Η μάθηση ενισχύει τη συντονισμένη δράση των αισθητηριακών νευρώνων στον εγκέφαλο
Όταν βελτιώνετε μια ικανότητα, όπως το να αναγνωρίζετε ένα οικείο πρόσωπο σε ένα πλήθος ή να εντοπίζετε ένα τυπογραφικό λάθος με μια ματιά, οι αισθητηριακοί νευρώνες στον εγκέφαλό σας γίνονται πιο συντονισμένοι. Αντί να δρουν ανεξάρτητα, μοιράζονται πληροφορίες, όπως αποκαλύπτει μια νέα μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ρότσεστερ και του Ινστιτούτου Νευροεπιστήμης Del Monte, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science. Αυτή η ανακάλυψη αμφισβητεί μια μακροχρόνια υπόθεση στη νευροεπιστήμη, σύμφωνα με την οποία η μάθηση βελτιώνει την αποτελεσματικότητα μειώνοντας την επανάληψη των νευρωνικών σημάτων.
Η νέα προσέγγιση στη μάθηση και τη συνεργασία των νευρώνων
Η μελέτη, υπό την καθοδήγηση του Shizhao Liu, μεταπτυχιακού φοιτητή στις εργαστήρια των Ralf Haefner και Adam Snyder, αποκαλύπτει ότι η μάθηση ενισχύει την κοινή δραστηριότητα μεταξύ των νευρώνων. «Η κυρίαρχη άποψη στη νευροεπιστήμη ήταν ότι η μάθηση καθιστά τον εγκέφαλο πιο αποτελεσματικό, ωθώντας τους νευρώνες να δρουν πιο ανεξάρτητα, ώστε οι πληροφορίες να διαβάζονται πιο καθαρά», εξηγεί ο Liu. «Τα αποτελέσματά μας υποστηρίζουν μια διαφορετική ιδέα: ότι οι αισθητηριακές περιοχές του εγκεφάλου δεν κωδικοποιούν παθητικά τον κόσμο, αλλά ενεργά εκτελούν συμπεράσματα συνδυάζοντας αυτό που εισέρχεται με αυτό που έχει μάθει να περιμένει ο εγκέφαλος».
Πώς η μάθηση επηρεάζει τη νευρωνική δραστηριότητα
Για δεκαετίες, οι ερευνητές πίστευαν ότι η μάθηση απλοποιεί τη διαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών στον εγκέφαλο μειώνοντας την κοινή δραστηριότητα μεταξύ των νευρώνων. Αυτή η αντίληψη είχε διαμορφώσει την κατανόηση σε τομείς όπως η αντίληψη και η λήψη αποφάσεων. Ωστόσο, η έρευνα από τον Liu, τον Haefner, τον Snyder και την ομάδα τους προτείνει έναν διαφορετικό μηχανισμό. Αντί να γίνονται πιο ανεξάρτητοι, οι νευρώνες γίνονται πιο συντονισμένοι καθώς η μάθηση προχωρά, αυξάνοντας την ποσότητα των πληροφοριών που μοιράζονται, ειδικά όταν ο εγκέφαλος είναι ενεργά εμπλεκόμενος σε μια εργασία και λαμβάνει αποφάσεις.
Αυτή η συντονισμένη δράση αντικατοπτρίζει την αυξανόμενη εξάρτηση του εγκεφάλου από τις εσωτερικές προσδοκίες. Καθώς η μάθηση προχωρά, η ανατροφοδότηση από περιοχές του εγκεφάλου που βρίσκονται σε υψηλότερο επίπεδο φαίνεται να διαμορφώνει την αντίδραση των αισθητηριακών νευρώνων, επιτρέποντας την αντίληψη να ενσωματώνει τόσο τις εισερχόμενες πληροφορίες όσο και όσα έχει μάθει ο εγκέφαλος από προηγούμενες εμπειρίες.
Συμπεράσματα και προοπτικές για το μέλλον
Οι ερευνητές παρακολούθησαν τη δραστηριότητα των ίδιων μικρών δικτύων νευρώνων στον οπτικό φλοιό για αρκετές εβδομάδες, καθώς οι συμμετέχοντες μάθαιναν να διακρίνουν διαφορετικά οπτικά μοτίβα. Μέτρησαν αν οι νευρώνες δρούσαν όλο και περισσότερο ανεξάρτητα ή αν μοιράζονταν περισσότερες πληροφορίες καθώς η μάθηση προχωρούσε. Ανακάλυψαν ότι πριν από τη μάθηση, οι νευρώνες λειτουργούσαν κυρίως ανεξάρτητα. Ωστόσο, καθώς οι συμμετέχοντες βελτίωναν τις οπτικές τους ικανότητες, οι νευρώνες άρχισαν να συμπεριφέρονται όπως μια καλά εκπαιδευμένη αθλητική ομάδα, επικοινωνώντας και συνεργαζόμενοι με συντονισμένο τρόπο.
Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται μόνο όταν οι συμμετέχοντες εκτελούν ενεργά μια εργασία και λαμβάνουν αποφάσεις με βάση όσα βλέπουν. Όταν απλώς παρακολουθούν τις ίδιες εικόνες χωρίς να χρειάζεται να αντιδράσουν, η συντονισμένη δράση εξαφανίζεται. Οι νευρώνες που είναι πιο σημαντικοί για την εργασία παρουσίασαν τη μεγαλύτερη αύξηση στη συντονισμένη δράση, ειδικά τη στιγμή που λαμβάνονταν αποφάσεις.
Ωστόσο, αυτές οι αλλαγές είναι ευέλικτες και όχι μόνιμες. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτές οι μεταβολές καθοδηγούνται από σήματα ανατροφοδότησης από περιοχές του εγκεφάλου που βρίσκονται σε υψηλότερο επίπεδο, επιτρέποντας στους νευρώνες να προσαρμόζουν τη συμπεριφορά τους ανάλογα με την εργασία. Τα αποτελέσματα υποστηρίζουν μια αυξανόμενη ιδέα στη νευροεπιστήμη ότι ο εγκέφαλος δεν είναι μια απλή μεταφορά πληροφοριών, αλλά συνεχώς συνδυάζει ό,τι βλέπουμε με αυτό που περιμένουμε να δούμε, δημιουργώντας μια πλουσιότερη και πιο πληροφορημένη αντίληψη.
