Ο άνθρωπος είναι ασυναγώνιστος στον τομέα της γνώσης. Κανένα άλλο ον δεν γράφει ποίηση, στέλνει ανιχνευτικές αποστολές σε άλλους πλανήτες η παράγει εμβόλια που σώζουν ζωές. Το πώς επεξεργάζονται οι πληροφορίες στον ανθρώπινο εγκέφαλο για να γίνει αυτό δυνατό είναι ένα ερώτημα για το οποίο δεν υπάρχουν οριστικές απαντήσεις.
Η κατανόησή μας για τη λειτουργία του εγκεφάλου έχει αλλάξει με την πρόοδο της επιστήμης. Τωρινά θεωρητικά μοντέλα περιγράφουν τον εγκέφαλο ως ένα «κατανεμημένο σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών». Αυτό σημαίνει ότι τα διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου είναι στενά δικτυωμένα και ανταλλάσσουν πληροφορίες μέσω ένα σύστημα σημάτων εισόδου και εξόδου.
Αυτό όμως είναι μόνο ένα μικρό μέρος μιας πιο πολύπλοκης εικόνας. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience (https://www.nature.com/articles/s41593-022-01070-0), χρησιμοποιώντας στοιχεία από διαφορετικά είδη και πολλαπλούς νευροεπιστημονικούς κλάδους, η ομάδα του κυρίου Εμμανουήλ Σταματάκη (https://sites.google.com/site/ccigcambridge/home) στο πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, έδειξε ότι δεν υπάρχει μόνο ένας τύπος επεξεργασίας πληροφοριών στον εγκέφαλο και ότι ο τρόπος επεξεργασίας των πληροφοριών διαφέρει μεταξύ ανθρώπων και άλλων πρωτευόντων θηλαστικών, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει γιατί οι ανθρώπινες γνωστικές ικανότητες είναι τόσο ανώτερες.
Η επιστημονική ομάδα χρησιμοποίησε μαθηματικές αρχές που χρησιμοποιούνται για τη μελέτη της μέτρησης, αποθήκευσης και επικοινωνίας ψηφιακών πληροφοριών -που είναι κρίσιμης σημασίας για τεχνολογικές εφαρμογές όπως το διαδίκτυο και την τεχνητή νοημοσύνη – για να ερευνήσουν πώς ο εγκέφαλος επεξεργάζεται πληροφορίες. Βρήκαν ότι διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου στην πραγματικότητα χρησιμοποιούν διαφορετικές στρατηγικές για να αλληλοεπιδράσουν μεταξύ τους.
Ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου ανταλλάσσουν πληροφορίες με πολύ στερεότυπο τρόπο. Αυτό διασφαλίζει ότι τα σήματα περνούν με αναπαραγόμενο και αξιόπιστο τρόπο. Αυτό ισχύει για περιοχές που είναι εξειδικευμένες για αισθητηριακές και κινητικές λειτουργίες (όπως όραση και ακοή).
Πάρτε, για παράδειγμα τα μάτια που στέλνουν σήματα στο πίσω μέρος του εγκεφάλου για επεξεργασία. Η πλειοψηφία των πληροφοριών που αποστέλλονται είναι διπλές και παρέχονται από το κάθε μάτι. Οι μισές από αυτές τις πληροφορίες, με άλλα λόγια, δεν χρειάζονται. Έτσι ονομάζουμε αυτό το είδος επεξεργασίας πληροφοριών εισόδου-εξόδου «περιττό».
Αλλά ο πλεονασμός παρέχει στιβαρότητα και αξιοπιστία – είναι αυτό που μας δίνει τη δυνατότητα να βλέπουμε με ένα μόνο μάτι. Αυτή η ικανότητα είναι απαραίτητη για την επιβίωση. Είναι τόσο σημαντική η ικανότητα αυτή, που οι συνδέσεις μεταξύ αυτών των περιοχών του εγκεφάλου είναι σταθερές σαν τα καλώδια στα σταθερά τηλέφωνα.
Ωστόσο, δεν είναι περιττές όλες οι πληροφορίες που παρέχονται από τα μάτια. Ο συνδυασμός πληροφοριών και από τα δύο μάτια επιτρέπει στον εγκέφαλο να επεξεργάζεται το βάθος και την απόσταση μεταξύ των αντικειμένων. Αυτή είναι η βάση για πολλά είδη 3D γυαλιών που χρησιμοποιούνται στον κινηματογράφο.
Αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός θεμελιωδώς διαφορετικού τρόπου επεξεργασίας πληροφοριών, που οδηγεί σε περισσότερες πληροφορίες από το απλό άθροισμα των μερών. Αυτό το είδος επεξεργασίας πληροφοριών – όταν ενσωματώνονται πολύπλοκα σήματα από διαφορετικά δίκτυα του εγκεφάλου – ονομάζουμε «συνεργιστικό».
Η συνεργική επεξεργασία είναι πιο διαδεδομένη σε περιοχές του εγκεφάλου που υποστηρίζουν ένα ευρύ φάσμα πιο περίπλοκων γνωστικών λειτουργιών, όπως η προσοχή, η μάθηση, η μνήμη εργασίας, η κοινωνική και αριθμητική γνώση. Τέτοιες περιοχές που χρησιμοποιούν κατά κανόνα συνέργεια, ενσωματώνουν διαφορετικές πηγές πληροφοριών από ολόκληρο τον εγκέφαλο. Ως εκ τούτου, συνδέονται ευρύτερα και αποτελεσματικότερα με τον υπόλοιπο εγκέφαλο παρά με τις περιοχές που ασχολούνται με τις πρωτογενείς αισθητηριακές και κινητικές πληροφορίες.
Οι περιοχές υψηλής συνέργειας που υποστηρίζουν την ενοποίηση πληροφοριών έχουν επίσης συνήθως πολλές συνάψεις, τις μικροσκοπικές συνδέσεις που επιτρέπουν στα νευρικά κύτταρα να επικοινωνούν.
Είναι η συνέργεια στον εγκέφαλο αυτό που μας κάνει ξεχωριστούς;
Η επιστημονική ομάδα προσπάθησε επίσης να βρει εάν αυτή η ικανότητα συσσώρευσης και δημιουργίας πληροφοριών μέσω πολύπλοκων δικτύων στον εγκέφαλο είναι διαφορετική μεταξύ των ανθρώπων και άλλων πρωτευόντων θηλαστικών, που είναι στενοί συγγενείς μας από εξελικτική άποψη.
Για αυτό το λόγο, εξέτασαν μαγνητικές τομογραφίες και γενετικά στοιχεία από χιμπατζήδες και μακάκους και βρήκαν ότι οι συνεργιστικές αλληλεπιδράσεις αντιπροσωπεύουν υψηλότερο ποσοστό της συνολικής ροής πληροφοριών στον ανθρώπινο εγκέφαλο από ό,τι στους εγκεφάλους των μακάκων. Όταν εξετάσαν δεδομένα από εγκεφάλους χιμπατζήδων, διαπιστώσαν ότι όσο περισσότερο μια περιοχή του ανθρώπινου εγκεφάλου είχε επεκταθεί κατά τη διάρκεια της εξέλιξης σε μέγεθος σε σχέση με την αντίστοιχη της στον χιμπατζή, τόσο περισσότερο αυτή η περιοχή βασιζόταν στη συνέργεια.
Η ομάδα εξέτασε επίσης γενετικά στοιχεία από ανθρώπους. Αυτό έδειξε ότι οι περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με την επεξεργασία συνεργιστικών πληροφοριών είναι πιο πιθανό να εκφράζουν γονίδια που είναι μοναδικά ανθρώπινα και σχετίζονται με την ανάπτυξη και τη λειτουργία του εγκεφάλου, όπως η νοημοσύνη.
Αυτό τους οδήγησε στο να συμπέρανουν ότι ο πρόσθετος ανθρώπινος εγκεφαλικός φλοιός, που αποκτήθηκε ως αποτέλεσμα της εξέλιξης, μπορεί να είναι κυρίως αφιερωμένος στη συνέργεια. Είναι λοιπόν δελεαστικό να υποθέσουμε ότι τα πλεονεκτήματα της μεγαλύτερης συνέργειας μπορεί, εν μέρει, να εξηγήσουν τις πρόσθετες γνωστικές ικανότητες του είδους μας. Η συνέργεια μπορεί να προσθέσει ένα σημαντικό κομμάτι στο παζλ της εξέλιξης του ανθρώπινου εγκεφάλου, που προηγουμένως έλειπε.
Αυτή η επιστημονική εργασία αποκαλύπτει πώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος προσπαθεί να συμβιβάσει την αξιοπιστία και την ανάγκη για την ενοποίηση των πληροφοριών, και τα δυο βασικά για τη σωστή λειτουργία του εγκεφάλου. Το επιστημονικό πλαίσιο που ανέπτυξε η ομάδα του κυρίου Σταματάκη υπόσχεται κρίσιμες νέες απαντήσεις σε ένα ευρύ φάσμα νευροεπιστημονικών ερωτημάτων, σχετικά με τη γνωστική λειτουργία του εγκεφάλου και τις διαταραχές στον εγκέφαλο.
Πηγή: theconversation