A tudósok áttörő felfedezést tettek annak megértésében, hogy a neuronok hogyan irányítják az agyi aktivitást, feltárva a neuronválaszok változékonyságának részleteit – ez az agyi információfeldolgozást befolyásoló kulcsfontosságú elem.
A kutatás
A Cell című folyóiratban megjelent tanulmány megállapította, hogy a „dendritek” – a neuronok antennaszerű kinövései – kulcsszerepet játszanak a neuronválaszok változékonyságának szabályozásában. Ez a felfedezés megmagyarázza, hogy a neuronok hogyan képesek stabilan feldolgozni az információt és alkalmazkodni az új ingerekhez, ami megalapozza a tanulási és a környezetünkhöz való alkalmazkodási képességünket.
A kulcselem itt a hierarchikus struktúrák felépítése, egyfajta fa-szerű fraktálok, amelyekben egy neuron két másikhoz kapcsolódik. Minden egyes agysejt az energiájának csak a felét használja fel egy adott feladat elvégzésére, a másik felét pedig arra használja, hogy „továbbadja a feladatot”. Érdekes módon hasonló struktúrát találtak minden vizsgált állatfajban, a gyümölcslegyektől az egereken át a makákókig.
Az új felfedezést egy kalcium képalkotásnak nevezett technika tette lehetővé. Ennek segítségével a tudósok egyszerre több tízezer neuron aktivitását tudják megfigyelni valós időben. Ez lehetővé tette számukra, hogy lássák, hogyan működnek együtt a neuronok nagy léptékben, „megosztva” a feladatokat az agyunkban.
Robert Mann, Brandon kutatója elmagyarázza:
„A fizikakutatásból származó felismeréseket felhasználva a nagy adathalmazok elemzéséhez felfedeztük, hogy az agyi aktivitás egy fraktálhierarchia szerint fejlődik.
Ennek a mechanizmusnak a megértése óriási jelentőséggel bír a tudomány és az orvostudomány számára. A neuronális variabilitás szabályozásának jobb megismerése segíthet új kezelések kifejlesztésében az olyan neurológiai rendellenességekben szenvedők számára, mint az epilepszia vagy a skizofrénia, amelyek gyakran a neuronális aktivitás szabályozásának rendellenességeiből erednek.
A felfedezés új eszközöket kínál a mesterséges intelligencia fejlesztéséhez is. Az agyi tevékenység számítógépes rendszerekben való jobb megjelenítése áttörést hozhat a gépi tanulás és a dinamikusabban és adaptívabban működő neurális hálózatok fejlesztésében.
