Myślenie Wielkim Mózgiem

Naukowcy uczą się wielu rzeczy o mózgu – jak może podejmować decyzje w ułamku sekundy, jak uczy się na błędach z przeszłości, jak przekształca impulsy światła w złożoną scenę wizualną. Ale dla niektórych rozszyfrowanie języka impulsów elektrycznych, które przechodzą przez nasze mózgi, to tylko połowa sukcesu. Druga część, znacznie bardziej filozoficzna i złożona, dotyczy tego, jak aktywność mózgu przekłada się na świadomość – samoświadomość człowieka i postrzeganie otaczającego go świata.

Bill Newsome , neurolog z Uniwersytetu Stanforda w Palo Alto w Kalifornii, spędził ostatnie dwadzieścia lat na badaniu, w jaki sposób neurony kodują informacje i jak wykorzystują je do podejmowania decyzji dotyczących świata. W latach 90. wraz ze współpracownikami był w stanie zmienić sposób, w jaki małpa reagowała na otoczenie, wysyłając wstrząsy elektryczne do niektórych części mózgu. Odkrycia dały neurologom ogromny wgląd w wewnętrzną pracę mózgu.

Ale Newsome ma obsesję na punkcie nieustającego pytania: jak świadomość powstaje w wyniku funkcjonowania mózgu? Czuje, że najlepszym sposobem odpowiedzi na to pytanie jest wszczepienie elektrody do własnego mózgu – i zobaczenie, jak prąd elektryczny zmienia jego postrzeganie świata.

Newsome nie byłby pierwszą osobą z implantem mózgowym. Pacjenci z padaczką poddawani są stymulacji elektrycznej przed operacją mózgu. Sparaliżowany mężczyzna w Nowej Anglii ma eksperymentalny implant, który przekłada aktywność jego mózgu na ruchy ramienia robota. I, być może najbardziej znany, Kevin Warwick, profesor cybernetyki na Uniwersytecie w Reading w Wielkiej Brytanii, po raz pierwszy wszczepił chip do włókien nerwowych w jego ramieniu w 2002 roku, a następnie wszczepił chip w ramię swojej żony, w ramach swoich dążeń do zostania cyborg.

Nie ma pewności, że Newsome uzyska aprobatę na tak radykalne przedsięwzięcie. Ale jeśli to zrobi, jego eksperyment nie będzie miał na celu wyleczenia choroby ani stania się ludzką maszyną. Ma nadzieję zrobić coś szerszego: zrozumieć świadomość.

Przegląd technologii : Dlaczego zrozumienie świadomości jest dla ciebie tak ważne?

Bill Newsome : Myślę, że sposób, w jaki świadomość powstaje z funkcji mózgu, jest jednym z najbardziej fascynujących i ważnych pytań w całej neurobiologii. Jeśli całkowicie zrozumiemy system (od wejścia do wyjścia) na poziomie komórkowym, ale nadal nie będziemy wiedzieć dokładnie, co powoduje świadome zjawiska psychiczne, poniesiemy porażkę.

TR: Większość twoich eksperymentów została przeprowadzona na małpach. Jak to zaczęło kształtować twój pogląd na związek między funkcjami mózgu a ludzką świadomością?

BN : Badamy percepcję ruchu. Uczymy małpy, aby patrzyły na układ kropek poruszających się w określonym kierunku i zgłaszały kierunek kropek, poruszając oczami w tym samym kierunku. Jeśli małpa wybierze poprawną odpowiedź, otrzyma nagrodę.

To proste zachowanie zawiera świat w zakresie zrozumienia, w jaki sposób układ nerwowy wykonuje inteligentne zachowanie. Informacje sensoryczne, które docierają do mózgu przez oko, muszą być zakodowane w jakimś neuronowym języku, który reprezentuje bodziec w mózgu. W oparciu o tę reprezentację neuronową małpa musi następnie dokonać wysokopoziomowej oceny tego, co faktycznie widzi. Ta decyzja z kolei prowadzi do wyboru reakcji motorycznej, patrzenia w lewo lub w prawo.

TR: Dodaliście nowy poziom do tej eksperymentalnej konfiguracji, stymulując mózg małpy.

BN : Umieszczamy elektrodę w obszarze mózgu znanym jako MT. Komórki w tym obszarze reagują selektywnie na określony kierunek ruchu. Niektóre komórki są aktywne, gdy małpa patrzy na kropki poruszające się w lewo, inne komórki są aktywne, gdy małpa patrzy na kropki poruszające się w prawo. Ludzie od dawna podejrzewali, że MT jest ważne dla naszej zdolności widzenia ruchu. Przeprowadziliśmy więc eksperyment, w którym sztucznie stymulowaliśmy te komórki za pomocą maleńkich impulsów prądu elektrycznego – to zmieniło to, co widzą małpy.

TR: Dzięki eksperymentom na małpach możesz stymulować mózg w bardzo skoncentrowany sposób i zmienić sposób, w jaki małpa reaguje. Ale małpa nie może ci powiedzieć, co widzi, kiedy stymulujesz mózg.

BN : Tak. Ludzie mogą zgłaszać to, co widzą, słyszą lub czują, ale w przypadku małp możesz tylko patrzeć na ich zmianę w zachowaniu. Nie mogę wejść do głowy małpy i zobaczyć, co naprawdę widzi małpa.

Dochodzi do sedna obecnej debaty na temat badania świadomości. Jakie jest świadome doświadczenie, które towarzyszy stymulacji i decyzji małpy? Nawet gdybyś wiedział wszystko o tym, jak neurony kodują i przekazują informacje, możesz nie wiedzieć, czego doświadcza małpa, gdy stymulujemy jej MT.

TR: Ludzie pokazali, że stymulacja ludzkiego mózgu może robić podobne rzeczy, prawda?

BN : Elektryczna stymulacja mózgu nie jest nowa. Wilder Penfield, neurochirurg w Kanadzie w latach 30. i 40., który był pionierem neurochirurgicznego leczenia padaczki, jako pierwszy zaczął stymulować mózgi świadomych ludzi. Chciał móc zidentyfikować części mózgu odpowiedzialne za mowę i ruch, zanim wyjmie kawałek mózgu, który, jak sądził, jest odpowiedzialny za chorobę, więc opracował sposoby na zrobienie dziury w czaszce i pełne odsłonięcie mózgu świadomych ludzi.

Podczas gdy był tam, stymulując mózg do celów klinicznych, stymulował także inne części mózgu. Pokazał, że stymulując korę wzrokową, można sprawić, że ludzie zobaczą gwiazdy lub błyski światła. Kiedy stymulował korę słuchową, ludzie słyszeli brzęczące sygnały. Kiedy wchodził głębiej w mózg, do kory skroniowej, mógł wywoływać złożone percepcje. Pacjent mówił rzeczy w stylu: „Siedzę na tylnym ganku domu mojej mamy i woła mnie na obiad”.

Zrobił to wszystko w latach 30. XX wieku, ale pole nigdy nigdzie nie poszło, ponieważ nie wiedział nic o obwodach mózgu. Penfield po prostu stymulował tkankę nerwową o nieznanej naturze. Mógł wywoływać świadome zjawiska, ale nie uzyskał wglądu w to, jak dokładnie świadome zjawiska są powiązane z [zachowaniem] aktywowanych neuronów.

Teraz wiemy o pojedynczych komórkach, obwodach neuronowych i ich selektywnych właściwościach. Możemy więc postawić lepsze hipotezy na temat tego, w jaki sposób komórki mogą przyczyniać się do zjawisk poznawczych, takich jak percepcja, pamięć lub uwaga. Możemy dostroić dokładnie ukierunkowane części systemu i uzyskać przewidywalną reakcję.

TR: Jak więc zamierzasz zrozumieć związek między aktywnością w określonych częściach mózgu a świadomością?

BN : Nie wiem, jak to rozgryźć, ale wydaje mi się, że stymulowanie ludzkiego mózgu, takiego jak mój, byłoby dobrym punktem wyjścia. Gdybym mógł stymulować moją MT, to prawdopodobnie wiedziałbym i mógłbym powiedzieć, czy naprawdę widzę [rzeczywiste] kropki poruszające się [jak w eksperymentach na małpach], czy coś zupełnie innego. Byłby to początek w kierunku identyfikacji [specyficznych aspektów świadomości, które towarzyszą] aktywacji neuronowej w różnych punktach układu nerwowego.

TR: Czy myślisz, że naprawdę mógłbyś uzyskać zgodę organu regulacyjnego? Jakie są główne problemy etyczne?

BN : Uzyskanie zgody na zrobienie czegoś takiego byłoby trudne. Wszelkie eksperymenty na ludziach w tym kraju są pod ścisłą kontrolą. Prawnicy i administratorzy instytucji mają niejasny pogląd na tego typu sprawy ze względu na kwestie odpowiedzialności. I tam jest określony argument o śliskim nachyleniu. Mógłbym być w stanie przedstawić argumenty za własnym eksperymentem, ale może to stanowić precedens dla innych, dla których byłoby to bardziej ryzykowne.

Na przykład, gdybym przeprowadził ten eksperyment, prawdopodobnie byłby to wielki problem i dostałby się do gazet. Jakiś młody doktorant może postrzegać to jako sposób na awans w swojej karierze i zdecydować się na to. Mógłby narazić się na większe ryzyko niż ja. Może zagłębiłby się głębiej w swój mózg, gdzie istnieje większe ryzyko uszkodzenia układu naczyniowego. Byłoby nieprzyjemnie myśleć, że częściowo byłem za to odpowiedzialny, nawet jeśli moja własna przygoda okazała się całkiem niezła.

TR: Czy naprawdę chcesz to zrobić?

BN : Cóż, przemyślałem to bardzo dokładnie. Rozmawiałem z neurochirurgami, zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i poza krajem, w którym przepisy są mniej rygorystyczne, o tym, jak to jest praktyczne i ryzykowne. Gdyby ryzyko poważnych powikłań pooperacyjnych było jedno na sto, nie zrobiłbym tego. Gdyby to był jeden na tysiąc, poważnie rozważyłbym zrobienie tego. Ku mojemu rozczarowaniu większość chirurgów ocenia, że ​​ryzyko znajduje się gdzieś pomiędzy moimi punktami odniesienia.

ukryć