دکتر پل گلیمچر، رئیس دپارتمان علوم اعصاب و فیزیولوژی و مدیر مؤسسه علوم اعصاب در دانشکده پزشکی گروسمن دانشگاه نیویورک، درباره این پژوهشگران اظهار کرد: «آنها بزرگ‌ترین مجموعه داده‌ای را که تاکنون در این مقیاس تصور شده بود، ایجاد کرده‌اند.» گلیمچر هم که البته در این پژوهش جدید دخیل نبود، به شبکه سی‌ان‌ان گفت: «در حوزه علوم اعصاب، این رویداد در تاریخ به‌عنوان یک واقعه بزرگ ثبت خواهد شد.»
ایجاد نقشه‌ای جامع
برای ساخت این نقشه، پژوهشگران ابتدا یک روش استاندارد ایجاد کردند که در تمام آزمایشگاه‌ها به اشتراک گذاشته شد. سپس فعالیت عصبی موش‌ها را در حالی که به محرک‌های بصری پاسخ می‌دادند، ردیابی کرده و بعد تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط هر آزمایشگاه را یکپارچه کردند. این پروژه که هفت سال به طول انجامید، در دو مطالعه ارائه شده و یافته‌های آن در مجله نیچر منتشر شد.
الکساندر پوژه، استاد تمام علوم اعصاب پایه در دانشگاه ژنو و یکی از نویسندگان مطالعه اول و نویسنده ارشد مطالعه دوم، به سی‌ان‌ان گفت: «ما اساسا دو نتیجه بزرگ به دست آوردیم، به همین دلیل دومقاله منتشر کردیم.»مطالعه اول توزیع گسترده فعالیت الکتریکی مرتبط با تصمیم‌گیری را شرح داد، درحالی که مطالعه دوم ازاین داده‌هابرای ارزیابی تأثیر انتظارات بر انتخاب‌ها استفاده کرد. او افزود: «ما از صفر شروع کردیم. هیچ‌کسی پیش از این چنین کاری را امتحان نکرده بود.»
فعالیت عصبی؛ گسترده‌تر از تصورات قبلی
تحقیقات پیشین نشان‌می‌دادخوشه‌های کوچکی ازنورون‌ها فقط دربرخی ازنواحی مغز،عمدتا دربخش‌های مرتبط با ورودی‌های حسی و شناخت، در طول تصمیم‌گیری فعال می‌شوند اما نقشه جدید نشان می‌دهد فعالیت عصبی بسیار گسترده‌تر است و سیگنال‌های الکتریکی در مراحل مختلف تصمیم‌گیری تقریبا در تمام مغز موش جریان می‌یابد.
محدودیت روش‌های قدیمی
ده‌ها سال است که دانشمندان فعالیت مغزی را در طول وظایف خاص با استفاده از الکترودهای ثبت پالس‌های الکتریکی یک نورون، مطالعه می‌کردند اما ثبت فعالیت یک نورون در هر زمان دشوار و کند بود؛ چندی ماه کار فقط داده‌هایی از حدود ۱۰۰ نورون به دست می‌داد که این روش را برای مطالعه نواحی بسیار خاص مغز مناسب می‌کرد.
پیشرفت با فناوری نوین
در دهه گذشته، علوم اعصاب با توسعه فیبرهای عصبی دیجیتال به نام نوروپیکسلز جهشی بزرگ به جلو برداشت. این فیبرهای حساس که می‌توانند فعالیت هزاران نورون را به‌طور همزمان رصد کنند ابزار ضروری ایجاد این نقشه جدید بودند. پوژه گفت: «ما از بررسی چند صد نورون در یک ناحیه به ۶۰۰ هزار نورون در تمام نواحی مغز رسیدیم.»
موش‌ها و تصمیم‌گیری
در آزمایش‌ها، موش‌ها کلاه‌های الکترودی به سر داشتند و یک چرخ فرمان کوچک را می‌چرخاندند تا حرکت یک دایره راه‌راه سیاه‌وسفید روی صفحه نمایش را کنترل کنند. این دایره به‌طور مختصر در سمت چپ یا راست صفحه ظاهر می‌شد و موش‌هایی که موفق می‌شدند دایره را به مرکز هدایت کنند، پاداشی به‌صورت آب قند دریافت می‌کردند. در حین پاسخ موش‌ها به آنچه می‌دیدند، فیبرها، سیگنال‌های الکتریکی مغز آنها را ثبت می‌کردند.
بر اساس این نقشه، فعالیت ابتدا در نواحی پشتی مغز که ورودی‌های بصری را پردازش می‌کنند، افزایش یافت. سپس فعالیت در سراسر مغز گسترش یافت و نواحی کنترل‌کننده حرکت در زمانی که تصمیم موش به حرکت منجر می‌شد، فعال شدند. فعالیت گسترده مغزی پس از دریافت پاداش آب قند نیز مشاهده شد. پوژه اظهار کرد: «این فقط چند ناحیه که درگیر نیست، بلکه شبکه‌ای بسیار بزرگ از نواحی است که با هم کار می‌کنند.»
چالش اضافی
پژوهشگران یک چالش اضافی برای موش‌ها ایجاد کردند. گاهی اوقات دایره کم‌رنگ یا تقریبا نامرئی بود. برای تصمیم‌گیری درباره جهت چرخاندن چرخ برای دریافت پاداش، موش‌ها باید آنچه در تلاش‌های قبلی دیده بودند را به خاطر می‌آوردند. پوژه توضیح داد: «این به‌عنوان دانش پیشین شناخته می‌شود. هر تصمیمی که می‌گیرید به این شکل است.»
نوروساینتیست‌ها پیشتر فرض کرده بودند که مغز در مراحل اولیه تصمیم‌گیری به دانش پیشین دسترسی پیدا می‌کند، به‌طوری که «به‌محض شروع پردازش محرک حسی، این کار را در زمینه آنچه انتظار دارید انجام می‌دهید.» نقشه مغزی تأیید کرد که این پیش‌بینی درست بوده است.
مقایسه با پروژه‌های بزرگ علمی
گلیمچر اظهار کرد که وسعت همکاری بین‌المللی که این نقشه فعالیت مغزی را تولید کرد، برای علوم اعصاب تحول‌آفرین است. اوگفت:«به‌طور سنتی، علوم زیستی علمی آزمایشگاه به آزمایشگاه بوده است»، برخلاف همکاری‌های چندآزمایشگاهی که اغلب در فیزیک و نجوم رخ می‌دهد. مثال بارز این همکاری‌ها، پروژه نقشه‌برداری دیجیتال آسمان اسلون شامل صدها اخترفیزیکدان و ستاره‌شناس بوده که دقیق‌ترین نقشه‌های سه‌بعدی از جهان را تولید کرده و بیش از یک‌سوم آسمان شب را در بر می‌گیرد.گلیمچر افزود: «نقشه‌برداری دیجیتال آسمان اسلون روش جمع‌آوری داده‌های نجومی و توزیع آنها میان اخترفیزیکدانان را متحول کرد.» دیدگاه سازمان پژوهشی پشت این نقشه مغزی ( آزمایشگاه بین‌المللی مغز ) «ساخت نقشه‌ای مشابه اسلون برای مغز بود.»
الهام‌بخش همکاری‌های بیشتر
پوژه، یکی ازبنیان‌گذاران آزمایشگاه بین‌المللی مغز، ابراز امیدواری کردکه این نقشه اولین گام همکاری‌های بزرگ‌مقیاس میان نوروساینتیست‌ها باشد: «ما واقعا امیدواریم که این دستاورد کار گروه‌های دیگرراتشویق کندتا با این رویکرد کار کنند.»
