Πώς ο εγκέφαλος γνωρίζει τι είναι σημαντικό;

Φωτεινοί σηματοδότες, διαφημίσεις με νέον, μια… ζούγκλα οδικής σήμανσης. Οταν μαθαίνει κανείς να οδηγεί συχνά είναι δύσκολο να διακρίνει σημαντικές και λιγότερο σημαντικές πληροφορίες.

Το πώς ακριβώς ο εγκέφαλος μαθαίνει ποιες εικόνες είναι πιο σημαντικές σε σχέση με άλλες, αποτέλεσε αντικείμενο έρευνας από την καθηγήτρια Sonja Hofer στο Βιοκέντρο του Πανεπιστημίου της Βασιλείας.

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα, στο επιστημονικό περιοδικό Neuron, η Hofer και μια ομάδα νευροεπιστημόνων έδειξαν πως η μάθηση της καταλληλότητας των εικόνων τροποποιεί σημαντικά τα νευρωνικά δίκτυα του εγκεφάλου. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να βοηθήσουν το μυαλό να επεξεργαστεί και να ταξινομήσει την υπερφόρτωση των ερεθισμάτων που υπάρχουν στο περιβάλλον, πολύ πιο αποτελεσματικά.

Το πώς αντιλαμβανόμαστε το περιβάλλον μας, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από ό,τι έχουμε δει και ό,τι έχουμε μάθει. Για παράδειγμα οι έμπειροι οδηγοί δεν χρειάζεται να σκεφτούν δύο φορές για την αξιολόγηση της κατάστασης κυκλοφορίας. Μπορούν να φιλτράρουν τις σχετικές πληροφορίες από μια πληθώρα άλλων, άσχετων ερεθισμάτων και έτσι να αντιδράσουν πιο γρήγορα. Σε αντίθετη με αυτούς, οι αρχάριοι χρειάζονται πολύ περισσότερο χρόνο για να επεξεργαστούν τις νέες πληροφορίες.

Η ομάδα της Hofer στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας σε συνεργασία με το Πανεπιστημιακό Κολλέγιο του Λονδίνου, εξέτασαν το ζήτημα του τρόπου επεξεργασίας των αισθητήριων ερεθισμάτων και κατά πόσο ο εγκέφαλος βελτιστοποιείται μέσω της μάθησης.

Ο εγκέφαλος μαθαίνει να διακρίνει μεταξύ των εικόνων

Για να γίνει αυτό, η ομάδα της καθηγήτριας Hofer διερεύνησε τον οπτικό φλοιό ποντικών και πιο συγκεκριμένα το τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για την επεξεργασία και την αντίληψη των οπτικών ερεθισμάτων. Οι ποντικοί παρακολούθησαν εικόνες μέσω ενός περιβάλλοντος εικονικής πραγματικότητας με μία από τις εικόνες να έχει συνδυαστεί με μία ανταμοιβή. Μέσα σε μία εβδομάδα τα ζώα είχαν μάθει να διακρίνουν ανάμεσα στις εικόνες και να ανταποκρίνονται αναλόγως. Αυτή η μάθηση αντικατοπτρίζει τη δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων στον οπτικό φλοιό του οποίου οι απαντήσεις καταγράφονται και παρακολουθούνται κατά τη διάρκεια της μάθησης. Ενώ οι αποκρίσεις στον εγκέφαλο των αρχάριων ποντικών δεν ήταν καθορισμένες, εντούτοις αντέδρασαν πιο συγκεκριμένα, μετά από μία εβδομάδα κατάρτισης.

Η μάθηση βελτιστοποιεί την επεξεργασία κινήτρων

«Από μέρα σε μέρα, η απόκριση των νευρώνων στις εικόνες έγινε όλο και πιο διακριτή και αξιόπιστη», λέει ο Adil Χαν, ένας από τους δύο πρώτους συγγραφείς της μελέτης. Ο ίδιος εικάζει ότι οι αλλαγές στον εγκέφαλο θα μπορούσαν επίσης να μας επιτρέψουν να επεξεργαστούμε σημαντικές πληροφορίες από το περιβάλλον μας πιο αποτελεσματικά και ίσως αυτές κρύβονται πίσω από την ικανότητά μας να αντιδρούμε άμεσα σε σημαντικά οπτικά ερεθίσματα. Οι επιστήμονες έδειξαν επίσης ότι διαφορετικά εσωτερικά και εξωτερικά σήματα επηρεάζουν την επεξεργασία των οπτικών ερεθισμάτων.

«Παρατηρήσαμε ότι η ανταπόκριση των νευρικών κυττάρων στα ίδια οπτικά ερεθίσματα έγινε λιγότερο ακριβής, όταν τα ποντίκια ασχολούνταν με ένα άλλο έργο, όπως για παράδειγμα όταν έπρεπε να διακρίνουν μεταξύ διαφορετικών οσμών. Τα οπτικά ερεθίσματα τότε χάνουν τη σημασία τους και δεν αναλύονται πλέον τόσο αποτελεσματικά από τον εγκέφαλο», λέει ο Χαν.

Αξίζει να σημειωθεί ότι, η προσδοκία ενός ερεθίσματος, ακόμη και πριν αυτή εμφανιστεί, και η αναμονή της ανταμοιβής άλλαξε επίσης τη δραστηριότητα των συγκεκριμένων εγκεφαλικών κυττάρων. Αυτό σημαίνει ότι από τη μια στιγμή στην άλλη ο εγκέφαλός μας μπορεί να επεξεργαστεί το ίδιο ερέθισμα αρκετά διαφορετικά, ανάλογα με τη σημασία του και το ενδιαφέρον του γι’ αυτό.

Τα εσωτερικά σήματα επηρεάζουν την οπτική αντίληψη

Παραδοσιακά, θεωρήθηκε ότι ο οπτικός φλοιός επεξεργάζεται αποκλειστικά οπτικές πληροφορίες. Η μελέτη, ωστόσο, επιβεβαιώνει ότι κατά τη διάρκεια της μάθησης και πολλά άλλα σήματα από διάφορες περιοχές του εγκεφάλου μπορούν να επηρεάσουν τη δραστηριότητα σ’ αυτόν τον τομέα.

«Aυτό σημαίνει πως ό,τι έχουμε ήδη μάθει, οι προσδοκίες μας και το πλαίσιο μέσα στο οποίο βρισκόμαστε, έχουν μεγάλη επίδραση στην οπτική μας αντίληψη για το περιβάλλον», εξηγεί η Hofer.