Synchronizacja neuronalna: orkiestra w mózgu

21 Czerwiec, 2020
 

Czy kiedykolwiek zastanawiałaś się nad tym w jaki sposób działają neurony? Jak komunikują się ze sobą w Twoim mózgu? Być może Cię to zaskoczy, ale synchronizacja neuronalna, która panuje w Twoim mózgu, przypomina prawdziwą orkiestrę.

W ostatnich dekadach przeprowadzano sporo badań dotyczących mózgu i jego sposobu działania. Naukowców interesuje to, w jaki sposób neurony wytwarzają uczucia, koncepcje lub rzeczywistość. Wydaje się, że za każdą z tych kwestii stoi synchronizacja neuronalna.

Na początku uważano, że układ nerwowy posiada hierarchię. Na przykład grupa neuronów odpowiadała za kodowanie określonych rzeczy, następnie dzieliła się tymi informacjami z bardziej wyspecjalizowaną grupą, która na koniec przekazywała je do ostatniego neuronu, odpowiadającego za przetwarzanie wszystkich informacji jako całości.

Podświetlony mózg dziecka - synchronizacja neuronalna

Jednak taka wyspecjalizowana grupa musiałaby składać się z ogromnej liczby neuronów, co uniemożliwiałoby jej zmieszczenie się w jednym miejscu. Kolejne ograniczenie tego podejścia polegało wytłumaczeniu różnych procesów poznawczych, takich jak uwaga czy oczekiwanie.

Kolejny mechanizm, który zaproponowano, to synchronizacja neuronalna. Zgodnie z jej założeniami mózg działa w zdecentralizowany sposób. Jest zdolny przetwarzać w tym samym momencie różne informacje, aktywując jednocześnie wiele obszarów.

 

To sprawia, że synchronizacja neuronalna byłaby odpowiedzialna za bardzo szczegółowe koordynowanie wszystkich działań mózgu.

Synchronizacja neuronalna

Skoordynowany wysiłek Twoich neuronów sprawia, że różne grupy neuronów, pochodzące z wielu różnych obszarów, są w stanie w sposób dynamiczny i funkcjonalny łączyć swoje siły.

Takie działanie stanowi klucz do skutecznej komunikacji mózgu. Może do tego dochodzić na wiele sposobów. Na przykład może pojawiać się synchronizacja dwóch różnych neuronów, które znajdują się w pobliżu lub dwóch różnych grup umieszczonych na przeciwnych końcach mózgu.

Podświetlony mózg - synchronizacja neuronalna

Jednak jest to możliwe jedynie jeśli w tych grupach neuronów istnieje wzorzec aktywności elektrycznej. Neurony są w stanie komunikować się ze sobą jedynie jeśli sygnały wejściowe i wyjściowe pojawiają się w tym samym momencie.

Opisując ten fenomen od strony technicznej należy zaznaczyć, że potencjały czynnościowe muszą występować w tym samym czasie. Jednak nieskoordynowane epizody również stanowią część synchronizacji neuronalnej, ponieważ pozwalają dokonywać zmian między stanami poznawczymi i zadaniami.

 

Dowody na istnienie synchronizacji neuronalnej

Jak już stwierdziliśmy wcześniej, synchronizacja zachodząca między neuronami lub grupami neuronów jest niezbędna do połączenia różnych obszarów mózgu i skutecznego wykonywania różnych zadań. Jeden z najczęściej opisywanych procesów kognitywnych stanowi język.

Podczas jednego z badań poproszono studentów, aby zwracali uwagę na słowa, które słyszą lub widzą. Mogły być to czasowniki lub nazwy, precyzyjne albo abstrakcyjne. Badano wygląd ich fal mózgowych, gdy widzieli lub czytali te słowa, aby wyliczyć ich synchroniczność.

Świecący mózg kobiety

Wyniki wykazały, że czasowniki wywołują mniejszą synchronizację w płacie czołowym niż nazwy. Precyzyjne nazwy wywoływały większą synchronizację między dwoma półkulami niż nazwy abstrakcyjne.

Z kolei wchodzenie w interakcje z innymi osobami wytwarza między nimi synchronizację neuronalną. Aktywność mózgu każdej osoby synchronizuje się z tą drugiej osoby jeśli na przykład prowadzą rozmowę.

Kolejne badanie koncentrowało się przez cały kurs na grupie studentów uczestniczących w tych samych zajęciach. Wykazało ono, że kiedy studenci byli zmotywowani i cieszyli się ze swoich zajęć, ich mózgi synchronizowały się z większością współuczestników kursu.

 

Co to oznacza?

Odkrycia dotyczące synchronizacji neuronalnej stanowią narzędzia pozwalające nam zrozumieć w jaki sposób mózg przetwarza informacje, jak odnosi się do reszty naszego ciała i w jaki sposób ludzie nawiązują między sobą nić porozumienia.

Poza tym można je wykorzystać, aby zrozumieć niektóre zaburzenia mózgu i psychologiczne. U różnych jednostek cierpiących na schizofrenię lub autyzm obserwowano niezsynchronizowane wzorce aktywności mózgowej. Może się to wiązać z ich sposobem postrzegania rzeczywistości lub celem komunikacji.

  • Niklitschek, S.L., Pino P.1 y Aboitiz F.D. (2011). Sincronía neuronal y esquizofrenia: luces y sombras. Revista chilena de neuro-psiquiatría, 49(4), 372-380.