Cum neuronii „oglindă” ajută păsările să cânte
Aceştia sunt o clasă aparte de neuroni care joacă un rol crucial în procesul de învăţare. Ei devin activi şi atunci când pasărea cântă, şi atunci când ea recunoaşte acelaşi cântec, cântat de o altă pasăre.
Desigur, păsările învaţă să cânte prin imitaţie. Mecanismul neuronal al acestui proces este însă complex, şi încă departe de a fi elucidat. Iată însă că, recent, un grup de cercetători americani a identificat o clasă aparte de neuroni, denumiţi neuroni „oglindă”, care joacă un rol crucial în procesul de învăţare. Aceşti neuroni devin activi şi atunci când pasărea cântă, şi atunci când ea recunoaşte acelaşi cântec, cântat de o altă pasăre. Mecanismul este desigur important în studiul şi înţelegerea propriului nostru creier.
Neuronii „oglindă” sunt o descoperire recentă în lumea neurologiei. Unii cercetători îi consideră chiar ca fiind cea mai mare descoperire din ultimele două decenii. De ce? Pentru că ei ar putea purta cheia înţelegerii mecanismelor învăţării, limbajului, sau a empatiei, ultima dintre ele fiind o caracteristică aproape (dar nu în totalitate) exclusiv umană.
Aceşti neuroni au fost descoperiţi în anii '90, prin studii asupra maimuţelor, când acestora li s-au implantat electrozi pentru a li se studia neuroni individuali. Spre surpriza cercetătorilor, aceştia au descoperit un grup de neuroni care deveneau activi (generând potenţiale de acţiune) atât atunci când maimuţele puneau mâna pe un obiect, cât şi atunci când maimuţele priveau alte maimuţe efectuând aceeaşi operaţie.
De atunci şi până azi, activitatea individuală a acestor neuroni „oglindă” a fost studiată doar pe maimuţe. La om s-a evitat implantarea de electrozi doar pentru studii neurologice, dar în schimb s-au efectuat studii cu aparate de imagistică magnetică nucleară. Rezultatele au fost însă similare.
Luna aceasta, un grup de cercetători americani de la Universitatea Duke vin cu rezultate similare în cazul pasărilor, mai precis al vrăbiilor. Rezultatele au fost publicate în ediţia din luna ianuarie a revistei Nature.
Urmărind procedura înaintaşilor lor, cercetătorii americani au implantat doi electrozi minusculi în creierul vrăbiilor, în zona neuronilor „oglindă”, la distanţă foarte mică, în aşa fel încât să poată fi observate potenţialele de acţiune ale neuronilor individuali. Experimentele au avut loc la câteva zile după aplicarea implantului, astfel încât vrăbiile au avut timp să-şi revină la starea normală.
În cursul experimentelor, oamenii de ştiinţă au înregistrat cântecul vrăbiilor, pe care l-au reprodus apoi aceloraşi vrăbii după o perioadă de timp. În ambele situaţii (când vrăbiile cântau, sau când îşi ascultau propriul cântec) dispozitivul implantat a înregistrat activitatea individuală a neuronilor „oglindă”. Un rezultat tipic îl prezentăm şi noi în imaginea alăturată.
După cum se vede, neuronii au generat potenţiale de acţiune, şi atunci când pasărea cânta, şi atunci când ea îşi recunoştea propriul cântec. În plus, după cum se poate observa din înregistrare, momentele de generare a potenţialelor de acţiune sunt perfect sincronizate, un lucru oarecum surprinzător, dar care poartă cheia înţelegerii fenomenului.
Deoarece neuronii „oglindă” sunt situaţi într-o zonă motorie, ne-am fi aşteptat ca ei să fie activaţi mai întâi, înainte de „eliberarea” cântecului. De asemenea, când pasărea asculta cântecul, ne-am aştepta ca mai întâi pasărea să audă cântecul, şi după aceea, cu o anumită întârziere, neuronii să detecteze despre ce melodie este vorba. Cu alte cuvinte, dacă am sincroniza cele două înregistrări faţă de melodie, ne-am aştepta ca semnalul ce apare când melodia se înregistrează să fie dat înaintea celui generat în timpul ascultării. Înregistrarea cercetătorilor americani arată însă că cele două semnale sunt sincrone!
Desigur, pentru electronişti, sau pentru cei obişnuiţi cu programarea pe computer, explicaţia este simplă: atunci când pasărea ascultă melodia, ea îşi realiniază procesele neuronale interne, în aşa fel încât să urmărească în direct, sincron, melodia ce se cântă... Cu alte cuvinte, pasărea „trăieşte” pe viu melodia, ca şi cum ea însăşi ar cânta-o din nou.
Desigur, aceste rezultate au implicaţii majore în înţelegerea propriului nostru creier. Neuronii „oglindă” nu sunt cu nimic diferiţi de ceilalţi neuroni, dar ei au căpătat această proprietate de imitare în timpul evoluţiei. Ei sunt importanţi în procesele de învăţare în timpul copilăriei, sau în cele de empatie. Alte rezultate recente sugerează deja că persoanele care au o capacitate de empatie mai mare au în acelaşi timp şi o activitate mai pronunţată a neuronilor „oglindă”.
Autor: Cristian Presură
Sursa originală: Nature. Ştire prelucrată de
http://www.stiinta.info.