Πώς μαθαίνει ο εγκέφαλος να αντιμετωπίζει τις εκπλήξεις
Για τα παιδιά, ο κόσμος είναι γεμάτος εκπλήξεις. Οι ενήλικες, από την άλλη, είναι πολύ πιο δύσκολο να εκπλήξουν. Και υπάρχουν πολύπλοκες διαδικασίες πίσω από αυτή την φαινομενικά απλή κατάσταση. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας χρησιμοποίησαν ποντίκια για να αποκωδικοποιήσουν πώς αναπτύσσονται αντιδράσεις στο απροσδόκητο στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο. Τα μωρά λατρεύουν να παίζουν peekaboo, συνεχίζοντας να αντιδρούν ακόμη και στη δέκατη ξαφνική εμφάνιση του συντρόφου τους στο παιχνίδι.
Η αναγνώριση του απροσδόκητου είναι μια σημαντική γνωστική ικανότητα. Άλλωστε, νέο μπορεί να σημαίνει και επικίνδυνο.
Ωστόσο, ο ακριβής τρόπος με τον οποίο επεξεργάζονται οι εκπλήξεις στον εγκέφαλο αλλάζει καθώς μεγαλώνουμε: τα ασυνήθιστα ερεθίσματα κατηγοριοποιούνται πολύ πιο γρήγορα ως “σημαντικά” ή “χωρίς ενδιαφέροντα” και είναι πολύ λιγότερο έκπληκτα τη δεύτερη και την τρίτη φορά που εμφανίζονται. Αυτή η αυξημένη απόδοση είναι απολύτως λογική: νέα ερεθίσματα μπορεί να κερδίσουν την προσοχή μας, αλλά δεν προκαλούν μια άσκοπα έντονη αντίδραση που μας κοστίζει ενέργεια.
Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται ασήμαντο στην αρχή, μέχρι στιγμής έχει γίνει πολύ μικρή έρευνα για αυτό το γεγονός στο πλαίσιο της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Πειράματα με νεαρά ποντίκια που διεξήγαγε η ερευνητική ομάδα της καθηγήτριας Tania Barkat άρχισαν τώρα να αποκωδικοποιούν πώς ο αναπτυσσόμενος εγκέφαλος επεξεργάζεται εκπληκτικούς ήχους και τι αλλάζει καθώς μεγαλώνουμε. Οι ερευνητές έχουν αναφέρει τα ευρήματά τους στο περιοδικό Science Advances.
Ωστόσο, ο ακριβής τρόπος με τον οποίο επεξεργάζονται οι εκπλήξεις στον εγκέφαλο αλλάζει καθώς μεγαλώνουμε: τα ασυνήθιστα ερεθίσματα κατηγοριοποιούνται πολύ πιο γρήγορα ως “σημαντικά” ή “χωρίς ενδιαφέροντα” και είναι πολύ λιγότερο έκπληκτα τη δεύτερη και την τρίτη φορά που εμφανίζονται. Αυτή η αυξημένη απόδοση είναι απολύτως λογική: νέα ερεθίσματα μπορεί να κερδίσουν την προσοχή μας, αλλά δεν προκαλούν μια άσκοπα έντονη αντίδραση που μας κοστίζει ενέργεια.
Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται ασήμαντο στην αρχή, μέχρι στιγμής έχει γίνει πολύ μικρή έρευνα για αυτό το γεγονός στο πλαίσιο της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Πειράματα με νεαρά ποντίκια που διεξήγαγε η ερευνητική ομάδα της καθηγήτριας Tania Barkat άρχισαν τώρα να αποκωδικοποιούν πώς ο αναπτυσσόμενος εγκέφαλος επεξεργάζεται εκπληκτικούς ήχους και τι αλλάζει καθώς μεγαλώνουμε. Οι ερευνητές έχουν αναφέρει τα ευρήματά τους στο περιοδικό Science Advances.
Παράξενοι ήχοι
Στα πειράματά τους, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ακολουθίες ήχων στις οποίες ένας διαφορετικός τόνος ακουγόταν σε ακανόνιστα διαστήματα μεταξύ μιας σειράς πανομοιότυπων. Ταυτόχρονα κατέγραψαν τα εγκεφαλικά κύματα των ζώων. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως «παράδειγμα παράξενης μπάλας» και χρησιμοποιείται από επαγγελματίες υγείας για σκοπούς όπως η διάγνωση της σχιζοφρένειας.
Χρησιμοποιώντας αυτές τις μετρήσεις, οι ερευνητές μπόρεσαν να κατανοήσουν πώς αναπτύχθηκε η αντίδραση διαφορετικών περιοχών του εγκεφάλου στην αλλαγή του τόνου με την πάροδο του χρόνου στα νεαρά ποντίκια. Αυτή η αντίδραση ήταν αρχικά πολύ ισχυρή, αλλά μειώθηκε καθώς ωρίμαζε η σχετική περιοχή του εγκεφάλου, σε επίπεδο συγκρίσιμο με αυτό των μετρήσεων σε ενήλικα ζώα. Ωστόσο, αυτή η ανάπτυξη δεν λαμβάνει χώρα ταυτόχρονα στις διάφορες περιοχές του εγκεφάλου που επεξεργάζονται τον ήχο.
Μια περιοχή γνωστή ως κατώτερο colliculus, που βρίσκεται στην αρχή της διαδρομής από το ακουστικό νεύρο στον ακουστικό φλοιό, ήταν ήδη πλήρως ώριμη στα ζώα στην ηλικία των 20 ημερών, το πιο πρώιμο χρονικό σημείο που μελετήθηκε από την ομάδα. Μια δεύτερη θέση, ο ακουστικός θάλαμος, έδειξε μια «ενήλικη» αντίδραση στον διαφορετικό τόνο μόνο στην ηλικία των 30 ημερών.
Η ανάπτυξη στον ίδιο τον εγκεφαλικό φλοιό, τον «πρωτογενή ακουστικό φλοιό», κράτησε ακόμη περισσότερο, μέχρι την ημέρα 50. «Αυτή η ανάπτυξη της αντίδρασης αιφνιδιασμού αρχίζει έτσι στην περιφέρεια και τελειώνει στον εγκεφαλικό φλοιό», λέει η επικεφαλής της μελέτης Tania Barkat. Επομένως, ο εγκεφαλικός φλοιός ωριμάζει πολύ αργότερα από το αναμενόμενο – στα ανθρώπινα χρόνια, αυτό θα ισοδυναμούσε περίπου με τις αρχές της δεκαετίας του ’20.
Καμία εξέλιξη χωρίς εμπειρία
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι οι εμπειρίες παίζουν βασικό ρόλο στην ανάπτυξη της έκπληξης στον εγκεφαλικό φλοιό. Εάν τα ποντίκια εκτρέφονταν σε περιβάλλον ουδέτερο από θόρυβο, η επεξεργασία απροσδόκητων ήχων στον ακουστικό φλοιό καθυστερούσε σημαντικά.
Μια πιθανή εξήγηση για αυτό είναι ότι ο εγκέφαλος – και ο εγκεφαλικός φλοιός ειδικότερα – σχηματίζει μια εσωτερική εικόνα του κόσμου κατά την ανάπτυξη, την οποία στη συνέχεια συγκρίνει με εξωτερικά ερεθίσματα. Οτιδήποτε δεν αντιστοιχεί σε αυτή την «κοσμοθεωρία» αποτελεί έκπληξη, αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε ενημέρωση.
«Χωρίς εμπειρία με ήχους, ωστόσο, ο εγκεφαλικός φλοιός σε αυτά τα ποντίκια δεν είναι σε θέση να αναπτύξει ένα τέτοιο μοντέλο του κόσμου», λέει ο νευροεπιστήμονας Barkat. Ως αποτέλεσμα, το ζώο δεν μπορεί να κατηγοριοποιήσει σωστά τους ήχους σε «οικείους» και «απροσδόκητους».
