Οι εγκέφαλοι μπορεί να λιγοστεύουν κοντά στο σημείο καμπής τους
Ο Gerardo Ortiz θυμάται καλά την εποχή το 2010 όταν άκουσε για πρώτη φορά τον συνάδελφό του στο Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα, John Beggs, να μιλά για την υπόθεση του «κρίσιμου εγκεφάλου», μια προσπάθεια για μια μεγάλη ενοποιημένη θεωρία για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος. Ο Ortiz κίνησε το ενδιαφέρον της ιδέας ότι ο εγκέφαλος μπορεί να παραμείνει ισορροπημένος στο «κρίσιμο σημείο» μεταξύ δύο φάσεων, όπως το σημείο πήξης όπου το νερό μετατρέπεται σε πάγο. Ένας φυσικός της συμπυκνωμένης ύλης, ο Ortiz είχε μελετήσει κρίσιμα φαινόμενα σε πολλά διαφορετικά συστήματα. Είχε επίσης έναν αδερφό με σχιζοφρένεια και έναν συνάδελφο που έπασχε από επιληψία, κάτι που του έδωσε ένα προσωπικό ενδιαφέρον για το πώς λειτουργεί ή όχι ο εγκέφαλος.
Ο Ortiz εντόπισε αμέσως ένα από τα πιο δεμένα προβλήματα με την υπόθεση:Είναι πολύ δύσκολο να διατηρήσεις ένα τέλειο σημείο καμπής σε ένα ακατάστατο βιολογικό σύστημα όπως ο εγκέφαλος. Το παζλ τον ανάγκασε να ενώσει τις δυνάμεις του με τον Μπεγκς για να διερευνήσει περαιτέρω.
Η κριτική του Ortiz πολιορκούσε τη θεωρία από τότε που ο αείμνηστος Δανός φυσικός Per Bak την πρότεινε το 1992. Ο Bak πρότεινε ότι ο εγκέφαλος επιδεικνύει «αυτοοργανωμένη κρισιμότητα», συντονίζοντας αυτόματα στο κρίσιμο σημείο του. Η εξαιρετικά διατεταγμένη πολυπλοκότητά του και η ικανότητα σκέψης προκύπτουν αυθόρμητα, υποστήριξε, από τη διαταραγμένη ηλεκτρική δραστηριότητα των νευρώνων.
Το κανονικό παράδειγμα του Bak για ένα αυτό-οργανωμένο κριτικό σύστημα είναι ένα απλό αμμοσωρό. Εάν ρίξετε μεμονωμένους κόκκους άμμου πάνω από ένα αμμοσωρό έναν προς έναν, κάθε κόκκος έχει την πιθανότητα να προκαλέσει χιονοστιβάδα. Ο Bak και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι αυτές οι χιονοστιβάδες θα ακολουθήσουν έναν «νόμο εξουσίας», με τις μικρότερες χιονοστιβάδες να εμφανίζονται αναλογικά πιο συχνά από τις μεγαλύτερες. Έτσι, εάν υπάρχουν 100 μικρές χιονοστιβάδες στις οποίες 10 κόκκοι γλιστρούν κάτω από την πλευρά του στοίβα κατά τη διάρκεια μιας δεδομένης περιόδου, θα υπάρξουν 10 μεγαλύτερες χιονοστιβάδες που περιλαμβάνουν 100 κόκκους την ίδια περίοδο και μόνο μία μεγάλη χιονοστιβάδα που περιλαμβάνει 1.000 κόκκους. Όταν μια τεράστια χιονοστιβάδα καταρρέει ολόκληρο το σωρό, η βάση διευρύνεται και η άμμος αρχίζει να συσσωρεύεται ξανά μέχρι να επιστρέψει στο κρίσιμο σημείο της, όπου, πάλι, μπορεί να εμφανιστούν χιονοστιβάδες οποιουδήποτε μεγέθους. Το αμμοσωρό είναι απίστευτα πολύπλοκο, με εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια μικροσκοπικά στοιχεία, ωστόσο διατηρεί μια συνολική σταθερότητα.
Οι δεκάδες δισεκατομμύρια νευρώνες του εγκεφάλου σχηματίζουν ένα εξαιρετικά περίπλοκο, διασυνδεδεμένο δίκτυο. Ο Bak υπέθεσε ότι, όπως ένα αμμοσωρό, το δίκτυο ισορροπεί στο κρίσιμο σημείο του, με την ηλεκτρική δραστηριότητα να ακολουθεί έναν νόμο ισχύος. Έτσι, όταν ένας νευρώνας πυροδοτείται, αυτό μπορεί να προκαλέσει μια «χιονοστιβάδα» πυροδότησης από συνδεδεμένους νευρώνες και μικρότερες χιονοστιβάδες συμβαίνουν πιο συχνά από τις μεγαλύτερες. Σε εκατοντάδες εργασίες τις τελευταίες τρεις δεκαετίες που προωθούσαν την ιδέα, οι ερευνητές υποστήριξαν ότι η λειτουργία σε κρισιμότητα θα βελτιστοποιούσε την απόδοση του εγκεφάλου μεγιστοποιώντας τη μεταφορά και την επεξεργασία πληροφοριών. Το μυστήριο είναι πώς ένα τόσο θορυβώδες σύστημα όπως ο εγκέφαλος μπορεί να διατηρήσει μια τόσο καλά συντονισμένη κρίσιμη κατάσταση, καθώς ένα άλλο χαρακτηριστικό της κρισιμότητας είναι ότι το σύστημα είναι πιο ευαίσθητο σε οποιαδήποτε είσοδο που θα μπορούσε να το κάνει να αλλάξει τη δραστηριότητά του.
Για τον Ortiz, καθώς άκουγε τον Begs να μιλάει για τη θεωρία σε μια αίθουσα συνεδριάσεων του τμήματος φυσικής στην Ιντιάνα, «ήταν προφανώς ένα πρόβλημα λεπτομέρειας», είπε. Η κριτική «δεν είναι κάτι στη φύση που θα βρείτε πολύ εύκολα. Από τη στιγμή που υπάρχει οποιαδήποτε διαταραχή που απομακρύνει το σύστημα από αυτή τη ρύθμιση, δεν θα είναι κρίσιμη». Ένα άλλο χτύπημα ενάντια στην κρίσιμη υπόθεση του εγκεφάλου είναι ότι ο ορισμός του εγχειριδίου της κρισιμότητας στη στατιστική φυσική απαιτεί ένα σύστημα άπειρου μεγέθους. «Έτσι, το γεγονός ότι ο εγκέφαλος είναι πεπερασμένος σημαίνει ότι η αληθινή κρισιμότητα έχει απομακρυνθεί», είπε ο Beggs, ο οποίος είναι καθηγητής βιοφυσικής στην Ιντιάνα.
Ωστόσο, συναρπαστικά, αν είναι ασαφή, πειραματικά στοιχεία υποδηλώνουν ότι η νευρωνική δραστηριότητα του εγκεφάλου εμφανίζει χαρακτηριστικά κρισιμότητας. Αυτό οδήγησε αρκετούς επιστήμονες να προτείνουν παραλλαγές στην αρχική θεωρία του Bak. Ο Ortiz και ο Beggs, μαζί με τους μεταπτυχιακούς φοιτητές Rashid Williams-García (τώρα μεταδιδακτορικό στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ) και ο Mark Moore, υποστήριξαν ότι ίσως ο εγκέφαλος κατοικεί σε μια «οιονεί κρίσιμη κατάσταση». Δηλαδή, αντί να κάθεται σε ένα ακριβές κρίσιμο σημείο, μεταναστεύει γύρω από μια ευρύτερη αλλά καλά καθορισμένη περιοχή, «έναν όγκο σε χώρο φάσης όπου το σύστημα μπορεί να προσαρμοστεί για να λειτουργεί αποτελεσματικά και βέλτιστα», είπε ο Ortiz.
Η Viola Priesemann του Ινστιτούτου Max Planck για τη Δυναμική και την Αυτο-Οργάνωση στο Γκέτινγκεν της Γερμανίας έχει προτείνει μια παρόμοια ιδέα. Θεωρεί ότι ο εγκέφαλος θα μπορούσε να λειτουργήσει στο λεγόμενο «υποκριτικό» καθεστώς, ακριβώς κάτω από το σημείο καμπής. Και στα δύο σενάρια, ο εγκέφαλος λειτουργεί κοντά στο κρίσιμο σημείο, αντί να είναι επισφαλώς τοποθετημένος εκεί. Αυτή η ρύθμιση προσφέρει σταθερότητα που χρειάζεται τόσο πολύ, ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει τη μεταφορά και επεξεργασία πληροφοριών υψηλής απόδοσης.
Οι νέες προτάσεις ευχαριστούν έναν από τους πρώτους πειραματικούς πρωτοπόρους του πεδίου, τον Dietmar Plenz του Εθνικού Ινστιτούτου Ψυχικής Υγείας, ο οποίος έχει βρει στοιχεία για νόμους ισχύος στα μοτίβα πυροδότησης νευρώνων των πιθήκων. Ενώ πριν από 15 χρόνια, η κρισιμότητα δεν θεωρούνταν ακόμη σοβαρή πιθανότητα, «τώρα νομίζω ότι η κρισιμότητα είναι στον χάρτη», είπε ο Plenz. «Νομίζω ότι βλέπουμε ότι υπάρχει ένα καθεστώς δυναμικής του φλοιού που είναι κοντά στην κρισιμότητα. Αυτή είναι τεράστια πρόοδος, γιατί τώρα δεν μιλάμε πια για το αν ο εγκέφαλος είναι κρίσιμος ή όχι, αλλά για το σε ποια συγκεκριμένη πτυχή είναι κρίσιμος."
Όχι αρκετά κρίσιμο
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συχνά το ίδιο μοντέλο για κρισιμότητα όπως κάνουν για τις πυρηνικές αλυσιδωτές αντιδράσεις. Στην πυρηνική σχάση, ένα γεγονός σχάσης εκπέμπει δύο σωματίδια, και το καθένα εκπέμπει άλλα δύο, και ούτω καθεξής, δίνοντας μια αναλογία διακλάδωσης (ο αναμενόμενος αριθμός απογόνων από ένα μεμονωμένο γεγονός) δύο. Ένα τέτοιο σύστημα γίνεται «υπερκρίσιμο» για την παραγωγή μιας ατομικής βόμβας. Εν τω μεταξύ, σε ένα «υποκρίσιμο» σύστημα, η αναλογία διακλάδωσης είναι μικρότερη από μία, και έτσι η αλυσιδωτή αντίδραση σβήνει. Σε ένα κρίσιμο σύστημα, η αναλογία διακλάδωσης θα είναι ακριβώς μία, πυροδοτώντας μια παρατεταμένη πυρηνική αντίδραση ικανή (για παράδειγμα) να λειτουργεί επ' αόριστον ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας. Ομοίως, εάν ο εγκέφαλος είναι πραγματικά κρίσιμος, θα υπάρξει μια κατανομή του νόμου ισχύος των μεγεθών χιονοστιβάδων, αλλά ένας νευρώνας θα πρέπει, κατά μέσο όρο, να ενεργοποιεί έναν άλλο νευρώνα.
Εάν ο εγκέφαλος ήταν εξαιρετικά υποκριτικός, σύμφωνα με τον Μπεγκς, τα εισερχόμενα σήματα θα εξασθενούσαν και δεν θα είχαν κανένα αντίκτυπο. «Θα ήταν σαν να προσπαθείς να μιλήσεις σε κάποιον που κοιμάται ή είναι μεθυσμένος», είπε. Σε έναν υπερκρίσιμο εγκέφαλο, τα εισερχόμενα σήματα θα χάνονταν σε μια φρενίτιδα ηλεκτρικής δραστηριότητας και το αποτέλεσμα θα ήταν σαν να προσπαθείτε να μιλήσετε με ένα θύμα επιληπτικών κρίσεων. Ο Beggs και άλλοι υποστηρίζουν ότι το νευρωνικό δίκτυο είναι πιο ευαίσθητο στα εισερχόμενα σήματα στο κρίσιμο σημείο. Εκεί, μια αλυσίδα ενεργών νευρώνων επιτρέπει τη διάδοση πληροφοριών από τη μια περιοχή του εγκεφάλου στην άλλη χωρίς να πεθαίνουν πρόωρα ή να εκραγούν.
Ο Priesemann προτείνει ότι ο εγκέφαλος είναι ελαφρώς υποκριτικός. Το να βρίσκεται ακριβώς στο κρίσιμο σημείο ενέχει τον κίνδυνο να ανατραπεί στο υπερκρίσιμο καθεστώς, επομένως βλέπει την υποκρισιμότητα ως ένα είδος ζώνης ασφαλείας για τον εγκέφαλο, που μπορεί να κινηθεί προς ή μακριά από το κρίσιμο σημείο, όπως χρειάζεται για να προσαρμοστεί καλύτερα στο τις υπάρχουσες συνθήκες. Για έντονες γνωστικές εργασίες που απαιτούν ενσωμάτωση πολλών πληροφοριών, για παράδειγμα, ο εγκέφαλος θα επωφεληθεί αν είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κρισιμότητα. Αλλά εάν οι περιστάσεις απαιτούν μια πιο γρήγορη, πιο διαισθητική απόκριση, είναι καλύτερα να βρίσκεστε πιο κάτω από το κρίσιμο σημείο. "Ανάλογα με το αν πρέπει να ενσωματώσετε πληροφορίες για μια λύση ή αν πρέπει απλώς να αντιδράσετε γρήγορα, το "γλυκό σημείο" μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό", είπε ο Priesemann.
Σε μια εφημερίδα που εμφανίστηκε αυτή την εβδομάδα στο Nature Communications , αυτή και ένας συνάδελφός της διατύπωσαν μια νέα, πιο ακριβή μέθοδο για την εκτίμηση της αναλογίας διακλάδωσης, η οποία επαληθεύτηκε συγκρίνοντας τις προβλέψεις της με μοντέλα με γνωστές αναλογίες. Όταν εφάρμοσε αυτή τη νέα μέθοδο σε εγγραφές φλοιώδους ακίδας από αρουραίους, γάτες και πιθήκους, διαπίστωσε ότι όλες είχαν αναλογίες διακλάδωσης 0,98 ή 0,99 — εντός 1 ή 2 τοις εκατό της πραγματικής κρισιμότητας.
Ενώ ο Priesemann το προσφέρει αυτό ως απόδειξη για την υποκριτική υπόθεση του εγκεφάλου, ο Beggs πιστεύει ότι είναι επίσης συμβατό με την ανταγωνιστική θεωρία του και των συνεργατών του ότι ο εγκέφαλος είναι σχεδόν κρίσιμος. Η οιονεί κρισιμότητα είναι παρόμοια με την υποκρισιμότητα στο ότι ο εγκέφαλος δεν λειτουργεί ακριβώς στο κρίσιμο σημείο, αλλά σε μια ευρύτερη περιοχή κοντά σε αυτό το σημείο, επιτρέποντάς του να είναι πιο εύκολα προσαρμόσιμος. Αλλά η οιονεί κρισιμότητα ορίζει με μεγάλη ακρίβεια αυτή την περιοχή του χώρου.
Το σημείο εκκίνησης είναι η παρατήρηση ότι ο εγκέφαλος σαφώς δεν λειτουργεί ακριβώς όπως μια αμμοστήλη ή μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση. Στο μοντέλο του Bak's sandpile, όταν εμφανίζεται μια χιονοστιβάδα, διατρέχει την πορεία της πριν πέσει ο επόμενος κόκκος στο σωρό. Αυτός ο διαχωρισμός των χρονοδιαγραμμάτων είναι απαραίτητος για να εμφανιστούν τα παραδοσιακά χαρακτηριστικά της κρισιμότητας, όπως οι κατανομές του νόμου εξουσίας. Αλλά ο εγκέφαλος απλά δεν λειτουργεί έτσι. Αυτή ήταν η βασική ιδέα που ενέπνευσε τον Ortiz, τον Beggs και τους μαθητές τους να επινοήσουν την ιδέα τους για την οιονεί κριτική.
«Ο φλοιός δεν είναι σιωπηλός, απλώς περιμένει να οδηγηθεί από ένα ερέθισμα. αναδεύεται από δραστηριότητα», είπε ο Μπεγκς. "Κάθε περιοχή του φλοιού λαμβάνει εισροές από πολλές άλλες περιοχές." Σε αντίθεση με το μοντέλο sandpile, οι νευρώνες δεν πυροδοτούνται ένας προς έναν. νευρωνικές χιονοστιβάδες όλων των μεγεθών ρέουν η μία μέσα στην άλλη, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολη τη διαφοροποίησή τους.
Έτσι, αντί να εξετάζουν τις κατανομές του νόμου δύναμης σε νευρωνικές χιονοστιβάδες, οι Beggs και Ortiz χαρακτηρίζουν την οιονεί κρισιμότητα με όρους «ευαισθησίας» - μια συνάρτηση που περιγράφει πόσο ευαίσθητο είναι ένα δεδομένο σύστημα σε ένα εισερχόμενο ερέθισμα, είτε έχει τη μορφή νευρωνικών πυροδοτήσεων είτε κόκκων άμμου.
Αυτή η ευαισθησία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την επιπλέον αυθόρμητη δραστηριότητα στον εγκέφαλο, η οποία προσθέτει θόρυβο στο σύστημα και μειώνει την ευαισθησία. Όταν ο εγκέφαλος είναι πολύ δραστήριος, είναι σαν να προσπαθείς να διακρίνεις ένα σήμα σε ένα δωμάτιο γεμάτο με φλυαρία στο παρασκήνιο. Σε ένα εντελώς ήσυχο δωμάτιο - παρόμοιο με το σωρό του Per Bak, που οδηγείται εξ ολοκλήρου από εξωτερικά σήματα - είναι εύκολο να λάβετε το σήμα. Όταν το δίκτυο είναι σχεδόν κρίσιμο, υποστηρίζουν οι Beggs και Ortiz, η ισορροπία είναι ακριβώς σωστή:Ένα εισερχόμενο σήμα θα ανιχνευθεί και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον φλοιό χωρίς να εμποτιστεί πρόωρα ή να παραμορφωθεί απελπιστικά από το θόρυβο.
Τι είναι ο Μηχανισμός;
Όλα αυτά προϋποθέτουν ότι υπάρχει κάποιος μηχανισμός που επιτρέπει στο δίκτυο νευρώνων του εγκεφάλου να παραμείνει κοντά στην κρισιμότητα. Δεν είναι αδιανόητο ο εγκέφαλος να έχει ένα μέσο αυτορρύθμισης, δεδομένου ότι το σώμα χρησιμοποιεί ήδη διάφορους βιολογικούς μηχανισμούς για τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης, του ρυθμού αναπνοής και των επιπέδων pH, μεταξύ άλλων. Αλλά οι ιδιαιτερότητες ενός τέτοιου μηχανισμού, εάν υπάρχει, εξακολουθούν να είναι εικασιακές.
Υπάρχουν κάποιες πειραματικές ενδείξεις ότι όταν οι συνδέσεις μεταξύ νευρώνων στον εγκέφαλο γίνονται ισχυρότερες μέσω επαναλαμβανόμενων πυροδοτήσεων, αυτό αντισταθμίζεται από την αποδυνάμωση άλλων συνδέσεων. «Όταν έχεις υπερβολική δραστηριότητα, ο εγκέφαλος δημιουργεί μοριακούς μηχανισμούς που αναστέλλουν τη δραστηριότητα για να τη μειώσει», είπε η Lucilla de Arcangelis, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καμπανίας στην Ιταλία. «Αυτό είναι πολύ καλά αποδεκτό τώρα, ότι ο εγκέφαλος λειτουργεί κοντά στην ισορροπία διέγερσης και αναστολής». Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι ο εγκέφαλος είναι κρίσιμος.
Η Priesemann αναπτύσσει τη δική της θεωρία σχετικά με έναν πιθανό μηχανισμό διατήρησης του εγκεφάλου υποκριτικό, γνωστό ως «ομοιοστατική πλαστικότητα». Η ιδέα είναι ότι κάθε νευρώνας έχει έναν ρυθμό πυροδότησης στόχου και ο νευρώνας προσαρμόζει τη δραστηριότητά του όπως απαιτείται για να διατηρήσει αυτόν τον στόχο. Για παράδειγμα, εάν ο ρυθμός πυροδότησης στόχου είναι μία φορά ανά δευτερόλεπτο και ένας νευρώνας εκτοξεύεται λιγότερο συχνά από αυτό για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα, θα αυξήσει τη διεγερσιμότητα του σε απόκριση, που σημαίνει ότι θα ανταποκρίνεται πιο έντονα στην είσοδο έως ότου ο ρυθμός πυροδότησης αυξηθεί στο στόχος. Αυτό θα επέτρεπε στον εγκέφαλο να «συντονίσει» το τεράστιο δίκτυο νευρώνων του, κινούμενος πιο κοντά ή πιο μακριά από το κρίσιμο σημείο ανάλογα με την ισχύ εισόδου.
Μερικοί ερευνητές υποπτεύονται ότι ο εγκέφαλος δεν είναι καθόλου κρίσιμος και ότι τα σημάδια που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να αναγνωρίσουν το φαινόμενο, όπως οι κατανομές του νόμου εξουσίας, μπορούν να μιμηθούν από άλλες διαδικασίες. Αυτή είναι η στάση του Alain Destexhe, ενός θεωρητικού νευροεπιστήμονα στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας (CNRS) στη Γαλλία και ενός από τους πιο ένθερμους επικριτές της υπόθεσης. Υπάρχει ένα αστείο που λέει ότι οι φυσικοί βλέπουν νόμους εξουσίας όπου κι αν κοιτάξουν. Ο Destexhe λέει ότι οι νόμοι της εξουσίας εμφανίζονται πράγματι στη φύση, αλλά "το αν πηγάζουν από την κρισιμότητα - αυτό είναι ένα άλλο, πολύ σημαντικό ερώτημα."
Ο Destexhe πιστεύει ότι ο εγκέφαλος μοιάζει περισσότερο με μια «ασύγχρονη ακανόνιστη» κατάσταση, στην οποία οι νευρώνες πυροδοτούν με τόσο ασθενείς συσχετισμούς που πυροδοτούνται σχεδόν τυχαία. Πέρυσι, διαπίστωσε ότι τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα με λίγες μόνο χιλιάδες νευρώνες μπορούν να δημιουργήσουν αυτόματα τέτοια δραστηριότητα και τα δεδομένα από αυτά τα δίκτυα μοιάζουν με αυτά που συλλέχθηκαν από μελέτες εγκεφάλου. Επιπλέον, οι ασύγχρονες ακανόνιστες καταστάσεις έδειξαν συμπεριφορά νόμου ισχύος όταν οι ερευνητές μέτρησαν τη δραστηριότητα των νευρώνων με τον σωστό τρόπο. "Αυτό ήταν παράξενο, αφού το σύστημα δεν υποτίθεται ότι ήταν κρίσιμο", είπε.
Όταν ο Destexhe και οι συνάδελφοί του αντικατέστησαν τους νευρώνες στο μοντέλο τους με τυχαιοποιημένους νευρώνες, η συμπεριφορά του νόμου ισχύος παρέμεινε. Για αυτόν, αυτό είναι ένα ισχυρό επιχείρημα ότι δεν μπορούμε να βασιζόμαστε μόνο σε νόμους εξουσίας και σχετικά φαινόμενα ως απόδειξη μιας κρίσιμης ή σχεδόν κρίσιμης κατάστασης. Απαιτείται κάποιο άλλο είδος δοκιμής.
Η υπόθεση της σχεδόν κρισιμότητας συνοδεύεται από μια σαφή πρόβλεψη ότι ο Μπεγκς και οι συνεργάτες του δοκιμάζουν τώρα πειραματικά. Μετρούν την ευαισθησία χρησιμοποιώντας συστοιχίες μικροηλεκτροδίων υψηλής πυκνότητας προσαρμοσμένες από τους ανιχνευτές λωρίδων πυριτίου που χρησιμοποιούνται σε επιταχυντές σωματιδίων όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων. Η έκδοσή τους έχει περίπου 500 ηλεκτρόδια που προσομοιώνουν ενεργούς νευρώνες, επιτρέποντάς τους να μοντελοποιούν τα ποικίλα επίπεδα της αυθόρμητης νευρικής δραστηριότητας διεγείροντας τεχνητά τις συστοιχίες με αυξανόμενη ένταση. Εάν, όταν αναλύουν τα δεδομένα που προκύπτουν, η ευαισθησία μειώνεται κατά μήκος της προβλεπόμενης γραμμής καθώς τα επίπεδα αυξάνονται, αυτό θα ήταν ακλόνητη απόδειξη ότι ο Beggs και ο Ortiz βρίσκονται στο σωστό δρόμο. Και αν όχι; «Τότε αυτό δεν είναι αλήθεια. Περίοδος», είπε ο Ortiz.
«Φαίνεται λογική ιδέα, αλλά τελικά είναι μια πειραματική ερώτηση», είπε ο Beggs. «Θα ράγιζα την καρδιά μου, αλλά υπήρξαν μερικές πολύ όμορφες ιδέες που απλώς ήταν λάθος. Αυτό μπορεί να είναι ένα από αυτά."
