Člověka mozek, „přednastavený” k myšlení před vnímáním vnějšího světa – studie
Kdy začínají vznikat naše myšlenky? Mezinárodní tým vědců objevil, že první okamžiky elektrické aktivity mozku probíhají v rámci strukturovaných vzorců, bez jakýchkoli vnějších zkušeností. To naznačuje, že orgán myšlení by mohl být „přednastaven“ s instrukcemi pro interakci se světem.
Tým vědců, vedený Univerzitou v Kalifornii ve Santa Cruz, oznámil tento týden, že provedl studii pomocí miniaturizovaných modelů lidské mozkové tkáně (organoidů). Výsledky byly publikovány v časopise Nature Neuroscience.
„Tyto buňky jasně interagují mezi sebou a vytvářejí auto-assemblované obvody, ještě předtím, než můžeme něco zažít z vnějšího světa,“ řekl Tal Sharf, výzkumník na Baskin School of Engineering univerzity a hlavní autor studie.
„Existuje operační systém, který se objevuje v primární podobě. V naší laboratoři pěstujeme mozkové organoidy, abychom pozorovali tuto primordiální verzi operačního systému mozku a studovali, jak se mozek rozvíjí, než je formován smyslovou zkušeností,“ vysvětlil inženýr.
Zlepšení základního porozumění tomu, jak se vyvíjí lidský mozek, může vědcům pomoci lépe porozumět poruchám neurovývoje a identifikovat dopady toxinů, jako jsou pesticidy a mikroplasty, na vyvíjející se mozek.
Rámce vnímání smyslů
Mozek, podobně jako počítač, funguje na základě elektrických signálů – aktivace neuronů. Jak okamžik, kdy začínají tyto signály aktivovat, tak i způsob, jakým se vyvíjí lidský mozek, představuje pro vědu výzvu, přičemž raný vývoj lidského mozku probíhá během těhotenství.
Organoidy – 3D modely tkáně pěstované z lidských kmenových buněk v laboratoři – jsou zvlášť užitečné pro studium vývoje mozku. Tyto organoidy mohou být pěstovány ve velkém množství.
Pro tuto studii tým určil kmenové buňky, aby vytvořily mozkovou tkáň, a poté měřil elektrickou aktivitu pomocí specializovaných mikročipů, které jsou podobné těm, na nichž funguje počítač.
Tým pozoroval elektrickou aktivitu mozkové tkáně, jak se formovala – od kmenových buněk – do tkáně schopné interpretovat smysly a produkovat jazyk a vědomé myšlení.
Výzkumníci objevili, že v prvních měsících vývoje, dávno před tím, než je lidský mozek schopen přijímat a zpracovávat komplexní vnější smyslové informace, jako jsou zrak a sluch, začaly jeho buňky spontánně emitovat elektrické signály charakteristické vzorcům, které tvoří základ pro interpretaci smyslů.
Po desetiletích výzkumu neurovědci zjistili, že neurony se aktivují na základě vzorců, které nejsou jednoduché nahodilé.
Mozek má „předem určený způsob“, základní strukturu, která je podkladem pro aktivaci neuronů, která se stává specifickou, jakmile mozek zpracovává smyslové signály, jako je vůně nebo chuť. Tento základní způsob vymezuje možné spektrum smyslových odpovědí, které tělo a mozek mohou produkovat.
Mapa, s níž se narodíme
V jejich pozorováních nad vzory organoidů Tal Sharf a jeho kolegové zjistili, že tyto rané pozorovatelné vzory vykazují překvapující podobnost s předem určeným způsobem mozku.
Dokonce i bez toho, aby dostaly smyslový vstup, aktivují komplexní repertoár časových vzorců nebo sekvencí, které mají potenciál být upřesněny pro specifické smysly, což naznačuje geneticky zakódovaný plán v neuronální architektuře živého mozku.
„Tyto intrinsicky samoorganizované systémy by mohly sloužit jako základ pro výstavbu reprezentace světa kolem nás,“ navrhl Sharf. „Skutečnost, že je můžeme vidět v těchto raných stádiích, naznačuje, že evoluce nalezla způsob, jakým centrální nervový systém může vytvořit mapu, která nám umožní navigovat a interagovat se světem,“ zdůraznil.
Poznání, že tyto organoidy produkují základní strukturu živého mozku, podle studie otevírá řadu možností pro lepší porozumění lidskému neurovývoji, poruchám a dopadům toxinů na mozek.
