Neuroștiința a fost pe o cale greșită de secole? Justin Pickard / Flickr, CC BY-SA

Înțelegerea creierului uman este, fără îndoială, cea mai mare provocare a științei moderne. The abordare de conducere pentru majoritatea ultimii ani 200 a fost de a-și lega funcțiile de diferite regiuni ale creierului sau chiar de neuroni individuali (celule ale creierului). Dar cercetări recente sugerează din ce în ce mai mult că este posibil să luăm complet calea greșită dacă vrem să înțelegem vreodată mintea umană.

Ideea că creierul este alcătuit din numeroase regiuni care îndeplinesc sarcini specifice este cunoscută sub numele de „modularitate”. Și, la prima vedere, a avut succes. De exemplu, poate oferi o explicație pentru modul în care recunoaștem fețele prin activarea unui lanț de regiuni specifice ale creierului în occipital și lobi temporali. Cu toate acestea, corpurile sunt procesate de un set diferit de regiuni ale creierului. Și oamenii de știință cred că și alte zone - regiunile de memorie - ajută la combinarea acestor stimuli perceptuali pentru a crea reprezentări holistice ale oamenilor. Activitatea anumitor zone cerebrale a fost, de asemenea legate de afecțiuni și boli specifice.

Motivul pentru care această abordare a fost atât de populară se datorează parțial tehnologiilor care ne oferă o perspectivă fără precedent asupra creierului. Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI), care urmărește modificările fluxului de sânge în creier, le permite oamenilor de știință să vadă zonele creierului aprinse ca răspuns la activități - ajutându-i să mapeze funcțiile. Între timp, Optogenetics, o tehnică care utilizează modificarea genetică a neuronilor, astfel încât activitatea lor electrică să poată fi controlată cu impulsuri de lumină - ne poate ajuta să explorăm contribuția lor specifică la funcția creierului.

În timp ce ambele abordări generează rezultate fascinante, nu este clar dacă vor oferi vreodată o înțelegere semnificativă a creierului. Un neurolog care găsește o corelație între un neuron sau o regiune a creierului și un parametru fizic specific, dar în principiu arbitrar, cum ar fi durerea, va fi tentat să tragă concluzia că acest neuron sau această parte a creierului controlează durerea. Acest lucru este ironic deoarece, chiar și în neurolog, funcția inerentă a creierului este de a găsi corelații - în orice sarcină îndeplinește.

Dar dacă am lua în considerare în schimb posibilitatea ca toate funcțiile creierului să fie distribuite pe tot creierul și ca toate părțile creierului să contribuie la toate funcțiile? Dacă acesta este cazul, corelațiile găsite până acum pot fi o capcană perfectă a intelectului. Apoi, trebuie să rezolvăm problema modului în care regiunea sau tipul neuronului cu funcția specifică interacționează cu alte părți ale creierului pentru a genera un comportament integrat semnificativ. Până în prezent, nu există o soluție generală la această problemă - doar ipoteze în cazuri specifice, cum ar fi recunoașterea oamenilor.

Problema poate fi ilustrată de un studiu recent care a constatat că medicamentul psihedelic LSD poate perturba organizarea modulară care poate explica viziunea. Mai mult, nivelul de dezorganizare este legat de severitatea „defalcării sinelui” pe care oamenii o experimentează în mod obișnuit atunci când iau medicamentul. Studiul a constatat că medicamentul a afectat modul în care mai multe regiuni ale creierului comunicau cu restul creierului, crescând nivelul lor de conectivitate. Așadar, dacă vrem vreodată să înțelegem ce este cu adevărat simțul nostru de sine, trebuie să înțelegem conectivitatea subiacentă între regiunile creierului ca parte a unei rețele complexe.

O cale de urmat?

Unii cercetători acum crede creierul și bolile sale în general nu pot fi înțelese decât ca un interacțiune între un număr imens de neuroni distribuiți în sistemul nervos central. Funcția oricărui neuron depinde de funcțiile tuturor miilor de neuroni la care este conectat. Acestea, la rândul lor, sunt dependente de cele ale altora. Aceeași regiune sau același neuron poate fi utilizat într-un număr imens de contexte, dar au funcții specifice diferite în funcție de context.

Poate fi într-adevăr o mică perturbare a acestor interacțiuni între neuroni care, prin efecte de avalanșă în rețele, provoacă afecțiuni precum depresia sau boala Parkinson. În orice caz, trebuie să înțelegem mecanismele rețelelor pentru a înțelege cauzele și simptomele acestor boli. Fără o imagine completă, este puțin probabil să putem vindeca cu succes aceste și multe alte condiții.

În special, neurologia trebuie să înceapă să investigheze modul în care configurațiile de rețea apar din încercările pe tot parcursul vieții ale creierului de a da sens lumii. De asemenea, trebuie să avem o imagine clară a modului în care cortexul, trunchiul cerebral și cerebelul interacționează împreună cu mușchii și zecile de mii de senzori optici și mecanici ai corpului nostru pentru a crea o imagine integrată.

Conectarea înapoi la realitatea fizică este singura modalitate de a înțelege modul în care informațiile sunt reprezentate în creier. Unul dintre motivele pentru care avem un sistem nervos în primul rând este că evoluția mobilității a necesitat un sistem de control. Funcțiile cognitive, mentale - și chiar gândurile - pot fi privite ca mecanisme care au evoluat în ordine pentru a planifica mai bine consecințele de mișcare și acțiuni.

Deci, calea de urmat pentru neuroștiințe poate fi concentrarea mai multă pe înregistrările neuronale generale (cu optogenetică sau RMN) - fără a avea scopul de a responsabiliza fiecare neuron sau regiune cerebrală pentru vreo funcție anume. Acest lucru ar putea fi introdus în cercetarea teoretică a rețelei, care are potențialul de a explica o varietate de observații și de a oferi o explicație funcțională integrată. De fapt, o astfel de teorie ar trebui să ne ajute să proiectăm experimente, mai degrabă decât invers.

Obstacole majore

Totuși, nu va fi ușor. Tehnologiile actuale sunt costisitoare - există resurse financiare majore, precum și prestigiu național și internațional investit în ele. Un alt obstacol este acela că mintea umană tinde să prefere soluții mai simple decât explicații complexe, chiar dacă prima poate avea o putere limitată de a explica concluziile.

Întreaga relație dintre neuroștiințe și industria farmaceutică este, de asemenea, construită pe modelul modular. Strategiile tipice atunci când vine vorba de boli neurologice și psihiatrice comune sunt identificarea unui tip de receptor din creier care poate fi vizat cu medicamente pentru a rezolva întreaga problemă.

De exemplu, ISRS - care blochează absorbția serotoninei în creier, astfel încât să fie disponibil mai mult - sunt utilizate în prezent pentru a trata o serie de probleme de sănătate mintală diferite, inclusiv depresia. Dar nu funcționează pentru mulți pacienți și poate exista un efectul placebo implicat atunci când o fac.

În mod similar, epilepsia este astăzi văzută pe scară largă ca o singură boală și este tratate cu medicamente anticonvulsivante, care funcționează prin amortizarea activității toate neuroni. Asemenea medicamente nu funcționează nici pentru toată lumea. Într-adevăr, s-ar putea ca orice perturbare minută a circuitelor din creier - care rezultă din unul dintre mii de declanșatori diferiți unici pentru fiecare pacient - ar putea împinge creierul într-o stare epileptică.

În acest fel, neuroștiința își pierde treptat busola pe pretinsa cale spre înțelegerea creierului. Este absolut crucial să înțelegem bine. Nu numai că ar putea fi cheia înțelegerii unora dintre cele mai mari mistere cunoscute științei - cum ar fi conștiința - ar putea ajuta, de asemenea, la tratarea unei game imense de probleme de sănătate debilitante și costisitoare.

Despre autor

Henrik Jörntell, lector principal în Neuroștiințe, Universitatea Lund

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon