Kiderült, hogy miért a zajos agy a hatékony agy

Látásunk legalapvetőbb szintjén is befolyásolják idegsejtjeink működését a világról alkotott agyi modelljeink. Orbán Gergő, az MTA Wigner FK Lendület-csoportvezetője, a témáról a Neuron című folyóiratban most megjelent cikk vezető szerzője az mta.hu-nak beszélt érzékelésünk újraértelmezett modelljéről, az agy matematikájáról és az idegrendszerünkhöz csatlakozó implantátumok jövőjéről.

A vizuális illúziók - gondoljunk csak a barokk templomok kupoláinak háromdimenziós térélményt nyújtó festményeire - úgy tűnik, „becsapják" agyunkat. Ráadásul ezek az illúziók akkor is képesek rabul ejteni, ha már lelepleztük őket. Ilyenkor a több értelmezés megfér egymás mellett agyunkban - olyannyira, hogy vannak olyan illúziók, amelyek esetében agyunk akár hat különböző értelmezés között váltogat. Orbán Gergő és szerzőtársai cikke, mely most jelent meg a világ egyik vezető idegtudományi lapjaként ismert Neuronban, segít megérteni, hogyan kezeli agyunk az általunk érzékelt világ értelmezésének bizonytalanságát, mely a vizuális illúzióknál különösen jól tetten érhető.

A kutatók elgondolása nagyjából a következőképpen áll össze: Agyunk folyamatosan érzékeli a bennünket körülvevő világot, és a rengeteg ismeret, emlék, tapasztalat, benyomás alapján megpróbálja valahogy modellezni az érzékszerveinken keresztül kapott információkat. Azonban akármit érzékeljünk is a világból, annak általában nem csak egyféle értelmezése lehetséges. Agyunkban ez a többféle értelmezés együttesen jelen van, csak mindegyiknek más a valószínűsége, amelyet visszatükröz az adott értelmezés „súlyozása". (Így például a térhatású illúziók térbeli és síkbeli értelmezésének egymáshoz viszonyított súlya érezhetően függ a kép kidolgozottságától, a környezeti fényviszonyoktól és a megtekintés irányától.) Orbán Gergőék elgondolása szerint a látókérgi idegsejtek aktivitása épp olyan, mintha agyunk folyamatosan mintát venne ezekből az értelmezésekből, méghozzá a súlyuknak megfelelő valószínűséggel.

A valóság vajon mi?

A cikkben ismertetett eredmények mindjárt három komoly tanulsággal is járnak.

Először is, az agyműködés egyik újabb jelenségéről derült ki, hogy egyáltalán nem működési gyengeség, a törzsfejlődés során ránk maradt „szemét" vagy épp evolúciós gyerekbetegség. Amit sok kutató egyszerűen „zajnak", az idegsejtek véletlenszerű, kiszűrendő működésének tartott, fontos információkat hordoz.

Másodszor, ismét érdemes hátralépnünk egy kicsit, és újra átgondolni, miként is érzékeljük a valóságot, és mennyire látja - mennyire láthatja - két ember ugyanúgy a világot. Orbán Gergőék eredményei azt mutatják, hogy már az elsődleges látókéregben saját, világról alkotott modelljeink (persze állandóan változó súlyozású halmazának) leképeződését találjuk. Tehát a világ értelmezésének agyi modellje szűrőként rögtön ott áll tudatos érzékelésünk küszöbén.

Végül, az új elmélet ismeretében teljesen át kell gondolnunk, hogyan is „beszélgessünk" az aggyal. Azzal, hogy az idegi aktivitás szerkezetét immár mélyebben ismerjük, és megtudtuk, hogy az idegi aktivitás zajának is fontos szerepe van az információfeldolgozásban, az ennek figyelembevételével készült implantátumok sokkal hatékonyabban kommunikálhatnak az emberi idegrendszerrel, mint korábban. Mindezt úgy képzelhetjük el, mintha eddig az anya és kétéves gyereke közti kommunikációban kizárólag a beszéd tartalmát tartottuk volna lényegesnek, és olyan készülékkel próbáltuk volna megnyugtatni anyja távollétében, amelyik robothangon ismételgette: „Nyugodj meg, kisfiam, ne sírj!"

Most jöttünk rá, hogy a hangsúly és a hangszín is számít.

NAP-os út a nagyobb hálózatok felé

A Neuron című folyóiratban most megjelent cikk - melyet Orbán Gergő mellett Pietro Berkes, Fiser József és Lengyel Máté jegyez - zömében olyan eredményekről szól, melyek egyetlen vagy néhány idegsejt aktivitásának megfigyelésével is vizsgálhatók. Ezek a vizsgálatok meglepő módon akár egy laptoppal is elvégezhetőek, de az innen továbblépést jelentő számításoknak akár több száz sejttel is meg kell birkózniuk: erre a laptop már nem lesz elég, azonban szerencsére rendelkezésre áll az Akadémia számítási és tárolási felhőszolgáltatása, az MTA Cloud.

Nagyobb hálózatok esetében azt is figyelni lehet, hogyan viszonyul egymáshoz a hálózatban részt vevő idegsejtek aktivitásának „zaja", ami újabb részletekkel bővítheti megértésünket, és még pontosabb információkat adhat a majdani implantátumok gyártóinak. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban működő Lendület-kutatócsoport ilyen irányú kutatásait a Nemzeti Agykutatási Program (NAP) keretében Gulyás Attilával, az MTA KOKI kutatójával és nemzetközi kutatócsoportokkal együttműködésben végzi.

A teljes cikk az mta.hu oldalán itt olvasható.

Forrás: MTA