Het maakt niet uit de mysteries van het menselijk brein te ontrafelen. Een nieuwe studie suggereert dat neurowetenschappers misschien niet eens de analytische hulpmiddelen hebben om de veel eenvoudigere logica te begrijpen die het 'brein' in 'Donkey Kong' aandrijft.
In een gedachte-experiment stelden twee onderzoekers de vraag: kan een neurowetenschapper een microprocessor begrijpen? Dat wil zeggen, als men het menselijk brein als een uiterst gecompliceerde computer beschouwt, zouden neurowetenschappers dan hun veelgebruikte neurowetenschappelijke benaderingen kunnen toepassen om een eenvoudige computer te analyseren?
Hoe simpel? Ze besloten om de Atari 2600 te proberen, die in 1981 een ultramoderne gameconsole was - met wat toen een razendsnelle 6502-microprocessor was - die de wereld introduceerde in de dreigende, op de borst kloppende, meeslepende gorilla genaamd Donkey Kong.
De onderzoekers - Eric Jonas, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en Konrad Kording, een professor in de fysische geneeskunde en revalidatie / fysiologie aan de Northwestern University in Chicago - kozen de Atari 2600 als hun "modelorganisme" omdat het ingewikkeld was genoeg om een analytische uitdaging te presenteren, maar de ingenieurs die het bedachten hadden het grondig in kaart gebracht en begrepen het volledig.
Om een typisch hersenonderzoek na te bootsen, onderzochten ze drie soorten 'gedragingen' voor de Atari 2600 in de vorm van drie verschillende spellen: 'Donkey Kong', 'Space Invaders' en 'Pitfall!' Vervolgens pasten ze enkele van de gegevensanalysemethoden toe die veel worden gebruikt in de neurowetenschappen om te zien of die methoden zouden onthullen hoe het Atari-brein - zijn microprocessor - informatie verwerkt.
De methoden "onthulden interessante structuur" binnen de microprocessor, schreven de onderzoekers in het artikel dat het experiment beschreef. "Maar in het geval van de processor kennen we de functie en structuur ervan, en onze resultaten bleven ver achter bij wat we een bevredigend begrip zouden noemen" van het Atari-brein.
De resultaten van hun experiment werden vandaag (12 januari) gepubliceerd in het tijdschrift PLOS Computational Biology.
Het gebied van de neurowetenschappen verwacht een meevaller van gegevens van nieuwe, grote en goed gefinancierde onderzoeksprogramma's die zijn ontwikkeld om de menselijke geest te begrijpen, zoals het Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative, vertelde Jonas aan WordsSideKick.com. Toch zei Jonas dat hij de waarde van dergelijke gegevens in twijfel trekt als de resultaten niet goed te begrijpen zijn.
"Als mensen die computationele neurowetenschappen doen, hebben we er echt moeite mee om zelfs de relatief kleine gegevens die we vandaag verwerven te begrijpen, deels omdat we een soort 'grondwaarheid' missen ', zei Jonas. "Maar als verschillende synthetische systemen zoals klassieke microprocessors als testbed kunnen dienen, kunnen we misschien sneller vooruitgang boeken."
Dus het is "game over" voor de huidige methoden van neurowetenschappen?
'Ik ben eigenlijk heel positief over de vooruitgang in de neurowetenschappen', zegt Kording, die ook onderzoekswetenschapper is bij het Rehabilitation Institute of Chicago. "Het feit dat het veld onze bijdrage serieus kan nemen, toont aan dat ze op zijn minst plannen hebben om de problemen die we naar voren brengen te overwinnen."
Kording zei dat meer dan 80.000 mensen een eerdere versie van het papier op een preprint-server bekeken. Velen waren er dol op, zei hij, hoewel velen er ook een hekel aan hadden. Maar hij was blij dat hij en Jonas een dialoog zijn begonnen.
Terrence Sejnowski, die het Computational Neurobiology Laboratory van het Salk Institute for Biological Studies in San Diego leidt, vertelde WordsSideKick.com dat hij de behoefte aan onderzoekers om een beter conceptueel kader te ontwikkelen voor het begrijpen van neurale verwerking, op prijs stelt. Sejnowski was inderdaad de eerste auteur van een paper uit 2014 in het tijdschrift Nature Neuroscience, die velen in het veld beschouwen als een routekaart voor het analyseren van de enorme en diverse sets neurowetenschappelijke gegevens die naar verwachting zullen komen van onderzoeksprojecten in de komende jaren.
Maar hij is er niet van overtuigd dat de Atari 2600 een geschikt modelorganisme is om de analytische instrumenten van neurowetenschappen te testen.
"De microprocessor en het brein zijn twee totaal verschillende soorten computers, en het mag geen verrassing zijn dat er verschillende methoden nodig zijn om ze te analyseren," zei Sejnowski. "Laten we het omgekeerde experiment doen en de hersenen analyseren met methoden die voor micro's werken, met behulp van een logische analysator. Dit werkt geweldig in reverse-engineering micro's, maar zou volledig mislukken met de hersenen omdat de hersenen geen digitale chip zijn."
Zeker, het brein is een ontmoedigend soort computer. En terwijl neurowetenschappers de mysteries ervan ontrafelen, moeten ze zich een beetje als kleine Mario voelen en voor altijd tegen obstakels vechten op hun schijnbaar eindeloze reis naar onbekende rijken.
