Αναρτήθηκε σε 27 Ιανουαρίου, 2025 κατηγορία: Ειδήσεις | Tags: εκπαίδευση, Επιστήμη, Έρευνα, Ιδέες

Συντάκτης: Γιώργος Καρουζάκης

Με ποιον τρόπο ο εγκέφαλός μας αποθηκεύει και επεξεργάζεται αφηρημένες έννοιες, που συνδέονται με πρόσωπα, αντικείμενα και ιδέες, και πώς αυτή η διαδικασία σχετίζεται με τη μνήμη; Η Yasemin Saplakoglu παρουσιάζει, σε άρθρο της που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Quanta Magazine, τις πρόσφατες επιστημονικές συζητήσεις και έρευνες για μια σημαντική λειτουργία του εγκεφάλου.

“Φανταστείτε ότι βρίσκεστε στο πρώτο σας ραντεβού, πίνοντας ένα μαρτίνι σε ένα μπαρ. Τρώτε μια ελιά και ακούτε τον συνομιλητή σας να μιλά για τη δουλειά του στην τράπεζα. Ο εγκέφαλός σας επεξεργάζεται τη σκηνή, αναλύοντάς την σε έννοιες: μπαρ, ραντεβού, μαρτίνι, ελιά, τράπεζα. Αυτή η διαδικασία ενεργοποιεί τους νευρώνες του εγκεφάλου που είναι γνωστοί ως εννοιολογικά κύτταρα,” εξηγεί η αρθρογράφος. Και προσθέτει: “Μπορεί να έχετε κύτταρα που ενεργοποιούνται για το μαρτίνι, αλλά όχι για τις ελιές. Η ιδέα της “τράπεζας” διαθέτει επίσης το δικό της σύνολο εννοιολογικών κυττάρων, ίσως εκατομμύρια από αυτά. Και εκεί, σε αυτό το αμυδρά φωτισμένο μπαρ, αρχίζετε να σχηματίζετε εννοιολογικά κύτταρα για τον συνομιλητή σας, είτε σας αρέσει είτε όχι. Αυτά τα κύτταρα θα ενεργοποιούνται κάθε φορά που κάτι θα σας τον θυμίζει”.

Σύμφωνα με τις έρευνες, αυτοί οι νευρώνες διαθέτουν μια μοναδική ιδιότητα: ενεργοποιούνται για μια συγκεκριμένη έννοια, ανεξάρτητα από τον τρόπο που την αντιλαμβανόμαστε — είτε τη βλέπουμε στην πραγματικότητα, είτε σε μια φωτογραφία, είτε τη διαβάζουμε, είτε την ακούμε. “Πρόκειται για κάτι πιο αφηρημένο, πραγματικά διαφορετικό από αυτό που βλέπουμε”, εξηγεί η Elizabeth Buffalo, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον.

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications δείχνει ότι αυτοί οι εξειδικευμένοι νευρώνες μάλλον παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση και την ανάκτηση των αναμνήσεών μας. Η αποκωδικοποίησή τους ενδέχεται να αναδιαμορφώσει μια μακροχρόνια αντίληψη της νευροεπιστήμης, η οποία θεωρούσε αδύνατη την ύπαρξη τόσο εξειδικευμένων νευρώνων.

Νευρώνας… Τζένιφερ Άνιστον

Ο νευροεπιστήμονας Rodrigo Quian Quiroga, από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Hospital del Mar στη Βαρκελώνη, ανακάλυψε τον πρώτο τέτοιο νευρώνα στις αρχές της δεκαετίας του 2000. Χρησιμοποιώντας έναν πρωτοποριακό αλγόριθμο και ειδικά τοποθετημένα ηλεκτρόδια σε ασθενείς με επιληψία, εντόπισε νευρώνες που ενεργοποιούνταν από την ύπαρξη της ηθοποιού Τζένιφερ Άνιστον. Το πιο εντυπωσιακό εύρημα ήταν ότι οι ίδιοι νευρώνες ενεργοποιούνταν ανεξάρτητα από τον τρόπο που οι ασθενείς αντιλαμβάνονταν την ηθοποιό — είτε έβλεπαν μια φωτογραφία της, είτε διάβαζαν το όνομά της, είτε άκουγαν να την αναφέρουν. Αργότερα, ανάμεσα σε άλλα παραδείγματα, εντόπισε ένα νευρώνα που ανταποκρινόταν μόνο στον κεκλιμένο Πύργο της Πίζας.

Βασιζόμενη στην εκτίμηση των ψυχολόγων ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος διαθέτει την ικανότητα να αναγνωρίζει και να επεξεργάζεται έναν τεράστιο αριθμό σημασιολογικών εννοιών, η ομάδα του Quiroga υπολόγισε ότι εκατομμύρια κύτταρα θα μπορούσαν να κωδικοποιούν κάθε έννοια. Επιπλέον, κάθε κύτταρο που σχετίζεται με μια έννοια θα ήταν ικανό να κωδικοποιεί δεκάδες διαφορετικές, αλλά συχνά συναφείς, έννοιες. Για παράδειγμα, ένα νευρωνικό δίκτυο που ενεργοποιείται από την “έννοια” του Χάρι Πότερ μπορεί επίσης να περιλαμβάνει συνδέσεις με άλλα συσχετιζόμενα ερεθίσματα, όπως τους φίλους του στη “Σχολή Μαγείας” ή ακόμη και φανταστικούς χαρακτήρες από άλλες αφηγήσεις, όπως ο μάγος Γκάνταλφ από τον “Άρχοντα των Δαχτυλιδιών”.

Τα εννοιολογικά κύτταρα μπορούν να κωδικοποιήσουν οποιαδήποτε πληροφορία, αλλά δε χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση αντικειμένων. Είναι πολύ αργά για έναν τέτοιο ρόλο, καθώς ενεργοποιούνται με καθυστέρηση περίπου 300 χιλιοστών του δευτερολέπτου. Αντίθετα, φαίνεται να συμμετέχουν σε μια βαθύτερη, εσωτερική διαδικασία, δημιουργώντας μια αφηρημένη αναπαράσταση που εμπλουτίζεται από προηγούμενες εμπειρίες και μνήμες.

Καθένας από εμάς διαθέτει ένα διαφορετικό σύνολο εννοιών το οποίο κωδικοποιείται από διαφορετικά κύτταρα στον εγκέφαλό του. Δεν έχουν όλοι δει τη σειρά Friends ή δεν ενδιαφέρονται το ίδιο για τις διασημότητες. Αντιθέτως, τα εννοιολογικά κύτταρα μοιάζουν να αναπτύσσονται για ανθρώπους ή για αντικείμενα που μας ενδιαφέρουν ή με τα οποία έχουμε κάποια προσωπική σύνδεση.

Το 2012, ο Quiroga παρουσίασε στο περιοδικό Nature την υπόθεση ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί τα εννοιολογικά κύτταρα για να μετατρέψει τις πληροφορίες από τον εξωτερικό κόσμο σε μνήμη. Αυτή η διαδικασία απαιτεί έναν βαθμό αφαίρεσης: εξαγωγή των σχετικών πληροφοριών από την εμπειρία, απαλλαγή από τις περιττές λεπτομέρειες και αποθήκευση. Υποστήριξε ότι τα εννοιολογικά κύτταρα, λειτουργώντας ως αφηρημένες αναπαραστάσεις ιδεών, που σχετίζονται με συγκεκριμένους ανθρώπους ή αντικείμενα, μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους, δημιουργώντας νέους συσχετισμούς, μια διαδικασία που προσομοιάζει στον τρόπο που οι λέξεις και οι προτάσεις συνθέτουν μια ολόκληρη ιστορία.

Αμφιβολίες

Οι διαπιστώσεις αυτές προκαλούν συζητήσεις μεταξύ των ερευνητών, οι οποίοι προβληματίζονται για το πώς η θεωρία για τους εννοιολογικούς νευρώνες συνδυάζεται με άλλα μοντέλα που εξηγούν τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος αναπαριστά τον εξωτερικό κόσμο. Ο νευροεπιστήμονας György Buzsáki από το Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης εξηγεί ότι η αναπαράσταση εννοιών λαμβάνει χώρα σε διαφορετικές κλίμακες στον εγκέφαλο – σε επίπεδο ενός μεμονωμένου νευρώνα αλλά και σε επίπεδο κυτταρικών πληθυσμών. “Ποιο από αυτά τα επίπεδα είναι το πιο σημαντικό στη διαδικασία;” αναρωτιέται, αναδεικνύοντας την πολυπλοκότητα της κατανόησης των εγκεφαλικών μηχανισμών.

Η έρευνα για τα εννοιολογικά κύτταρα αντιμετωπίζει σημαντικές προκλήσεις, καθώς η μελέτη τους είναι δυνατή μόνο σε ένα κλινικό περιβάλλον μέσω της εμφύτευσης ηλεκτροδίων. «Επιπλέον, δεν είναι εύκολο να οριστούν», συμπληρώνει ο Cory Miller, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο. «Ένα μέρος του προβλήματος έγκειται στον ασαφή ορισμό της ίδιας της “έννοιας” – κανείς δεν μπορεί να πει με βεβαιότητα αν διαθέτουμε κύτταρα έννοιας για εμπειρίες που συνδέονται με τα συναισθήματα, για παράδειγμα».

Μια ενδιαφέρουσα πιθανότητα είναι ότι τα διαφορετικά κύτταρα του ιππόκαμπου μπορούν να αναδιαμορφώνονται ώστε να εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες ανάλογα με το περιβάλλον. «Υπάρχουν κύτταρα που σχετίζονται με τον χρόνο, κύτταρα που συνδέονται με τον χώρο, κύτταρα που καθορίζουν τα όρια, κύτταρα εννοιών… Κάποια στιγμή σκέφτεσαι: “Αυτό δεν μπορεί να είναι σωστό, ο αριθμός των νευρώνων στον ιππόκαμπο είναι περιορισμένος”» τονίζει ο Buzsáki. Η Elizabeth Buffalo προσθέτει ότι είναι πιθανό αυτοί οι νευρώνες να μπορούν να αναλαμβάνουν διαφορετικούς ρόλους και να αποκτούν διαφορετικές ταυτότητες ανάλογα με την εργασία που απαιτείται.

Οι λιγοστές ερευνητικές ομάδες που έχουν πρόσβαση σε ασθενείς και στην απαραίτητη τεχνολογία για την καταγραφή της δραστηριότητας μεμονωμένων νευρώνων συνεχίζουν με ενθουσιασμό τα πειράματά τους. Ανάμεσά τους βρίσκεται, φυσικά, και ο Rodrigo Quian Quiroga, που ελπίζει να αποδείξει ότι τα εννοιολογικά κύτταρα είναι μοναδικά στον άνθρωπο. “Εάν η ικανότητα αναπαράστασης αφηρημένων εννοιών είναι μοναδική στον άνθρωπο, τότε πλησιάζουμε στο να κατανοήσουμε μία από τις θεμελιώδεις βάσεις της ανθρώπινης νοημοσύνης,” καταλήγει.

Πηγή: Quanta Magazine