Muszki, myszy i nicienie. Ich mózgi organizują się analogicznie

Połączenia pomiędzy neuronami w mózgu przypominają relacje między członkami sieci społecznej. Niektóre „związki” są luźne, przelotne i nie mają kluczowego znaczenia. Inne są bardzo silne i często eksploatowane. Naukowców od dawna interesowało, w jaki sposób neurony łączą się w te ścisłe zależności, a także, czy u wszystkich gatunków tworzą się one w analogiczny sposób. Zespół z Yale University, University of Chicago i Harvard University uważa, że właśnie znalazł odpowiedzi na te pytania.

Uczeni analizowali mózgi myszy, muszki owocowej, nicienia Caenorhabditis elegans i pierścienicy z rodzaju Platynereis. Nie badali jednak bezpośrednio funkcji ich ośrodkowego układu nerwowego. Zamiast tego bazowali na istniejących już mapach połączeń, stworzonych z precyzją sięgającą nawet pojedynczego neuronu. Dysponując tymi danymi, zbudowali model matematyczny, który – ich zdaniem – wiarygodnie symulował mechanizmy i połączenia w prawdziwych mózgach wymienionych zwierząt.

Aby taki system obliczeniowy działał poprawnie, badacze musieli oprzeć go na regułach obowiązujących w prawdziwej tkance nerwowej. Wprowadzili doń m.in. regułę Hebba, zgodnie z którą połączenia między neuronami są ważone, a wartość tej wagi stanowi funkcję liczby pobudzeń neuronu postsynaptycznego. Czyli prościej: „when neurons fire together, they wire together” („gdy neurony razem się aktywują, połączenie pomiędzy nimi ulega wzmocnieniu“).

Nakładając te oraz inne zmienne na prawdziwe mapy połączeń, uczeni ustalili, że tworzenie się sieci neuronowych nie jest zależne od mechanizmów specyficznych dla poszczególnych gatunków.

Zamiast tego może być ono regulowane za pomocą prostych zasad samoorganizacji. Autorzy badań uważają, że ich odkrycia stanowią ważną podstawę do dalszego badania struktury mózgu innych zwierząt, w tym człowieka.