Sulje silmäsi. Mitä sinä näet? Kaikki muodostuneet kuvat ovat osa tietoista henkistä maisemaa. Mutta miten aivot käsittelevät ympäröivää maailmaa, on edelleen tieteen mysteeri.
Aikaisemmin kiusaaminen monimutkaisuuksista siitä, kuinka ihmisen aivot näkevät visuaalisessa merkityksessä, oli lähes mahdotonta. Vasta viime aikoina tutkijat pystyivät suoraan tarkkailemaan yksittäisiä hermosoluja työssä. Nyt Seattlen Allenin aivotieteellinen instituutti käynnistää Allen Brain Observatoryn käyttämään tätä uutta tekniikkaa tutkimaan kognitiota epätavallisella tavalla: he saavat hiiret katsomaan elokuvia.
Projektiin osallistuu 25 laboratoriohiiriä, jotka ovat geneettisesti muunnettuja, joten niiden neuronit syttyvät potkiessaan, raportoi Arlene Weintraub Forbesista . Jokaisella hiirellä oli päähänsä implantoitu myös pieni ikkuna, jotta tutkijat voivat tarkkailla fluoresoivia neuroneja visuaalisessa aivokuoressaan.
Jyrsijät juoksivat juoksumatolla katsellessaan leikettä Orson Wellesin vuonna 1958 tekemästä kosketuksesta. Kun kuvat ilmestyivät näytölle heidän edessään, tutkijat tallensivat aivojensa toiminnan kaksifotonimikroskoopilla.
Vaikka tämä saattaa tuntua tutkimuksen epätavalliselta valinnalta, Jon Hamiltonin mukaan NPR: ssä, tämän kultiklassisen elokuvan kolmen minuutin avauspaikka näyttää siltä kuin se olisi räätälöity tutkimusta varten. "Se on mustavalkoinen ja siinä on kauniit kontrastit ja siinä on pitkä laukaus ilman monia keskeytyksiä", Allen-instituutin johtava tieteellinen johtaja Christof Koch selittää.
Elokuva näytti olevan hitti hiirillä. Projektin vanhempi tutkija R. Clay Reid kertoo Weintraubille, että 18 000 valvottua neuronia syttyi. "Elokuvan aikana neuronit reagoivat sen eri osiin eri aikoina ja mielenkiintoisilla tavoilla", hän sanoo. "Oli melko merkittävää, kuinka monien neuronien reaktiot olivat näihin ärsykkeisiin vaihtelevia."
Mikroskooppi tallennettiin, kun neuroni ampui, ja sen voimakkuus. Tämän tiedon korrelointi näytön kuvan kanssa antoi tutkijoille mahdollisuuden kartoittaa kunkin neuronin toiminta. Esimerkiksi jotkut neuronit ampuivat vasta, kun pystysuorat viivat näkyivät näytöllä. Toiset syttyivät, kun kamera panoroi. Tutkijat suorittivat myös useita muita kokeita, kuten näyttivät hiirikuvista hyönteisiä tai eläimiä ja kuvia mustavalkoisista palkista, tallentaen kuinka neuronit reagoivat. Projekti kesti neljä vuotta, ja siihen liittyi 360 kokeellista istuntoa, joissa tuotettiin 30 teratavua dataa, Helen Shen raportoi Naturessa .
Tutkimus on jo paljastanut joitain epätavallisia malleja, raportoi Brendan Cole at Wired . Samat neuronit, jotka ampuvat, kun hiiret katsovat esimerkiksi perhonen kuvaa, palavat myös, kun kamera panoroi elokuvan aikana. Miksi tarkalleen ottaen ei tiedetä, mutta Allenin tutkijat toivovat, että laajempi tiedeyhteisö auttaa heitä selvittämään sen.
Siksi he julkistivat tietojoukon osana avoimen lähdekoodin Allen Brain Atlas -tapahtumaa. Projektissa on ollut vuodesta 2006 lähtien erilaisia tietoja hiirien ja ihmisten aivoista, ja se on osa Microsoftin perustajien Paul Allenin kunnianhimoista puoli miljardia dollaria koskevaa hanketta ihmisen aivojen kartoittamiseksi.
"Tämä on pohjimmiltaan bonanza", laskennallinen neurotieteilijä Steven Zucker Yalen yliopistosta kertoo Shenille. "Se on kuin joku avasi oven maailman suurimpaan teoreetikkojen neurotieteen laboratorioon ja sanoisi:" Tule sisään ja pelaa meidän tietomme kanssa. ""
Nuo 18 000 neuronia ovat vain hyvin pieni alku. "Siihen mennessä, kun olemme valmiita, se on niin täydellinen tietosanakirja, joka on verkossa ja jonka tutkijat voivat jakaa ja käyttää lähtökohtana", Reid kertoo Weintraubille. Seuraava vaihe on työn laajentaminen hiirien seurantaan, koska ne suorittavat muita tehtäviä. Ei vielä sanoa siitä, sisältyykö heidän ottaminen takaisin elokuviin.
