ZOOLOGIJA

Pacovi imaju maštu

Istraživači su razvili novi sistem za ispitivanje misli pacova, otkrivajući da te životinje mogu kontrolisati svoju moždanu aktivnost, kako bi zamislile udaljene lokacije.

Kao ljudi, živimo u svojim mislima: od razmišljanja šta da napravite za večeru, do sanjarenja o odmoru na plaži.

Sada su istraživači s Medicinskog instituta Hauard Hjuz (HHMI) u istraživačkom kampusu Dženelia otkrili da životinje, takođe, posjeduju maštu.

Tim iz Laboratorije Li i Haris razvio je novi sistem koji kombinuje virtuelnu stvarnost i interfejs mozak-mašina, kako bi ispitao misli pacova.

Otkrili su da, poput ljudi, životinje mogu razmišljati o mjestima i predmetima koji nijesu ispred njih, koristeći svoje misli na putu do lokacije ili za premještanje udaljenog objekta na određeno mjesto.

Poput ljudi, kada glodari doživljavaju mjesta i događaje, specifični obrasci neuronske aktivnosti pojavljuju se u hipokampusu, području mozga odgovornom za prostorno pamćenje. Nova studija otkriva da pacovi mogu dobrovoljno generisati te iste obrasce aktivnosti i to učiniti kako bi se prisjetili udaljenih lokacija.

"Pacov doista može zamisliti mjesta u okolini, a da tamo ne odu", kaže Čondži Lai, postdoktorand u Laboratoriji Haris i Li i prvi autor rada koji opisuje nova otkrića. "Čak i ako je njegovo fizičko tijelo fiksirano, njegove prostorne misli mogu otići na vrlo udaljeno mjesto."

Ta sposobnost zamišljanja lokacija daleko od trenutne pozicije ključna je za pamćenje prošlih događaja i zamišljanje mogućih budućih scenarija. Stoga novi rad pokazuje da životinje, poput ljudi, posjeduju oblik mašte, prema autorima studije. "Zamisliti – jedna je od izvanrednih stvari koje ljudi mogu učiniti. Sada smo otkrili da i životinje to mogu učiniti i pronašli smo način da to proučimo", kaže Albert Li, bivši vođa grupe u Dženeliji.

Novi interfejs mozak-mašina

Projekt je započeo prije devet godina kada je Lai stigao u Dženeliju kao apsolvent s idejom da testira može li životinja razmišljati. Njegov savjetnik, Tim Haris, predložio mu je da razgovara s Lijem, čija se laboratorija upravo time bavila.

Laboratorije su zajedno radile na razvoju Sistema za razumijevanje onoga što životinje misle -- "detektora misli" u stvarnom vremenu koji bi mogao mjeriti neuronsku aktivnost i prevesti šta to znači.

Sistem koristi interfejs mozak-mašina (BMI), koji pruža direktnu vezu između moždane aktivnosti i uređaja. BMI proizvodi vezu između električne aktivnosti u hipokampusu pacova i njegovog položaja u areni virtuelne stvarnosti od 360 stepeni.

Hipokampus skladišti mentalne karte svijeta uključene u podsjećanje na prošle događaje i zamišljanje budućih scenarija. Opoziv pamćenja uključuje generisanje specifičnih obrazaca aktivnosti hipokampusa povezanih s mjestima i događajima. Ali, niko nije znao mogu li životinje dobrovoljno kontrolisati tu aktivnost.

BMI omogućuje istraživačima da testiraju može li pacov pokrenuti hipokampalnu aktivnost, u osnovi otkrivajući je li životinja u stanju da zamisli odlazak na lokaciju.

 Čitanje misli pacova

Nakon što su razvili svoj sistem, istraživači su morali stvoriti "misaoni rječnik" koji bi im omogućio dekodiranje moždanih signala pacova. Taj rječnik objašnjava kako izgledaju obrasci aktivnosti kada pacov nešto doživi - u ovom slučaju, mjesta u virtuelnoj areni.

Pacov je smješten u virtuelni sistem, koji je dizajnirao Šinsuke Tanaka, postdoktorand u Li Labu. Dok pacov hoda po kružnoj traci za trčanje, njegovi pokreti se prevode na ekran od 360 stepeni. Pacov je nagrađen kada dođe do svog cilja.

Istovremeno, BMI sistem bilježi hipokampalnu aktivnost pacova. Istraživači mogu da vide koji se neuroni aktiviraju kada pacov hoda arenom kako bi postigao svaki cilj. Ti signali pružaju osnovu za hipokampalni BMI u stvarnom vremenu, s hipokampalnom aktivnošću mozga pretočenom u radnje na ekranu.

Zatim istraživači odvajaju traku za trčanje i nagrađuju pacova za reprodukciju vrste aktivnosti hipokampusa povezane s mjestom cilja. U tom zadatku "Džamper" - nazvanom po istoimenom filmu iz 2008, životinja koristi svoje misli za navigaciju do nagrade tako što prvo razmišlja o tome kuda treba da ide kako bi bila nagrađena. Taj misaoni proces je nešto što ljudi redovno doživljavaju. Na primjer, kada se od nas zatraži da kupimo namirnice u poznatoj trgovini, možemo zamisliti lokacije na kojima ćemo prolaziti prije nego što napustimo kuću.

 U drugom zadatku, zadatak "Džedaj" – nazvanom po serijalu Ratovi zvijezda - pacov premješta objekt na lokaciju samo mislima. Pacov je fiksiran na virtualnom mjestu, ali "pomiče" objekt do cilja u virtuelnom prostoru kontrolišući svoju hipokampalnu aktivnost, kao što osoba koja sjedi u svojoj kancelariji može zamisliti uzimanje šoljice pored aparata za kafu i punjenje tim napitkom. Istraživači su zatim promijenili mjesto cilja, zahtijevajući od životinje da proizvede obrasce aktivnosti povezane s novim mjestom.

Tim je otkrio da pacovi mogu precizno i fleksibilno kontrolisati svoju hipokampalnu aktivnost, na isti način kao što to, vjerovatno, čine ljudi. Životinje su takođe u stanju održati tu hipokampalnu aktivnost, zadržavajući svoje misli na određenoj lokaciji mnogo sekundi - vremenskom okviru sličnom onom u kojem ljudi proživljavaju prošle događaje ili zamišljaju nove scenarije.

"Zapanjujuća stvar je kako pacovi uče da razmišljaju o tom i nijednom drugom mjestu, jako dugo, na temelju našeg, možda naivnog, pojma raspona pažnje pacova", kaže Haris.

Istraživanje takođe pokazuje da se BMI može koristiti za ispitivanje hipokampalne aktivnosti, pružajući novi sistem za proučavanje te važne regije mozga. Budući da se BMI sve više koristi u protetici, taj novi rad otvara i mogućnost dizajniranja novih protetskih uređaja zasnovanih na istim principima, navode autori.

Preveo i priredio: S.Đurđić