Prawo matematyczne proponuje teorię wielkiej unifikacji mózgu
Zespół ds. Oceny Rozwiązań Naukowych i Technicznych (STOA) Parlamentu Europejskiego zorganizował dnia 16 marca 2010 r. konferencję pt. Tydzień Informacji o Mózgu. W ramach wydarzenia zaproszono profesora Karla Fristona z Wellcome Trust Centre for Neuroimaging do zaprezentowania wyników prac, które potencjalnie mogą zrewolucjonizować badania nad mózgiem. Profesor Friston opracował prawo matematyczne, które zbliża nas do teorii wielkiej unifikacji mózgu i sposobu jego funkcjonowania. Teoria unifikacji oparta na jednym prostym równaniu mogłaby pomóc w rozwikłaniu tajemnic stojących za zaburzeniami neurogenetycznymi i innymi chorobami oraz samymi procesami decyzyjnymi i uczeniowymi u ludzi. Około 35 procent wszystkich chorób człowieka ma swój początek w mózgu. W Europie teoria ta mogłyby doprowadzić do zrewidowania sposobu prowadzenia badań nad mózgiem. Tylko w ubiegłym roku UE wydatkowała ponad 400 mln EUR na leczenie zwyrodnieniowych chorób i zaburzeń mózgu - według Paula Rübiga, kierownika STOA. Poznanie mózgu pomaga naukowcom opracować sposoby leczenia takich chorób. Korzyści będą mogli odnieść nie tylko ludzie, ale wpłynęłyby one również na finansowanie badań nad mózgiem ze środków unijnych. Przez całe dekady naukowcy i badacze mapowali mózg za pomocą inwazyjnych technik preparacyjnych oraz przetwarzania obrazu i wizualizacji z wykorzystaniem rezonansu magnetycznego, promieni Roentgena i osiowej tomografii komputerowej. Mimo że fizyczne obrazy obszarów mózgu człowieka zostały już lepiej poznane, funkcjonalna integracja mózgu człowieka oraz zasady rządzące interakcjami neuronalnymi pozostają owiane tajemnicą. Czy też było tak do momentu opracowania teorii przez profesora Fristona. "To podstawowy model mózgu. Jest to dla nas jak spełnienie marzenia, ponieważ teraz dysponujemy teorią, która pomoże nam przekonać się, co się dzieje w mózgu" - mówi dr Thierry Metens z Wydziału Radiologii Szpitala Erasmus przy Université Libre de Bruxelles, który brał udział w konferencji. "To było jak olśnienie" - mówi profesor Friston o chwili, w której zdał sobie z sprawę z całego potencjału swojej teorii. "Wszystko od działania po percepcję polega jedynie na minimalizowaniu swobodnej energii. Wyzwaniem jest poznać sprzężenie i integrację obszaru mózgu." Praca profesora Fristona opiera się na teorii mózgu Bayesa, która mówi, że mózg funkcjonuje zgodnie z zasadą prawdopodobieństwa i w sposób ciągły dokonuje przewidywań dotyczących świata, które następnie aktualizuje na podstawie zmysłów. Teoria profesora Fristona mówi, że działanie i percepcja, zgodnie z zasadą swobodnej energii, prowadzą do optymalizacji aktywności neuronalnej i neromuskularnej w celu tłumienia błędów w przewidywaniu swobodnej energii na podstawie generatywnych modeli danych czuciowych. Swobodna energia jest zasadniczo mechanizmem przewidywania błędu. Można ją wykorzystać w ramach systemu po usunięciu z niego niewykorzystanej energii. Na przykład tysiące szpaków, które łączą się w gromady i poruszają się jak jedna masa dokonują tego dzięki samoorganizacji, aby zminimalizować zaskoczenie. Choć ptaki nie są w stanie mierzyć zaskoczenia, mogą mierzyć swobodną energię, która zgodnie z teorią Fristona jest zawsze większa od zaskoczenia. Ptaki będą zatem minimalizować swobodną energię, aby niewielkie błędy prowadziły jedynie do małych zaskoczeń. Obok działania i percepcji, minimalizowanie swobodnej energii ma również swój wpływ na uczenie się, neurorozwój i ewolucję. "Homeostaza utrzymuje nas przy życiu. Utrzymujemy się przy życiu minimalizując zaskoczenie w swoim środowisku" - dodaje profesor Friston. Konferencję uzupełniły warsztaty nt. pomiaru funkcji mózgu. Prelegenci dyskutowali w czasie warsztatów nad ostatnimi postępami w obrazowaniu mózgu, unijną dyrektywą 2004/40/WE oraz jej powiązaniu z rezonansem magnetycznym. Zespół STOA zapewnia eksperckie i niezależne oceny rozwiązań naukowych i technicznych o charakterze strategicznym na potrzeby Komitetów Parlamentu Europejskiego i był także współorganizatorem Tygodnia Informacji o Mózgu we współpracy z Europejskim Stowarzyszeniem Dana i Belgijską Radą ds. Mózgu.