομένη στιγμή, βοηθώντας το να λάβει εξαιρετικά γρήγορα αποφάσεις. Ως εκ τούτου, ο ιππόκαμπος θα μπορούσε να θεωρηθεί ως η ρίζα της ικανότητας μας να φανταζόμαστε.

+ 6 πηγές

©2019 WikiHealth All Rights Reserved

Brain's 'GPS system' toggles between present and possible future paths in real time https://medicalxpress.com/news/2020-01-brain-gps-toggles-future-paths.html

News tagged with current position https://medicalxpress.com/tags/current+position/

News tagged with place cells https://medicalxpress.com/tags/place+cells/

'Brain GPS' network allows brain to track location when at rest https://medicalxpress.com/news/2016-03-brain-gps-network-track-rest.html

Constant Sub-second Cycling between Representations of Possible Futures in the Hippocampus https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30061-1

Cell https://medicalxpress.com/journals/cell/