W ostatnich latach, dzięki postępowi w technologiach obrazowania (jak fMRI o wysokiej rozdzielczości) i możliwości hodowania trójwymiarowych struktur mózgu w laboratorium (organoidów), naukowcy dokonali szeregu odkryć, które dosłownie wywróciły do góry nogami wiele ugruntowanych teorii.

Trudno wskazać jedno, absolutnie najbardziej zaskakujące odkrycie, ponieważ neurobiologia to obecnie prawdziwy festiwal przełomów, ale trzy obszary wzbudziły największe zdziwienie w środowisku naukowym, kwestionując to, co wydawało się pewne.

Czy świadomość jest „z tyłu głowy”?

Jednym z najdłużej trwających i najbardziej fundamentalnych sporów w neurobiologii jest kwestia lokalizacji świadomości, czyli naszego „ja”. Przez lata dominowała teoria, że klucz do świadomości leży w korze przedczołowej – czyli w przedniej części mózgu, odpowiedzialnej za wyższe funkcje poznawcze, planowanie i racjonalne myślenie.

Jednak największe badania porównawcze, w których testowano dwie główne konkurencyjne teorie świadomości (teorię zintegrowanej informacji – IIT i teorię globalnej przestrzeni neuronowej – GNWT), przyniosły nieoczekiwane wyniki. Okazało się, że ślady przetwarzania informacji, które wydają się kluczowe dla pojawienia się świadomości, są silnie związane z tylnymi regionami mózgu, a nie z korą przedczołową, jak wcześniej sądzono.

To odkrycie jest szokujące, ponieważ sugeruje, że nasza świadomość może być bardziej związana z obszarami odpowiedzialnymi za percepcję i przetwarzanie sensoryczne, a nie z „centrum dowodzenia” odpowiedzialnym za myślenie abstrakcyjne. Oznacza to potencjalną rewolucję w sposobie, w jaki badamy stany świadomości, w tym śpiączkę czy narkozę.

Samodzielne „składanie się” miniaturowych mózgów

Drugim, niezwykle zaskakującym obszarem jest rozwój organoidów mózgowych, czyli miniaturowych, trójwymiarowych struktur hodowanych z ludzkich komórek macierzystych w laboratorium. Choć sama technika nie jest nowa, to stopień złożoności, jaki osiągnęły te struktury w ostatnich latach, zaskoczył nawet samych badaczy.

Naukowcy z Japonii stworzyli tzw. asembloidy, łącząc organoid naśladujący korę mózgową z organoidem wzgórza (struktury odpowiedzialnej za przekazywanie sygnałów sensorycznych). Ku zdziwieniu, struktury te zaczęły samodzielnie się komunikować. Włókna nerwowe obu organoidów rosły ku sobie, tworząc synapsy (połączenia nerwowe) podobne do tych w prawdziwym mózgu. Co więcej, aktywność neuronów w asembloidach zaczęła się synchronizować w charakterystycznych falach, a kora połączona ze wzgórzem dojrzewała znacznie szybciej.

To oznacza, że podstawowe zasady organizacji i współpracy różnych regionów mózgu są w pewnym sensie zakodowane w samych komórkach i nie potrzebują całego organizmu do zainicjowania złożonych połączeń. Ostatnie osiągnięcia obejmują również stworzenie organoidów wieloregionalnych (MRBO) wyposażonych w podstawowe naczynia krwionośne, co otwiera nowe możliwości w badaniu chorób neuropsychiatrycznych, takich jak autyzm czy schizofrenia.

Zaskakujące podobieństwo mózgu do wszechświata

To odkrycie brzmi jak coś z pogranicza fantastyki naukowej, a jednak zostało zweryfikowane przez astrofizyków i neurochirurgów. W 2020 roku naukowcy porównali strukturę kosmicznej sieci (sieci galaktyk, gromad i supergromad) ze strukturą sieci neuronowej w ludzkim mózgu.

Wyniki były zdumiewające: oba systemy, mimo różnicy skali sięgającej 27 rzędów wielkości, wykazywały zaskakujący poziom strukturalnego podobieństwa.

• Skład: Zarówno w mózgu, jak i we wszechświecie, materia (neurony/galaktyki) stanowi około 30% całkowitej masy/energii, podczas gdy pozostałe 70% to w mózgu woda, a we wszechświecie ciemna energia, które odgrywają pozornie bierną rolę.
• Organizacja: Zarówno neurony, jak i galaktyki, układają się w długie włókna, połączone w węzły.

To odkrycie nie oznacza, że mózg jest wszechświatem, ale sugeruje, że istnieje pewna uniwersalna zasada, według której natura organizuje złożone sieci, niezależnie od tego, czy są to biliony galaktyk, czy miliardy neuronów.

Inne fascynujące odkrycia

Oprócz tych trzech przełomów, naukowców zaskoczyły również inne, bardziej szczegółowe wyniki badań:

• Neurobiologia kreatywności: Zidentyfikowano wspólny obwód mózgowy odpowiedzialny za kreatywność. Co ciekawe, u niektórych pacjentów z uszkodzeniami mózgu zaobserwowano nagły wzrost kreatywności, co koreluje z określonymi wzorcami uszkodzeń w tej sieci. To sugeruje, że czasami "wyłączenie" pewnych obszarów (np. tych odpowiedzialnych za monitorowanie i zachowania oparte na regułach) może uwolnić potencjał twórczy.
• Wpływ pozytywnego myślenia na odporność: Badania wykazały, że świadome pobudzanie układu nagrody w mózgu (np. poprzez wyobrażanie sobie pozytywnych wydarzeń) może przełożyć się na lepszą odpowiedź immunologiczną organizmu po szczepieniu. To pierwsze badanie na ludziach, które tak wyraźnie łączy procesy mentalne z fizyczną reakcją układu odpornościowego.