Lukk øynene dine. Hva ser du? Bildene som danner er alle del av et bevisst mentalt landskap. Men hvordan hjernen behandler verden rundt deg forblir et mysterium for vitenskapen.
I det siste var det å umulig tisse ut vanskelighetene med hvordan den menneskelige hjerne gir mening om visuelle innspill. Det var først nylig at forskere direkte kunne observere individuelle nevroner på jobb. Nå lanserer Allen Institute for Brain Science i Seattle Allen Brain Observatory for å bruke denne nye teknologien for å undersøke kognisjon på en uvanlig måte: De lager mus og ser på film.
Prosjektet involverer 25 labmus som er genetisk konstruert slik at nevronene deres lyser opp når de blir avfyrt, melder Arlene Weintraub på Forbes . Hver mus hadde også et lite vindu implantert i hodet slik at forskere kunne observere de lysrørene i visuell cortex.
Gnagerne løp på tredemølle mens de så på et klipp fra åpningen av Orson Welles ' Touch of Evil fra 1958 . Da bildene dukket opp på skjermen foran dem, registrerte forskerne hjerneaktiviteten deres med et to-fotonmikroskop.
Selv om dette kan virke som et uvanlig valg for studien, ifølge Jon Hamilton ved NPR, virker denne kult-klassiske filmens tre minutter lange åpningsscene som den var skreddersydd for studien. "Det er svart og hvitt, og det har fine kontraster, og det har et langt skudd uten å ha mange avbrudd, " forklarer Christof Koch, sjef for vitenskapssjef ved Allen Institute.
Filmen så ut til å være en hit med musene. R. Clay Reid, en senioretterforsker på prosjektet forteller Weintraub at de 18.000 overvåkede nevronene tente på. "I løpet av filmen reagerte nevroner på forskjellige deler av den til forskjellige tider og på interessante måter, " sier han. "Det var ganske bemerkelsesverdig hvor varierte responsene fra forskjellige nevroner var på disse stimuli."
Mikroskopet ble registrert når et nevron skyt og dens intensitet. Korrelert med at data med bildet på skjermen tillot forskerne å kartlegge funksjonen til hvert nevron. Noen neuroner fyrte for eksempel bare opp når vertikale linjer dukket opp på skjermen. Andre tente på når kameraet panorerte. Forskerne gjennomførte også flere andre eksperimenter, for eksempel å vise musebilder av insekter eller dyr og bilder av svarte og hvite stolper, og registrere hvordan nevronene responderte. Prosjektet tok fire år og involverte 360 eksperimentelle økter, og produserte 30 terabyte med data, melder Helen Shen hos Nature .
Forskningen har allerede avslørt noen uvanlige mønstre, rapporterer Brendan Cole hos Wired . De samme nevronene som skyter når musene ser på et bilde av en sommerfugl, for eksempel, lyste også opp når kameraet panorerte under filmen. Hvorfor er ikke kjent, men forskerne på Allen håper det bredere vitenskapelige samfunnet vil hjelpe dem med å finne ut av det.
Derfor offentliggjorde de datasettet som en del av open-source Allen Brain Atlas. Dette prosjektet har vært vertskap for ulike data om mus og hjerner siden 2006 og er en del av Microsoft-grunnlegger Paul Allens ambisiøse halvmilliard dollar-prosjekt for å kartlegge den menneskelige hjernen.
"Dette er i utgangspunktet en bonanza, " forteller nevrovitenskapsmann Steven Zucker ved Yale University til Shen. "Det er som om noen åpnet døren til verdens største nevrovitenskapslaboratorium for teoretikere over hele verden og sa:" Kom inn og spill med dataene våre. "
De 18 000 nevronene er bare en veldig liten start. "Når vi er ferdige, vil det være et så komplett leksikon-datasett som er online, og som forskere kan dele og bruke som utgangspunkt, " sier Reid til Weintraub. Neste trinn er å utvide arbeidet til å overvåke musene når de utfører andre oppgaver. Ingen ord ennå om det vil omfatte å ta dem tilbake til filmene.
