Po staletí byla dominantní metaforou pro vyvíjející se mozek „prázdná břidlice“ (tabula rasa ) – bezchybný povrch čekající na to, až na něj zkušenost zapíše své stopy. Nový výzkum Institutu vědy a techniky v Rakousku (ISTA) však tuto intuitivní představu zpochybňuje.
Výzkum prováděný na myších modelech ukazuje, že neurální obvody nezačínají naprázdno a postupem času se postupně naplňují spojeními. Naopak, rodí se „přetížené“ a chaotické, mají hustou, zdánlivě náhodnou síť spojení, která se pak zdokonaluje a optimalizuje, jak zvíře dospívá.
Model odmítnutí versus model růstu
Studie vedená neurologem Peterem Jonasem zkoumala hippocampus, kritickou oblast mozku zodpovědnou za prostorovou paměť a konsolidaci krátkodobých vzpomínek do dlouhodobého úložiště. Konkrétně tým analyzoval pyramidové neurony oblasti CA3, klíčový okruh v této oblasti.
Výsledky jsou v rozporu s tradičním očekáváním, že neuronové sítě se stávají hustšími a složitějšími, jak organismy stárnou. Místo toho vědci pozorovali prořezávací vzorec vývoje:
- Rný věk: Neuronová síť je extrémně hustá, s mnoha zdánlivě náhodnými spojeními.
- Zrání: Jak myš dospívá, tato spojení jsou selektivně eliminována nebo oslabena.
- Vyspělý věk: Výsledkem je vysoce optimalizovaná, strukturovaná a efektivní síť.
„Intuitivně byste očekávali, že síť časem poroste a bude hustší,“ vysvětluje Peter Jonas. “Tady vidíme pravý opak. Začíná to naplno a pak se to zjednodušuje a zefektivňuje.”
Proč začínat s příliš mnoha připojeními?
Výzkumníci naznačují, že tento „reengineering“ při narození slouží důležitému funkčnímu účelu. Hipokampus musí integrovat komplexní smyslové informace z očí, uší a nosu, aby vytvořil koherentní vzpomínky. Pro nezralé neurony je to extrémně pracný úkol.
Jonas věří, že “zpočátku bujná soudržnost” vytváří nezbytný základ pro efektivní komunikaci. Pokud by se neurony musely navzájem hledat od nuly v prázdném scénáři, proces učení by byl výrazně pomalejší.
Pro vizualizaci si představte navigaci:
* Model „vyřazení“: Představte si město s hustou, již existující sítí silnic. Abyste se dostali z bodu A do bodu B, jednoduše zvolíte tu nejefektivnější trasu. Infrastruktura již existuje; pouze optimalizujete svou cestu.
* Model Blank Slate: Představte si, že pokaždé, když potřebujete někam jet, musíte postavit novou silnici od nuly. Pro vyvíjející se mozek, který se snaží rychle učit, by to bylo extrémně časově náročné a neefektivní.
Tím, že mozek začíná s přemírou spojení, zajišťuje existenci potenciálních cest, což mu umožňuje vybrat a posílit ty nejužitečnější, zatímco zbytek vyřadí.
Pozorovatelné fáze vývoje
Tým sledoval elektrickou aktivitu a buněčné procesy ve třech různých fázích vývoje myší:
1. Novorozenec: Ihned po narození do 7–8 dnů.
2. Dospívající: Mezi 18. a 25. dnem.
3. Dospělý: Přibližně 45–50 dní.
Data konzistentně ukazovala, že hipokampální okruh se pohybuje od stavu vysoké hustoty a náhodnosti k přesné, strukturované síti. Toto selektivní „vybíjení“ se zdá být mechanismem, který umožňuje komplexní integraci smyslových dat potřebných pro tvorbu paměti.
Důsledky pro pochopení lidské povahy
Ačkoli jsou tato zjištění založena na myších modelech, nabízejí přesvědčivý nový pohled na neurovývoj. Otázkou zůstává, zda lidský mozek sleduje stejnou trajektorii. Pokud ano, znamená to, že naše schopnost učit se není budována přidáváním cihel na prázdnou zeď, ale spíše odstraněním přebytečného mramoru, abychom odhalili funkční sochu.
Teorie primární percepce vyvolává důležité otázky o vývoji v raném dětství a o tom, jak mohou faktory prostředí ovlivnit, která nervová spojení jsou zachována a která jsou vyřazena. To přesouvá pozornost z otázky kolik se učíme k otázce jak efektivně náš mozek organizuje tyto znalosti.
Mozek v podstatě nezačíná jako prázdná nádoba, kterou je třeba naplnit, ale jako složitý, přetížený systém, který se učí tím, že se zjednodušuje.
