מפת הפעילות השלמה הראשונה של המוח נחשפה על ידי שיתוף פעולה בינלאומי גדול של מדעי המוח. חוקרי מעבדת המוח הבינלאומית (IBL) פרסמו את ממצאיהם היום בשני מאמרים ב טֶבַע, חושף תובנות לגבי אופן קבלת ההחלטות נפרשות על פני המוח כולו בעכברים ברזולוציה של תאים בודדים. מפת פעילות מוחית זו מאתגרת את התצוגה ההיררכית המסורתית של עיבוד המידע במוח ומראה כי קבלת ההחלטות מופצת באזורים רבים באופן מתואם מאוד.
"זו הפעם הראשונה שמישהו מייצר מפה מלאה ומוחית של פעילותם של נוירונים בודדים במהלך קבלת החלטות. הסולם הוא חסר תקדים כאשר רשמנו ממעל מחצי מיליון נוירונים על פני עכברים ב -12 מעבדות, המכסה 279 אזורי מוח, אשר יחד מייצגים 95% מהנפח המוח של העכברים. פעילות קבלת ההחלטות, ובמיוחד תגמול, הדליקו את המוח עץ חג המולד," סופר, "Copound" של Copounder Copound, "Copounder" של Co-Coound, "Copounder" של Copounder, אוניברסיטת ז'נבה.
מפת המוח התאפשרה על ידי שיתוף פעולה בינלאומי גדול של מדעי המוח מאוניברסיטאות מרובות ברחבי אירופה וארה"ב. IBL שהושק רשמית בשנת 2017, הציג IBL מודל חדש של שיתוף פעולה במדעי המוח המשתמש במערכת סטנדרטית של כלים וצינורות עיבוד נתונים המשותפים במעבדות מרובות, ומבטיחות לשחזור נתונים. גישה חזון זו, הנתמכת על ידי וולקום וקרן סימונס, שואבת השראה משיתופי פעולה רחבי היקף בפיזיקה וביולוגיה, כמו CERN ופרויקט הגנום האנושי.
ראינו עד כמה שיתופי פעולה גדולים בהיקף גדול בפיזיקה היו להתמודד עם שאלות שאף מעבדה אחת לא יכולה לענות עליה, ורצינו לנסות את אותה גישה במדעי המוח. המוח הוא המבנה המורכב ביותר שאנו מכירים ביקום ומבין כיצד הוא מניע התנהגות דורש שיתוף פעולה בינלאומי בקנה מידה התואם את המורכבות הזו. "
פרופסור טום מרסיץ '-פלוגל, מנהל מרכז סיינסברי וולקום ב- UCL ואחד מחברי הליבה ב- IBL
חוקרים ברחבי 12 מעבדות השתמשו באלקטרודות עדכניות להקלטות עצביות בו זמנית, המכונה בדיקות נוירופיקסלים, כדי למדוד פעילות מוחית בזמן שעכברים ביצעו משימת קבלת החלטות. במשימה, עכבר יושב מול מסך ומופיע אור בצד שמאל או ימין. לאחר מכן מגיב העכבר על ידי הזזת גלגל קטן בכיוון המתאים לקבלת תגמול.
עם זאת, במחקרים מסוימים, האור כה קלוש עד שהחיה חייבת לנחש באיזו דרך לסובב את הגלגל. העכבר משתמש באיזו תדירות האור הופיע משמאל או ימין בעבר כדי לעזור להם לנחש את זה. ניסויים מאתגרים אלה איפשרו אפוא לחוקרים ללמוד כיצד הציפיות הקודמות משפיעות על התפיסה ועל קבלת ההחלטות.
העיתון הראשון, "מפה מוחית של פעילות עצבית במהלך התנהגות מורכבת", הראה כי אותות קבלת החלטות מופצים באופן מפתיע על פני המוח, ולא ממוקמים לאזורים ספציפיים. זה מוסיף למספר הולך וגדל של מחקרים המאתגרים את המודל ההיררכי המסורתי של תפקוד המוח ומדגיש כי קיימת תקשורת מתמדת באזורי מוח במהלך קבלת החלטות, הופעת תנועה ואפילו תגמול. פעילות זו המוחית פירושה שמדעי המוח יצטרכו לנקוט בגישה הוליסטית יותר, מוחית מוחית כאשר חקרו התנהגויות מורכבות בעתיד.
העיתון השני, "ייצוגים מוחיים של מידע קודם", הראה כי הציפיות הקודמות, האמונות שלנו לגבי מה שעשוי לקרות על סמך החוויה האחרונה שלנו, מקודדות בכל המוח. באופן מפתיע, ציפיות אלה אינן נמצאות רק באזורים קוגניטיביים, אלא גם באזורי מוח המעבדים מידע חושי ופעולות שליטה. לדוגמה, הציפיות מקודדות אף באזורים חושיים מוקדמים כמו התלמוס, הממסר הראשון של המוח לקלט חזותי מהעין. זה תומך בתפיסה כי המוח משמש כמכונת חיזוי, אך עם ציפיות המקודדות על פני מבני מוח מרובים שממלאים תפקיד מרכזי בהנחיית תגובות התנהגות. לממצאים אלה יכולות להיות השלכות על הבנת מצבים כמו סכיזופרניה ואוטיזם, שנחשבים כנגרמים כתוצאה מהבדלים באופן שבו מתעדכנים הציפיות במוח.
"המאמצים של שיתוף הפעולה שלנו יצרו תובנות מהותיות לגבי המעגלים המוחיים התומכים בקוגניציה מורכבת; זה ממש מרגש וצעד עיקרי קדימה יחסית לגישה" חלקית "(1-2 אזורי מוח בכל פעם) שהיה בעבר השיטה המקובלת שביטחנו את הגישה שלנו, לקבוע את המילוי שלנו את הקפדור והתרחש מאוד. ניתן לשחזר.
"באופן מסורתי, מדעי המוח בדקו את אזורי המוח בבידוד. הקלטת המוח כולו פירושה שיש לנו כעת הזדמנות להבין כיצד כל היצירות משתלבות זה בזה. זה היה גדול מדי של פרויקט עבור כל מעבדה אחת, ושיתוף פעולה בקנה מידה זה היה אפשרי רק בגלל ההקדשה והכישרון של המדענים שלנו, שהם הטובים ביותר בעסקים," ד"ר קנת האריס, של פרופסור.
"זה משמח עצום לראות את ה- IBL מספקת את המפה הראשונה המוחית המוחית של פעילות עצבית עם רזולוציה מרחבית וזמנית כה גבוהה. המפה מתארת את הפעילות של למעלה מ 650,000 נוירונים בודדים עם רזולוציה חד-סתמית. פעילות זו עומדת בבסיס הפעילות החושית והמוטורית של המוח, שמהווה החלטה ומעוררת מגלות. מדע, "העיר ד"ר מתאו קרנדיני, פרופסור למדעי המוח הוויזואליים ב- UCL ואחד מחברי הליבה ב- IBL.
במבט קדימה, הצוות ב- IBL מתכנן להתרחב מעבר למיקוד הראשוני שלהם בקבלת החלטות כדי לחקור מגוון רחב יותר של שאלות מדעי המוח. במימון מחודש ביד, IBL שואפת להרחיב את היקף המחקר שלה ולהמשיך לתמוך בניסויים סטנדרטיים בקנה מידה גדול. בהתאם למודל IBL, היא תמשיך לשתף את הכלים, צינורות הנתונים והפלטפורמות שלה עם הקהילה המדעית הגלובלית כדי לדמוקרטיה ולהאיץ את המדע ולהעצים את ההתרבות של הנתונים.
"המפה המוחית היא ללא ספק הישג מרשים, אך היא מסמנת התחלה, לא את הסיום הגדול. ה- IBL הראה כיצד צוות מדענים עולמי יכול להתאחד, ולדחוף אחד את השני מעבר לאזורי נוחות לשטחים בלתי מוגבלים שאף מעבדה אחת לא יכולה להגיע לבד. שיתוף נתונים, כלים ומשאבים באיכות גבוהה להאיץ התקדמות מדעית. חברי ליבה ב- IBL.
כל הנתונים ממחקרים אלה, יחד עם מפרטים מפורטים של הכלים והפרוטוקולים המשמשים לאיסוף נתונים, נגישים באופן גלוי לקהילת מדעי המוח לצורך ניתוח ומחקר נוספים. ניתן לצפות ולהוריד סיכומים של משאבים אלה באתר IBL תחת החלקים: נתונים, כלים, פרוטוקולים.
מחקר זה נתמך על ידי מענקים מ- Wellcome (216324), קרן סימונס, מכוני הבריאות הלאומיים (NIH U19NS12371601), הקרן הלאומית למדע (NSF 1707398), קרן הצדקה של גטסבי (GAT3708), ועל ידי קרן האגודה של מקס פלאנקט.
