Opažati nešto – bilo šta – u svom okruženju znači postati svestan onoga što vaša čula otkrivaju. Neuronaučnici sa Univerziteta Kolumbija su po prvi put identifikovali kola moždane ćelije u voćnim mušicama koje pretvaraju sirove senzorne signale u percepciju boja koja može da vodi ponašanje.
Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Nature Neuroscience.
„Mnogi od nas uzimaju zdravo za gotovo bogate boje koje vidimo svaki dan — crvenu od zrele jagode ili tamno smeđu u očima deteta. Ali te boje ne postoje izvan našeg mozga“, rekao je dr Rudi Benja. , glavni istraživač na Kolumbijskom institutu Zuckerman i odgovarajući autor u radu. Umesto toga, objasnila je, boje su percepcije koje mozak konstruiše jer ima smisla za duže i kraće talasne dužine svetlosti koje dete detektuje.
„Pretvaranje senzornih signala u percepcije o svetu je način na koji mozak pomaže organizmima da prežive i napreduju“, rekao je dr Behnia.
„Postaviti pitanje kako doživljavamo svet izgleda kao jednostavno pitanje, ali odgovoriti na njega je izazov“, dodao je dr Behnia. „Nadam se da će nam naši napori da otkrijemo neuronske principe koji su u osnovi percepcije boja pomoći da bolje razumemo kako mozak izdvaja osobine u okruženju koje su važne za preživljavanje svakog dana.“
U svom novom radu, istraživački tim izveštava o otkrivanju specifičnih mreža neurona, vrste moždanih ćelija, u voćnim mušicama koje selektivno reaguju na različite nijanse. Nijansa označava opažene boje povezane sa određenim talasnim dužinama, ili kombinacije talasnih dužina svetlosti, koje same po sebi nisu šarene. Ovi neuroni selektivni za nijanse leže unutar optičkog režnja, područja mozga odgovornog za vid.
Među nijansama na koje ovi neuroni reaguju su one koje bi ljudi percipirali kao ljubičaste i druge koje odgovaraju ultraljubičastim talasnim dužinama (ljudi ih ne mogu otkriti). Otkrivanje UV nijansi je važno za opstanak nekih stvorenja, kao što su pčele i možda voćne mušice; mnoge biljke, na primer, poseduju ultraljubičaste uzorke koji mogu da pomognu u vođenju insekata do polena.
Naučnici su ranije prijavili pronalaženje neurona u mozgu životinja koji selektivno reaguju na različite boje ili nijanse, recimo, crvenu ili zelenu. Ali niko nije uspeo da uđe u trag neuronskim mehanizmima koji omogućavaju ovu selektivnost nijansi.
Ovo je mesto gde se nedavna dostupnost povezivanja muva-mozak pokazala od pomoći. Ova zamršena mapa opisuje kako su oko 130.000 neurona i 50 miliona sinapsi u mozgu veličine semena maka voćne mušice međusobno povezani, rekao je dr Behnia, koji je takođe docent neuronauke na Vagelos koledžu lekara i hirurga u Kolumbiji.
Sa konektomom koji služi kao referenca – slično slici na kutiji slagalice koja služi kao vodič za to kako se hiljadu delova uklapa zajedno – istraživači su koristili svoja zapažanja moždanih ćelija da bi razvili dijagram za koji su sumnjali da predstavlja neuronsko kolo iza selektivnosti nijansi. Naučnici su zatim prikazali ova kola kao matematičke modele za simulaciju i ispitivanje aktivnosti i sposobnosti kola.
„Matematički modeli služe kao alati koji nam omogućavaju da bolje razumemo nešto tako neuredno i složeno kao što su sve ove moždane ćelije i njihove međusobne veze“, rekao je dr Matijas Kristenson, koautor rada i bivši član iz laboratorije dr Behnije. „Sa modelima možemo raditi na tome da shvatimo svu ovu složenost.“
Takođe je ključni doprinos modeliranju imao dr Lari Abot, Vilijam Blur, profesor teorijske neuronauke, profesor fiziologije i ćelijske biofizike i glavni istraživač na Zakerman institutu.
Ne samo da je modeliranje otkrilo da ovi krugovi mogu ugostiti aktivnost potrebnu za selektivnost nijansi, već je ukazalo i na vrstu međusobne povezanosti između ćelije, poznate kao ponavljanje, bez koje se selektivnost nijansi ne može dogoditi. U neuronskom kolu sa ponavljanjem, izlazi kola kruže nazad i postaju ulazi. A to je sugerisalo još jedan eksperiment, rekao je dr Alvaro Sanz-Diez, postdoktorski istraživač u laboratoriji dr Behnije i drugi koautor rada Nature Neuroscience.
„Kada smo koristili genetsku tehniku da poremetimo deo ove rekurentne povezanosti u mozgu voćnih mušica, neuroni koji su ranije pokazivali aktivnost selektivne nijanse izgubili su to svojstvo“, rekao je dr Sanz-Diez. „Ovo je ojačalo naše samopouzdanje da smo zaista otkrili moždana kola uključena u percepciju boja.“
„Sada znamo malo više o tome kako ožičenje mozga omogućava da se izgradi perceptivna reprezentacija boje“, rekao je dr Behnia. „Nadam se da naša nova otkrića mogu pomoći da se objasni kako mozak proizvodi sve vrste percepcija, uključujući boju, zvuk i ukus.“
