Разбирането на човешкия мозък несъмнено е една от най-трудните задачи на съвременната наука. Водещият подход през по-голямата част от последните 200 години е свързването на мозъчните функции с различни области на мозъка или дори с отделни неврони (мозъчни клетки). Но все повече и по-нови изследвания показват, че може да се объркаме напълно в опита си да разберем човешкия ум.
Идеята, че мозъкът е съставен от множество региони, които изпълняват конкретни задачи, се нарича модулност. В началото изглеждаше доста успешно. Например, тя може да обясни как разпознаваме лица чрез активиране на верига от специфични мозъчни участъци в тилната и темпоралната част. Органите обаче се обработват от напълно различен набор от мозъчни области. И учените смятат, че други области - области на паметта - помагат за комбинирането на тези възприятия, за да се създадат холистични представи на хората. Активността на определени области на мозъка също е свързана с конкретни състояния и заболявания.
Причината този подход да е толкова популярен е отчасти заради технологията, която ни дава безпрецедентен разрез на мозъка. Функционалното магнитно-резонансно изображение (fMRI), което следи промените в притока на кръв в мозъка, позволява на учените да видят как се активират участъци от мозъка в отговор на действия - което им позволява да картографират функциите. Междувременно оптогенетиката, която използва генетичната модификация на невроните, за да контролира електрическата им активност чрез светлинни импулси, би могла да ни помогне да изследваме техния специфичен принос в работата на мозъка.
Хотя оба подхода выдают крайне интересные результаты, непонятно, смогут ли они когда-нибудь обеспечить нам осмысленное понимание мозга. Нейрофизиолог, который находит корреляцию между нейроном или областью мозга и конкретным, но в принципе произвольным физическим параметром, таким как боль, может сделать вывод, что этот нейрон или эта часть мозга управляет болью. И это иронично, поскольку даже самому мозгу присуща задача находить корреляции во всем, что он делает.
Но какво, ако вместо това разгледаме възможността всички мозъчни функции да се разпределят в целия мозък и всички части на мозъка да допринесат за всички тези функции? Ако е така, намерените корелации могат да бъдат перфектният капан за разузнаване. И тогава трябва да се обърнем към проблема за това как даден регион или тип неврон със специфична функция взаимодейства с други части на мозъка, за да формира смислено интегрирано поведение. Досега няма общо решение на този проблем - само хипотези за конкретни случаи, например признаване на хора.
Този проблем може да бъде добре илюстриран от скорошно проучване, което показа, че психеделичното лекарство LSD може да наруши модулната организация, която обяснява зрението. Освен това, нивото на дезорганизация е свързано със степента на „разстройство на личността“, което хората имат по време на приема на наркотика. Изследванията показват, че лекарството влияе върху това как няколко области на мозъка взаимодействат с останалата част от мозъка, повишавайки нивото им на свързаност. Така че, ако някога искаме да разберем какво всъщност е нашето чувство за себе си, трябва да разберем връзките, които минават дълбоко между мозъчните региони като част от сложна мрежа.
Промоционално видео:
Пътят напред?
Днес някои изследователи смятат, че мозъкът и неговите заболявания като цяло могат да бъдат разбрани само като взаимодействие между огромен брой неврони, разпределени в централната нервна система. Функцията на всеки един неврон зависи от функциите на всички хиляди неврони, с които той е свързан. Те от своя страна зависят от другите. Един и същ регион или един и същ неврон могат да бъдат включени в голям брой контексти, но имат различни специфични функции в зависимост от контекста.
Възможно е именно дребните прекъсвания в тези взаимодействия между невроните да причинят лавинообразни ефекти в мрежите, които водят до развитие на депресия или болест на Паркинсон. Във всеки случай трябва да разберем механизмите на тези мрежи, за да разберем причините и симптомите на тези заболявания. Без пълна картина е малко вероятно да успеем да лекуваме успешно тези и много други състояния.
По-конкретно, невронауката трябва да започне да изследва как мрежовите конфигурации възникват от непрекъснатите опити на мозъка да осмисли света. Трябва също така да получим ясна картина как кората, мозъчният ствол и мозъчният мозък взаимодействат с мускулите и десетки хиляди оптични и механични сензори в цялото ни тяло, за да създадем единна картина.
Свързването с физическата реалност е единственият начин да разберете как информацията се представя в мозъка. Една от причините да имаме нервна система на първо място е, че еволюцията на мобилността изисква управляваща система. Когнитивните, умствените функции - и дори мислите - могат да се разглеждат като механизми, които са се развили, за да планират по-добре последствията от движенията и действията.
По този начин пътят на невронауката може да бъде по-фокусиран върху общи невронни записи (използвайки оптогенетика или fMRI), когато целта не е да се присвои всеки неврон или мозъчен регион на някаква конкретна функция. Това може да се използва в теоретични мрежови проучвания, които отчитат различни наблюдения и дават интегрирано функционално обяснение. Но теорията трябва да ни помогне да проектираме експерименти, а не само да бием около храста.
Основни пречки
Няма да е лесно. Съвременните технологии са скъпи - в тях се инвестират големи финансови ресурси, както и национален и международен престиж. Друго препятствие е, че човешкият ум е склонен да предпочита по-прости решения пред по-сложни, дори ако първият може да не обясни резултатите толкова широко, колкото вторият.
Всички връзки между невронауката и фармацевтичната индустрия също са изградени на модулен модел. Типичните стратегии, когато става дума за често срещани неврологични и психични заболявания, са да се идентифицира един вид рецептор в мозъка, към който лекарството може да се насочи, за да реши целия проблем.
Например, SSRIs (селективни инхибитори на обратното захващане на серотонин), които блокират абсорбцията на серотонин в мозъка, така че да са достъпни повече, в момента се използват за лечение на редица различни проблеми с психичното здраве, включително депресия. Но те не работят за много пациенти и могат да създадат плацебо ефект.
По същия начин, епилепсията вече се счита за ясно заболяване и се лекува с антиконвулсанти, които потискат активността на всички неврони. Тези лекарства не работят за всички. Всяко моментно прекъсване в мозъчната верига - и всеки пациент може да има хиляда уникални задействащи механизма - може да изпрати мозъка в епилептично състояние.
От тази гледна точка невронауката постепенно губи компасната игла по пътя към разбирането на мозъка. Абсолютно трябва да променим това. Това не само може да бъде ключът към разбирането на някои от най-сериозните мистерии, известни в науката, като например съзнанието, но ще помогне и за лечението на много различни заболявания и здравословни проблеми, физически и психически.
ИЛЯ КХЕЛ