Jedan od glavnih ciljeva neuroznanosti je otkriti principe organizacije i komunikacije – Dobriša Mršić-Flögel
Neuroni koji slično razmišljaju povezuju se snažnije, a neuroni koji se jedni prema drugima ponašaju vrlo različito umreženi su slabim ili nikakvim vezama, kaže Mršić-Flögel, čije je istraživanje objavljeno u uglednom znanstvenom časopisu Nature
Najnovije istraživanje pokazalo je da neuroni, živčane stanice u mozgu, funkcioniraju slično kao društvene mreže. Stanice koje su međusobno slične povezuju se poput prijatelja na Facebooku i tako djelotvornije prerađuju informacije koje dobivaju. Istraživanje je objavljeno u novom broju uglednog znanstvenog časopisa Nature, a protekloga tjedna o njemu su se raspisali njemački Wirschaftswoche i brojni drugi mediji u svijetu. Za to otkriće zaslužna je skupina vrijednih istraživača koje vodi hrvatski znanstvenik Dobriša Thomas Mršić-Flögel, profesor na londonskom University of College i voditelj istraživačkog tima u Biocentru Sveučilišta u Baselu.
Koliko dugo se bavite istraživanjem mozga? – Još od malih nogu zanima me ponašanje životinja. U kasnim tinejdžerskim godinama zainteresiralo me kako funkcioniraju ljudski i životinjski mozak. Htio sam otkriti kako mnoštvo koordiniranih električnih impulsa dovodi do kompliciranih ponašanja, pa čak i do svijesti. Zato sam upisao studij biologije na Oxfordu, gdje sam nastavio s doktoratom iz neuroznanosti. Nakon toga sam završio poslijedoktorsko školovanje na Institutu Max Planck u Münchenu. Godine 2007. ustanovio sam svoj laboratorij na University College u Londonu. Od 2013. godine sam profesor u Biocentru na Sveučilištu u Baselu, koje je jedan od najznačajnijih središta za istraživanja na neuronskim mrežama.
Što vas je ponukalo na takvo istraživanje? – Znamo da su neuroni i mreže koje oni grade u mozgu osnove svih percepcija, misli, emocija i pokreta. Ali ne znamo točno kako precizna neuronalna komunikacija u tim mrežama dovodi do tih funkcija. Jedan od glavnih ciljeva neuroznanosti je otkriti principe organizacije i komunikacije u vrlo kompleksnim neuronskim mrežama. Prije nekoliko godina, moj tim je smislio novu metodu koja nam omogućava naći i izmjeriti veze (sinapse) između onih neurona koji imaju određenu funkciju u mozgu. To nam omogućava razotkriti tajne njihove komunikacije.
Je li to prvi put da ste »izašli« u časopisu Nature? – U nekoliko proteklih godina moj je laboratorij objavio nekoliko radova u časopisu Nature.
Je li moguće takva istraživanja, poput vaših, izvoditi u Hrvatskoj? – Ako je laboratorij dobro opremljen, svakako. Ali problem je izboriti dovoljno novca za istraživanje i opremu. To je teško u Hrvatskoj koja ima relativno mali znanstveni proračun. Samo za opremu koju smo koristili za publicirane eksperimente potrebno je otprilike 800 tisuća eura. Usporedo s mogućnostima prijavljivanja na europske fondove – na primjer, Horizon 2020 ili European Research Council – pretpostavljam da će se situacija u Hrvatskoj malo poboljšati.
Ljudski je mozak jedna od najvećih tajni. To je vrlo složena i zagonetna mreža sastavljena od milijarda neurona. Svaki od neurona u mozgu komunicira s drugima, putem veza koje se nazivaju sinapse. Svaka stanica stvara po nekoliko tisuća sinapsi, a kroz njih emitira kemijske i električne podražaje, što omogućuje međusobnu komunikaciju. Interakcija među neuronima je temelj za naše osjećaje i za percepciju okoline, pa je znanstvenike zanimalo postoje li u toj komunikaciji neka pravila.
– Ispada da je jedno od tih pravila vrlo jednostavno. Neuroni koji slično razmišljaju povezuju se snažnije, a neuroni koji se jedni prema drugima ponašaju vrlo različito umreženi su slabim ili nikakvim vezama, kaže Mršić-Flögel. Skupina znanstvenika pod njegovim vodstvom došla je do tih zaključaka proučavajući osobito vizualni korteks, područje mozga koje prima opažaje oka i pretvara ih u sliku.
Zajedno na »poslu«
Neuroni zaduženi za vid, a povezani snažnijim vezama, slično reagiraju na konkretne informacije koje dobivaju iz oka. Slično reagiraju, primjerice, na oblike i orijentaciju rubova u slici koju vidimo, a nakon toga zajednički odašilju električni impuls. Jednostavno, oni reagiraju zajedno, prema riječima Mršić-Flögela. Na taj način u mozgu se obrađuju i pojačavaju informacije iz vanjskog svijeta, kao što su opažaj ljudskog lica, pokreta i bilo koji drugi podražaj. Međusobno bliski neuroni na sličan način, u međusobnoj interakciji, mogu obrađivati i zvučne informacije, kao što su visina, boja ili snaga tona, ili izvor zvuka.
U tim procesima, dakle, živčane stanice u mozgu međusobno se povezuju prema sličnostima, kao ljudi u društvenim mrežama. Primjerice, mnogi ljudi na Facebooku imaju stotine prijatelja na popisu, ali su u stvarnosti u bliskom kontaktu samo s nekolicinom. Traže one koji se zanimaju za slične stvari, s kojima mogu razmjenjivati mišljenja i koji su im na stanoviti način važniji od drugih. Neuroni također imaju puno potencijalnih veza, ali malo je snažnih.
Preslagivanje
– Slabi kontakti među neuronima imaju mali utjecaj, iako su u većini. Naprotiv, malobrojne snažne veze među neuronima sa sličnim funkcijama imaju najjači utjecaj na aktivnost njihovih partnera. To im pomaže da zajednički rade na pojačavanju specifičnih informacija iz vanjskog svijeta, kaže Mršić-Flögel.
O radu mozga postoje brojni mitovi, koje je nedavno na popularan način demantirao njemački Wirtschaftswoche. Ovi stavovi i objašnjenja nisu povezani s istraživanjima i stavovima Mršić-Flögela, ali su zanimljivi jer nastoje otkloniti neke raširene predrasude. 1. Alkohol ubija moždane stanice – Istina je da gutljaj vina neće ubiti moždanu stanicu. Opijenost alkoholom također neće izazvati odumiranje stanica, ali će veze među njima biti prekinute. Već nakon nekoliko pića može doći do gubitka pamćenja. Kako se količina popijenog alkohola povećava, tako i pamćenje slabi. Prekomjerno dugogodišnje uživanje alkohola može dovesti do trajnog oštećenja mozga. 2. Droge stvaraju rupe u mozgu – Droge mogu promijeniti strukturnu povezanost mozga i ometati njegovu funkciju, ali zabluda je da one u mozgu stvaraju rupe. 3. Mozartova glazba povećava inteligenciju – Tu zabludu dugujemo američkim znanstvenicima na čelu s Frances Rauscher. Oni su 1993. objavili rezultate istraživanja prema kojem su studenti, koji su slušali Mozartovu Sonatu za dva klavira (KV448) u trajanju od deset minuta, testove inteligencije položili s osam do devet bodova više od drugih. Međutim, njihov bolji učinak trajao je samo 10 do 15 minuta. Daljnja istraživanja nisu mogla potvrditi te rezultate. 4. Imamo samo pet osjetila – Često se govori da čovjek ima pet osjetila: opip, vid, sluh, miris i okus. Međutim, postoje i neka druga, kao što su osjetila ravnoteže, vremena ili prostorne percepcije položaja, kretanja i udaljenosti. 5. Koristimo samo 10 posto mozga – Točno je da nikada ne koristimo cijeli svoj mozak odjednom. Ali mozak je uvijek u punom poslu. Mnogi procesi teku automatski i izmiču našoj pozornosti. 6. Imamo 100 milijardi moždanih stanica – Taj je broj preuveličan. Znanstvenici su 2009. pronašli da čovjek ima oko 86 milijardi moždanih stanica. Ostatak od 14 milijarda bio bi dovoljan za stvaranje mozga jednog novog bića. 7. Sve ovisi o veličini – Čovjek nema najveći mozak u usporedbi s drugim bićima, ni u apsolutnoj veličini, niti u odnosu na tijelo. Najveći mozak imaju ulješure, a u odnosu na veličinu tijela ističu se skarabi. Inteligencija ne ovisi o veličini mozga. 8. Neki ljudi koriste uglavnom jednu stranu mozga – Tvrdi se da kreativni ljudi, pri logičkom i racionalnom mišljenju, koriste uglavnom desnu stranu mozga. Tvrdi se, također, da ljevoruki i desnoruki različito koriste mozak. Sve su to zablude, pokazala su istraživanja. U mozgu se aktiviraju različita područja, ali koji će njegov dio dobiti prednost ne ovisi o značajkama pojedinca, nego o zadaćama koje mozak dobiva. 9. Učimo tijekom spavanja – Stavljanjem knjiga pod jastuk ili reprodukcijom zvučnih, govornih knjiga tijekom spavanja nitko nije ništa naučio. Ljudi u snu ne nauče ništa novo, nego prerađuju i učvršćuju ono što su naučili danju, u budnom stanju. 10. Mozak radi poput kompjutora – Računala se teško mogu uspoređivati s mozgom. Ona rade isključivo logički, ne mogu obaviti tako puno procesa i manje su složena od mozga.
Pitanje je, međutim, zašto neuroni među sobom ipak održavaju brojne slabe veze. Istraživači sa Sveučilišta u Baselu pretpostavljaju da je to povezano s procesom učenja. Ako su neuroni prisiljeni promijeniti svoje ponašanje, u pripravi imaju slabe veze koje će u slučaju potrebe pojačati. Drugim riječima, partnerstva među neuronima mogu se preslagivati. Tim čudesnim postupcima osigurava se brza prilagodljivost mozga i organizma kada dođe do promjena u okolini.
Otkriće znanstvenika pod vodstvom Mršić-Flögela moglo bi naći svoju primjenu u liječenju neuroloških bolesti. Naime, ako znanstvenici znaju po kojem obrascu veze u mozgu trebaju funkcionirati, lakše će otkriti što se događa onda kada stvari krenu u krivom smjeru – primjerice, u slučaju shizofrenije ili autizma.
