Zamknij oczy. Co widzisz? Powstające obrazy są częścią świadomego krajobrazu mentalnego. Ale to, jak mózg przetwarza świat wokół ciebie, pozostaje tajemnicą dla nauki.
W przeszłości dokuczanie zawiłościom sposobu, w jaki ludzki mózg rozumie, że wkład wizualny był prawie niemożliwy. Dopiero niedawno naukowcy mogli bezpośrednio obserwować poszczególne neurony w pracy. Teraz Allen Institute for Brain Science w Seattle uruchamia Allen Brain Observatory, aby wykorzystać tę nową technologię do badania poznania w niecodzienny sposób: robią myszy oglądając filmy.
Projekt obejmuje 25 myszy laboratoryjnych, które są genetycznie zmodyfikowane, aby ich neurony zapalały się po wystrzeleniu, informuje Arlene Weintraub z Forbes . Każda mysz miała również wszczepione małe okienko w głowie, aby naukowcy mogli obserwować neurony fluorescencyjne w korze wzrokowej.
Gryzonie biegły na bieżni, oglądając klip z otwarcia Dotyku zła z 1958 roku Orsona Wellesa . Gdy obrazy pojawiły się na ekranie przed nimi, naukowcy zarejestrowali aktywność mózgu za pomocą mikroskopu dwufotonowego.
Chociaż może to wydawać się niezwykłym wyborem do badania, według Jona Hamiltona z NPR, trzy minuty otwierającej scenę tego kultowego filmu wydają się być dostosowane do tego studium. „Jest czarno-biały, ma ładne kontrasty i ma dalekie szanse bez wielu przerw”, wyjaśnia Christof Koch, dyrektor naukowy w Allen Institute.
Film wydawał się być hitem myszy. R. Clay Reid, starszy badacz projektu, mówi Weintraubowi, że 18 000 monitorowanych neuronów się zaświeciło. „W trakcie filmu neurony reagowały na różne jego części w różnym czasie i na ciekawe sposoby”, mówi. „To było dość niezwykłe, jak różnorodne były reakcje różnych neuronów na te bodźce”.
Mikroskop zarejestrował wystrzelenie neuronu i jego intensywność. Skorelowanie tych danych z obrazem na ekranie pozwoliło naukowcom zmapować funkcję każdego neuronu. Na przykład niektóre neurony strzelały tylko wtedy, gdy na ekranie pojawiły się pionowe linie. Inne zaświeciły się, gdy kamera zaczęła panoramować. Naukowcy przeprowadzili również kilka innych eksperymentów, takich jak pokazanie zdjęć myszy owadów lub zwierząt oraz zdjęć czarno-białych pasków, rejestrując reakcję neuronów. Projekt trwał cztery lata i obejmował 360 sesji eksperymentalnych, tworząc 30 terabajtów danych, informuje Helen Shen z Nature .
Badania ujawniły już pewne niezwykłe wzorce, informuje Brendan Cole z Wired . Na przykład te same neurony, które strzelają, gdy myszy patrzą na zdjęcie motyla, również zapalają się, gdy aparat przesuwa się podczas filmu. Dlaczego dokładnie nie wiadomo, ale naukowcy z Allen mają nadzieję, że szersza społeczność naukowa pomoże im to zrozumieć.
Właśnie dlatego publicznie opublikowali zestaw danych w ramach otwartego źródła Allen Brain Atlas. Ten projekt gościł różne dane dotyczące myszy i mózgu od 2006 roku i jest częścią ambitnego projektu Paula Allena, współzałożyciela Microsoftu, którego celem jest mapowanie ludzkiego mózgu.
„To jest po prostu bonanza” - powiedział Shenen neurologowi obliczeniowemu Stevenowi Zuckerowi z Yale University. „To tak, jakby ktoś otworzył drzwi do największego na świecie laboratorium neuronauki dla teoretyków na całym świecie i powiedział:„ Wejdź i zagraj z naszymi danymi ”.”
Te 18 000 neuronów to tylko bardzo mały początek. „Do czasu, gdy skończymy, będzie to tak kompletny encyklopedyczny zestaw danych, który będzie dostępny w Internecie, a naukowcy będą mogli go udostępniać i wykorzystywać jako punkt wyjścia”, mówi Reid Weintraubowi. Następnym krokiem jest rozszerzenie pracy o monitorowanie myszy wykonujących inne zadania. Jeszcze nie wiadomo, czy będzie to wiązało się z zabraniem ich z powrotem do filmów.
