Peta 600.000 sel otak menulis ulang buku teks tentang bagaimana otak membuat keputusan
Para peneliti telah menyelesaikan peta aktivitas pertama dari otak mamalia dalam duo studi yang inovatif, dan telah menulis ulang pemahaman para ilmuwan tentang bagaimana keputusan dibuat.
Proyek, yang melibatkan selusin laboratorium dan data dari lebih dari 600.000 sel otak tikus individu, mencakup area yang mewakili lebih dari 95% otak. Temuan dari penelitian, diterbitkan di dua dokumen dalam jurnal alam, Sarankan bahwa pengambilan keputusan melibatkan lebih banyak otak daripada yang diperkirakan sebelumnya.
Proyek Mammoth dipimpin oleh Laboratorium Otak Internasional (IBL), kolaborasi ahli saraf eksperimental dan teoretis dari seluruh Eropa dan AS para ilmuwan ini dipersatukan oleh perasaan yang akrab dan mengganggu.
“Kami memiliki masalah dengan cara sains dilakukan,” kata Matteo Carandiniseorang ahli saraf di University College London dan anggota inti IBL.
Dalam penelitian sebelumnya tentang otak, banyak laboratorium terpisah berangkat untuk menjawab pertanyaan besar tentang organ, mengeksplorasi bagaimana aktivitas otak berhubungan dengan perilaku, misalnya. Namun, setiap lab mempelajari pertanyaan ini di otak tikus yang berbeda, dan melakukan tugas perilaku yang sedikit berbeda dengan setiap set hewan pengerat. Setelah Anda menambahkan ketidakpastian tentang bagaimana masing -masing kelompok penelitian mendefinisikan daerah yang berbeda di dalam otak, ketidakkonsistenan ini merusak hasilnya.
“Kami tidak akan tahu apakah kami benar -benar setuju atau tidak setuju, karena banyak hal yang berbeda,” kata Carandini kepada Live Science.
Terkait: Peta Otak Manusia Paling Detail Pernah Berisi 3.300 Jenis Sel
Jadi IBL datang bersama untuk merancang eksperimen tunggal, kuat, standar pada skala yang tidak bisa ditangani oleh lab individu sendirian. Mereka kemudian memasangkan megatest ini dengan alat pengukur otak presisi dan metode analisis preset untuk membuat hasilnya dapat direproduksi. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengatasi hambatan abadi di lapangan.
“Salah satu tantangan terpanjang dalam ilmu saraf adalah menguraikan bagaimana variasi dalam sistem saraf-baik peta struktural maupun fungsional-ke variasi perilaku,” Federico Turkheimerseorang ahli saraf di King's College London yang tidak terlibat dalam penelitian ini, mengatakan dalam sebuah pernyataan kepada UK Science Media Center.
Proyek ini pada akhirnya termasuk 139 tikus, tersebar di 12 laboratorium di seluruh dunia, yang ditanamkan dengan perangkat rekaman otak yang disebut probe neuropixels. Probe dapat merekam hingga 1.000 neuron individu secara bersamaan. Para peneliti menguji tikus dengan tugas perilaku sederhana bahwa masing-masing dari selusin lab dapat mereplikasi dengan andal: para peneliti menempatkan tikus di depan layar, dan spidol bergaris hitam-putih akan berkedip di sebelah kanan atau kiri. Jika tikus memindahkan roda kecil ke arah yang sama dengan flash, mereka menerima hadiah.
Berdasarkan apa yang akan Anda baca di buku teks neuroscience, kata Carandini, Anda akan mengharapkan aktivitas otak yang terjadi selama percobaan untuk mengikuti jalur linier. Pertama, sel -sel di korteks visual yang mengenali gambar akan menyala, diikuti oleh neuron di bagian otak yang berbeda, seperti korteks prefrontal, yang diketahui terlibat dalam keputusan abstrak. Informasi ini kemudian dapat dikombinasikan dengan aktivitas tambahan yang mewakili pengalaman mouse sebelumnya – dengan kata lain, ingatan – sebelum dikirim ke daerah motorik otak yang mengendalikan respons otot.
Temuan para peneliti mendukung beberapa reaksi berantai ini; Korteks visual adalah hal pertama yang diaktifkan, misalnya. Namun temuan lain bentrok dengan harapan tim.
“Kami menemukan sinyal dan sinyal keputusan yang terkait dengan informasi sebelumnya dengan cara yang lebih banyak di daerah otak daripada yang kami pikirkan,” kata Carandini. Secara keseluruhan, aktivitas di hampir semua wilayah otak yang diteliti dapat digunakan untuk menyimpulkan apakah tikus telah menerima hadiah atau tidak.
Dalam beberapa uji coba eksperimental, para peneliti membuat penanda di layar sangat pingsan, sehingga tikus pada dasarnya harus menebak ke arah mana untuk menggerakkan roda. Kertas alam kedua berfokus pada bagaimana tikus menggunakan harapan sebelumnya – berdasarkan di mana penanda berada dalam tes sebelumnya – untuk menginformasikan tebakan mereka. Aktivitas otak yang muncul ketika tikus yang ditebak dalam tugas -tugas ini juga jauh lebih banyak didistribusikan di otak daripada yang diantisipasi oleh tim.
IBL memodelkan pendekatannya untuk memahami otak pada inisiatif serupa, seperti eksperimen fisika partikel yang dilakukan di CERN atau Proyek Genom Manusia bekerja untuk memahami DNA kami. Untuk menggambarkan dampak proyek, Carandini meraih bidang lain: astronomi.
Dia mencatat bahwa para astronom paling awal bisa menatap langit malam dan melihat setiap bintang, tetapi dengan sangat detail. Dengan munculnya teleskop, benda selestial individu dapat dieksplorasi. Pekerjaan sebelumnya di Neuroscience, katanya, “seolah -olah seseorang telah mengarahkan teleskop hanya ke satu galaksi, dan kemudian para astronom yang berbeda telah mengarahkan teleskop mereka ke galaksi yang berbeda, dan berkata, 'Galaksi saya melakukan ini!' atau 'Tidak, galaksi saya melakukan itu! ” Proyek baru itu, jelasnya, seperti bisa melihat semua fitur langit malam sekaligus.
Pekerjaan seperti itu hanya dimungkinkan dengan kemajuan teknologi baru -baru ini dan peningkatan kolaborasi di seluruh laboratorium, tetapi Carandini berharap sekarang dapat digunakan untuk menjawab pertanyaan besar lainnya tentang otak. Temuan makalah saat ini hanya korelasional, sehingga saat ini tidak mungkin untuk mengatakan apakah aktivitas otak yang diamati secara langsung menyebabkan keputusan untuk dibuat atau hanya terkait dengan proses tersebut.
“Saya pikir itu perbatasan berikutnya,” katanya, “adalah menambah kausalitas pada penelitian ini.”
