Naučnici sa Instituta Frankfurt za napredne studije (FIAS), Univerziteta Gete u Frankfurtu i Instituta Mak Planck Florida za neuronauku istraživali su rani razvoj neuronskih mreža u vizuelnom korteksu mozga, otkrivajući ključne promene u obrascima moždane aktivnosti pre i nakon otvaranja očiju kod mladunaca fereta.
Njihova studija, objavljena u časopisu Nature Neuroscience, pokazuje da mozak prolazi kroz dve ključne faze razvoja. Prva faza odvija se pre nego što životinja ili čovek stekne senzorno iskustvo, kada se osnovna struktura kortikalnih mreža formira putem unutrašnjih (endogenih) mehanizama. U drugoj fazi, mozak se prilagođava životnim iskustvima, usavršavajući neuronske mreže kroz interakciju sa spoljnim stimulansima.
Koristeći naprednu metodu in vivo kalcijumskog snimanja, istraživači su pratili aktivnost neurona u vizuelnom korteksu mladunaca fereta u tri ključna trenutka – pre otvaranja očiju, tokom prvog vizuelnog iskustva i nedelju dana nakon rođenja.
Njihovi rezultati pokazuju da mozak u početku ne uspeva da kreira stabilne vizuelne predstave, ali već nakon jedne sedmice dolazi do formiranja postojanih neuronskih obrazaca povezanih sa vizuelnim podražajima.
„Na početku vizuelnog iskustva, moždana aktivnost je nestabilna i teško razlikuje stimuluse,“ naveli su istraživači. „Međutim, kako se vizuelni korteks razvija, neuronske mreže uspostavljaju pouzdane reprezentacije vizuelnih signala.“
Da bi testirali ove nalaze, tim je razvio računski model koji simulira procese ranog razvoja mozga. Model sugeriše da vizuelna percepcija nastaje kroz sinhronizaciju dve vrste kortikalnih mreža – jedne koja prima senzorne signale (feedforward) i druge koja oblikuje vizuelne predstave kroz interne procese (recurrent networks).
Ova istraživanja mogu imati značajan uticaj na buduće studije razvoja mozga kod sisara, ali i na unapređenje veštačke inteligencije (AI), omogućavajući bolje simulacije neuronskih procesa u mašinskom učenju i obradi vizuelnih podataka.
