Amikor az online játékosok egy jelentős tudományos felfedezéshez járultak hozzá

2024 Szerző: Sherilyn Boyd | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 09:39

Annak megoldása érdekében, hogy a szem érzékeli-e a mozgást és az irányt, az idegtudósoknak először meg kellett teremteniük a retina idegi útvonalainak térképét - a lehetséges kapcsolatok megrázó számából. Tudván, hogy sok kéz (és touchpad) könnyű munkát végeznek, olyan programot fejlesztettek ki, ahol az online játékosok sajátos készségüket használják a kapcsolatok feltérképezésére - és maguk is termelnek valamit.

A szemek jobban látják

Egy népszerű félreértés szerint az észlelés teljesen az agyban történik, és a testben lévő neuronok milliói csak olyan hírnökök, amelyek nyers adatokat küldenek a központi processzornak. Valójában, legalábbis emlősöknél, a retinában lévő neuronok elemzik a komplex információkat jóval, mielőtt az adatokat továbbítják a babnak.

Ez azért történik, mert a retinában lévő idegsejtek típusától és helyétől függően különböző típusú ingerek, például fény vagy mozgás váltja ki. Egy 1964-es tanulmányban azt találták, hogy a nyulak retinájában lévő idegsejtek bizonyos csoportjait a méret, az irány és a sebesség is indukálta. Igaz, hogy néhány sejt esetében csak egy bizonyos irányú mozgás indítaná el őket, így a másik irányba történő elmozdulás nem lenne - egy folyamat az irányszelektivitásnak nevezett.

Az irány meghatározásához több sejtre van szükség, és együttesen legalább az adatok primitív elemzését végzik, mielőtt a látóidegen keresztül továbbítják az agyba.

Azonban egészen a közelmúltig senki sem tudta pontosan, hogy ezek a különböző idegsejtek hogyan kapcsolódnak össze és kommunikálnak egymással.

A Retina sejtjei

A vizuális idegsejtek több típusának együtt kell működnie az észlelés irányába: fotoreceptorok, bipoláris neuronok és starburst amacrine sejtek. A fotoreceptorokat a retina kinyújtja a fény, ezáltal elektromos jelet küld a bipoláris sejtnek, amely továbbítja a jelet a starburst amacrine sejtekhez.

Ezek a csillagburkoló sejtek (úgy gondolják, hogy egy kerékpár és a küllők) számos apró filamentumot (úgynevezett dendritet) képviselnek, amelyek számos irányba nyúlnak ki, összetett kapcsolatokat és pályákat, amelyeket nehéz nyomon követni. Végül azonban az információ a starburstről egy idegsejtgyűjteményre (ún. Ganglion) kerül, amely végül elküldi a részben elemzett adatokat az agynak.

Játék készítése a tudományból (és a tudósok a játékosokból)

Mielőtt bármely kapcsolatot meg lehetne rajzolni, először a retina kiváló minőségű 3D-s képet kellett előállítania. Kezdetben egy egér retinát szeleteltek sok szuper vékony darabba, és ezeket egy elektronmikroszkóppal vizsgálták. Miután összerakták őket, létrehoztak egy 3D-s képet, amelyet ezután EyeWire játékgá alakítottak át, ahol "a játékosok megkérdőjelezik, hogy neuronok ágait ábrázolják a kocka egyik oldaláról a másikra. Gondolj bele 3D-s puzzle-ként. A játékosok a kockán keresztül (kb. 4,5 mikron oldalanként vagy ~ 10-szer kisebbek az emberi haj átlagos szélességénél), és rekonstruálják a neuronokat a térfogati szegmensekben a Seung Lab által kifejlesztett mesterséges intelligencia algoritmus segítségével."

Ennek a Starburst Challenge-nek a legjobb 2 000 játékos képes sikeresen leképezni a retinát a kutatók számára, hogy felismerhessék legalább az irányjelzésben használt útvonalakat. A tudósok annyira elismerték játékosuk hozzájárulásait, az EyeWirers társszerzőként szerepeltek az akadémiai tanulmányban, ahol a megállapítások megjelentek.

Hogy a retina érzékeli a mozgást

Alapjában véve minden csillag daganat esetén a bipoláris sejtek (BC3) egy bizonyos típusát kifelé fogják a dentrit mentén elhelyezni, és a bipoláris sejtek egy másik típusát (BC2) a hub közelében helyezik el. A kétféle bipoláris sejt különböző mértékű, a BC2 hosszabb késéssel.

Amikor a fény a látóhatár felé halad, stimulálja a fotoreceptorokat, amelyek mindkét típusú bipoláris sejtet tüzet okozzák; gyakran a dendrite mentén a két típusú cellából érkező üzenetek különböző időpontokban érik el a csillagburst cellát (nem kis részben a BC2 nagyobb késleltetése miatt).

Azonban, amikor egy tárgy a tárgyban egy adott dendrit irányába mozog, a két típusú bipoláris cellából (BC2 és BC3) küldött üzenetek a csillagburst cellát ugyanabban az időben, ami viszont elégséges benyomást kelt, hogy jelet küld a ganglion cellájának: "Alapvetően azt mondja az agynak, hogy az objektum az erősen égető dendrit orientációjának megfelelően halad."

A tanulmány szerzői figyelmeztetnek arra, hogy a retina útvonalainak csak egy kis részét feltérképezték, és hogy valószínűleg más idegsejtek is részt vesznek a mozgásérzékelésben.

Egyéb Agy Játékok

Nem csak a látványra korlátozódik, az EyeWire reméli, hogy feltérképezi az összes agy kapcsolatát (a kapcsolódásnak nevezik), és új projekt folyik, hogy nyomon kövessék azokat a idegi utakat, amelyek bizonyos érzéseket kapcsolnak az érzelmi válaszokhoz.

Bonus Neuron tények

• A EyeWire legénysége hatalmas feladatot végzett. Több mint 85 milliárd, ezermillió idegsejtek az átlagos emberi testben, és 19 és 23 milliárd között csak az agykéregben (ahol a kis szürke sejtek komplex gondolkodásaikban). Összehasonlításképpen, legközelebbi versenytársunk az afrikai elefánt, aki csak 11 milliárd neuronja van a nagy agyának agykéregében.
• Bár a hagyományos bölcsesség azt állította, hogy a neokortex (ahol a legösszetettebb gondolkodásunkat) csak emlősökben találja meg, a legutóbbi ösztöndíj megkérdőjelezte ezt. Legalább két fajta madár és egy teknős ugyanolyan típusú "neokortexszerű sejteket" tartalmaz az agy különböző részeiben, ami azt jelenti, hogy néhányan megkérdőjelezik, képesek-e fejlett agyi funkciókra vagy sem. Ezzel szemben a tengeri szivacsok nulla (0) idegsejtek.