Ως ανθρώπινα όντα, οι ζωές μας συνδέονται με τις σκέψεις μας, είτε σκεφτόμαστε τι θα φάμε για δείπνο είτε επιδίδουμε στις αναμνήσεις από τις πρόσφατες διακοπές μας στην παραλία.
Επιστήμονες στο HHMI’s Janelia Research Campus, ανακάλυψαν ότι και τα ζώα έχουν φαντασία.
Μια ομάδα ερευνητών από τα εργαστήρια Lee και Harris χρησιμοποίησε μια καινοτόμο προσέγγιση που συνδυάζει την εικονική πραγματικότητα με ένα διασύνδεση μηχανής εγκεφάλου για να εξερευνήσει τις εσωτερικές σκέψεις των αρουραίων.
Βρήκαν ότι, όπως και οι άνθρωποι, τα ζώα μπορούν να σκέφτονται για τοποθεσίες και αντικείμενα που δεν είναι ακριβώς μπροστά τους, χρησιμοποιώντας τις σκέψεις τους για να φανταστούν την περπατητή προς μια τοποθεσία ή τη μετακίνηση ενός απομακρυσμένου αντικειμένου σε ένα συγκεκριμένο μέρος.
Όπως και οι άνθρωποι, όταν οι αρούραιοι βιώνουν τοποθεσίες και γεγονότα, ενεργοποιούνται συγκεκριμένα μοτίβα νευρικής δραστηριότητας στον εγκέφαλο, στην περιοχή της μνήμης του χώρου. Η νέα μελέτη ανακαλύπτει ότι οι αρούραιοι μπορούν να δημιουργήσουν εκούσια αυτά τα ίδια μοτίβα δραστηριότητας και να τα χρησιμοποιούν για να θυμηθούν απομακρυσμένες τοποθεσίες μακριά από την τρέχουσα θέση τους.
“Ο αρούραιος μπορεί πράγματι να ενεργοποιήσει την αναπαράσταση των τοποθεσιών στο περιβάλλον χωρίς να πρέπει να πάει εκεί”, δηλώνει ο Chongxi Lai, μεταδιδακτορικός στα εργαστήρια Harris και Lee και πρώτος συγγραφέας μιας μελέτης που περιγράφει τα νέα ευρήματα. “Ακόμα κι αν το φυσικό του σώμα είναι ακίνητο, οι χωρικές του σκέψεις μπορούν να φτάσουν σε πολύ απομακρυσμένη τοποθεσία.”
Αυτή η ικανότητα να φανταστούν τοποθεσίες μακριά από την τρέχουσα θέση είναι βασική για την ανάμνηση προηγούμενων γεγονότων και τη φαντασία πιθανών μελλοντικών σεναρίων. Συνεπώς, το νέο έργο δείχνει ότι τα ζώα, όπως και οι άνθρωποι, διαθέτουν μια μορφή φαντασίας, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης.
Ταυτόχρονα που ο αρούραιος πλοηγείται στον κόσμο της εικονικής πραγματικότητας, το σύστημα BMI καταγράφει τη νευρική δραστηριότητα του αρουραίου. Οι ερευνητές μπορούν να δουν ποιοι νευρώνες ενεργοποιούνται όταν ο αρούραιος πλοηγείται στην αρένα για να φτάσει σε κάθε στόχο. Αυτά τα σήματα αποτελούν τη βάση για ένα πραγματικό χρόνο BMI του εγκεφάλου, με τη νευρική δραστηριότητα του εγκεφάλου να μεταφράζεται σε ενέργειες στην οθόνη.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές αποσύνδεσαν την τροχαλία και ανταμείβουν τον αρούραιο για την αναπαραγωγή του μοτίβου δραστηριότητας της αντίστοιχης τοποθεσίας στην ιστορία. Σε αυτήν την εργασία “Jumper” – που ονομάστηκε έτσι από την ταινία του 2008 με τον ίδιο τίτλο – το BMI μεταφράζει τη νευρική δραστηριότητα του ζώου σε κίνηση στην οθόνη της εικονικής πραγματικότητας. Βασικά, το ζώο χρησιμοποιεί τις σκέψεις του για να πλοηγηθεί προς το βραβείο, σκεφτόμενο πρώτα πού πρέπει να πάει για να πάρει το βραβείο. Αυτή η σκέψη είναι κάτι που οι άνθρωποι βιώνουν τακτικά. Για παράδειγμα, όταν μας ζητείται να αγοράσουμε τα ψώνια από ένα οικείο κατάστημα, μπορεί να φανταζόμαστε τις τοποθεσίες που θα περάσουμε καθώς πηγαίνουμε στο δρόμο προτού φύγουμε από το σπίτι.
Στη δεύτερη εργασία, η εργασία των “Jedi” – μια αναφορά στον πλανήτη των Πολέμων των Άστρων – το ποντίκι μετακινεί ένα αντικείμενο σε μια τοποθεσία μόνο με τις σκέψεις του. Το ποντίκι είναι σταθερό σε ένα εικονικό μέρος, αλλά “μετακινεί” ένα αντικείμενο σε έναν στόχο στον εικονικό χώρο ελέγχοντας τη δραστηριότητα του ιπποκαμπικού του, όπως κάνει και ένα άτομο που κάθεται στο γραφείο του μπορεί να φανταστεί να πάρει ένα κούπ πλάι στη μηχανή καφέ και να το γεμίσει με καφέ. Οι ερευνητές άλλαξαν στη συνέχεια τη θέση του στόχου, απαιτώντας από το ζώο να παράγει μοτίβα δραστηριότητας που συσχετίζονται με τη νέα θέση.
Η ομάδα ανακάλυψε ότι τα ποντίκια μπορούν να ελέγχουν με ακρίβεια και ευελιξία τη δραστηριότητα του ιπποκαμπικού τους, με τον ίδιο τρόπο που πιθανότατα κάνουν οι άνθρωποι. Τα ζώα είναι επίσης σε θέση να διατηρούν αυτήν την ιπποκαμπική δραστηριότητα, διατηρώντας τις σκέψεις τους για μια συγκεκριμένη τοποθεσία για πολλά δευτερόλεπτα – ένα χρονικό πλαίσιο παρόμοιο με αυτό στο οποίο οι άνθρωποι αναβιώνουν παρελθοντικά γεγονότα ή φαντάζονται νέα σενάρια.
“Το εντυπωσιακό πράγμα είναι πώς τα ποντίκια μαθαίνουν να σκέφτονται αυτήν τη θέση, και καμία άλλη θέση, για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, βασιζόμενα στην ίσως αφελή μας έννοια του χρόνου προσοχής ενός ποντικιού”, λέει ο Harris.
Η έρευνα δείχνει επίσης ότι το Brain-Machine Interface (BMI) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την διερεύνηση της ιπποκαμπικής δραστηριότητας, προσφέροντας ένα νέο σύστημα για τη μελέτη αυτής της σημαντικής περιοχής του εγκεφάλου. Επειδή το BMI χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε προσθετικά, αυτή η νέα εργασία ανοίγει επίσης τη δυνατότητα σχεδίασης νέων προσθετικών συσκευών βασισμένων στις ίδιες αρχές, σύμφωνα με τους συγγραφείς.
