שמונה שנות עבודה. שיתוף פעולה בין המעבדה לנוירואתולוגיה של פרימטים לא אנושיים של המחלקה לרפואה וכירורגיה של אוניברסיטת פארמה, בראשות לוקה בוניני, וצוות מהמכון הביורובוטיקה של בית הספר סנטאנה בפיזה, בתיאום אלברטו מצוני. , חוקר ראשי במעבדת נוירו-הנדסה חישובית, בתרומתו של סילבסטרו מיצרה, פרופסור לביו-הנדסה.
תמיכה משלושה פרויקטים במימון מועצת המחקר האירופית (ERC) וכמה שיותר פרויקטים לאומיים איטלקיים, כולל MNESYS ו-BRIEF. אלו רק חלק מהמרכיבים של מחקר פורץ דרך שפורסם ב-Science וחושף מנגנונים חדשים שבאמצעותם המוח שולט בפעולות טבעיות. התוצאות מאתגרות כמה מההשקפות הקלאסיות לגבי אופן פעולת המערכת המוטורית ופותחות יישומים חדשים אפשריים בשיקום נוירולוגי וברובוטיקה.
באמצעות מכשירים טלמטריים חדשים, החוקרים תיעדו פעילות של מאות נוירונים מהאזורים המוטוריים של מוחם של קופים שהיו חופשיים לחלוטין לבטא התנהגות ספונטנית, כמו הליכה, טיפוס או פיהוק. זה ייצג צעד עצום קדימה בהשוואה למחקרים קודמים, מכיוון שהטכנולוגיות הזמינות אילצו חוקרים לחקור מוחות לא תנועתיים במהלך פעולות נלמדות וסטריאוטיפיות. הגישה החדשנית, במקום זאת, פותחת את האפשרות להבין כיצד המוח מתזמר תנועות ספונטניות במצבים טבעיים.
"המוח שלנו זז כל הזמן – מסביר לוקה בוניני, ראש פרויקט המחקר – והגישה החדשה הזו שינתה את הרעיון הקלאסי לפיו אזורי מוח ספציפיים, או אפילו תאים עצביים בודדים, שולטים בפעולות ספציפיות – כמו נשיכה, שתייה או אחיזה. על פי התוצאות שלנו, כשם שהקלידים האישיים של פסנתר יכולים לחבר מנגינות רבות ושונות, הנוירונים באזורים המוטוריים של המוח שלנו יוצרים סינרגיות מורכבות, המאפשרות לנו לארגן את מגוון הפעולות הספונטניות שאנו מסוגלים לבצע, חלקן שעד עכשיו היה אפילו בלתי אפשרי ללמוד במעבדה".
שיתוף פעולה עם ביו-מהנדסים מבית הספר סנט'אנה בפיזה איפשר לפענח את המורכבות של פעילות עצבית זו ולחזות את הפעולות הספונטניות שבעלי החיים עומדים לבצע תוך שימוש רק באותות שנוצרו על ידי נוירונים.
"התוצאות שלנו – אומר אלברטו מצוני – מצביעים על כך שהפעילות הנוירונית שנרשמה במהלך התנהגות ספונטנית היא הרבה יותר אינפורמטיבית מזו המתקבלת בהקשרי מעבדה קלאסיים. מידע זה מאפשר לנו להבין כיצד המוח שולט בייצור פעולות רצוניות באופן שונה בהתאם להקשר".
הדמיון הנוירולוגי וההתנהגותי הגבוה לבני אדם מצביע על כך שלתוצאה זו עשויה להיות יישומים קליניים רלוונטיים.
"התוצאות המתקבלות באמצעות שיתוף פעולה בין-תחומי זה פותחות נקודות מבט חדשות וחשובות לתרגום נוירוטכנולוגיה ושיקום נוירולוגי. – מוסיף סילבסטרו מיצרה – יתרה מכך, עבודה זו היא הדגמה נוספת להשפעה יוצאת הדופן שהייתה לפרויקטים של הדור הבא של UE על המחקר האיטלקי. תקוותנו היא להמשיך את שיתופי הפעולה הללו הודות ליוזמות מימון חדשות הנתמכות על ידי ארצנו".
"אנחנו מקווים – לסיום פרנצ'סקה לנצאריני, מוניקה מרנסי, אלנה הילארי רונדוני ודוידה אלברטיני, מחברות ראשונות של המאמר – שהגישה שלנו יכולה לתרום למעבר מנוירו-פיזיולוגיה קלאסית לנוירו-אתולוגיה במחקרים רבים על הקשר בין מוח והתנהגות, שיפור איכות החיים של בעלי חיים גם במהלך ניסויים, וכתוצאה מכך, התוקף של תוצאות מחקר נוירו-מדעי על לא-אנושיים פרימטים, שכפי שמראה עבודה זו הם עדיין יסודיים ובלתי ניתנים להחלפה".
