Компјутерски модел симулира сањарење
Иако сви сањају, начин на који мозак ствара сањарења био је нејасан.
Сада су научници створили виртуелни модел мозга који сањари као људи.
Сањарење се традиционално дефинише као краткотрајно одвајање од нечије непосредне околине и укључује визионарску фантазију о срећним, пријатним мислима, надама или амбицијама. Често се сањарења јављају када су појединцу досадни рутински задаци.
У новој студији истраживачи су креирали рачунарски модел заснован на динамици можданих ћелија и многим везама које те ћелије успостављају са својим суседима и са ћелијама у другим деловима мозга.
Надају се да ће им модел помоћи да схвате зашто одређени делови мозга раде заједно када особа сања или је ментално беспослена. То, пак, може једног дана помоћи лекарима да боље дијагностикују и лече повреде мозга.
„Нашем моделу можемо дати лезије попут оних које видимо код можданог удара или рака мозга, онемогућавајући групе виртуелних ћелија да виде како то утиче на функцију мозга“, рекао је старији аутор Мауризио Цорбетта, МД, са Медицинског факултета Универзитета у Васхингтону у Ст. „Такође можемо да тестирамо начине за враћање образаца активности у нормалу.“
Студија је сада доступна на мрежи у Тхе Јоурнал оф Неуросциенце.
Научници су први пут препознали крајем 1990-их и почетком 2000-их да мозак остаје заузет чак и када није ангажован у менталним задацима.
Истраживачи су идентификовали неколико можданих мрежа „стања мировања“, које су групе различитих можданих региона које имају ниво активности који се синхронизирано подиже и пада када мозак мирује. Они су такође повезали поремећаје у мрежама повезаним са повредом мозга и болестима са когнитивним проблемима у памћењу, пажњи, покрету и говору.
Нови модел развијен је како би научницима помогао да науче како анатомска структура мозга доприноси стварању и одржавању државних мрежа у мировању.
Истраживачи су започели са поступком за симулацију малих група неурона, укључујући факторе који смањују или повећавају вероватноћу да ћелија ћелија пошаље сигнал.
„На неки начин смо третирали мале делове мозга као когнитивне јединице: не као појединачне ћелије већ као групе ћелија“, рекао је коаутор др Густаво Децо.
„Активност ових когнитивних јединица анатомским везама шаље узбудљиве сигнале другим јединицама. То чини да повезане јединице имају већу или мању вероватноћу да синхронизују своје сигнале. “
На основу података из скенирања мозга, истраживачи су окупили 66 когнитивних јединица на свакој хемисфери и међусобно их повезали анатомским обрасцима сличним везама присутним у мозгу.
Научници су поставили модел тако да су појединачне јединице пролазиле кроз процес сигнализације насумичним ниским фреквенцијама које су раније биле забележене у можданим ћелијама у култури и на снимцима мождане активности у мировању.
Даље, истраживачи су пустили модел да ради полако мењајући спрегу или снагу веза између јединица. На одређеној вредности спреге, међусобне везе између јединица које шаљу импулсе убрзо су почеле да стварају координисане обрасце активности.
„Иако смо когнитивне јединице покренули са случајним ниским нивоом активности, везе су јединицама омогућиле синхронизацију“, рекао је Децо.
„Просторни образац синхронизације који смо на крају приметили приближава се врло добро - око 70 процената - обрасцима које видимо у снимцима одмора људског мозга.“
Коришћење модела за симулацију 20 минута људске мождане активности скупу моћних рачунара требало је 26 сати. Али истраживачи су успели да поједноставе математику како би омогућили покретање модела на типичном рачунару.
„Овај једноставнији модел целокупног мозга омогућава нам да тестирамо бројне различите хипотезе о томе како структурне везе генеришу динамику мождане функције у мировању и током задатака и како оштећење мозга утиче на динамику мозга и когнитивне функције“, рекао је Цорбетта.
Извор: Универзитет Вашингтон у Сент Луису
