Chociaż wiele informacji na temat mózgu pozostaje tajemnicą, naukowcy od dawna uważali, że nasze myśli, uczucia i zachowania są wynikiem miliardów połączonych ze sobą neuronów przekazujących sobie nawzajem sygnały, umożliwiając komunikację między regionami mózgu.
Ale Stań opublikowano w środę w czasopiśmie Nature, kwestionując ten pogląd, sugerując zamiast tego, że kształt mózgu – jego rozmiar, krzywizny i bruzdy – może mieć większy wpływ na to, jak myślimy, czujemy i działamy, niż połączenia i sygnały między komórkami nerwowymi.
Zespół badawczy z Australii doszedł do tego wniosku po wykonaniu skanów MRI mózgów 255 osób, podczas gdy uczestnicy wykonywali zadania, takie jak stukanie palcami lub zapamiętywanie serii obrazów. Stamtąd zespół zbadał 10 000 różnych map aktywności mózgu ludzi, zebranych z ponad 1000 eksperymentów na całym świecie, aby dalej ocenić rolę kształtu mózgu.
Następnie stworzyli model komputerowy, który symulował sposób, w jaki rozmiar i kształt mózgu wpływa na fale aktywności elektrycznej, znane jako fale mózgowe. Porównali ten model z istniejącym wcześniej komputerowym modelem aktywności mózgu, który jest ściśle powiązany ze zrozumieniem połączeń neuronalnych jako siły napędowej funkcji mózgu.
Porównanie wykazało, że nowy model zapewnia dokładniejszą rekonstrukcję aktywności mózgu pokazaną na skanach MRI i mapach aktywności mózgu niż poprzedni model.
James Pang, główny autor badania i pracownik naukowy z Monash University w Australii, porównał znaczenie kształtu mózgu do kamyka, który tworzy zmarszczki w stawie: rozmiar i kształt stawu pomaga określić charakter tych zmarszczki.
„Geometria jest bardzo ważna, ponieważ kieruje tym, jak będzie wyglądać fala, a to z kolei koreluje ze wzorcami aktywności, które widzisz, gdy ludzie wykonują różne zadania” – powiedział Pang.
Teoria kształtu mózgu krąży od ponad dekady, powiedział David van Essen, profesor neuronauki na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St. Louis. Powiedział jednak, że większość badaczy nadal popiera klasyczną hipotezę, że każdy neuron lub neuron w około 100 miliardach neuronów w mózgu ma akson, który działa jak drut przekazujący informacje do innych neuronów i umożliwia aktywność mózgu.
„Podstawowa hipoteza początkowa jest taka, że okablowanie mózgowe ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia, jak działa mózg” – powiedział van Essen.
Pang powiedział, że jego badania nie umniejszają znaczenia komunikacji między neuronami. Zamiast tego sugeruje, że inżynieria mózgu odgrywa ważniejszą rolę w funkcjonowaniu mózgu.
„Praca pokazuje, że forma ma silniejszy efekt, ale nie mówi, że połączenie nie jest ważne” – powiedział.
Pang zauważył również, że hipoteza kształtu mózgu ma pewną zaletę: kształt mózgu jest łatwiejszy do zmierzenia niż okablowanie mózgu, więc zwrócenie większej uwagi na rozmiar lub krzywizny mózgu może otworzyć nowe możliwości badań.
Powiedział, że jednym z tematów wartych zbadania jest potencjalna rola kształtu mózgu w rozwoju chorób psychicznych i neurologicznych.
Teoretycznie Pang powiedział, że prędkość, z jaką fale przemieszczające się rozchodzą się do różnych obszarów mózgu, może wpływać na sposób, w jaki ludzie przetwarzają informacje. To z kolei może przyczynić się do wzorców aktywności mózgu związanych z chorobami takimi jak schizofrenia czy depresja.
Ale nie wszystkich naukowców przekonują nowe badania. Na przykład Van Essen pozostaje sceptyczny.
„Byłoby niedopowiedzeniem powiedzieć, że jest to kontrowersyjna teoria, którą naprawdę należy przejrzeć, aby krytycznie ocenić, czy wytrzyma próbę czasu” – powiedział.
Van Essen wyraziła kilka obaw związanych z badaniem, w tym fakt, że modele naukowców opierają się na przeciętnych kształtach mózgów uczestników. Zdaniem van Essena podejście to rzuca światło na dramatyczne różnice we wzorach fałd powierzchniowych między mózgami.
Jednak Pang powiedział, że odkrycia „pozostają solidne” nawet po analizie kształtu mózgu na poziomie indywidualnym.
Van Essen ostrzegł również, że maszyny do rezonansu magnetycznego są niedoskonałymi narzędziami i mogą nie wiarygodnie uchwycić naturę połączeń mózgowych.
„Chociaż jest ekscytujący i pouczający, nadal jest niedokładny pod względem fundamentalnym i niekompletny, i pozostawia wiele do wyjaśnienia w przyszłych badaniach” – powiedział o technologii MRI.
Jego badania nie są ostateczne, powiedział Pang, ale dodał, że jego zdaniem nowe badanie „wzmacnia teorię”, że kształt mózgu ma większy wpływ na aktywność mózgu niż połączenia komórek nerwowych.
„Jesteśmy przekonani, że efekt już jest” – powiedział.
„Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie.”
