(A đến D) Sơ đồ hệ thống CBRAIN. (A) Hình ảnh một con chuột đeo trên đầu CBRAIN nặng 2,6 g. (B) Một phần đầu bao gồm bộ khuếch đại, bộ xử lý tính toán biên, phép đo từ xa và đèn LED ghi lại, phân tích, truyền tín hiệu BLA và báo cáo hoạt động thần kinh. Một camera quang phổ xem chim tốc độ cao ghi lại các hành vi của nhóm và đèn LED. (C) Phần mềm thu thập dữ liệu CBRAIN Studio đồng bộ hóa và ghi lại các tín hiệu thần kinh từ nhiều con chuột. (D) Sơ đồ thiết lập thử nghiệm cho CBRAIN. Ở đây, các chấm màu xanh và đỏ đại diện cho việc theo dõi và các đèn LED báo cáo thần kinh. (E) Một dấu vết ví dụ về tín hiệu thần kinh trong hạch hạnh nhân có chứa dao động gamma (trên cùng) và phát hiện dao động gamma bằng tính toán cạnh (dưới cùng). (F đến H) Ví dụ về dữ liệu ghi nhãn thần kinh CBRAIN với quỹ đạo. (F) Khung ảnh được chụp với các dấu hiệu nhận dạng. (G) Một khung video với quỹ đạo và các sự kiện báo cáo thần kinh do CBRAIN cung cấp cho tám con chuột trong khoảng thời gian khoảng 1s. (H) Các quỹ đạo và các sự kiện báo cáo thần kinh cho tất cả các con chuột trong khoảng thời gian 15 s. Nguồn: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST)

Sống trong một nhóm có những lợi ích rõ ràng. Là một thành viên của một nhóm xã hội, một người có thể chia sẻ tài nguyên với những người khác, tìm kiếm sự bảo vệ khỏi những kẻ săn mồi và kiếm ăn một cách hiệu quả. Trong một bài báo năm 2020 được xuất bản trên tạp chí Science Advances, nhà thần kinh học Jee Hyun Choi và sinh viên của cô là Jisoo Kim thuộc Viện Khoa học Não bộ thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST) cho rằng còn nhiều câu chuyện về lợi thế của cuộc sống nhóm và xã hội, hành vi đối với bộ não của động vật có vú vẫn chưa được khám phá. Nghiên cứu của họ được thực hiện bằng cách sử dụng CBRAIN (Nghiên cứu não bộ tập thể được hỗ trợ bởi hoạt động thần kinh chiếu sáng), một thiết bị đo từ xa thần kinh độc đáo được trang bị đèn LED, cho phép đo lường và phân tích thời gian thực các hoạt động não bộ tập thể.

Trong khi nhiều thí nghiệm được thực hiện để xác định hành vi và lập trường của từng cá nhân theo kế hoạch chi phí – lợi ích, câu hỏi về cách một nhóm động vật hình thành các hành vi xã hội cụ thể đã nhận được sự quan tâm ngày càng tăng từ cộng đồng khoa học thần kinh. Hiểu cách các cá nhân lập chiến lược để tạo ra một hành vi nhóm cụ thể là trọng tâm để hiểu các nhóm xã hội và kiểu hình hành vi của họ. Ví dụ, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra rằng nguy cơ tổng thể đối với những kẻ săn mồi trong những lần cố gắng săn mồi thành công sẽ giảm xuống khi những kẻ săn mồi được phối hợp thành một nhóm.

Tác giả cấp cao Jee Hyun Choi giải thích: “Trong tự nhiên, động vật có thể gặp phải một số mối đe dọa mà hành vi theo nhóm có thể không có lợi cho tất cả các thành viên trong nhóm. “Thật vậy, việc hình thành một nhóm chặt chẽ có thể khiến một số thành viên khó tránh khỏi những kẻ săn mồi một cách hiệu quả. Chúng tôi mong muốn tìm ra các tập thể hoạt động não đại diện cho các kiểu hình hành vi xuất hiện từ nhóm trong một môi trường phức tạp và thể hiện mối liên kết não-hành vi được đặc trưng giữa các thành viên trong nhóm. ”

Phim tĩnh trong điều kiện nhóm Đấu trường được chia thành hai khu vực bởi một bức tường với cửa có thể thu vào cho phép chỉ một con chuột đi qua tại một thời điểm. và Tỷ lệ gamma trung bình trong thời gian ban đầu ở điều kiện đơn (xanh lam) so với nhóm (đỏ). * P <0,05, kiểm tra cấp bậc có chữ ký của Wilcoxon. Nhà cung cấp hình ảnh: Viện Khoa học và Công nghệ Hàn Quốc (KIST)

Phối hợp với Sung Q Lee của ETRI ở Hàn Quốc, nhóm nghiên cứu đã phát triển CBRAIN, một thiết bị ghi âm không dây có đèn LED chiếu sáng cạnh phù hợp với đầu chuột. Thiết bị nhỏ bé này được cấy vào não dưới vỏ để thu thập các tín hiệu điện áp từ vùng phụ cụ thể của hạch hạnh nhân được gọi là hạch hạnh nhân bên (BLA), là vùng não được biết là rất nhạy cảm với các kích thích cảm xúc như căng thẳng và lo lắng. Khi hoạt động nhịp điệu theo tần số cụ thể trên bảng diễn ra trong quá trình quét các hoạt động thần kinh theo thời gian thực, đèn LED trên thiết bị sẽ sáng. Những sự kiện nhịp nhàng này, cùng với các tín hiệu từ một nhóm chuột, được truyền đến một máy thu. Khả năng của CBRAIN để tạo ra một báo cáo trực tiếp về các hoạt động tập thể của não bộ là đáng chú ý trái ngược với các thiết bị ghi âm thần kinh khác để phân tích các tín hiệu sau khi tất cả các thí nghiệm hoàn thành.

Choi và nhóm của cô đã phát triển các giao thức thử nghiệm để xác nhận tọa độ điện cực và hiệu chỉnh nhịp nhanh thoáng qua trong BLA bao gồm gamma dải tần số, được gọi là vụ nổ gamma, trên chuột. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hiện tượng bùng phát này trong quá trình thể hiện sự sợ hãi chủ động và thụ động khi một nhóm lớn chuột bị tấn công bởi một robot giống nhện. Sử dụng CBRAIN, họ quan sát thấy rằng sự xuất hiện của các vụ nổ gamma trong các hành vi gây sợ hãi phụ thuộc vào các tình huống xã hội. Chuột hiển thị ít vụ nổ gamma hơn khi chúng chạm trán với rô bốt trong một nhóm và những con chuột tránh và tự vệ trước rô bốt trong một nhóm, giống như chúng thường làm trong tự nhiên.

Phân tích hậu kỳ về quỹ đạo chuyển động được tính toán bằng các công cụ học sâu cho thấy rằng các dạng tổng hợp có tương quan với các hoạt động gamma. Trong khi những con chuột ở rìa của cụm cho thấy hoạt động gamma cao hơn, những con nằm trong nhóm cho thấy mức độ hoạt động gamma tương tự như mức khi không có robot nào. Jisoo Kim, tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Việc giảm các vụ nổ gamma trong hạch hạnh nhân có thể phản ánh hiệu ứng đệm xã hội do ở cùng nhau. “Tuy nhiên, cần phải thử nghiệm hoạt động trong các tình huống sinh thái khác nhau và các cấu trúc dân số khác nhau để đưa ra kết luận chính xác.”

Đối với một công nghệ mới phát triển và triển vọng của khoa học thần kinh hành vi xã hội, nhiều nhà khoa học thần kinh tỏ ra lạc quan. Choi kết luận: “Chúng tôi phân tích dữ liệu do CBRAIN thu được theo cách giống hệt như cách ghi âm thần kinh thông thường, nhưng việc quan sát trực tiếp mà không cần phải ghi lại và kiểm tra dữ liệu sẽ mang lại cho chúng tôi mức độ tự do lớn hơn trong việc khám phá các chức năng của các hoạt động cụ thể của não bộ. “Tôi tin rằng công trình này đóng vai trò là một nghiên cứu điển hình nêu bật tính hiệu quả của các bản ghi âm thần kinh chiếu sáng cạnh thời gian thực của các cá nhân trong một nhóm và sự liên kết tức thời giữa não và các hành vi sẽ mở rộng hiểu biết của chúng ta về động cơ đằng sau các hành vi xã hội phức tạp.”

Nguồn: medicalxpress