Mózg może tracić zdolność uczenia. Naukowcy odkryli przyczynę

Jak działa uczenie percepcyjne?

Uczenie percepcyjne to jeden z najważniejszych procesów w mózgu, który pozwala nam lepiej rozumieć otaczający świat. Dzięki niemu potrafimy rozpoznać znajomą twarz w tłumie, wychwycić zdenerwowanie w tonie głosu czy odróżnić przedmioty po dotyku, nie patrząc na nie. Na czym polega uczenie percepcyjne?

Ten mechanizm działa automatycznie. Mózg nieustannie analizuje bodźce i wyciąga wnioski, co pozwala szybciej reagować na zmiany w otoczeniu. Neurony łączą się w sieci i wymieniają informacje, a im częściej odbierają dany bodziec, tym sprawniej go przetwarzają. To przypomina trening mięśni – im częściej coś ćwiczymy, tym lepiej nam to wychodzi. Osoba ucząca się grać na gitarze na początku ma trudność z odróżnieniem strun po dotyku. Ale po pewnym czasie jej palce same wiedzą, gdzie się znajdują. Podobnie jest ze smakiem – próbując nowej potrawy, początkowo trudno wyłapać poszczególne składniki, ale z czasem zmysł smaku zaczyna rozpoznawać coraz więcej subtelnych niuansów.

Niektóre mutacje genetyczne zaburzają proces uczenia percepcyjnego

Nie u wszystkich ludzi proces uczenia percepcyjnego funkcjonuje bez zakłóceń. W przypadku niektórych mutacji genetycznych lub chorób neurologicznych mózg może przetwarzać bodźce sensoryczne w nieprawidłowy sposób. Osoby ze spektrum autyzmu często inaczej odbierają dźwięki, dotyk czy światło. Sprawia to, że pewne bodźce stają się dla nich przytłaczające.

Z kolei w chorobie Parkinsona sygnały sensoryczne są przetwarzane mniej precyzyjnie, co prowadzi do problemów z koordynacją ruchów. Dzięki badaniom nad tym mechanizmem naukowcy coraz lepiej rozumieją, jak działa mózg. A co za tym idzie, jak można mu pomóc w przypadku zaburzeń percepcyjnych.

Polecamy: AI nowym nauczycielem. Państwa bałtyckie wprowadzają ją do szkół

Gen Syngap1 i jego rola w przetwarzaniu dotyku

Badania naukowców z Instytutu Innowacji i Technologii Biomedycznych Herberta Wertheima na Florydzie wykazały, że uczenie percepcyjne jest ściśle powiązane z działaniem genu Syngap1. Niektóre jego mutacje mogą sprawiać, że mózg ma trudności z interpretacją bodźców, co zaburza zdolność przyswajania informacji przez doświadczenie.

Naukowcy opublikowali swoje odkrycia w czasopiśmie Nature Communications. W nich skoncentrowali się na tym, jak błędy w genie Syngap1 zakłócają naukę opartą na dotyku. Jak wyjaśnia profesor neuronauki Gavin Rumbaugh, mutacje w tym genie mogą zakłócać przetwarzanie sygnałów sensorycznych. W rezultacie mózg odbiera bodźce w sposób chaotyczny. To prowadzi do zaburzeń uczenia percepcyjnego. Odkrycie to ma również znaczenie dla badań nad chorobami takimi jak schizofrenia czy choroba Parkinsona, w których przetwarzanie bodźców sensorycznych i ruchowych bywa zaburzone.

Co to oznacza dla ludzi?

Mutacje genu Syngap1 u ludzi mogą prowadzić do autyzmu oraz niepełnosprawności intelektualnej. U osób bez tych mutacji mózg automatycznie interpretuje bodźce i nadaje im znaczenie. Na przykład widok czerwonego światła jest jednoznacznym sygnałem, że należy się zatrzymać.

„Dzieci z mutacjami Syngap1 mogą mieć trudności z prawidłowym interpretowaniem sygnałów sensorycznych. Ich mózg nie wyciąga właściwych wniosków z tego, co odbiera, przez co trudniej im dostosować swoje zachowanie do otoczenia” – tłumaczył Rumbaugh portalowi Phys.org. 

Aby lepiej zobrazować ten problem, naukowcy podają przykład. Wyobraźmy sobie, że ktoś prosi o wyciągnięcie balsamu do ust z torby, ale nie długopisu. Dla większości ludzi to proste zadanie. Osoby z mutacją Syngap1 mogą jednak mieć trudność z odróżnieniem tych przedmiotów. Rozpoznanie ich wyłącznie na podstawie dotyku staje się dla nich wyzwaniem.

Eksperyment na myszach – co odkryli naukowcy?

Aby lepiej zrozumieć działanie genu Syngap1, badacze przeprowadzili eksperyment na myszach. Wyniki pokazały, że zdrowe myszy potrafiły odróżniać różne tekstury, a ich mózgi reagowały silniej na mocniejszy dotyk. Im bardziej zginały się ich wąsy, tym silniejsze sygnały elektryczne wysyłały ich neurony.

Jednak u myszy z mutacją sytuacja wyglądała zupełnie inaczej. Zamiast silniejszej reakcji na wyraźniejsze bodźce, ich neurony działały odwrotnie – mocniejsze bodźce dotykowe powodowały słabszą aktywność neuronalną. W efekcie myszy często podejmowały błędne decyzje, opierając się na nieodpowiednio zinterpretowanych informacjach sensorycznych. Można to porównać do sytuacji, w której próbujemy znaleźć coś w torbie, mając na dłoniach grube rękawiczki. Odczucia są mniej intensywne, co sprawia, że trudniej rozpoznać przedmioty.

Jak te badania przełożą się na poprawę uczenia percepcyjnego?

Naukowcy badają teraz możliwe metody leczenia, które mogłyby pomóc osobom dotkniętym tym problemem. Zespół profesora Rumbaugha pracuje nad substancjami, które mogłyby zwiększać produkcję białka Syngap1, poprawiając w ten sposób przetwarzanie sygnałów sensorycznych w mózgu. A tym samym poprawiać efektywność uczenia percepcyjnego.

Choć badania przeprowadzono na dorosłych myszach, naukowcy planują teraz sprawdzić, jak uczenie percepcyjne zmienia się pod wpływem mutacji. Chcą także zbadać, jak wpływa to na różne etapy rozwoju mózgu. Dodatkowo analizują konsekwencje tych zmian dla funkcjonowania innych zmysłów. To przełomowe odkrycie może przybliżyć nas do lepszego zrozumienia mechanizmów percepcji i sposobów ich poprawy w przypadku zaburzeń neurologicznych.

Polecamy: Sukces w leczeniu autyzmu. Terapia genowa naprawia mutacje

Uważasz, że poruszamy ciekawe tematy?

Sprawdź, czego możesz spodziewać się w trakcie spotkania z nami na żywo. Już 5 kwietnia w Bielsku-Białej kolejna edycja konferencji Holistic Talk.

Organizowane przez redakcję Holistic News wydarzenie to możliwość wysłuchania wystąpień ze sceny. Mówcami edycji 2025 roku będą m.in.: dr Monika Wasilewska (psycholog), dr Tomasz Witkowski (psycholog), Marcin Możdżonek (sportowiec i myśliwy), Jacek Piekara (pisarz) i wielu innych. Pełny program znajdziesz TUTAJ.

Zostały już ostatnie miejsca na naszą konferencję. A bilety są w wyjątkowej cenie 209 zł. Z kodem: HNHT2 czytelnicy Holistic News otrzymują dodatkowo 33% zniżki od aktualnej ceny.

Do zobaczenia w Cavatina Hall w Bielsku-Białej!
Redakcja Holistic News