Γιατί χρειάζεται μια ριζική επανεξέταση για να κατανοήσουμε τον ανθρώπινο εγκέφαλο
Η νευροεπιστήμη βρίσκεται σε λάθος δρόμο για αιώνες; Τζάστιν Πίκαρντ/Flickr, CC BY-SA

Η κατανόηση του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι αναμφισβήτητα η μεγαλύτερη πρόκληση της σύγχρονης επιστήμης. ο κορυφαία προσέγγιση για τα περισσότερα από τα τα τελευταία 200 χρόνια ήταν να συνδέσει τις λειτουργίες του με διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου ή ακόμα και μεμονωμένους νευρώνες (εγκεφαλικά κύτταρα). Αλλά πρόσφατη έρευνα όλο και περισσότερο προτείνει ότι μπορεί να ακολουθούμε εντελώς λάθος δρόμο αν θέλουμε να κατανοήσουμε ποτέ το ανθρώπινο μυαλό. Η Συνομιλία

Η ιδέα ότι ο εγκέφαλος αποτελείται από πολλές περιοχές που εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες είναι γνωστή ως «αρθρωτότητα”. Και, με την πρώτη ματιά, ήταν επιτυχής. Για παράδειγμα, μπορεί να δώσει μια εξήγηση για το πώς αναγνωρίζουμε πρόσωπα ενεργοποιώντας μια αλυσίδα συγκεκριμένων περιοχών του εγκεφάλου στο ινιακός και κροταφικοί λοβοίΤο Τα σώματα, ωστόσο, υποβάλλονται σε επεξεργασία από διαφορετικό σύνολο περιοχών του εγκεφάλου. Και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ακόμη άλλες περιοχές - περιοχές μνήμης - βοηθούν στον συνδυασμό αυτών των αντιληπτικών ερεθισμάτων για τη δημιουργία ολιστικών αναπαραστάσεων των ανθρώπων. Η δραστηριότητα ορισμένων περιοχών του εγκεφάλου ήταν επίσης συνδέονται με συγκεκριμένες καταστάσεις και ασθένειες.

Ο λόγος που αυτή η προσέγγιση ήταν τόσο δημοφιλής οφείλεται εν μέρει στις τεχνολογίες που μας δίνουν πρωτοφανή εικόνα για τον εγκέφαλο. Λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (fMRI), που παρακολουθεί τις αλλαγές στη ροή του αίματος στον εγκέφαλο, επιτρέπει στους επιστήμονες να δουν τις περιοχές του εγκεφάλου να φωτίζονται ως απάντηση σε δραστηριότητες - βοηθώντας τους να χαρτογραφούν τις λειτουργίες. Εν τω μεταξύ, Οπτογενετική, μια τεχνική που χρησιμοποιεί γενετική τροποποίηση των νευρώνων έτσι ώστε η ηλεκτρική τους δραστηριότητα να ελέγχεται με παλμούς φωτός - μπορεί να μας βοηθήσει να διερευνήσουμε τη συγκεκριμένη συμβολή τους στη λειτουργία του εγκεφάλου.

Ενώ και οι δύο προσεγγίσεις δημιουργούν συναρπαστικά αποτελέσματα, δεν είναι σαφές εάν θα παρέχουν ποτέ μια ουσιαστική κατανόηση του εγκεφάλου. Ένας νευροεπιστήμονας που βρίσκει συσχέτιση μεταξύ νευρώνα ή περιοχής του εγκεφάλου και μιας συγκεκριμένης αλλά κατ 'αρχήν αυθαίρετης φυσικής παραμέτρου, όπως ο πόνος, θα μπει στον πειρασμό να βγάλει το συμπέρασμα ότι αυτός ο νευρώνας ή αυτό το τμήμα του εγκεφάλου ελέγχει τον πόνο. Αυτό είναι ειρωνικό γιατί, ακόμη και στον νευροεπιστήμονα, η εγγενής λειτουργία του εγκεφάλου είναι να βρίσκει συσχετισμούς - σε όποια εργασία εκτελεί.


εσωτερικά εγγραφείτε γραφικό


Τι γίνεται όμως αν σκεφτόμασταν την πιθανότητα όλες οι λειτουργίες του εγκεφάλου να κατανέμονται στον εγκέφαλο και ότι όλα τα μέρη του εγκεφάλου συμβάλλουν σε όλες τις λειτουργίες; Αν συμβαίνει αυτό, οι συσχετισμοί που έχουν βρεθεί μέχρι τώρα μπορεί να είναι μια τέλεια παγίδα της νόησης. Στη συνέχεια, πρέπει να λύσουμε το πρόβλημα του πώς η περιοχή ή ο τύπος νευρώνα με τη συγκεκριμένη λειτουργία αλληλεπιδρά με άλλα μέρη του εγκεφάλου για να δημιουργήσει ουσιαστική, ολοκληρωμένη συμπεριφορά. Μέχρι στιγμής, δεν υπάρχει γενική λύση σε αυτό το πρόβλημα - μόνο υποθέσεις σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, όπως για την αναγνώριση ανθρώπων.

Το πρόβλημα μπορεί να απεικονιστεί από μια πρόσφατη μελέτη που διαπίστωσε ότι το ψυχεδελικό φάρμακο LSD μπορεί διαταράξει την αρθρωτή οργάνωση που μπορεί να εξηγήσει την όραση. Επιπλέον, το επίπεδο αποδιοργάνωσης συνδέεται με τη σοβαρότητα της «κατάρρευσης του εαυτού» που συνήθως βιώνουν οι άνθρωποι όταν παίρνουν το φάρμακο. Η μελέτη διαπίστωσε ότι το φάρμακο επηρέασε τον τρόπο με τον οποίο αρκετές περιοχές του εγκεφάλου επικοινωνούσαν με τον υπόλοιπο εγκέφαλο, αυξάνοντας το επίπεδο συνδεσιμότητάς τους. Έτσι, αν ποτέ θέλουμε να καταλάβουμε ποια είναι πραγματικά η αίσθηση του εαυτού μας, πρέπει να κατανοήσουμε την υποκείμενη συνδεσιμότητα μεταξύ των περιοχών του εγκεφάλου ως μέρος ενός πολύπλοκου δικτύου.

Ένας δρόμος προς τα εμπρός;

Μερικοί ερευνητές τώρα πίστεψε ο εγκέφαλος και οι ασθένειές του γενικά μπορούν να γίνουν κατανοητές μόνο ως αλληλεπίδραση μεταξύ τεράστιου αριθμού νευρώνων κατανεμημένων στο κεντρικό νευρικό σύστημαΤο Η λειτουργία οποιουδήποτε νευρώνα εξαρτάται από τις λειτουργίες όλων των χιλιάδων νευρώνων με τους οποίους συνδέεται. Αυτά, με τη σειρά τους, εξαρτώνται από αυτά των άλλων. Η ίδια περιοχή ή ο ίδιος νευρώνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε έναν τεράστιο αριθμό πλαισίων, αλλά έχουν διαφορετικές συγκεκριμένες λειτουργίες ανάλογα με το πλαίσιο.

Μπορεί πράγματι να πρόκειται για μια μικρή διαταραχή αυτών των αλληλεπιδράσεων μεταξύ νευρώνων που, μέσω επιδράσεων χιονοστιβάδας στα δίκτυα, προκαλεί καταστάσεις όπως η κατάθλιψη ή η νόσος του Πάρκινσον. Όπως και να έχει, πρέπει να κατανοήσουμε τους μηχανισμούς των δικτύων για να κατανοήσουμε τις αιτίες και τα συμπτώματα αυτών των ασθενειών. Χωρίς την πλήρη εικόνα, δεν είναι πιθανό να είμαστε σε θέση να θεραπεύσουμε επιτυχώς αυτές και πολλές άλλες καταστάσεις.

Συγκεκριμένα, η νευροεπιστήμη πρέπει να ξεκινήσει τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο προκύπτουν οι διαμορφώσεις δικτύου από τις προσπάθειες του εγκεφάλου να βρει νόημα στον κόσμο. Πρέπει επίσης να έχουμε μια σαφή εικόνα για το πώς ο φλοιός, το στέλεχος του εγκεφάλου και η παρεγκεφαλίδα αλληλεπιδρούν μαζί με τους μυς και τους δεκάδες χιλιάδες οπτικούς και μηχανικούς αισθητήρες του σώματός μας για να δημιουργήσουμε μια ολοκληρωμένη εικόνα.

Η σύνδεση πίσω στη φυσική πραγματικότητα είναι ο μόνος τρόπος για να καταλάβουμε πώς οι πληροφορίες αντιπροσωπεύονται στον εγκέφαλο. Ένας από τους λόγους που έχουμε ένα νευρικό σύστημα είναι ότι η εξέλιξη της κινητικότητας απαιτούσε ένα σύστημα ελέγχου. Οι γνωστικές, νοητικές λειτουργίες - ακόμη και οι σκέψεις - μπορούν να θεωρηθούν ως μηχανισμοί που εξελίχθηκαν με τη σειρά για καλύτερο σχεδιασμό των συνεπειών κίνησης και δράσεων.

Επομένως, ο δρόμος για τη νευροεπιστήμη μπορεί να είναι να επικεντρωθεί περισσότερο σε γενικές νευρικές εγγραφές (με οπτογενετική ή fMRI) - χωρίς να στοχεύει να θεωρήσει υπεύθυνο για κάθε συγκεκριμένη λειτουργία κάθε νευρώνα ή περιοχή του εγκεφάλου. Αυτό θα μπορούσε να τροφοδοτηθεί στη θεωρητική έρευνα δικτύου, η οποία έχει τη δυνατότητα να λάβει υπόψη μια ποικιλία παρατηρήσεων και να δώσει μια ολοκληρωμένη λειτουργική εξήγηση. Στην πραγματικότητα, μια τέτοια θεωρία θα πρέπει να μας βοηθήσει να σχεδιάσουμε πειράματα και όχι μόνο το αντίστροφο.

Σημαντικά εμπόδια

Δεν θα είναι εύκολο όμως. Οι τρέχουσες τεχνολογίες είναι δαπανηρές - υπάρχουν σημαντικοί οικονομικοί πόροι καθώς και εθνικό και διεθνές κύρος που επενδύονται σε αυτές. Ένα άλλο εμπόδιο είναι ότι το ανθρώπινο μυαλό τείνει να προτιμά απλούστερες λύσεις από πολύπλοκες εξηγήσεις, ακόμη και αν οι πρώτες μπορούν να έχουν περιορισμένη δύναμη να εξηγήσουν ευρήματα.

Η όλη σχέση μεταξύ της νευροεπιστήμης και της φαρμακοβιομηχανίας βασίζεται επίσης στο σπονδυλωτό μοντέλο. Οι τυπικές στρατηγικές όταν πρόκειται για κοινές νευρολογικές και ψυχιατρικές ασθένειες είναι ο εντοπισμός ενός τύπου υποδοχέα στον εγκέφαλο που μπορεί να στοχευτεί με φάρμακα για την επίλυση του όλου προβλήματος.

Για παράδειγμα, τα SSRIs - τα οποία εμποδίζουν την απορρόφηση της σεροτονίνης στον εγκέφαλο έτσι ώστε να διατίθενται περισσότερα ελεύθερα - χρησιμοποιούνται σήμερα για τη θεραπεία πολλών διαφορετικών προβλημάτων ψυχικής υγείας, συμπεριλαμβανομένης της κατάθλιψης. Αλλά δεν λειτουργούν για πολλούς ασθενείς και μπορεί να υπάρχει φαινόμενο ψευδοφαρμάκου εμπλέκεται όταν το κάνουν.

Ομοίως, η επιληψία θεωρείται σήμερα ευρέως ως μια μεμονωμένη ασθένεια και είναι αντιμετωπίζονται με αντισπασμωδικά φάρμακα, τα οποία λειτουργούν μειώνοντας τη δραστηριότητα του όλοι νευρώνες. Τέτοια φάρμακα δεν λειτουργούν ούτε για όλους. Πράγματι, θα μπορούσε να είναι ότι κάθε μικρή διαταραχή των κυκλωμάτων στον εγκέφαλο - που προκύπτει από μία από τις χιλιάδες διαφορετικές ενεργοποιήσεις που είναι μοναδικές για κάθε ασθενή - θα μπορούσε να ωθήσει τον εγκέφαλο σε επιληπτική κατάσταση.

Με αυτόν τον τρόπο, η νευροεπιστήμη χάνει σταδιακά την πυξίδα στην υποτιθέμενη πορεία της προς την κατανόηση του εγκεφάλου. Είναι απολύτως κρίσιμο να το καταλάβουμε σωστά. Όχι μόνο θα μπορούσε να είναι το κλειδί για την κατανόηση ορισμένων από τα μεγαλύτερα μυστήρια που είναι γνωστά στην επιστήμη - όπως η συνείδηση ​​- θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στη θεραπεία μιας τεράστιας σειράς εξουθενωτικών και δαπανηρών προβλημάτων υγείας.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Henrik Jörntell, Ανώτερος Λέκτορας στη Νευροεπιστήμη, Lund University

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στις Η Συνομιλία. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon