Objeven jednotný neuronový mechanismus pro představivost a skutečné vidění
Vědci z Cedars-Sinai prokázali, že procesy představování si objektů a jejich skutečné vidění zapojují stejné neurony v mozku. Přibližně 40 % buněk se aktivuje se stejnou silou v obou případech, což vysvětluje mechanismus vytváření mentálních obrazů.
Myšlenkový zrak: Jak objev jednotného neuronového kódu pro vidění a představivost mění neurovědu
Úvod
Proč se vzpomínka na milovanou tvář nebo známou krajinu zdá téměř stejně reálná jako přímé vnímání? Tato otázka zaměstnávala filozofy po staletí, ale nyní na ni byla nalezena neurobiologická odpověď. V dubnu 2026 zveřejnili výzkumníci z lékařského centra Cedars-Sinai a Kalifornského technologického institutu v časopise Science práci, která poprvé na úrovni jednotlivých neuronů prokázala, že představivost a zrakové vnímání objektů využívají stejný neuronový mechanismus. Přibližně 40 % neuronů ventrální temporální kůry se aktivuje se stejnou silou a podle jednotného „kódu“ – bez ohledu na to, zda se člověk na objekt dívá, nebo si ho pouze představuje. Tento objev nejen vysvětluje podstatu mentálních obrazů, ale také vytváří základ pro nové přístupy k léčbě duševních poruch, porozumění kreativitě a vývoji umělé inteligence.
Podrobnosti události a časový rámec
Výzkum, zveřejněný 9. dubna 2026, byl výsledkem spolupráce několika vědeckých institucí. Hlavní roli sehráli Varun Wadia, postdoktorand v laboratoři Ueliho Rutishausera a bývalý doktorand Caltechu, jehož disertační práce tvořila základ publikace, a Doris Tsao z Kalifornské univerzity v Berkeley, jejíž dlouholeté práce na primátech položily teoretický základ.
Klíčovým metodickým rysem práce je využití unikátní klinické příležitosti. Šestnáct pacientů s epilepsií, kterým byly dočasně implantovány elektrody do mozku pro lokalizaci ložisek záchvatové aktivity, souhlasilo s účastí v experimentu. To vědcům umožnilo přístup k registraci aktivity stovek jednotlivých neuronů ve ventrální temporální kůře – oblasti kriticky důležité pro zrakové rozpoznávání a paměť. Tato úroveň rozlišení není dosažitelná při standardní funkční magnetické rezonanci.
Procedura sestávala ze dvou fází. Nejprve byly účastníkům ukázány série obrázků tváří a objektů, přičemž byla současně zaznamenávána elektrická aktivita neuronů. U 80 % zrakově citlivých neuronů se výzkumníkům podařilo rozluštit jejich „kód“ – určit, na jaké konkrétní charakteristiky obrázku každá buňka reaguje. Zde sehrály klíčovou roli nástroje umělé inteligence: hluboké vizuální neuronové sítě vytvářely numerické popisy objektů a generativní AI pomáhala ověřovat předpovědi vytvářením nových obrázků a testováním reakcí mozku na ně. Poté byli účastníci požádáni, aby si tytéž objekty představili zpaměti – a výzkumníci pozorovali reaktivaci přibližně 40 % stejných neuronů se stejným vzorcem aktivity.
Zásadním teoretickým základem byl koncept „distribuovaného osového kódu“ (distributed axis code), dříve objevený Doris Tsao u primátů. V tomto modelu každý neuron nekóduje celistvý objekt, ale určitý rozměr v abstraktním prostoru rysů – například vzdálenost mezi očima nebo tvar obrysu obličeje. Kombinace signálů z mnoha neuronů umožňuje mozku okamžitě sestavit detailní obraz. Skutečnost, že tento model je dokonale aplikovatelný na člověka, se stala důležitým potvrzením evoluční kontinuity neuronových mechanismů.
Výzkum byl financován programem BRAIN Initiative Národních institutů zdraví USA, Howard Hughes Medical Institute, Simons Foundation Collaboration on the Global Brain a Chen Center for Systems Neuroscience na Caltechu.
Dopad a význam
Pro základní neurovědu. Objev poprvé stanovuje přímý kauzální mechanismus mentálního obrazu na buněčné úrovni. Dřívější neurozobrazovací studie demonstrovaly aktivaci podobných oblastí mozku při vnímání a představivosti, ale otázka, zda jsou zapojeny stejné neurony, zůstávala otevřená. Nyní bylo ukázáno: jsou to právě tytéž buňky, používající stejný neuronový kód. Tvrzení Varuna Wadiu – „v naší hlavě je generativní model“ – znamená, že mozek je schopen znovu vytvořit stav identický s okamžikem prvotního vnímání.
Pro klinickou psychiatrii. Výzkumníci přímo poukazují na potenciální použitelnost výsledků u duševních poruch. Adam Mamelak, ředitel programu funkční neurochirurgie Cedars-Sinai, zdůraznil, že porozumění neuronovému procesu otevírá cestu k terapii posttraumatické stresové poruchy, obsedantně-kompulzivní poruchy a dalších stavů spojených s nekontrolovatelnou živou obrazností. Schizofrenie, u níž se hranice mezi realitou a představivostí patologicky stírají, je zmíněna jako jeden z nejzřejmějších cílů pro budoucí intervence. Zástupce NIH Hermon Gebrehiwet poznamenal, že výsledky „podporují myšlenku společného neuronového kódu pro představivost a vnímání a mohou mít důležitý význam pro pochopení duševních poruch s poruchami mentálních obrazů a rozlišování reality“.
Pro boj s neurodegenerací. Wadia uvedl, že porozumění mechanismům paměti může být prvním krokem k vývoji metod její ochrany před ničivým účinkem Alzheimerovy choroby. Pokud je paměť reaktivací stejných neuronů, pak prevence ztráty paměti může být zaměřena na udržení stability tohoto procesu reaktivace.
Pro umělou inteligenci. Objevený mechanismus představuje biologickou analogii generativních modelů ve strojovém učení – systémů, které se učí vytvářet nový obsah tím, že si osvojí zákonitosti z dat. Pochopení toho, jak nervový systém realizuje kreativní úkoly přirozeným způsobem, může informovat vývoj efektivnějších architektur AI.
Pro pochopení kreativity. To je možná nejzásadnější aspekt. Pokud je mozek schopen vrátit se do stavu identického s okamžikem vnímání, pak kreativita – ať už jde o psaní hudby, malování nebo řešení abstraktního úkolu – získává konkrétní neurobiologický substrát.
Sociální aspekt – rozmanitost zkušenosti. Rutishauser zdůraznil, že ne všichni lidé mají schopnost živého mentálního obrazu. Zmínil vědce, který po prezentaci řekl: „Nevím, o čem mluvíte. Když zavřu oči, nic nevidím.“ Toto uznání rozmanitosti lidské zkušenosti a afantazie – neschopnosti vytvářet zrakové obrazy – dodává výzkumu cenný rozměr inkluzivity.
Reakce klíčových hráčů
Publikace v Science je známkou nejvyššího statusu práce, která automaticky přitáhla pozornost vědecké komunity. Výzkum byl pokryt NPR, což svědčí o širokém veřejném zájmu o téma.
Na institucionální úrovni spolupráce Cedars-Sinai a Caltechu demonstrovala produktivní model mezioborové interakce. Rutishauser poznamenal: „Tuto práci by nedokázal provést ani Caltech sám, ani Cedars-Sinai sám.“ Přístup k pacientům s implantovanými elektrodami (klinický zdroj Cedars-Sinai) v kombinaci s výpočetními a teoretickými kompetencemi Caltechu vytvořil jedinečnou synergii.
Vědecká vedoucí Wadiu Doris Tsao, jejíž rané práce na primátech předpověděly existenci tohoto kódu u člověka, získala experimentální potvrzení svých teorií. Pro ni je to validace dlouholetého výzkumného programu, důkaz univerzálnosti jí objevených principů neuronového kódování pro celý řád primátů, včetně člověka.
Plány výzkumné skupiny zahrnují hledání zdroje spouštěcího signálu pro reaktivaci a studium toho, jak různé oblasti mozku interagují pro realizaci představivosti. To udává směr pro následné práce.
Prognóza a závěry
Objev jednotného neuronového kódu pro vnímání a představivost lze považovat za dokončení jedné etapy a začátek další. Dokončena je etapa důkazu – hypotéza, že stejné neurony obsluhují obě funkce, přešla z kategorie předpokladů do kategorie experimentálně zjištěných faktů. Začíná etapa praktického využití a dalšího zkoumání mechanismů.
V nadcházejících letech lze očekávat pokrok v několika směrech. Zaprvé budou identifikovány mozkové struktury spouštějící proces reaktivace neuronů – tým již na této otázce pracuje. To může otevřít možnost cíleného ovlivňování systému „vzpomínání“ – posílení nebo naopak potlačení nežádoucích mentálních obrazů.
Zadruhé, klinická translace do psychiatrie vypadá nejnadějněji. Pokud je PTSD charakterizována nekontrolovatelnými živými obrazy traumatických událostí a mechanismus těchto obrazů je reaktivace stejných neuronů, které se aktivovaly při skutečném prožitku, terapie může být zaměřena na přerušení nebo modulaci tohoto procesu. Podobně porozumění halucinacím u schizofrenie jako patologické spontánní aktivaci zrakových neuronů otevírá cestu k cílenějším neuromodulačním intervencím.
Zatřetí, pro umělou inteligenci poskytuje biologický mechanismus generativního modelu v mozku blueprint – architektonický vzor – pro vytváření efektivnějších výpočetních systémů. Jak poznamenal Wadia: „Dnes je to vědecký projekt, zítra klinická praxe.“
Je podstatné, že výzkum také odhalil omezení a nové otázky. Proč je představivost vizuálně „slabší“ než skutečné vidění, pokud jsou zapojeny stejné neurony? Pravděpodobná odpověď spočívá v tom, že při představivosti se aktivuje pouze 40 % neuronů a chybí vzestupný senzorický tok, který při skutečném vidění moduluje a zesiluje aktivitu. Odkud přichází signál k reaktivaci? Odpověď zatím neexistuje.
Práce z dubna 2026 tedy není tečkou, ale spíše základem pro celou generaci výzkumů. Poprvé lidstvo nemá filozofickou spekulaci, ale konkrétní biologický model toho, jak mozek „vidí“ se zavřenýma očima. A tento model slibuje praktické plody v rozsahu od psychiatrické péče po novou generaci AI architektur.
— Editorial Team
