Cum funcționează sistemul de navigație al creierului uman. Descoperire uriașă în neuroștiință făcută de un cercetător german
Descoperirile ar putea schimba modul în care oamenii de știință înțeleg procesele cognitive precum învățarea, memoria și luarea deciziilor, scrie Mediafax, care citează Euronews. Potrivit profesorului Christian Doeller, cercetător la Institutul Max Planck pentru Științe Cognitive și ale Creierului din Leipzig, creierul nu doar ne ajută să ne orientăm în spațiu, ci funcționează el însuși ca un sistem de navigație pentru organizarea gândurilor și a cunoștințelor. Legătura dintre orientare, memorie și învățare În cadrul experimentelor, participanții sunt plasați într-un scanner cerebral și trebuie să rezolve sarcini într-un mediu virtual, asemănător unui joc pe calculator. De exemplu, aceștia trebuie să conducă un taxi într-un oraș virtual și să transporte pasageri dintr-un punct în altul. În timp ce subiecții navighează prin orașul virtual, cercetătorii monitorizează activitatea creierului pentru a înțelege modul în care sunt codificate informațiile și luate deciziile. Cercetările sugerează că aceleași mecanisme cerebrale folosite pentru orientarea în spațiu sunt implicate și în organizarea memoriei și a cunoștințelor. Doeller explică faptul că oamenii folosesc adesea strategii spațiale pentru a organiza informațiile, chiar și în viața de zi cu zi. De exemplu, documentele sau notițele sunt aranjate în spațiu pentru a reflecta relațiile dintre idei sau concepte. Această idee amintește de sistemul sociologului Niklas Luhmann, care își organiza cele aproximativ 90.000 de notițe într-o „cutie de fișe” structurată, considerată de unii cercetători o reflecție a modului în care funcționează creierul uman. Potrivit lui Doeller, sistemul cerebral responsabil de navigație este activ ori de câte ori oamenii folosesc spațiul pentru a organiza informații sau pentru a memora date. Descoperirea celulelor „grid” la oameni Unul dintre cele mai importante rezultate ale cercetării lui Doeller a fost demonstrat în 2010, când el și colegii săi au identificat semnale cerebrale asociate așa-numitelor „grid cells”, care sunt celule neuronale implicate în orientarea spațială. Aceste celule fuseseră observate anterior la rozătoare, însă studiul publicat în revista Nature a arătat că oamenii folosesc un mecanism similar pentru a reprezenta poziția și orientarea într-un mediu. Experimentele au demonstrat că activitatea acestor celule poate fi detectată prin imagistică prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) în timp ce participanții navighează în medii virtuale. Profesorul Doeller și echipa sa investighează în prezent dacă sistemul cerebral de navigație joacă un rol mai larg în procese cognitive. Sunt analizați factori precum luarea deciziilor, controlul acțiunilor sau acumularea de cunoștințe noi. Premiul Leibniz pentru cercetările asupra creierului Pentru contribuțiile sale la înțelegerea mecanismelor cerebrale, Christian Doeller a fost distins cu Premiul Gottfried Wilhelm Leibniz. Aceasta este una dintre cele mai importante distincții științifice din Germania. Premiul, în valoare de 2,5 milioane de euro, îi va permite cercetătorului să extindă proiectele existente și să dezvolte studii mai complexe. Institutul Max Planck desfășoară în paralel și cercetări clinice, inclusiv studii privind stadiile incipiente ale bolii Alzheimer și efectele neurologice ale Long Covid. RECOMANDAREA AUTORULUI: „Butonul lui Dumnezeu”: ce spun cercetările despre efectele rugăciunii asupra creierului Cum arată o pensionară de 70 de ani după procedura de lifting facial. Internauții l-au numit pe medic „omul-miracol”
Ce spun noile cercetări despre efectele alcoolului asupra creierului
Chiar și consumul moderat de alcool poate modifica semnificativ modul în care creierul comunică, potrivit unui nou studiu. Cercetarea, coordonată de Universitatea din Minnesota, a descoperit că doar câteva băuturi pot fragmenta comunicarea la nivelul întregului creier, determinând regiunile să funcționeze mai izolat, relatează ScienceAlert. Cercetătorii au recrutat 107 adulți sănătoși, cu vârste între 21 și 45 de ani. Participanții au luat parte la două sesiuni și au primit fie alcool, fie un placebo. Doza de alcool a ridicat alcoolemia la limita legală de conducere din SUA, de 0,08%. Rețelele cerebrale devin mai izolate La aproximativ 30 de minute după consum, participanții au fost supuși unor scanări RMN pentru a măsura activitatea cerebrală. Oamenii de știință au analizat comunicarea dintre 106 regiuni ale creierului, folosind modele matematice avansate. Rezultatele au arătat că alcoolul a crescut eficiența locală și gradul de grupare în rețelele cerebrale. În același timp, eficiența globală a scăzut, ceea ce înseamnă că informațiile au fost mai puțin integrate la nivelul întregului creier. Pe scurt, regiunile cerebrale au comunicat mai mult în interiorul unor grupuri restrânse, decât la nivelul întregii rețele. Cercetătorii au comparat efectul cu traficul care circulă într-un singur cartier, în loc să traverseze întregul oraș. De ce unii oameni se simt mai beți decât alții Deși participanții aveau niveluri similare de alcool în sânge, unii au raportat o senzație mai intensă de intoxicație. Studiul a arătat că o deconectare mai pronunțată între regiunile creierului a fost asociată cu o percepție mai puternică a stării de ebrietate. Una dintre cele mai afectate zone a fost lobul occipital, responsabil de procesarea informațiilor vizuale. Reducerea conectivității globale în această regiune ar putea explica vederea încețoșată și problemele de coordonare după consumul de alcool. Implicații și cercetări viitoare Echipa sugerează că persoanele cu consum cronic de alcool ar putea prezenta rețele cerebrale și mai dezorganizate. Studiile viitoare ar trebui să includă grupuri de vârstă diferite și tipare de consum mai intense. Publicată în revista Drug and Alcohol Dependence, cercetarea evidențiază modul în care alcoolul perturbă comunicarea cerebrală la nivel de rețea. Chiar și expunerea pe termen scurt pare să determine creierul să proceseze informațiile într-un mod mai fragmentat.
Un nou studiu dezvăluie mecanismele prin care creierul epuizat își pierde concentrarea, se deconectează și alunecă în stări asemănătoare somnului
Un nou studiu arată că, atunci când oamenii sunt sever privați de somn, creierul intră pentru scurt timp într-un comportament asemănător somnului, declanșând schimbări fiziologice puternice care duc la prăbușirea atenției, scrie LiveScience. Cercetătorii au descoperit că „deconectarea” corespunde unor impulsuri masive de lichid cefalorahidian care intră și ies din creier, asociate cu unde lente și modificări dramatice ale fluxului sanguin. Activitate cerebrală asemănătoare somnului în stare de veghe Studiul, publicat în Nature Neuroscience, a monitorizat douăzeci și șase de voluntari folosind EEG, fMRI și eye-tracking, comparând stări de odihnă bună cu privarea de somn, separate de zece zile. Participanții care au stat treji toată noaptea au reacționat mai lent, au ratat mai multe semnale și au prezentat impulsuri puternice de lichid cefalorahidian asemănătoare celor observate în primele etape ale somnului non-REM. Impulsurile de lichid și modificările pupilei se sincronizează Cercetătorii au constatat că mișcarea lichidului se sincronizează strâns cu dilatarea și constricția pupilei, sugerând o legătură profundă între pierderile de atenție, semnalele sistemului autonom și reglarea internă a fluidelor. Aceste modele sincronizate au apărut constant atunci când participanții își pierdeau concentrarea, indicând faptul că creierul epuizat intră în micro-episoade ale proceselor de somn, rămânând totuși tehnic treaz. Implicații pentru sănătatea somnului și cercetările viitoare Oamenii de știință cred că, în aceste momente, creierul poate declanșa temporar mecanismele timpurii ale somnului, deși procesele se opresc brusc înainte ca somnul propriu-zis să se instaleze. Cercetările viitoare vor analiza dacă și cum aceste schimbări ale fluxului sanguin și ale mișcării fluidelor influențează capacitatea creierului de a elimina deșeurile metabolice și dacă pot contribui la dezvoltarea unor tratamente pentru tulburările de somn.
Neurocercetătorul care a reușit să creeze mini-creiere umane: Nu vrem să creăm ceva care ar putea suferi
În laboratoarele Universității Johns Hopkins, un grup de neurocercetători a obținut un rezultat remarcabil și, totodată, neliniștitor: au cultivat mini-creiere umane capabile să prezinte conexiuni neuronale funcționale și modele electrice coordonate, asemănătoare cu cele ale unui creier uman aflat în dezvoltare, scrie Huffpost. Aceste structuri, de doar câțiva milimetri, sunt create din celule stem și sunt cunoscute sub numele de organoide cerebrale. Deși scopul lor este pur medical, studierea bolilor neurodegenerative sau testarea tratamentelor fără a interveni pe creiere reale, existența lor redeschide o dezbatere care depășește sfera științei: unde începe, de fapt, mintea umană? Nu mai sunt simple țesuturi, ci sisteme capabile de învățare rudimentară Aceste organoide nu gândesc și nu simt, dar comportamentul lor devine tot mai complex. Cercetătorii de la Johns Hopkins au observat că diferite regiuni ale acestor mase neuronale comunică între ele, reproducând la scară redusă rețelele care, într-un creier uman, susțin memoria, emoția și învățarea. „Nu vrem să creăm ceva care ar putea suferi”, a avertizat neurocercetătorul Hongjun Song, coordonatorul proiectului din cadrul Institutului de Neuroștiință al universității, citat chiar de instituție. Descoperirea plasează biologia într-o zonă de graniță neclară. Potrivit revistei Nature, aceste modele „nu mai sunt simple țesuturi, ci sisteme capabile de învățare rudimentară”. Iar acest lucru sugerează că, în cele din urmă, ar putea dezvolta o formă minimă de conștiință. O dilemă etică în plină expansiune Îngrijorarea nu este doar una academică. Un sondaj publicat de Live Science arată că unul din patru participanți consideră nejustificabilă continuarea acestor experimente dacă există chiar și cea mai mică posibilitate ca organoidele să aibă experiențe conștiente. „Nu văd niciun progres care să merite viața literală a acestor ființe create”, a scris unul dintre respondenți. Odată în plus, știința se confruntă cu o dilemă morală: merită să mergem mai departe fără să înțelegem pe deplin consecințele?
Viermi mici, găsiți în iazuri și râuri, ar putea ajuta la tratarea schizofreniei
Viermii provin dintr-o familie cunoscută sub numele de planaria, unele specii fiind considerate anterior „nemuritoare” datorită abilităților lor unice de regenerare, care includ capacitatea de a regenera părți ale corpului pierdute, inclusiv creierul în întregime. O echipă de oameni de știință de la Universitatea din Reading a administrat viermilor haloperidol, un medicament utilizat pentru tratarea afecțiunilor de sănătate mintală, și a constatat că viermii au devenit mult mai puțin activi, la fel ca șoarecii și șobolanii. Studii anterioare au utilizat planaria pentru a cerceta tratamente pentru epilepsie și pentru a investiga dependența de droguri, deoarece viermii plați prezintă semne de simptome de sevraj. Acest nou studiu ar putea contribui la dezvoltarea de tratamente pentru afecțiuni de sănătate mintală, cum ar fi schizofrenia și halucinațiile, potrivit Independent. Un studiu din 2024 a raportat că unul din 69 de adulți din Marea Britanie utilizează medicamente antipsihotice pe termen lung. Profesorul Vitaliy Khutoryanskiy, care a condus studiul de la Universitatea din Reading, a declarat: „Această descoperire se adaugă dovezilor tot mai numeroase că viermii plați mici, precum planaria, ar putea juca un rol important în studiul creierului. Aceștia prezintă anumite reacții la medicamentele psihiatrice care seamănă cu cele observate la mamifere, dar utilizarea lor implică mult mai puține probleme etice”. Utilizarea șobolanilor în neuroștiință Conform datelor guvernului britanic, în 2023 au fost utilizați 882.000 de șoareci și 144.060 de șobolani în cercetarea pe animale. Un studiu din 2016 a sugerat că utilizarea șobolanilor și șoarecilor în neuroștiință a crescut de la 20% în anii 1980 la peste 50% în anii 2010. În ciuda eforturilor de a face cercetarea mai etică, oamenii de știință se bazează în continuare în mare măsură pe rozătoare pentru testare. Cercetătorii au afirmat că utilizarea viermilor plați pentru studierea afecțiunilor cerebrale ar putea reduce numărul de rozătoare utilizate de oamenii de știință. Profesorul Khutoryanskiy a adăugat: „Aproape un milion de șoareci și șobolani sunt utilizați în cercetarea din Marea Britanie în fiecare an, dar utilizarea planariilor în locul acestora ar putea reduce aceste cifre și ne-ar oferi în continuare răspunsurile de care avem nevoie pentru a dezvolta tratamente mai bune pentru persoanele cu afecțiuni grave de sănătate mintală. Este benefic pentru știință și pentru bunăstarea animalelor”. Cercetarea este publicată în revista Pharmaceutical Research.