Jak neuronauka sieciowa tworzy nową erę kontroli umysłu

Złożone sieci tworzą kręgosłup współczesnego społeczeństwa: Internet, sieć lotnicza, schemat połączeń między jednostkami. Stale pojawiają się bardziej złożone przykłady — sposób interakcji genów w komórkach, przepływ informacji przez system bankowy i ekosystem.

Im bardziej złożony system, tym trudniej go kontrolować. Niemniej jednak informatycy, lekarze, ekonomiści i tym podobne osoby sprawują niewielką kontrolę nad wieloma z tych sieci.

Rodzi to interesujące pytanie: czy możliwe jest sprawowanie tego samego rodzaju kontroli nad najbardziej złożoną siecią, jaką znamy: ludzkim mózgiem?

Dziś otrzymujemy swego rodzaju odpowiedź dzięki pracy Johna Medaglii z University of Pennsylvania w Filadelfii i kilku kumplom, którzy oceniają dyscyplinę, która pojawia się na przecięciu między neuronauką sieciową a teorią kontroli sieci. Kluczowe pytanie… brzmi, jak modulować sieć ludzkiego mózgu, aby leczyć deficyty poznawcze lub poprawiać zdolności umysłowe, mówią. Zakładamy, że kontrola sieci zasadniczo wiąże się z kontrolą umysłu.

Podstawowa idea tego rodzaju kontroli jest prosta. Wprowadzanie energii do jednej części sieci powinno wpływać na aktywność w innych częściach sieci.

W mózgu ten rodzaj manipulacji jest już stosowany w technikach głębokiej stymulacji mózgu, takich jak te stosowane w chorobie Parkinsona. Obejmuje to wstrzykiwanie energii do części mózgu zwanej jądrami podstawnymi, która bierze udział w ruchu. To z kolei zmniejsza upośledzenie ruchu.

Podobną technikę stosuje się również w przypadku zaburzeń obsesyjno-kompulsywnych, w których ludzie odczuwają przytłaczającą potrzebę angażowania się w powtarzalne zachowania. Często wiąże się to z niezwykłą aktywnością elektryczną w obwodach czołowo-prążkowiowych mózgu. Głęboka stymulacja mózgu może znormalizować tę aktywność i znacznie poprawić jakość życia.

Pomimo sukcesu tego rodzaju technik, Medaglia i spółka wskazują, że istnieją poważne wyzwania związane z kontrolowaniem innych zachowań. Jednym z problemów jest to, że stymulacja nie tylko wpływa na jedną część mózgu, ale ma tendencję do kaskadowania w wielu obszarach w sposób trudny do scharakteryzowania.

Dlatego zrozumienie łączności w mózgu jest ważnym celem na przyszłość. Taki jest cel różnych projektów związanych z konektomami na całym świecie: mapowanie ścieżek strukturalnych w mózgu.

I już zaczyna sugerować, że mózg stosuje różne strategie kontroli. Każda z tych strategii jest potencjalnym celem kontroli umysłu.

Na przykład neuronaukowcy uważają, że układ czołowo-ciemieniowy kontroluje naszą zdolność do przełączania się między zadaniami. Co ciekawe, system ten nie jest silnie powiązany z innymi częściami mózgu, ale prace teoretyczne już wykazały, że wydaje się, że działa on poprzez przesuwanie mózgu w trudne do osiągnięcia stany wzdłuż pewnego rodzaju krajobrazu energetycznego. Tak więc jedną z dróg kontroli umysłu może być użycie zastrzyków energii, aby poprowadzić mózg przez ten krajobraz.

Nie jest do końca jasne, w jaki sposób można to zrobić, ale istnieje kilka technologii, które mają potencjał. Obejmują one przezczaszkową stymulację magnetyczną, która wykorzystuje zewnętrzne pole magnetyczne do indukowania prądów w częściach mózgu, wraz z różnymi wszczepionymi stymulatorami, które wstrzykują energię bezpośrednio. Poprawa rozdzielczości tego rodzaju zastrzyku energii jest ważnym celem na przyszłość.

Żadna dyskusja na temat kontroli mózgu nie byłaby kompletna bez wzmianki o etyce. Medaglia i spółka poświęcają trochę czasu na zarysowanie obecnego sposobu myślenia na ten temat. Opierają swoją dyskusję na czterech podstawowych zasadach etyki lekarskiej i badawczej: nieszkodzenie, dobroczynność, sprawiedliwość i prawo do samostanowienia.

Jest to obszar, który będzie musiał ewoluować w miarę pojawiania się nowych technik. W miarę postępu nauki o kontroli umysłu ważne będzie wyjaśnienie akceptowalnych praktyk kontroli w odniesieniu do naszej fundamentalnej natury i tożsamości, powiedzmy Medaglia i spółka.

Innym prowokującym do myślenia celem jest zrozumienie związku między kontrolą neuronalną a kontrolą psychologiczną. Odwzorowanie między dynamiką mózgu a określonymi procesami poznawczymi będzie miało kluczowe znaczenie dla kształtowania kontroli psychologicznej (tj. „umysłu”), powiedzmy Medaglia i spółka.

I na tym polega istotny ślepy punkt w tej pracy – rola informacji. Procesy umysłu są wyraźnie oparte na informacjach. Większość psychologii koncentruje się na tym, jak informacja może zmienić stan mózgu. Na przykład zmiana stanu emocjonalnego osoby poprzez wycieczkę do kina lub czytanie książki.

To jest kontrola umysłu oparta na informacjach. A jednak Medaglia i spółka nie wspominają o tego rodzaju efektach opartych na informacjach.

Być może to zrozumiałe. Rola informacji w procesach mózgowych jest słabo poznana. Neurolodzy nawet nie rozumieją kodów neuronowych działających w naszych mózgach.

Dopóki nie zrozumieją tego i więcej, dzisiejsze techniki będą wydawać się prymitywne. Dla porównania, nikt nie próbowałby naprawić wadliwie działającego smartfona, zasilając go prądem z kilku elektrod. Nie naprawią też uszkodzonej strony internetowej z silnym zewnętrznym polem magnetycznym.

W rzeczywistości tylko niewielki ułamek możliwych awarii technologii informatycznych mógłby zostać rozwiązany w ten sposób.

I tak prawdopodobnie będzie z ludzkim mózgiem. Podejście oparte na informacjach będzie prawdopodobnie znacznie silniejsze.

Związek między informacją a umysłem jest dziś słabo rozumiany. Jeśli lepsze zrozumienie jest jednym ze spuścizny po tego rodzaju pracy, będzie to znaczący krok naprzód.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1610.04134 : Kontrola umysłu: Granice kierowania umysłem

ukryć