Ο εγκέφαλος κρατά σημειώσεις όταν οι προσδοκίες συναντούν την πραγματικότητα

Όταν διαλέγουμε μια διαδρομή επειδή συνήθως δεν έχει κίνηση και τελικά συναντάμε μποτιλιάρισμα, είναι πιθανό να την ξανασκεφτούμε την επόμενη φορά. Οι καθημερινές αυτές εμπειρίες μάς οδηγούν να αναθεωρούμε τις προσδοκίες μας, με βάση όσα αποκαλύπτει η πραγματικότητα. Έτσι μπορούμε να προσαρμοζόμαστε, να εκτιμούμε τι θα ακολουθήσει και να οργανώνουμε την επόμενη κίνησή μας μέσα στην αβεβαιότητα. Με ποιον τρόπο καταγράφει, ωστόσο, ο εγκέφαλος την απόσταση ανάμεσα σε αυτό που προβλέπουμε και σε αυτό που συμβαίνει;

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Yale μελέτησαν μια εγκεφαλική περιοχή που έχει ερευνηθεί λιγότερο, το προτείχισμα ή claustrum. Είναι ένα λεπτό στρώμα νευρικών κυττάρων, το οποίο βρίσκεται βαθιά στον εγκέφαλο και συνδέεται εκτεταμένα με τον εγκεφαλικό φλοιό. Ο ρόλος του, παρά τις πολλές αυτές συνδέσεις, δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Τα αποτελέσματα της έρευνας, που δημοσιεύτηκαν στο Nature Neuroscience, δείχνουν ότι οι νευρώνες του ενδέχεται να παρακολουθούν τόσο την αβεβαιότητα όσο και τη διαφορά ανάμεσα στην προσδοκία και στην τελική έκβαση.

Το πείραμα με το εικονικό διαστημόπλοιο

Για να εξετάσουν τη λειτουργία αυτής της λιγότερο γνωστής περιοχής, οι επιστήμονες μέτρησαν τη δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων σε επτά ασθενείς με επιληψία, στους οποίους είχαν ήδη τοποθετηθεί ηλεκτρόδια για κλινικούς σκοπούς. Την ώρα των καταγραφών, οι συμμετέχοντες έπαιξαν ένα ηλεκτρονικό παιχνίδι, χειριζόμενοι ένα εικονικό διαστημόπλοιο ανάμεσα σε πεδία αστεροειδών.

Καθώς οι ερευνητές μεταβάλλανε συχνά την πιθανότητα να είναι ασφαλές κάθε πέρασμα, οι παίκτες χρειάστηκε να τροποποιούν τη στρατηγική τους ώστε να μην συγκρουστούν. Με τη βοήθεια μαθηματικού μοντέλου, οι επιστήμονες εξέτασαν τη νευρωνική δραστηριότητα σε σχέση με δύο βασικές μεταβλητές:

• Την υποκειμενική αβεβαιότητα, δηλαδή την εκτίμηση του μαθηματικού μοντέλου για το πόσο αβέβαιη ήταν η θέση του ασφαλούς περάσματος.
• Το σφάλμα πρόβλεψης (prediction error), δηλαδή τη διαφορά ανάμεσα στο αποτέλεσμα που ανέμενε ο παίκτης και σε εκείνο που σημειώθηκε τελικά.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, έντονη δραστηριότητα καταγράφηκε τόσο στο προτείχισμα όσο και στον πρόσθιο προσαγώγιο φλοιό (ACC), ο οποίος συμβάλλει στην καθοδήγηση της συμπεριφοράς. Περίπου το 70% των νευρώνων στις δύο αυτές περιοχές ενεργοποιήθηκε στη διάρκεια του παιχνιδιού. Η αμυγδαλή, που συνδέεται με τα συναισθήματα, παρουσίασε αντιθέτως χαμηλότερη ενεργοποίηση, περίπου 30%.

Claustrum και ACC: Διαφορετική ανταπόκριση στις ανατροπές

Και οι δύο περιοχές φάνηκε να έχουν κεντρική σημασία για την ανίχνευση της αβεβαιότητας. Ωστόσο, η έρευνα εντόπισε διαφορές τόσο στη χρονική στιγμή όσο και στον τρόπο με τον οποίο ενεργοποιούνταν.

Τα σήματα αβεβαιότητας στον πρόσθιο προσαγώγιο φλοιό (ACC) παρέμεναν ενεργά και στα διαλείμματα μεταξύ των δοκιμασιών. Αυτό υποδηλώνει ότι η περιοχή διατηρούσε πληροφορίες για τη σταθερότητα του περιβάλλοντος, προτού παρουσιαστεί η επόμενη πρόκληση. Παράλληλα, οι νευρώνες του δεν αντιδρούσαν όλοι με τον ίδιο τρόπο: ορισμένοι συνδέονταν με την επιτυχία, δηλαδή την αποφυγή αστεροειδούς, ενώ άλλοι με την αποτυχία και τη σύγκρουση.

Αντίθετα, το προτείχισμα (claustrum) φάνηκε να καταγράφει την αβεβαιότητα για το τι θα συνέβαινε στη συνέχεια και την απόκλιση από την προσδοκία, κυρίως την ώρα που οι παίκτες επιχειρούσαν να αποφύγουν τους αστεροειδείς. Οι νευρώνες που εξετάστηκαν παρουσίαζαν εντονότερη ανταπόκριση στις συγκρούσεις, ιδίως όταν οι παίκτες διέθεταν λιγότερα στοιχεία για τη θέση του ασφαλούς περάσματος.

Τι δείχνουν τα ευρήματα για την εγκεφαλική αβεβαιότητα

Η διαφορετική χρονική πορεία των σημάτων αφήνει να εννοηθεί ότι οι δύο περιοχές μπορεί να συμπληρώνουν η μία τη λειτουργία της άλλης. Ο πρόσθιος προσαγώγιος φλοιός (ACC) φαίνεται να ελέγχει την αξιοπιστία των προβλέψεων, ακόμη και πριν προκύψει η επόμενη πρόκληση. Αντίστοιχα σήματα στο προτείχισμα καταγράφονταν κυρίως κατά την προσπάθεια των παικτών να αποφύγουν τους αστεροειδείς, όταν οι προσδοκίες τους ελέγχονταν στην πράξη.

Με αυτόν τον τρόπο, η μελέτη συνδέει τη δραστηριότητα του προτειχίσματος με την απόσταση ανάμεσα σε όσα προβλέπουμε και σε όσα τελικά συμβαίνουν. Χρειάζεται ακόμη να διερευνηθεί αν και με ποιον τρόπο αυτή η πληροφορία συμβάλλει στην αλλαγή των επόμενων κινήσεών μας. Το εύρημα προσφέρει, πάντως, μια ενδιαφέρουσα ένδειξη για το πώς ο εγκέφαλος παρακολουθεί έναν κόσμο που δεν εξελίσσεται πάντοτε όπως περιμένουμε.