Kada Alessandra Griffa, viša postdoktorandica na EPFL-u, govori o moždanim komunikacijskim mrežama, njezine riječi vas vode na putovanje. U svijetu neuroznanosti, signal se kreće od izvora do cilja, stvarajući put koji povezuje različite dijelove mozga "kao cesta s mnogobrojnim stajalištima".

Griffa, koja radi u Laboratoriju za obradu medicinskih slika (MIP:Lab) pri EPFL-ovoj školi inženjerstva i koja je koordinator istraživanja u CHUV-ovom Leenaards Memory Centre, nije zadovoljna samo promatranjem strukturalnih putova u mozgu. Njezina ambicija je pratiti tok informacija, istražujući kako se poruke šalju i primaju unutar ovog složenog organa.

U nedavno objavljenoj studiji u časopisu Nature Communications, Griffa, zajedno s voditeljem MIP: Labinog Dimitrijem Van De Villeom i suradnikom SNSF-a Ambizione Enricom Amicom, pokušala je stvoriti "mapu prometa mozga". Ova mapa nije samo umjetničko djelo, već alat koji omogućava usporedbu moždanih mreža između ljudi i drugih sisavaca.

Koristeći podatke iz difuzije otvorenog izvora (DWI) i funkcionalne magnetske rezonancije (fMRI) od ljudi, makakija i miševa, tim je otkrio nešto neobično. DWI skeniranje omogućilo je rekonstrukciju "karta puta" mozga, dok je fMRI otkrio kako se različite regije mozga 'svijetle' dok informacije prolaze kroz njih. Ovo nije samo znanstveni podvig, već korak naprijed u razumijevanju najkompleksnijeg organa u ljudskom tijelu.

U svijetu neuroznanosti, pronalazak novih metoda za razumijevanje mozga često znači korak naprijed u rješavanju njegovih zagonetki. Alessandra Griffa i njezin tim na EPFL-u koriste inovativan pristup analizi multimodalnih MRI podataka. Oni kombiniraju teoriju grafova i teoriju informacija, otkrivajući nove uvide u način na koji mozak obrađuje informacije.

"Naša studija donosi revoluciju u načinu razumijevanja mozga. Kombiniramo dvije matematičke discipline – teoriju grafova i teoriju informacija – kako bismo mapirali polisinaptičke 'putokaze' i prijenos informacija", objašnjava Griffa. Ova tehnika omogućava znanstvenicima da bolje shvate kako se poruke prenose u mozgu, podsjećajući na igru telefona iz djetinjstva, gdje se poruka može promijeniti ili degradirati na svakom koraku.

Istraživanje je pokazalo značajne razlike između mozgova ljudi i drugih sisavaca. U mozgovima životinja, informacije su prenošene duž jedne "ceste", dok su ljudski mozgovi koristili više paralelnih puteva između istog izvora i cilja. Fascinantno, ti paralelni putovi su toliko jedinstveni da se mogu usporediti s otiscima prstiju, pružajući mogućnost identifikacije pojedinaca.

Griffa zaključuje: "Postojale su pretpostavke o paralelnoj obradi u ljudskom mozgu, ali ovo je prvi put da smo to mogli promatrati na razini cijelog mozga." Ovo otkriće ne samo da pruža novi uvid u način na koji ljudski mozak obrađuje informacije, već otvara i vrata za nove mogućnosti u neuroznanosti i medicinskoj dijagnostici.

U najnovijoj fazi istraživanja mozga, tim predvođen Alessandrom Griffom na EPFL-u otkriva kako jednostavnost njihovog modela otvara vrata novim perspektivama u evoluciji i računskoj neuroznanosti. Ova istraživanja ne samo da pružaju uvid u kompleksnost ljudskog mozga, već također sugeriraju kako su se tijekom vremena razvili složeniji obrasci povezanosti.

"Ljepota našeg modela leži u njegovoj sposobnosti da inspirira nove istraživačke puteve. Na primjer, možemo povezati naše otkriće s evolucijskim povećanjem volumena ljudskog mozga i kako je to utjecalo na složenost naših moždanih mreža", objašnjava Griffa.

Griffa naglašava potencijal paralelnih tokova informacija u mozgu, ističući da bi oni mogli omogućiti višestruke reprezentacije stvarnosti i apstraktne funkcije koje su specifične za ljude. "Iako je naša hipoteza još uvijek spekulativna, ova otkrića bi mogla biti ključna za razumijevanje kako je evolucijski razvoj utjecao na naše kognitivne sposobnosti", dodaje.

Iako studija objavljena u Nature Communications nije izravno testirala računalne ili kognitivne sposobnosti ispitanika, Griffa vjeruje da su ova pitanja ključna za buduća istraživanja. "Sljedeći korak u našem istraživanju bio bi modeliranje složenijih procesa, kako bismo bolje razumjeli kako se informacije kombiniraju i obrađuju u našim mozgovima kako bi stvorile nove ideje i misli."

Alessandra Griffa, istraživačica pamćenja i kognicije na EPFL-u, gleda prema budućnosti neuroznanosti s nadom. Njezino zanimanje sada se usmjerava na primjenu nedavno razvijenog modela za istraživanje otpornosti moždanih mreža i njihove uloge u neurorehabilitaciji.

Griffa ističe značaj paralelnih tokova informacija u mozgu, posebno u kontekstu starenja i kognitivnog pada. "Promatramo različite obrasce starenja u ljudskoj populaciji. Dok neki ljudi zadržavaju mentalnu oštrinu, drugi doživljavaju kognitivni pad. Zanima nas veza između ove razlike i paralelnih tokova informacija u mozgu", objašnjava Griffa.

Njezina vizija se proteže dalje od pukog razumijevanja ovih procesa. "Naš cilj nije samo razumjeti zašto se ove razlike događaju, već i istražiti kako bi paralelni tokovi informacija mogli biti iskorišteni u neurorehabilitaciji. Možda postoji način da ih treniramo kako bi kompenzirali neurodegenerativne procese koji se događaju u starosti", dodaje.

Ovakav pristup otvara nova vrata u svijetu medicine i neuroznanosti, pružajući nadu za bolju prevenciju i liječenje kognitivnog pada koji se javlja s godinama. Istraživanje koje vodi Griffa moglo bi biti ključno u razvoju novih metoda za pomoć starijim osobama u očuvanju njihovih kognitivnih sposobnosti i kvalitete života.