The complexity of the human brain - with its 86 billion neurons - has puzzled scientists ever since the Greek philosopher Plato attempted to understand how it worked. Now researchers are claiming that our brains may in fact be far simpler than had previously been believed - and it took research on sea slugs to reveal it. Neuroscientists based at Manchester University and the Rosalind Franklin University of Medicine and Science in Chicago, have studied the brains of sea slugs as they move. Researchers studied the brains of the sea slug Aplysia (pictured above), which have around 18,000 neurons . Their brains, while far smaller than our own, share some of the complex structures of higher organisms while their neurons are large and easy to observe. The researchers found that rather than creating a mass of confusing signals that appear in scans of the human brain, they were able to see neurons acting as groups. The act of remembering may be one of the major reasons why we forget, researchers have said. The groundbreaking research was able to identify identify neural fingerprints of specific memories, distinguishing brain activity patterns produced when viewing a picture of a necklace, say, from a picture of Marilyn Monroe. The study proved that intentional recall is beyond a simple reawakening of a memory; and actually leads us to forget other competing experiences that interfere with retrieval. The study from the University of Birmingham and the MRC Cognition and Brain Sciences Unit in Cambridge is the first to isolate the 'adaptive forgetting' mechanism in the human brain. The brain imaging study found that remembering dynamically alters which aspects of our past remain accessible. They found that these groups were actually laid out like tiles to form a circuit. The scientists say that similar patterns exist in the brains of other organisms, including humans, but are scaled up by millions of times. Dr Mark Humphries, a Medical Research Council fellow at Manchester University who was involved in the research, said: 'What happens in the brain during movement is currently only well understood for small, dedicated neural circuits. 'This research introduces new methods for pulling apart neural circuits to expose their inner building blocks. 'Our methods could be used to help understand how brain networks change in disease states and how drugs act to restore normal brain function.' Sea slugs have just 18,000 neurons in their entire nervous systems yet have been found to be remarkably similar to other organisms. Previous research has shown that they can form memories and signal muscle movements in the same way as higher organisms. Until recently scientists have had to study brain activity by looking at the action of individual neurons using electrodes. Even sophisticated brain scanning technology like functional magnetic resonance fails to provide a clear picture of how the brain is organised beyond its physical structures. The scientists studied neurons in the ganglion area of the brains of sea slugs, shown in the image above . The human brain (shown in the model above) is known to have specific structures that perform different roles but how neurons are organised within those has remained a mystery as studying them as they work is difficult . In the new research, which is published in the journal Neuron, the team of scientists were able to map how the large neurons in the brains of the sea slug Aplysia as they moved. Led by Angela Burno from the Rosalind Franklin University of Medicine and Science, the researchers were able to do this by using a voltage sensitive dye and detecting the tiny spikes in current that occurred in the slugs' brains as the nerves that drive their muscles fired. They found there were four classes of neural ensembles that behaved in different ways - oscillatory, bursters, pausers and those where there was no strong activity. Until now scientists have had to study electrical signals of individual neurons or the whole brain (like above) These tended to be organised into modules or tiles that had related activity and pass signals between them in a loop. The researchers say the sea slugs could provide a useful analogy for when studying human brains. Professor William Frost, a cell biologist at the Rosalind Franklin University of Medicine and Science in Chicago, said: 'This is a really exciting time. 'This collaboration has created an approach that cuts the time taken to map neural networks from years to a few hours.'
Scientists at Manchester University studied brains of the Apylsia sea slug .
They created maps that let them look at neuron networks across the brain .
Sea slug brains share some of the complex structures of higher organisms .
They found neurons formed groups that were laid out like tiles in the brain .
Findings suggest the brain is organised in less complex way than believed .
Researchers say it could help them unpick how the human brain works .
המורכבות של המוח האנושי - עם 86 מיליארד הנוירונים שלו - תמהה מדענים מאז שהפילוסוף היווני אפלטון ניסה להבין איך זה עובד. כעת חוקרים טוענים שהמוח שלנו עשוי למעשה להיות הרבה יותר פשוט ממה שהאמינו בעבר - ונדרש מחקר על שבלולים ים כדי לחשוף זאת. מדעני מוח המבוססים באוניברסיטת מנצ'סטר ובאוניברסיטת רוזלינד פרנקלין לרפואה ומדעים בשיקגו, חקרו את מוחם של שבלולים בזמן שהם נעים. חוקרים חקרו את מוחו של שבלול הים אפליזיה (בתמונה למעלה), שיש לו כ-18,000 נוירונים. המוח שלהם, למרות שהוא קטן בהרבה משלנו, חולק חלק מהמבנים המורכבים של אורגניזמים גבוהים בעוד הנוירונים שלהם גדולים וקלים לצפייה. החוקרים גילו שבמקום ליצור מסה של אותות מבלבלים המופיעים בסריקות של המוח האנושי, הם הצליחו לראות נוירונים פועלים כקבוצות. מעשה הזיכרון עשוי להיות אחת הסיבות העיקריות לכך שאנו שוכחים, אמרו חוקרים. המחקר פורץ הדרך הצליח לזהות טביעות אצבע עצביות של זיכרונות ספציפיים, להבחין בין דפוסי פעילות מוחית שנוצרו בעת צפייה בתמונה של שרשרת, למשל, מתמונה של מרילין מונרו. המחקר הוכיח כי היזכרות מכוונת היא מעבר להתעוררות מחודשת פשוטה של ​​זיכרון; ולמעשה מוביל אותנו לשכוח חוויות מתחרות אחרות שמפריעות לשליפה. המחקר מאוניברסיטת ברמינגהאם והיחידה לקוגניציה ומדעי המוח של MRC בקיימברידג' הוא הראשון לבודד את מנגנון ה'שכחה ההסתגלותית' במוח האנושי. מחקר הדמיית המוח מצא כי זכירה משנה באופן דינמי אילו היבטים של העבר שלנו נשארים נגישים. הם גילו שקבוצות אלה היו מונחות למעשה כמו אריחים כדי ליצור מעגל. המדענים אומרים שדפוסים דומים קיימים במוחם של אורגניזמים אחרים, כולל בני אדם, אך מוגדלים במיליוני פעמים. ד"ר מארק האמפריז, עמית במועצה למחקר רפואי באוניברסיטת מנצ'סטר שהיה מעורב במחקר, אמר: "מה שקורה במוח בזמן תנועה מובן נכון לעכשיו רק עבור מעגלים עצביים קטנים וייעודיים. "מחקר זה מציג שיטות חדשות לניתוק מעגלים עצביים כדי לחשוף את אבני הבניין הפנימיות שלהם. "השיטות שלנו יכולות לשמש כדי לעזור להבין כיצד רשתות מוח משתנות במצבי מחלה וכיצד תרופות פועלות לשחזור תפקוד מוח תקין." לשבלולי ים יש רק 18,000 נוירונים בכל מערכת העצבים שלהם, ובכל זאת נמצאו שהם דומים להפליא לאורגניזמים אחרים. מחקרים קודמים הראו שהם יכולים ליצור זיכרונות ולאותת על תנועות שרירים באותו אופן כמו אורגניזמים גבוהים יותר. עד לאחרונה נאלצו מדענים לחקור את פעילות המוח על ידי התבוננות בפעולה של נוירונים בודדים באמצעות אלקטרודות. אפילו טכנולוגיית סריקת מוח מתוחכמת כמו תהודה מגנטית פונקציונלית לא מצליחה לספק תמונה ברורה של האופן שבו המוח מאורגן מעבר למבנים הפיזיים שלו. המדענים חקרו נוירונים באזור הגנגליון במוחם של שבלולים, המוצג בתמונה למעלה. המוח האנושי (המוצג במודל שלמעלה) ידוע כבעל מבנים ספציפיים המבצעים תפקידים שונים, אך האופן שבו נוירונים מאורגנים בתוכם נותר בגדר תעלומה, שכן קשה ללמוד אותם תוך כדי עבודתם. במחקר החדש, שמתפרסם בכתב העת Neuron, הצליח צוות המדענים למפות כיצד הנוירונים הגדולים במוח של שבלול הים Aplysia בזמן שהם נעים. בהנהגת אנג'לה בורנו מאוניברסיטת רוזלינד פרנקלין לרפואה ומדעים, החוקרים הצליחו לעשות זאת על ידי שימוש בצבע רגיש למתח וזיהוי הקוצים הזעירים בזרם שהתרחשו במוחם של השבלולים כשהעצבים המניעים את שריריהם נורים. הם גילו שהיו ארבעה מחלקות של הרכבים עצביים שהתנהגו בדרכים שונות - תנודות, מתפרצות, מפסיקים וכאלה שבהם לא הייתה פעילות חזקה. עד כה נאלצו מדענים לחקור אותות חשמליים של נוירונים בודדים או של כל המוח (כמו לעיל). אלה נטו להיות מאורגנים במודולים או אריחים שהיו להם פעילות קשורה ומעבירים ביניהם אותות בלולאה. החוקרים אומרים כי שבלול הים יכול לספק אנלוגיה שימושית לבחינת מוחות אנושיים. פרופסור וויליאם פרוסט, ביולוג תאים באוניברסיטת רוזלינד פרנקלין לרפואה ומדעים בשיקגו, אמר: "זו תקופה ממש מרגשת. "שיתוף הפעולה הזה יצר גישה שמקצצת את הזמן הנדרש למיפוי רשתות עצביות משנים לכמה שעות."
מדענים מאוניברסיטת מנצ'סטר חקרו את המוח של שבלול הים אפיליסיה.
הם יצרו מפות שמאפשרות להם להסתכל על רשתות נוירונים ברחבי המוח.
מוחות שבלול הים חולקים חלק מהמבנים המורכבים של אורגניזמים גבוהים יותר.
הם מצאו נוירונים שיצרו קבוצות שהיו מונחות כמו אריחים במוח.
ממצאים מראים שהמוח מאורגן בצורה פחות מורכבת ממה שחשבו.
חוקרים אומרים שזה יכול לעזור להם לברר כיצד פועל המוח האנושי.