Właśnie opublikowaliśmy 12 odcinek podcastu Coopernicus!
Artykuł - zdjęcie główne
Rozszyfrowujemy fale neuronowe

Badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół specjalistów w tym polskiego badacza Ryszarda Auksztulewicza, na Miejskim Uniwersytecie w Hongkongu, wykazują że u różnych gatunków, również u ludzi, można odkodować zawartość słuchowej pamięci sensorycznej, na podstawie aktywności odpowiedzialnego za zmysł słuchu płata mózgu. 

Badania z roku 2021 w sposób bardzo prosty tłumaczą czym w ogóle jest pamięć słuchowa sensoryczna, częścią jakiej większej całości jest i jak działa. Otóż jest ona komponentem pamięci roboczej, czyli tej odpowiadającej za tak podstawowe procesy, jak rozumienie języka czy czytanie. Jest to również zbiór cykli  odpowiedzialnych za krótkotrwałe przechowywanie i przetwarzanie nowych informacji. Pamięć słuchowa jest jednym z wielu elementów pamięci roboczej, odpowiedzialnym za krótkotrwałe przechowywanie informacji dźwiękowych. 

Badanie polegało na odczycie aktywności neuronowej u ludzi i szczurów. Do eksperymentu zgłosiło się dobrowolnie 21 uczestników o całkowicie zdrowym aparacie słuchowym. Oprócz ludzkich ochotników, wytypowano również 8 szczurów płci żeńskiej, także o zdrowym słuchu. Odczyty pobierane były od w pełni świadomych osób biorących udział w eksperymencie oraz gryzoni w stanie narkozy. Co ciekawe u obu gatunków, niezależnie od stanu świadomości, odczyty były bardzo podobne. U ludzi odczyty pobierane były ze skalpu za pomocą specjalnego czepka wyposażonego w elektrody              (elektroencefalografia). U zwierząt z kolei przeprowadzany był zabieg w pełnym znieczuleniu, a dane otrzymywane były bezpośrednio z kory słuchowej (elektrokortykografia).

Badanie przeprowadzone było w taki sam sposób na wszystkich uczestnikach. Puszczane im były w określony sposób strumienie zlepków samogłosek i impulsy dźwiękowe. Długość przerw, częstotliwość tonów oraz wartość rozstrojenia były losowo przydzielane do każdej próby, ale takie same dla wszystkich uczestników danej tury badania. Każdego badanego poddano 10 próbom. Podczas badań naukowcy postawili dwie hipotezy. Pierwsza – bodźce poprzedzające impuls dźwiękowy można rozszyfrować nie tylko na podstawie aktywności neuronalnej wywołanej przez te bodźce (percepcja słuchowa), ale również na podstawie aktywności neuronalnej wywołanej przez sam impuls dźwiękowy (pamięć słuchowa). Druga hipoteza, której poświęcono osobne badanie opublikowane w 2022 roku, dotyczyła tego, że na podstawie aktywności neuronalnej można rozszyfrować nie tylko zawartość pamięci, ale również przewidywania kolejnych dźwięków.

Konkluzją tych badań jest kilka aspektów. Mianowicie, pamięć i przewidywanie bodźców, które nastąpią w najbliższej przyszłości, można rozszyfrowywać za pomocą aktywności neuronów, która ma miejsce bez względu na stan świadomości. Przewidywanie dźwięków jest dynamiczne i zmienia się na bieżąco podczas stymulacji. Przyszłe badania prowadzone na szczurach i ludziach pozwolą naukowcom na poszerzenie wiedzy na ten temat, jak inne rodzaje procesów pamięci i przewidywania można rozszyfrować na podstawie aktywności neuronalnej.

Bibliografia:

  1. Cappotto D*, Auksztulewicz R*, Kang HJ, Poeppel D, Melloni L, Schnupp J (2021) Decoding the content of auditory sensory memory across species. Cereb Cortex 31(7), 3226-3236. 
  2. Cappotto D, Kang HJ, Li KY, Poeppel D, Melloni L, Schnupp JWH, Auksztulewicz R* (2022) Simultaneous Mnemonic and Predictive Representations in the Auditory Cortex. Curr Biol 32(11), 2548-2555.
prof. Ryszard Auksztulewicz
Profesor i lider grupy naukowej
Bio:

Neuronaukowiec specjalizujący się w mózgowych mechanizmach przewidywania, uwagi i pamięci, obecnie
zatrudniony jako profesor wizytujący i lider grupy badawczej na Wolnym Uniwersytecie w Berlinie. W swoich badaniach łączy
empiryczne metody neuronauki poznawczej i systemowej z modelowaniem obliczeniowym. Jego poprzednie staże podoktorskie
obejmują stypendia badawcze na University College London (z prof. Karlem Fristonem) i Uniwersytecie Oksfordzkim (prof. Kia Nobre)
oraz globalne stypendium Marii Skłodowskiej-Curie na Miejskim Uniwersytecie w Hongkongu (prof. Jan Schnupp) i Instytucie Maksa
Plancka we Frankfurcie (prof. Lucia Melloni). Absolwent Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza i Uniwersytetu Amsterdamskiego.

Napisany przez:

Katarzyna Roczek

Dodaj komentarz