Când începe formarea gândurilor la oameni? O echipă internațională de cercetători a descoperit că primele activități electrice ale creierului apar în modele structurale, fără influențe externe, indicând că organul gândirii ar putea fi „preconfigurat” cu instrucțiuni pentru interacțiunea cu mediul, conform agenției EFE, preluată de Agerpres.
Specialiștii, conduși de Universitatea din California, Santa Cruz, au anunțat recent că au realizat acest studiu utilizând modele miniaturale de țesut cerebral uman (organoide). Rezultatele au fost publicate în revista Nature Neuroscience.
„Aceste celule comunică în mod clar între ele și formează circuite autoasamblate, înainte ca noi să putem percepe experiențe din lumea exterioară”, a menționat Tal Sharf, cercetător la Şcoala de Inginerie Baskin din cadrul universității și autor principal al cercetării.
„Există un sistem de operare ce se manifestă într-o stare inițială primordială. În laboratorul meu, cultivăm organoide cerebrale pentru a observa această versiune fundamentală a sistemului de operare al creierului și pentru a studia modul în care acesta se formează înainte de a fi influențat de experiențele senzoriale”, a explicat inginerul.
O înțelegere aprofundată a modului în care se dezvoltă creierul uman poate sprijini cercetările pentru identificarea tulburărilor neurodezvoltative și a impactului toxinelor precum pesticidele sau microplasticele asupra țesutului cerebral în curs de formare.
Cadre de percepție a senzațiilor
Creierul, asemănător unui calculator, funcționează prin semnale electrice – activarea neuronilor. Momentul debutului acestor semnale și modul în care se dezvoltă creierul uman reprezintă provocări importante pentru știință, dezvoltarea timpurie a creierului având loc în timpul sarcinii.
Organoidele – modele 3D de țesut cultivat din celule stem umane, realizate în laborator – sunt extrem de utile pentru investigarea evoluției creierului. Acestea pot fi cultivate în cantități mari pentru cercetări.
Pentru acest proiect, echipa a determinat celulele stem să formeze țesut cerebral și apoi a monitorizat activitatea electrică utilizând microcipuri specializate, asemănătoare celor utilizate în tehnologia computerelor.
Echipa a urmărit activitatea electrică a țesutului cerebral pe măsură ce acesta s-a format, plecând de la celule stem, într-un țesut capabil să interpreteze senzațiile și să genereze limbaj și gândire conștientă.
Cercetătorii au descoperit că, în primele luni de dezvoltare, chiar înainte ca un creier uman să poată percepe și procesa informații senzoriale complexe precum văzul și auzul, celulele emiseseau de la sine semnale electrice caracteristice tiparelor ce stau la baza interpretării simțurilor.
După decenii de studii în domeniul neuroștiinței, specialiștii au constatat că neuronii se activează conform unor tipare nu întâmplătoare, ci exacte.
Creierul are „un mod implicite”, o structură fundamentală pentru activarea neuronilor, care devine mai specifică pe măsură ce crește procesarea semnalelor senzoriale, precum aroma sau gustul. Această structură de bază limitează gama răspunsurilor senzoriale posibile ale organismului și ale creierului.
O hartă anticipată de naștere
În analiza modelelor de organoide, Tal Sharf și colegii săi au descoperit că aceste modele timpurii prezintă o asemănare neașteptată cu structurile predefinite ale creierului.
Chiar și fără input senzorial, aceste modele activează o gamă complexă de tipare temporale sau secvențe, ce pot fi rafinate pentru percepții specifice, indicând existența unui plan genetic în arhitectura neuronală a creierului viu.
„Aceste sisteme autoorganizate ar putea constitui fundamentul pentru construirea unei reprezentări a mediului înconjurător”, a sugerat Sharf. „Prezența acestor structuri în stadii incipiente indică modul în care evoluția a descoperit o metodă prin care sistemul nervos central poate construi o hartă ce permite orientarea și interacțiunea cu lumea”, a adăugat el.
Cunoașterea faptului că aceste organoide influențează formarea bazelor creierului real deschide posibilități importante pentru aprofundarea studiilor despre neurodezvoltare, tulburări și efectele toxinelor asupra dezvoltării cognitive.