Μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας στη Λωζάνη (EPFL) στην Ελβετία χρησιμοποίησε προηγμένες τεχνικές ανάλυσης δεδομένων πέρα ​​από σαρώσεις λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) για να αναλύσει τη δραστηριότητα του εγκεφάλου σε ανθρώπους, ποντίκια και μακάκους.

Συγκρίνοντας τους «χάρτες κυκλοφορίας» του εγκεφάλου που προέκυψαν, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος χρησιμοποιεί πολλαπλές παράλληλες οδούς για να μεταφέρει πληροφορίες από τη μια περιοχή στην άλλη, ενώ οι εγκέφαλοι των ποντικών και των μακάκων χρησιμοποιούν μόνο μεμονωμένα κανάλια.

«Αυτό που είναι νέο στη μελέτη μας είναι η χρήση πολυτροπικών δεδομένων σε ένα ενιαίο μοντέλο που συνδυάζει δύο κλάδους των μαθηματικών: τη θεωρία γραφημάτων, που περιγράφει τους πολυσυναπτικούς οδικούς χάρτες και τη θεωρία πληροφοριών, η οποία χαρτογραφεί τη μετάδοση πληροφοριών (ή την κυκλοφορία) μέσω των δρόμων», λέει η Alessandra Griffa, βιοϊατρικός μηχανικός από το EPFL.

«Η βασική αρχή είναι ότι τα μηνύματα που μεταδίδονται από μια πηγή σε έναν στόχο παραμένουν αμετάβλητα ή υποβαθμίζονται περαιτέρω σε κάθε στάση κατά μήκος του δρόμου, όπως το τηλεφωνικό παιχνίδι που παίζαμε ως παιδιά».

Για να χρησιμοποιήσουμε μια άλλη αναλογία, η κίνηση πληροφοριών που γίνεται γύρω από τον εγκέφαλο είναι σαν την κυκλοφορία που ταξιδεύει σε έναν δρόμο με πολλαπλές στάσεις στη διαδρομή. Ο εγκέφαλός μας φαίνεται να είναι καλωδιωμένος για να χρησιμοποιεί ταυτόχρονα πολλούς δρόμους για να φτάσει τη συνοδεία σημάτων στον προορισμό της.

Επιπλέον, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αυτές οι παράλληλες οδοί είναι τόσο μοναδικές όσο τα δακτυλικά αποτυπώματα: η μελέτη του συγκεκριμένου τρόπου με τον οποίο οι πληροφορίες ρέουν γύρω από τον εγκέφαλο μπορεί να διακρίνει μεμονωμένα νευρικά συστήματα.

«Τέτοια παράλληλη επεξεργασία στον ανθρώπινο εγκέφαλο έχει υποτεθεί, αλλά δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ στο παρελθόν σε επίπεδο ολόκληρου του εγκεφάλου», λέει η Griffa.

Το πώς αυτά τα πολλαπλά κανάλια επηρεάζουν την επεξεργασία της σκέψης και γιατί τα έχουμε όταν τα εξεταζόμενα ζώα δεν τα έχουν, ξεφεύγει από το πεδίο εφαρμογής αυτής της μελέτης. Ωστόσο, οι ερευνητές πιστεύουν ότι οι μεγαλύτεροι εγκέφαλοί μας έχουν ενεργοποιήσει πιο πολύπλοκα μοτίβα συνδεσιμότητας.

Μπορεί επίσης να προσθέσει κάποιο επίπεδο ανθεκτικότητας στον ανθρώπινο εγκέφαλο, προτείνουν οι ερευνητές. Εάν ένα κανάλι μπλοκαριστεί ή καταστραφεί, τότε είναι πιθανό οι πληροφορίες να αναδρομολογηθούν μέσω άλλου καναλιού.

Πιο κάτω, η έρευνα θα μπορούσε να μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε πώς θα μπορούσαν να επιδιορθωθούν οι βλάβες από εγκεφαλικούς τραυματισμούς ή πώς θα μπορούσαμε να προφυλαχθούμε από την ανάπτυξη καταστάσεων όπως η άνοια .

«Θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι αυτές οι παράλληλες ροές πληροφοριών επιτρέπουν πολλαπλές αναπαραστάσεις της πραγματικότητας και την ικανότητα να εκτελούμε αφηρημένες λειτουργίες που είναι συγκεκριμένες για τον άνθρωπο», λέει ο Griffa.

«Εξετάσαμε πώς ταξιδεύουν οι πληροφορίες, επομένως ένα ενδιαφέρον επόμενο βήμα θα ήταν να μοντελοποιήσουμε πιο περίπλοκες διαδικασίες για να μελετήσουμε πώς οι πληροφορίες συνδυάζονται και επεξεργάζονται στον εγκέφαλο για να δημιουργήσουμε κάτι νέο».

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.

(photo: pixabay)