Luk dine øjne. Hvad ser du? De billeder, der dannes, er alle del af et bevidst mentalt landskab. Men hvordan hjernen behandler verden omkring dig forbliver et mysterium for videnskaben.
Tidligere var det ikke umuligt at drille forvekslingerne med, hvordan den menneskelige hjerne giver mening af det visuelle input. Først for nylig kunne forskere direkte observere individuelle neuroner på arbejdet. Nu lancerer Allen Institute for Brain Science i Seattle Allen Brain Observatory til at bruge denne nye teknologi til at undersøge kognition på en usædvanlig måde: de får mus til at se film.
Projektet involverer 25 labmus, der er genetisk konstrueret, så deres neuroner lyser, når de fyres, rapporterer Arlene Weintraub på Forbes . Hver mus havde også et lille vindue implanteret i hovedet, så forskere kunne observere de fluorescerende neuroner i deres visuelle cortex.
Gnavere løb på en løbebånd, mens de så et klip fra åbningen af Orson Welles ' Touch of Evil fra 1958 . Da billederne dukkede op på skærmen foran dem, registrerede forskerne deres hjerneaktivitet med et to-fotonmikroskop.
Selvom dette kan virke som et usædvanligt valg for studiet, ifølge Jon Hamilton ved NPR, ser denne kult-klassiske films tre-minutters åbningsscene ud som om den var skræddersyet til undersøgelsen. ”Det er sort / hvidt, og det har dejlige kontraster, og det har et langt skud uden at have mange afbrydelser, ” forklarer Christof Koch, videnskabelig chef ved Allen Institute.
Filmen så ud til at være et hit med musene. R. Clay Reid, en senior efterforsker af projektet fortæller Weintraub, at de 18.000 overvågede neuroner lyser op. ”I løbet af filmen reagerede neuroner på forskellige dele af den på forskellige tidspunkter og på interessante måder, ” siger han. ”Det var ganske bemærkelsesværdigt, hvor forskellige reaktionerne fra forskellige neuroner var på disse stimuli.”
Mikroskopet blev registreret, når en neuron fyrede og dens intensitet. Korrelering af data med billedet på skærmen gjorde det muligt for forskerne at kortlægge funktionen af hver neuron. For eksempel fyrede nogle neuroner kun, når lodrette linjer dukkede op på skærmen. Andre tændtes, når kameraet panorerede. Forskerne udførte også adskillige andre eksperimenter, såsom at vise musebilleder af insekter eller dyr og billeder af sorte og hvide bjælker og registrere, hvordan neuronerne reagerede. Projektet tog fire år og involverede 360 eksperimentelle sessioner og producerede 30 terabyte data, rapporterer Helen Shen hos Nature .
Forskningen har allerede afsløret nogle usædvanlige mønstre, rapporterer Brendan Cole hos Wired . De samme neuroner, der fyrer, når musene for eksempel ser på et foto af en sommerfugl, tændes også, når kameraet panorerede under filmen. Hvorfor nøjagtigt ikke vides, men forskerne på Allen håber, at det videnskabelige bredere samfund vil hjælpe dem med at finde ud af det.
Derfor offentliggjorde de offentligt datasættet som en del af open source Allen Brain Atlas. Dette projekt har været vært for forskellige data om mus og menneskelige hjerner siden 2006 og er en del af Microsofts medstifter Paul Allens ambitiøse projekt på halv milliarder dollars til kortlægning af den menneskelige hjerne.
”Dette er dybest set en bonanza, ” fortæller beregningsneurovidenskabsmand Steven Zucker ved Yale University til Shen. ”Det er som om nogen åbnede døren ind i verdens største neurovidenskabelige laboratorium for teoretikere over hele verden og sagde: 'Kom ind og leg med vores data.'”
Disse 18.000 neuroner er bare en meget lille start. ”Da vi er færdige, vil det være et så komplet encyklopædisk datasæt, der er online, og som forskere kan dele og bruge som udgangspunkt, ” fortæller Reid til Weintraub. Det næste trin er at udvide arbejdet til at overvåge musene, mens de udfører andre opgaver. Der er endnu ikke noget ord om, hvorvidt det vil omfatte at tage dem tilbage til filmene.
