Dołącz do czytelników
Brak wyników

Wstęp

4 listopada 2015

ŚWIATŁA WIELKIEGO MÓZGU

0 204

Ujrzeć myśli drugiego człowieka - to marzenie nie tylko naukowców zajmujących się badaniem mózgu, ale też wielu osób, które chciałyby dowiedzieć się, co tak naprawdę myślą ich koledzy z biura, żona czy szef.Czy najnowsze metody badania mózgu pozwalają ujrzeć myśli drugiego człowieka - zastanawia się ANNA GRABOWSKA.

Zastosowanie metod obrazowania w badaniach nad mózgiem rozbudziło ogromne nadzieje. Wydawało się bowiem, że naukowcy mają wreszcie w ręku narzędzie dające im bezpośredni wgląd w pracę mózgu, i to bez zakłócania jego normalnej aktywności. Czy rzeczywiście na ekranie komputera możemy już dziś zobaczyć, co myśli czy czuje człowiek?

Wbrew powszechnym opiniom techniki neuroobrazowania (patrz tekst „Podglądanie mózgu”) odnoszą się nie tyle do pracy mózgu w ogóle, co raczej do pewnych aspektów jego funkcjonowania, takich jak przepływ krwi przez poszczególne struktury, metabolizm glukozy, zużycie tlenu czy koncentracja niektórych ważnych dla mózgu substancji, np. neuroprzekaźników. Wnioskowanie ma więc tu charakter pośredni: tak naprawdę na ekranie komputera nie oglądamy „pracującego mózgu”, lecz jedynie pewne specyficzne efekty tej pracy. Neurony, podobnie jak inne komórki ciała, do życia potrzebują energii w postaci glukozy oraz tlenu. Im bardziej są aktywne, tym więcej tych substancji organizm musi im dostarczyć. Mózg, przy masie stanowiącej ok. 2 proc. masy całego ciała, zużywa aż 20 proc. energii. Tlen i glukoza są dostarczane przez krew. Więcej krwi kierowanej jest do struktur wykazujących największą aktywność. Podobnie rzecz się ma z glukozą. Badanemu podaje się związki glukozy znakowane radioaktywnie i dzięki temu można na ekranie komputera zobaczyć, które miejsca w mózgu wykazują największą aktywność metaboliczną. Obraz, jaki uzyskuje się, jest trójwymiarowy. Daje to możliwość podejrzenia, co dzieje się w różnych warstwach i strukturach mózgu, nawet tych ukrytych w głębi.

Metody neuroobrazowania pozwoliły na wyjaśnienie wielu zjawisk, które dotąd wydawały się niezrozumiale, a nawet tajemnicze. Wiadomo, że osoby, które wskutek amputacji utraciły rękę lub nogę, doświadczają fantomowych kończyn. U niektórych z nich poczyniono zadziwiającą obserwację. Kiedy delikatnie dotykano ich twarzy szpilką, okazało się, że wcale nie odczuwają dotknięcia na policzku, lecz na fantomowej, czyli nieistniejącej kończynie. Co więcej, na policzku dało się dokładnie odtworzyć „mapę” fantomowej ręki. Dopiero badania neuroobrazowania wyjaśniły, że w obszarze mózgu, do którego docierają sygnały czuciowe z ciała, nastąpiła reorganizacja. Miejsce, które poprzednio „okupowała” utracona kończyna zostało zajęte przez reprezentację policzka. Dlaczego właśnie policzka? Odpowiedź możemy znaleźć, analizując mapę mózgową reprezentacji czuciowej poszczególnych części ciała. Reprezentacja rąk znajduje się obok twarzy. To wyjaśnia, dlaczego właśnie okolice twarzy przejęły tereny opuszczone przez rękę. Podobne dane świadczące o plastyczności mózgu uzyskano, badając osoby niewidome. Od dawna znany był fakt, że osoby te kompensują brak doznań wzrokowych rozwojem innych zmysłów, np. dotyku czy słuchu. Badania PET dowiodły, że dzieje się tak dzięki przejęciu przez korę wzrokową funkcji dotykowych. Okazało się, że podczas czytania pisma Braille’a u osób niewidomych pracują nie tylko części mózgu odpowiedzialne za dotyk, lecz również i te, które u osób widzących analizują jedynie informacje wzrokowe.
Badacze zadawali sobie też pytanie, w jaki sposób mózg zapisuje nowe informacje w pamięci i jakie struktury w tym uczestniczą. Czy aby odtworzyć ślad pamięciowy w mózgu, trzeba pobudzić te same struktury, które uczestniczyły w jego zapamiętywaniu? Badania Tulvinga wykazały, że w procesach rejestrowania zdarzeń w pamięci (encoding) ważną rolę odgrywają struktury czołowe lewej półkuli, zaś w procesach wydobywania tych informacji z pamięci (retrival) struktury czołowe położone w półkuli prawej. Tym samym Tulving dowiódł swoistej specjalizacji półkulowej dotyczącej różnych etapów pamięci. Hipoteza ta zwana HERA (hemispheric encoding retrival asymmetry) znalazła potwierdzenie w wielu badaniach. Trzeba jednak pamiętać, że mózgowe systemy pamięci są znacznie bardziej skomplikowane i zawierają wiele różnych struktur zarówno korowych, jak i podkorowych, z których wiele znajduje się w okolicach skroniowych.

Ogromnie ciekawe wydawało się zbadanie, jak pracuje mózg osób o wysokiej inteligencji w porównaniu z tymi, którzy są zaledwie przeciętni. Czy u osób wybitnych mózg „rozgrzewa się do czerwoności”, a u słabeuszy pracuje leniwie? Badania prowadzone przez Haiera i in. wykazały coś wręcz przeciwnego. Naukowcy stwierdzili, że „mądre” mózgi konsumują mniej, a nie więcej glukozy. Co więcej konsumpcja ta jest bardziej „roztropna”, gdyż wybiórczo dotyczy tylko pewnych struktur. W mózgach o niższym potencjale intelektualnym rozkład zużycia glukozy jest mniej zróżnicowany. Wyniki te zgodne były z innymi badaniami wskazującymi, że gdy sprawnie wykonujemy dobrze wyuczone zadanie, nasz mózg jest generalnie mniej aktywny niż wówczas, gdy zadanie mamy słabo opanowane, a nasze osiągnięcia pozostawiają wiele do życzenia. Nasuwająca się konkluzja, że mózgi osób inteligentnych pracują bardziej wydajnie, zaś mózgi słabeuszy trwonią energię, okazała się przedwczesna. Inna grupa badaczy zauważyła, że zadania, które dla osób zdolnych nie stanowią problemu, dla osób o mniejszych zdolnościach mogą być bardzo trudne. Być może więc, stosowane zadania były zbyt łatwe dla bardzo zdolnych. Przeprowadzono następny eksperyment, w którym subiektywna trudność zadań została wyrównana. W tej sytuacji okazało się, że osoby o wyższej inteligencji wykazywały wyższy metabolizm glukozy, ale jedynie w prawej półkuli. Wysnuto stąd wniosek, iż wysoka inteligencja wiąże się z „używaniem” w większym stopniu prawej półkuli. Potwierdzono też obserwację o bardziej zróżnicowanym zużyciu glukozy w różnych rejonach mózgu u osób inteligentnych.
Niektórzy twierdzą, że zdolności prawej półkuli można rozwijać poprzez twórczość artystyczną, słuchanie muzyki czy intuicyjne rozwiązywanie problemów. Badania neuroobrazowania podważają ten pogląd, wskazując, że każde zadanie aktywizuje obie półkule i nie da się „ćwiczyć” każdej z nich oddzielnie.
Często słyszy się, że ludzi można podzielić na lewo- lub prawopołkulowców w zależności od tego, czy stosują w działaniu analityczne, rozumowe strategie poznawcze, czy też raczej holistyczne, intuicyjne. Tezy te stoją w sprzeczności z wynikami badań neuroobrazowania. Indywidualne różnice w stopniu pobudzenia mózgu istnieją, lecz dotyczą poszczególnych regionów specyficznie zaangażowanych w dane zadanie, a nie półkul jako całości.

Metody neuroobrazowania mają też swoje pięty achillesowe. Obraz, który dzięki nim uzyskujemy, nie dotyczy bezpośrednio aktywności metabolicznej czy przepływu krwi w poszczególnych strukturach, lecz jedynie zmian, jakie w tych procesach zachodzą pod wpływem dokonywanych przez eksperymentatora modyfikacji sytuacji zadaniowej. Dlaczego tak jest?
Po pierwsze, nawet w czasie wykonywania stosunkowo prostych operacji umysłowych aktywny jest praktycznie cały mózg. Bardzo trudno jest precyzyjnie określić, które jego części „jarzą” się intensywniej niż inne. Aby ujawnić najbardziej aktywne struktury, od stanu rejestrowanego w trakcie wykonywania określonego zadania odejmuje się stan obserwowany w innej, najczęściej neutralnej sytuacji, np. podczas relaksu.
Po drugie, większość procesów psychicznych ma złożony charakter. Załóżmy, że interesuje nas, jakie struktury są odpowiedzialne za wypowiadanie słów. Na ekranie pokazujemy słowa, które osoba badana ma głośno odczytać. Jednakże musi ona najpierw dostrzec kształty liter, złożyć je w znane kształty słów, zrozumieć ich sens, i dopiero na końcu je wypowiedzieć. Jak zatem określić, z jaką aktywnością mózgową wiąże się sam proces wypowiadania czytanego słowa? Aby ocenić, jakie zmiany w mózgu są związane z tym procesem, Petersen i in. przeprowadzili badanie, w którym od obrazu uzyskanego w sytuacji głośnego odczytywania pojawiających się na ekranie słów (stan zadaniowy) odjęto obraz uzyskany podczas patrzenia na te słowa, przyjmując założenie, że jedynym elementem, który różni te dwie sytuacje jest właśnie wypowiadanie słów. Podobna logika leży u podstawy niemal każdego badania neuroobrazowania. W konsekwencji badania te obarczone są pewnym subiektywizmem, bowiem od badacza zależy, jakie sytuacje będzie ze...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy