Isti neuroni koji pomažu slepim miševima da se kreću kroz svemir mogu im takođe pomoći da se kreću kroz kolektivno društveno okruženje, otkriva nova studija objavljena danas u časopisu Nature.
Veruje se da se mnogi sisari — uključujući slepe miševe i ljude — kreću uz pomoć moždane strukture zvane hipokampus, koja kodira mentalnu „mapu“ poznatog okruženja. Na primer, dok šetate svojim komšilukom ili putujete na posao, pojedini neuroni „stavljaju“ neurone u vatru hipokampusa da bi pokazali gde se nalazite.
U novoj studiji, istraživači sa Univerziteta u Kaliforniji, Berkli, koristili su bežične uređaje za neuronsko snimanje i snimanje kako bi „prisluškivali“ aktivnost mozga hipokampusa grupa egipatskih slepih miševa dok su slobodno leteli u velikoj prostoriji za letenje—često se krećući između čvrsto grupisane društvene grupe — dok je tehnologija praćenja beležila kretanje slepih miševa.
Istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da, u ovom društvenom okruženju, neuroni na mestu slepog miša kodiraju mnogo više informacija od samo lokacije životinje. Kako je slepi miš leteo ka mestu sletanja, ispaljivanje neurona mesta je takođe sadržalo informaciju o prisustvu ili odsustvu drugog slepog miša na tom mestu. A kada je bio prisutan još jedan slepi miš, aktivnost ovih neurona je ukazivala na identitet slepog miša prema kojem su leteli.
„Ovo je jedan od prvih radova koji prikazuje reprezentaciju identiteta u mozgu koji nije primat“, rekao je stariji autor studije Majkl Jarcev, vanredni profesor bioinženjeringa i neuronauke na UC Berkliju. „I iznenađujuće, našli smo ga u središtu onoga što je trebalo da bude GPS GPS mozga. Otkrili smo da on i dalje deluje kao GPS, ali koji je takođe podešen na društvenu dinamiku u okruženju.“
Iako nisu vizuelno zapanjujuće kao jato riba ili žamor ptica, veoma društvene životinje poput ljudi i slepih miševa takođe pokazuju oblike kolektivnog ponašanja, rekao je prvi autor studije Anđelo Forli, postdoktorski saradnik u Jarcevovoj laboratoriji NeuroBat.
„Društvene životinje, kao i ljudi, koordiniraće se u svemiru kako bi postigli različite ciljeve“, rekao je Forli. „To može biti samo poseta drugima. To može biti zajedničko kretanje, kao u slučaju klasičnog kolektivnog ponašanja ili igranja fudbalske utakmice. Ili mogu biti drugi oblici saradnje ili sukoba.“
Zbog složenosti eksperimenta, Forli je u početku imao sumnje da li bi dopuštanje grupama slepih miševa da lete i slobodno komuniciraju donelo rezultate o neuronskoj osnovi kolektivnog ponašanja. Bio je zabrinut da bi pokreti slepih miševa i njihove društvene interakcije mogli biti previše nasumični da bi otkrili čvrste odnose između njihove neuronske aktivnosti i njihovog ponašanja. Pogled sa vrha eksperimentalne sobe za letenje dok se 6 slepih miševa bavi kolektivnim ponašanjem (desno). Tanjir banana je dostupan u centru sobe (svetli krug). Pokreti svakog slepog miša su praćeni (levo) i zabeležena je neuronska aktivnost jednog od slepih miševa (Im). Video se reprodukuje dvostrukom brzinom. Kredit: Anđelo Forli
Zato je bio prijatno iznenađen kada su slepi miševi spontano uspostavili pregršt specifičnih mesta za odmor u prostoriji za letenje i pratili veoma slične putanje kada su putovali među njima. Slepi miševi su takođe pokazali jake preferencije za letenje prema određenim „prijateljima“ slepim miševima, često sletajući veoma blizu ili čak jedan na drugog.
„Otkrili smo da ako sastavite malu grupu slepih miševa u prostoriji, oni se zapravo ne bi ponašali nasumično, već bi pokazali precizne obrasce ponašanja“, rekao je Forli. „Provodili bi vreme sa određenim pojedincima i pokazivali specifična i stabilna mesta gde su voleli da idu.
Ovi precizni obrasci ponašanja omogućili su Forliju da identifikuje ne samo neuronsku aktivnost povezanu sa različitim putanjama leta, već i kako se neuronska aktivnost promenila u zavisnosti od identiteta slepog miša prisutnog na ciljnoj lokaciji i kretanja drugih slepih miševa.
„Snimanjem samo nekoliko neurona iz ove moždane strukture, zaista možemo znati šta su slepi miševi radili u svom društvenom prostoru“, rekao je Jarcev. „Mogli smo da saznamo da li idu na praznu lokaciju ili na lokaciju na kojoj su bili drugi pojedinci, što je zaista iznenađujuće.
Poslednjih godina, Iartsev i njegova NeuroBat Lab su koristili razne bežične uređaje za neuronsko snimanje i tehnologije za praćenje leta da otkriju niz iznenađujućih detalja o mozgu, uključujući kako se neuronska aktivnost slepih miševa sinhronizuje dok se druže; kako aktivnost u frontalnom korteksu pomaže slepim miševima da identifikuju sebe u odnosu na druge tokom glasovnih interakcija; kako hipokampus slepih miševa mapira ne samo određene lokacije, već i pune putanje leta; pa čak i koliko stabilna prostorna sećanja mogu biti uskladištena u mozgu.
Ova nova studija objedinjuje rad tima na navigaciji i društvenom ponašanju, pokazujući kako su ove dve stvari fundamentalno isprepletene u mozgu. Nalazi takođe pomažu da se razjasni zašto je oštećenje hipokampusa kod ljudi povezano i sa društvenim i sa prostornim aspektima gubitka pamćenja kod neurodegenerativnih bolesti poput Alchajmerove bolesti.
„Naša epizodna sećanja su kombinacija okruženja u kome se nalazimo i naših iskustava u njemu — uključujući, naravno, naša društvena iskustva“, rekao je Jarcev. „Naši rezultati su iznenađujući, u smislu da niko ranije nije primetio ovu vezu u grupama životinja i na nivou pojedinačnih neurona. Ali oni takođe imaju smisla u tome što su veoma konzistentni sa deficitima koje doživljavaju ljudi sa oštećenjem hipokampusa.“ “
Konačno, ova studija ističe veoma važnu tačku, rekao je Jarcev. Dok većina neuronaučne zajednice ispituje mozak u „pojednostavljenim“ ili „veštačkim“ uslovima koji su često daleko od prirodnog ponašanja koje je mozak evoluirao da bi promovisao, ovaj rad pokazuje moć prirodnog pristupa istraživanju neuronauke.
„Pola veka ljudi proučavaju neurone mesta, ali 99 odsto tog posla je obavljeno u pojedinačnim životinjama koje se kreću u praznoj kutiji“, rekao je Jarcev. „Naši nalazi sugerišu da postoji mnogo toga što se može naučiti kada se istraživanje neuronauke fokusira na prirodno ponašanje.“
