Razumevanje človeških možganov je nedvomno ena najtežjih nalog sodobne znanosti. V zadnjih 200 letih je bil vodilni pristop povezovanje možganskih funkcij z različnimi predeli možganov ali celo s posameznimi nevroni (možganskimi celicami). Toda vedno novejše raziskave kažejo, da gremo morda povsem napačno, če želimo razumeti človeški um.
Zamisel, da so možgani sestavljeni iz več regij, ki izvajajo določene naloge, se imenuje modularnost. Sprva se je zdelo precej uspešno. Na primer, lahko razloži, kako prepoznamo obraze z aktiviranjem verige določenih možganskih področij v okcipitalnem in temporalnem režnjah. Organi pa obdelujejo popolnoma drugačen nabor možganskih regij. In znanstveniki verjamejo, da druga področja - področja spomina - pomagajo združiti te zaznavne dražljaje, da se ustvarijo celostne predstave ljudi. Dejavnost določenih možganskih področij je bila povezana tudi s specifičnimi stanji in boleznimi.
Razlog, da je bil ta pristop tako priljubljen, je deloma posledica tehnologije, ki nam daje možgane brez primere. Funkcijsko slikanje z magnetno resonanco (fMRI), ki spremlja spremembe v pretoku krvi v možganih, omogoča znanstvenikom, da vidijo, kako se možganska območja aktivirajo kot odziv na ukrepe - kar jim omogoča, da preslikajo funkcije. Optogenetika, medtem ko bi nam tehnika, ki uporablja genetsko spreminjanje nevronov za nadzor nad svojo električno aktivnostjo s svetlobnimi impulzi, lahko pomagala raziskati njihov specifični prispevek k možganskemu delovanju.
Čeprav oba pristopa prinašata izjemno zanimive rezultate, ni jasno, ali nam bosta kdaj omogočila smiselno razumevanje možganov. Nevrofiziolog, ki ugotovi povezavo med nevronom ali regijo možganov in specifičnim, vendar načeloma poljubnim fizičnim parametrom, kot je bolečina, lahko sklepa, da ta nevron ali ta del možganov nadzira bolečino. In to je ironično, saj imajo celo sami možgani nalogo, da najdejo korelacije v vsem, kar počnejo.
Kaj pa če razmišljamo o možnosti, da so vse možganske funkcije razporejene po možganih in da vsi deli možganov prispevajo k vsem tem funkcijam? V tem primeru bi lahko bile najdene korelacije popolna inteligenčna past. In potem moramo rešiti problem, kako regija ali vrsta nevrona z določeno funkcijo deluje z drugimi deli možganov, da bi oblikovali smiselno celostno vedenje. Do zdaj še ni splošne rešitve tega problema - le hipoteze za posebne primere, na primer prepoznavanje ljudi.
To težavo lahko lepo ilustrira nedavna študija, ki je pokazala, da lahko psihedelično zdravilo LSD moti modularno organizacijo, ki pojasnjuje vid. Poleg tega je stopnja neorganiziranosti povezana s stopnjo "osebnostne motnje", ki jo imajo ljudje ob jemanju droge. Raziskave so pokazale, da zdravilo vpliva na to, kako več možganov deluje s preostalimi možgani, povečuje njihovo stopnjo povezanosti. Če torej kdaj želimo razumeti, kakšen je v resnici naš občutek zase, moramo razumeti povezave, ki potekajo globoko med možganskimi regijami kot del zapletenega omrežja.
Promocijski video:
Pot naprej?
Danes nekateri raziskovalci verjamejo, da je možgane in njene bolezni na splošno mogoče razumeti le kot interakcijo med ogromnim številom nevronov, razporejenih po osrednjem živčnem sistemu. Funkcija katerega koli posameznega nevrona je odvisna od funkcij vseh tisoč nevronov, s katerimi je povezan. Ti pa so odvisni od drugih. Ista regija ali isti nevron je lahko vpleten v veliko število kontekstov, vendar imata različne specifične funkcije, odvisno od konteksta.
Možno je, da drobne motnje v teh interakcijah med nevroni povzročajo plazovite učinke v omrežjih, ki vodijo do razvoja depresije ali Parkinsonove bolezni. Vsekakor moramo razumeti mehanizme teh mrež, da bomo razumeli vzroke in simptome teh bolezni. Brez popolne slike verjetno ne bomo mogli uspešno zdraviti teh in številnih drugih stanj.
Konkretno, nevroznanost mora začeti raziskovati, kako nastajajo omrežne konfiguracije zaradi nenehnih poskusov možganov, da bi razumeli svet. Prav tako moramo dobiti jasno sliko, kako možganska skorja, možganska stebla in možganski možgani medsebojno delujejo z mišicami in več deset tisoč optičnimi in mehanskimi senzorji po vsem telesu, da ustvarijo enotno sliko.
Povezava s fizično resničnostjo je edini način za razumevanje, kako se informacije predstavljajo v možganih. Eden od razlogov, da imamo živčni sistem na prvem mestu, je, da za razvoj mobilnosti potrebuje sistem vodenja. Kognitivne, miselne funkcije - in celo misli - je mogoče obravnavati kot mehanizme, ki so se razvili za boljše načrtovanje posledic gibov in dejanj.
Tako je lahko pot nevroznanosti bolj osredotočena na splošne nevronske posnetke (z uporabo optogenetike ali fMRI), kadar cilj ni dodeliti vsakemu nevronu ali možganskemu območju nobeni določeni funkciji. To je mogoče uporabiti v teoretičnih omrežnih raziskavah, ki upoštevajo različna opažanja in ponujajo integrirano funkcionalno razlago. Toda teorija bi nam morala pomagati pri oblikovanju eksperimentov, ne le premagovanja okoli grma.
Glavne ovire
Ne bo lahko. Sodobne tehnologije so drage - vanje se vlaga velika finančna sredstva, pa tudi nacionalni in mednarodni prestiž. Druga ovira je, da ima človeški um raje preprostejše rešitve za bolj zapletene, čeprav prvi morda ne bo razložil rezultatov tako široko kot drugi.
Vsi odnosi med nevroznanostjo in farmacevtsko industrijo so zgrajeni tudi na modularnem modelu. Tipične strategije, ko gre za pogoste nevrološke in duševne bolezni, so prepoznavanje ene vrste receptorjev v možganih, na katero lahko zdravilo usmeri v celotno težavo.
Na primer, SSRI (selektivni zaviralci ponovnega privzema serotonina), ki blokirajo absorpcijo serotonina v možganih, tako da je več na voljo, se trenutno uporabljajo za zdravljenje številnih težav z duševnim zdravjem, vključno z depresijo. Vendar pa pri mnogih bolnikih ne delujejo in lahko ustvarijo placebo učinek.
Prav tako se epilepsija danes šteje za izrazito bolezen in se zdravi z antikonvulzivi, ki zavirajo aktivnost vseh nevronov. Ta zdravila ne delujejo za vse. Vsaka trenutna motnja v možganskem vezju - in vsak bolnik ima lahko na tisoče edinstvenih sprožilnih mehanizmov - lahko pošlje možgane v epileptično stanje.
S tega vidika nevroznanost postopoma izgublja kompasno iglo na poti do razumevanja možganov. To moramo absolutno spremeniti. Ne le, da je to lahko ključ za razumevanje nekaterih najresnejših skrivnosti, ki jih pozna znanost, na primer zavest, ampak bo pomagalo tudi pri zdravljenju številnih različnih bolezni in zdravstvenih težav, tako telesnih kot duševnih.
ILYA KHEL