Creierul este "preconfigurat" pentru a gândi și a înțelege lumea

Când încep să ni se formeze gândurile? O echipă internaţională de oameni de ştiinţă a descoperit că primele momente ale activităţii electrice a creierului au loc în cadrul unor modele structurate, fără nicio experienţă externă, sugerând că organul gândirii ar putea fi "preconfigurat" cu instrucţiuni pentru interacţiunea cu lumea, transmite agenţia EFE, potrivit Agerpres.

Echipa de oameni de ştiinţă, condusă de Universitatea din California, Santa Cruz, a anunţat săptămâna aceasta că a realizat studiul folosind modele miniaturale de ţesut cerebral uman (organoide). Rezultatele au fost publicate în Nature Neuroscience.

"Aceste celule interacţionează în mod clar între ele şi formează circuite autoasamblate, înainte ca noi să putem experimenta ceva din lumea exterioară", a declarat Tal Sharf, cercetător la Şcoala de Inginerie Baskin din cadrul universităţii şi autor principal al studiului.

"Există un sistem de operare care apare într-o stare primordială. În laboratorul meu, cultivăm organoide cerebrale pentru a observa această versiune primordială a sistemului de operare al creierului şi pentru a studia modul în care creierul se construieşte înainte de a fi modelat prin experienţa senzorială", a explicat inginerul.

Îmbunătăţirea înţelegerii fundamentale a modului în care se dezvoltă creierul uman îi poate ajuta pe oamenii de ştiinţă să înţeleagă mai bine tulburările de neurodezvoltare şi să identifice impactul toxinelor, precum pesticidele şi microplasticele, asupra creierului în curs de formare.

Creierul în dezvoltare

Creierul, similar unui computer, funcţionează prin semnale electrice - activarea neuronilor. Atât momentul în care încep să se activeze aceste semnale, cât şi modul în care se dezvoltă creierul uman constituie o provocare pentru ştiinţă, dezvoltarea timpurie a creierului uman având loc în perioada sarcinii.

Organoidele - modele 3D de ţesut cultivat din celule stem umane, în laborator - sunt deosebit de utile pentru studierea dezvoltării creierului. Acestea pot fi cultivate în cantităţi mari.

Pentru acest studiu, echipa a determinat celulele stem să formeze ţesut cerebral şi apoi a măsurat activitatea electrică folosind microcipuri specializate, similare cu cele pe baza cărora operează un computer.

Echipa a observat activitatea electrică a ţesutului cerebral pe măsură ce acesta se forma - plecând de la celule stem - într-un ţesut capabil să traducă simţurile şi să producă limbaj şi gândire conştientă.

Cercetătorii au descoperit că în primele luni de dezvoltare, cu mult înainte ca un creier uman să fie capabil să primească şi să proceseze informaţii senzoriale externe complexe, cum ar fi văzul şi auzul, celulele sale au început să emită spontan semnale electrice caracteristice tiparelor care stau la baza traducerii simţurilor.

După decenii de cercetări în domeniul neuroştiinţei, cercetătorii au descoperit că neuronii se activează în funcţie de tipare care nu sunt pur şi simplu aleatorii.

Creierul are un "mod predeterminat", o structură de bază subiacentă pentru activarea neuronilor, care devine apoi mai specifică, pe măsură ce creierul procesează semnale senzoriale, cum ar fi un miros sau un gust. Acest mod de bază delimitează gama posibilă de răspunsuri senzoriale pe care corpul şi creierul le pot produce.

Sisteme autoorganizate

În observaţiile lor asupra modelelor de organoide, Tal Sharf şi colegii săi au descoperit că aceste modele observabile mai timpurii prezintă o similitudine surprinzătoare cu modul predeterminat al creierului.

Chiar şi fără să fi primit un input senzorial, acestea activează un repertoriu complex de tipare bazate pe timp, sau secvenţe, care au potenţialul de a fi rafinate pentru simţuri specifice, sugerând un plan codificat genetic inerent în arhitectura neuronală a creierului viu.

"Aceste sisteme intrinsec autoorganizate ar putea servi drept bază pentru construirea unei reprezentări a lumii din jurul nostru", a sugerat Sharf.

"Faptul că le putem vedea în aceste stadii incipiente sugerează că evoluţia a găsit o modalitate prin care sistemul nervos central poate să construiască o hartă ce ne permite să navigăm şi să interacţionăm cu lumea", a subliniat el.

Cunoaşterea faptului că aceste organoide produc structura de bază a creierului viu deschide, conform studiului, o serie de posibilităţi pentru o mai bună înţelegere a neurodezvoltării umane, a afecţiunilor şi a efectelor toxinelor asupra creierului.