Czy ludzki mózg ma fabrycznie zaprogramowany system operacyjny? Odpowiedzi na to pytanie dostarcza nowe badanie z Kalifornii.
Najnowsze badania pokazują, iż ludzki mózg może być od samego początku wyposażony w zestaw instrukcji umożliwiających rozumienie świata. Naukowcy porównują to z BIOS-em – systemem rozruchowym, który umożliwia działanie całej maszynerii, zanim pojawią się jakiekolwiek dane z otoczenia.
Mózg zaczyna działać jeszcze zanim cokolwiek zobaczy
Zespół naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz odkrył, iż już na bardzo wczesnym etapie rozwoju mózg wykazuje uporządkowaną aktywność elektryczną. Nie jest to jednak reakcja na bodźce zewnętrzne, ale spontaniczne, samodzielne tworzenie wzorców sygnałów przypominających te, które odpowiadają za przetwarzanie informacji sensorycznych.
Odkrycia dokonano w organoidach mózgowych, czyli trójwymiarowych modelach tkanki mózgowej wyhodowanych w laboratorium z ludzkich komórek macierzystych. Choć nie mają one połączeń ze zmysłami czy innymi organami, wykazują złożoną aktywność podobną do tej obserwowanej w rozwijającym się mózgu dziecka.
Neuronalny BIOS zapisany już na starcie
Jak czytamy w badaniu, naukowcy zaobserwowali, iż neurony w organoidach spontanicznie zaczynają się komunikować w określony sposób, emitując impulsy w sekwencjach czasowych przypominających tryb domyślny dorosłego mózgu. To sugeruje, iż nasze mózgi mogą posiadać wbudowany plan działania, który nie wymaga wcześniejszych doświadczeń zmysłowych, aby się uaktywnić.
Zdaniem naukowców ta aktywność nie powstaje pod wpływem doświadczeń, ale wynika z samej struktury i genetyki mózgu. Innymi słowy: rodzimy się z fabrycznym oprogramowaniem, które organizuje układ nerwowy jeszcze zanim zaczniemy cokolwiek czuć, widzieć czy słyszeć.
Dzięki organoidom naukowcy mogą badać najwcześniejsze etapy rozwoju ludzkiego mózgu bez konieczności ingerencji w rozwijający się organizm. Modele te rozwijają się w warunkach laboratoryjnych i są wolne od bodźców zmysłowych, co czyni je idealnym narzędziem do badania czystej aktywności neuronalnej. Zespół w swojej pracy wykorzystał specjalistyczne mikroczipy oparte na technologii CMOS, by precyzyjnie zarejestrować impulsy elektryczne poszczególnych neuronów w organoidach o wielkości kilku milimetrów.
To ogromny potencjał dla medycyny i neurologii
Odkrycie wrodzonych wzorców aktywności elektrycznej w rozwijającym się mózgu niesie ze sobą ogromny potencjał naukowy i medyczny. Przede wszystkim może zrewolucjonizować nasze rozumienie zaburzeń neurorozwojowych, takich jak autyzm czy ADHD, których przyczyny wciąż pozostają niejasne. Skoro mózg już na wczesnym etapie wykazuje uporządkowaną aktywność, to wszelkie odchylenia od tego neuronowego BIOS-u mogą być wczesnym sygnałem nieprawidłowości.
Naukowcy mogą teraz zyskać wgląd w to, jak kształtuje się zdrowa struktura neuronalna i jak różnią się od niej wzorce występujące w stanach chorobowych. To otwiera drogę do opracowania nowych terapii – od bardziej precyzyjnych leków, przez genetyczne narzędzia naprawcze, aż po metody wczesnej diagnostyki, pozwalające na interwencję jeszcze przed pojawieniem się objawów.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
