Decyzje pod mikroskopem mózgu
Każdego dnia podejmujemy dziesiątki, jeśli nie setki decyzji – od wyboru drogi do pracy, poprzez sięgnięcie po filiżankę kawy, po planowanie wieczornego odpoczynku. Te niewidoczne na zewnątrz czynności to jednak skomplikowane procesy, które w mózgu przypominają istne symfonie chemii i elektryczności. Właśnie nad ich dekodowaniem pracują naukowcy z Virginia Tech’s Fralin Biomedical Research Institute, wykorzystując zaawansowane technologie do śledzenia aktywności mózgu w czasie rzeczywistym.
Ukryta harmonia myśli
Dr P. Read Montague Jr., czołowy neuronaukowiec i dyrektor Centrum Badawczego Neurobiologii Człowieka, formułuje pozornie banalne pytanie: „Co dzieje się w twoim mózgu, gdy decydujesz się skręcić w lewo czy w prawo, albo wybrać kawałek czekoladowego ciasta zamiast marchewek?”. Z pozoru prosta zagadka skrywa złożoną grę neuroprzekaźników, takich jak dopamina i serotonina, które działają jak chemiczne reżysery naszego dnia codziennego.
Zespół Montague’a, uzbrojony w nowoczesne narzędzia, od funkcjonalnej rezonansu magnetycznego (fMRI) po przełomowe czujniki noszone na głowie, udowodnił, że magia naszego mózgu nie odbywa się w próżni. To złożony proces, w którym każdy wgląd w aktywność mózgu przybliża nas do rozumienia, jak powstają nasze decyzje.
Przełamywanie barier w badaniach
Naukowcy z zespołu dr. Montague’a dokonali niedawno przełomu, który zyskał uznanie w środowisku naukowym. W badaniach opublikowanych w prestiżowym czasopiśmie „Neuron” zdołali po raz pierwszy śledzić w czasie rzeczywistym aktywność dopaminy i serotoniny w umysłach osób podejmujących decyzje. Współpraca z chirurgami z Wake Forest University School of Medicine umożliwiła przeprowadzenie tych badań na pacjentach z chorobą Parkinsona, którym implantowano elektrody w mózg, a następnie proszono ich o wykonanie specjalnie zaprojektowanych gier komputerowych. Obserwacje te pozwoliły na uchwycenie chemicznych mechanizmów wyboru w ich najczystszej formie.
Kwantowy skok ku przyszłości
Kolejnym krokiem milowym w tych badaniach jest Laboratorium Magnetometrii Człowieka w Virginia Tech – unikalne miejsce, gdzie naukowcy mogą rejestrować najsubtelniejsze sygnały magnetyczne z mózgu. Specjalne laboratorium, osłonięte przed zakłóceniami z pola magnetycznego Ziemi, przypomina schron podwodny, ale kryje w sobie zaawansowaną technologię na miarę XXI wieku.
Serce laboratorium stanowią czujniki Optically Pumped Magnetometry (OPM), które wykorzystują zasady fizyki kwantowej do pomiaru aktywności mózgu bez potrzeby zastosowania inwazyjnych metod. OPM to prawdziwa rewolucja, porównywalna do przeskoku od komputerów stacjonarnych do smartfonów. Co najważniejsze, technologia ta pozwala na badanie aktywności mózgu podczas swobodnych ruchów czy interakcji społecznych. Możliwość badania osób w ich naturalnym środowisku otwiera drzwi do zupełnie nowych wniosków na temat tego, jak nasz mózg działa w codziennym życiu.
Słownik pojęć
- Neuroprzekaźniki: Związki chemiczne, takie jak dopamina i serotonina, które odgrywają kluczową rolę w komunikacji między komórkami nerwowymi, wpływając na nasze decyzje, nastrój i zachowanie.
- Magnetometria optyczna (OPM): Nieinwazyjna technologia obrazowania mózgu, która mierzy pola magnetyczne generowane przez aktywność neuronalną za pomocą czujników kwantowych.
- Hiperskaning: Technika pozwalająca na równoczesne rejestrowanie aktywności mózgowej u wielu osób podczas ich wzajemnych interakcji.
Ciekawostki i wiedza w pytaniach
Jakie pytanie dr Montague stawia u podstaw swoich badań?
Pyta, co dzieje się w naszym mózgu, gdy decydujemy się np. skręcić w lewo lub prawo bądź wybrać między ciastem a marchewkami.
Dlaczego osłona magnetyczna w Laboratorium Magnetometrii Człowieka jest istotna?
Chroni przed zakłóceniami pola magnetycznego Ziemi, dzięki czemu możliwe jest rejestrowanie wyjątkowo słabych sygnałów magnetycznych pochodzących z mózgu.
Czym technologia OPM różni się od tradycyjnych urządzeń MRI?
OPM jest bardziej przenośne i pozwala na badanie aktywności mózgu podczas ruchu, podobnie jak smartfony zrewolucjonizowały dostęp do technologii w porównaniu z komputerami stacjonarnymi.
Co udało się osiągnąć zespołowi Montague’a w badaniu opublikowanym w „Neuron”?
Pierwszy raz udało się śledzić w czasie rzeczywistym aktywność dopaminy i serotoniny u ludzi podejmujących decyzje.
Nowoczesne technologie badające aktywność mózgu stają się narzędziami, które mogą rewolucjonizować medycynę, neurolingwistykę i rozumienie zachowań człowieka. Odkrycia zespołów takich jak dr Montague’a zbliżają nas nie tylko do pełniejszego obrazu procesów myślowych, ale także do znalezienia nowych sposobów leczenia zaburzeń neurologicznych i psychicznych, które na co dzień wpływają na życie milionów ludzi.
