Η παραδοσιακή άποψη για την ανάπτυξη του ανθρώπινου εγκεφάλου συχνά τον παρομοιάζει με έναν «άγραφο πίνακα» (tabula rasa), μια κενή σελίδα που γεμίζει σταδιακά με πληροφορίες μέσω των εμπειριών μας. Ωστόσο, μια νέα πρωτοποριακή μελέτη από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας (ISTA) ανατρέπει αυτή την αντίληψη, υποστηρίζοντας ότι ο εγκέφαλος ξεκινά τη ζωή του μάλλον ως ένας «υπερπλήρης πίνακας» (tabula plena), ο οποίος στη συνέχεια αυτο-οργανώνεται αφαιρώντας το πλεόνασμα.
Ερευνητές με επικεφαλής τον καθηγητή Peter Jonas μελέτησαν τον ιππόκαμπο, την περιοχή του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό των αναμνήσεων και τη χωρική πλοήγηση. Η μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, εστίασε στον τρόπο με τον οποίο αναπτύσσονται τα νευρωνικά δίκτυα αμέσως μετά τη γέννηση.
Από την πυκνή τυχαιότητα στην αποτελεσματικότητα
Η ερευνητική ομάδα εξέτασε τους εγκεφάλους ποντικών σε τρία διαφορετικά στάδια ανάπτυξης: αμέσως μετά τη γέννηση, στην εφηβεία και στην ενηλικίωση. Χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές ηλεκτροφυσιολογίας (patch-clamp) και απεικόνισης με λέιζερ, οι επιστήμονες κατάφεραν να παρατηρήσουν τις ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων με εξαιρετική ακρίβεεια.
Τα ευρήματα ήταν αναπάντεχα. Στα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης, το δίκτυο των νευρώνων στον ιππόκαμπο είναι εξαιρετικά πυκνό, με συνδέσεις που φαίνονται να έχουν δημιουργηθεί σχεδόν τυχαία. Καθώς ο εγκέφαλος ωριμάζει, αυτό το δίκτυο δεν γίνεται πυκνότερο, όπως θα περίμενε κανείς, αλλά αντίθετα «αραιώνει».
Το μοντέλο της «εκκαθάρισης»
Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως "pruning" (κλάδεμα), είναι αυτή που τελικά επιτρέπει στον εγκέφαλο να λειτουργεί πιο γρήγορα και αποτελεσματικά. Αντί να προσθέτει νέες συνδέσεις, ο εγκέφαλος επιλέγει ποιες από τις υπάρχουσες είναι οι πιο χρήσιμες και καταργεί τις υπόλοιπες, βελτιστοποιώντας τη ροή των πληροφοριών.
Ο καθηγητής Peter Jonas εξηγεί τη σημασία αυτής της ανακάλυψης:
«Αυτή η ανακάλυψη ήταν αρκετά εκπληκτική. Διαισθητικά, κάποιος θα περίμενε ότι ένα δίκτυο μεγαλώνει και γίνεται πυκνότερο με την πάροδο του χρόνου. Εδώ, βλέπουμε το αντίθετο. Ακολουθεί αυτό που ονομάζουμε μοντέλο κλαδέματος: ξεκινά γεμάτο και στη συνέχεια γίνεται πιο λιτό και βελτιστοποιημένο».
Γιατί ο εγκέφαλος επιλέγει την πολυπλοκότητα από την αρχή;
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι αυτό το μοντέλο της «αρχικής αφθονίας» συνδέσεων προσφέρει ένα σημαντικό πλεονέκτημα. Ο ιππόκαμπος πρέπει να συνδυάζει ταυτόχρονα διαφορετικούς τύπους πληροφοριών — όπως εικόνες, ήχους και μυρωδιές — για να δημιουργήσει συνεκτικές αναμνήσεις.
Εάν ο εγκέφαλος ξεκινούσε ως ένας πραγματικά άγραφος πίνακας, οι νευρώνες θα έπρεπε πρώτα να εντοπίσουν ο ένας τον άλλον και να δημιουργήσουν συνδέσεις από το μηδέν, μια διαδικασία που θα μπορούσε να καθυστερήσει σημαντικά την επεξεργασία των πληροφοριών. Ξεκινώντας με ένα δίκτυο που είναι ήδη «πλήρες», ο εγκέφαλος μπορεί να αρχίσει να συνδέει εμπειρίες σχεόν αμέσως, τελειοποιώντας το σύστημα στην πορεία.
Αυτή η προσέγγιση αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε τη μάθηση και την ανάπτυξη. Η μάθηση δεν είναι μόνο η απόκτηση νέων συνδέσεων, αλλά και η ικανότητα του εγκεφάλου να αναγνωρίζει και να διατηρεί το ουσιώδες, «καθαρίζοντας» τον θόρυβο που υπάρχει από τη γέννηση.
Πηγή:
sciencedaily.com