De traditionele opvatting dat het brein is opgebouwd uit een verzameling hooggespecialiseerde cellen, wordt uitgedaagd door recent wetenschappelijk onderzoek. Waar men decennialang dacht dat neuronen elk een unieke, afgebakende taak hadden — zoals het herkennen van een specifiek gezicht of een exacte locatie — wijst nieuwe data erop dat de meeste zenuwcellen juist veelzijdige functies vervullen.
Volgens een analyse van newscientist.com blijken gespecialiseerde neuronen eerder een uitzondering dan de norm. De overgrote meerderheid van de cellen in het brein functioneert als een generalist, wat betekent dat ze gelijktijdig betrokken zijn bij diverse processen. Dit staat haaks op het klassieke beeld van het brein als een modulaire machine waarin elke cel een strikt gedefinieerde rol heeft.
De rol van gemengde selectiviteit
Het concept van 'gemengde selectiviteit' vormt de kern van dit nieuwe inzicht. Dit fenomeen werd al in 2013 waargenomen door Stefano Fusi van de Columbia University tijdens onderzoek aan apen. Hij stelde vast dat bepaalde neuronen reageren op verschillende soorten input die allemaal relevant zijn voor één overkoepelende taak. Echter, pas recent kon worden vastgesteld in welke mate dit geldt voor het gehele zoogdierbrein.
Om dit te bewijzen, maakte Fusi gebruik van uitgebreide datasets van het International Brain Laboratory. In dit onderzoek werden de hersenactiviteiten van meer dan honderd muizen nauwgezet gevolgd terwijl zij een cognitieve opdracht uitvoerden. De proefdieren moesten een afbeelding op een scherm lokaliseren en deze vervolgens door middel van een wiel naar het midden bewegen. Zoals beschreven in de berichtgeving van , maakte de schaal van deze data een analyse mogelijk die voorheen ondenkbaar was.
Beperkte specialisatie
De resultaten laten zien dat echte specialisatie slechts in zeer specifieke regio's voorkomt. Zo werden gespecialiseerde cellen wel aangetroffen in de primaire visuele cortex, waar sensorische informatie wordt verwerkt. Buiten deze specifieke gebieden reageerden de neuronen echter op meerdere aspecten van de taak tegelijkertijd.
In plaats van enkel een beeld te verwerken, waren deze generalistische cellen tegelijkertijd bezig met het bepalen van de positie van de afbeelding op het scherm en het aansturen van de fysieke motoriek om het wiel te bedienen. Deze bevindingen, die zijn gepubliceerd via , suggereren dat de integratie van informatie veel breder in het brein plaatsvindt dan voorheen werd aangenomen.
Een nieuw paradigma voor neurowetenschappen
Deze ontdekking heeft grote implicaties voor hoe we de architectuur van de hersenen begrijpen. Stefano Fusi stelt dat deze veelzijdige cellen mogelijk zelfs belangrijker zijn voor de cognitie dan de specialistische neuronen die in het verleden zoveel aandacht kregen omdat ze makkelijker te identificeren waren.
Het brein lijkt minder te functioneren als een reeks losse modules en meer als een geïntegreerd netwerk. Dit zou verklaren waarom zoogdieren in staat zijn om complexe beslissingen razendsnel te nemen. Informatie hoeft namelijk niet constant heen en weer te worden gestuurd tussen strikt gescheiden centra, maar kan op meerdere plekken gelijktijdig worden verwerkt. De conclusie van het onderzoek, zoals overgebracht door , biedt daarmee een fundamenteel nieuw perspectief op de efficiëntie van het neurale netwerk.