Myšlení velkého mozku

Vědci se hodně učí o mozku – jak se dokáže rozhodovat ve zlomku sekundy, jak se učí z minulých chyb, jak převádí pulsy světla do komplexní vizuální scény. Ale pro některé je dešifrování jazyka elektrických pulzů, které procházejí naším mozkem, jen polovinou příběhu. Druhá část, a ta je mnohem filozofičtější a složitější, je to, jak se tato mozková aktivita převádí do vědomí – sebeuvědomění člověka a vnímání světa kolem něj.

Bill Newsome , neurovědec ze Stanfordské univerzity v Palo Alto, CA, strávil posledních dvacet let studiem toho, jak neurony kódují informace a jak je využívají k rozhodování o světě. V 90. letech 20. století byl on a jeho spolupracovníci schopni změnit způsob, jakým opice reagovala na své prostředí tím, že do určitých částí jejího mozku vyslala elektrické otřesy. Zjištění poskytla neurovědcům obrovský vhled do vnitřního fungování mozku.

Ale Newsome je posedlý přetrvávající otázkou: Jak vzniká vědomí z funkce mozku? Cítí, že nejlepší způsob, jak odpovědět na tuto otázku, je implantovat elektrodu do vlastního mozku – a vidět, jak elektrický proud mění jeho vnímání světa.

Newsome by nebyl první člověk s mozkovým implantátem. Pacienti s epilepsií podstupují před operací mozku elektrickou stimulaci. Ochrnutý muž v Nové Anglii má experimentální implantát, který převádí jeho mozkovou aktivitu do pohybů robotické paže. A možná nejslavnější je Kevin Warwick, profesor kybernetiky na univerzitě v Readingu ve Spojeném království, který mu v roce 2002 poprvé implantoval čip do nervových vláken na paži, poté implantoval čip do paže své manželky, jako součást své snahy stát se kyborg.

Není jisté, že Newsome získá souhlas s tak radikálním podnikem. Ale pokud to udělá, jeho experiment nebude v zájmu vyléčení nemoci nebo toho, aby se stal lidským strojem. Doufá, že udělá něco širšího: porozumí vědomí.

Recenze technologie : Proč je pro vás porozumění vědomí tak důležité?

Bill Newsome : Myslím, že to, jak vědomí vzniká z funkce mozku, je jednou z nejvíce fascinujících a nejdůležitějších otázek v celé neurobiologii. Pokud zcela rozumíme systému (od vstupu po výstup) na buněčné úrovni, ale stále přesně nevíme, co způsobuje vědomé mentální jevy, selhali jsme.

TR: Většina vašich experimentů byla provedena na opicích. Jak to začalo formovat váš pohled na vztah mezi mozkovými funkcemi a lidským vědomím?

BN : Studujeme vnímání pohybu. Trénujeme opice, aby se dívaly na vzor teček pohybujících se určitým směrem a aby hlásily směr teček pohybem očí ve stejném směru. Pokud opice vybere správnou odpověď, dostane odměnu.

Toto jednoduché chování obsahuje svět ve smyslu pochopení toho, jak nervový systém vykonává inteligentní chování. Senzorické informace, které přicházejí do mozku přes oko, musí být zakódovány do nějakého nervového jazyka, který představuje stimul v mozku. Na základě této neurální reprezentace si pak opice musí udělat úsudek na vysoké úrovni o tom, co vlastně vidí. Toto rozhodnutí zase vede k výběru motorické odezvy, zda se dívat doleva nebo doprava.

TR: A přidali jste do tohoto experimentálního nastavení novou úroveň stimulací mozku opice.

BN : Vložili jsme elektrodu do oblasti mozku známé jako MT. Buňky v této oblasti selektivně reagují na určitý směr pohybu. Některé buňky jsou aktivní, když se opice dívá na body pohybující se doleva, některé buňky jsou aktivní, když se opice dívá na body pohybující se doprava. Lidé už dlouho tušili, že MT je důležité pro naši schopnost vidět pohyb. Takže jsme provedli experiment, kde jsme tyto buňky uměle stimulovali drobnými pulzy elektrického proudu – změnilo to, co opice viděly.

TR: Takže pomocí experimentů s opicemi můžete stimulovat mozek velmi soustředěným způsobem a změnit způsob, jakým opice reaguje. Ale opice vám nemůže říct, co vidí, když stimulujete mozek.

BN : Ano. Lidé mohou hlásit, co vidí, slyší nebo cítí, ale u opic se můžete dívat pouze na jejich změnu v chování. Nemohu vlézt do hlavy opice a vidět, co opice skutečně vidí.

To se dostává k jádru současné debaty o studiu vědomí. Jaká je vědomá zkušenost, která doprovází stimulaci a rozhodnutí opice? I kdybyste věděli vše o tom, jak neurony kódují a přenášejí informace, možná nevíte, co opice zažívá, když stimulujeme její MT.

TR: Lidé ukázali, že stimulace lidského mozku dokáže podobné věci, že?

BN : Elektrická stimulace mozku není novinkou. Wilder Penfield, neurochirurg v Kanadě ve 30. a 40. letech 20. století, který byl průkopníkem neurochirurgické léčby epilepsie, byl první, kdo začal stimulovat mozky vědomých lidí. Chtěl být schopen identifikovat části mozku zapojené do řeči a pohybu, než vyndal část mozku, o které si myslel, že je odpovědná za nemoc, a tak vyvinul způsoby, jak udělat díru do lebky a plně odhalit mozek. vědomých lidí.

Zatímco tam stimuloval mozek pro klinické účely, stimuloval také jiné části mozku. Ukázal, že stimulací zrakové kůry můžete přimět lidi, aby viděli hvězdy nebo záblesky světla. Když stimuloval sluchovou kůru, lidé mohli slyšet bzučící signály. Když šel hlouběji do mozku, do spánkové kůry, mohl vyvolat složité vjemy. Pacient by řekl věci jako: ‚Sedím na zadní verandě domu své matky a ona mě volá na večeři.‘

To vše dělal ve 30. letech, ale obor nikdy nikam nešel, protože nevěděl nic o obvodech mozku. Penfield jen stimuloval nervovou tkáň neznámé povahy. Dokázal vyvolat vědomé jevy, ale nezískal žádný přehled o tom, jak přesně vědomé jevy souvisí s [chováním] aktivovaných neuronů.

Nyní víme o jednotlivých buňkách, nervových okruzích a jejich selektivních vlastnostech. Můžeme tedy vytvořit lepší hypotézy o tom, jak mohou buňky přispívat ke kognitivním jevům, jako je vnímání nebo paměť nebo pozornost. Můžeme vyladit pečlivě zacílené části systému a získat předvídatelnou odezvu.

TR: Jak tedy plánujete porozumět spojení mezi aktivitou v konkrétních částech mozku a vědomím?

BN : Teď nevím, jak na to přijít, ale zdá se mi, že stimulace lidského mozku, jako je ten můj, by bylo dobré místo, kde začít. Kdybych mohl stimulovat svou MT, pak bych pravděpodobně věděl a mohl říci, zda skutečně vidím pohyb [skutečných] teček [jako při experimentech s opicemi] nebo něco úplně jiného. To by byl začátek k identifikaci [specifických aspektů vědomí, které doprovázejí] nervovou aktivaci v různých bodech nervového systému.

TR: Myslíte si, že byste skutečně mohli získat regulační souhlas? Jaké jsou hlavní etické problémy?

BN : Získat souhlas k něčemu takovému by bylo obtížné. Jakékoli experimenty na lidech v této zemi jsou pod přísnou kontrolou. Právníci a administrátoři v institucích mají kvůli problémům s odpovědností na tento druh věcí matný pohled. A tam je definitivní argument kluzkého svahu. Možná bych dokázal zdůvodnit svůj vlastní experiment, ale mohl by se stát precedentem pro ostatní, pro které by to bylo riskantnější.

Pokud bych například provedl tento experiment, pravděpodobně by to byl velký problém a dostal by se do novin. Některý mladý postgraduální student to může považovat za způsob, jak se posunout ve své kariéře, a rozhodnout se pro to. Mohl by se vystavit většímu riziku než já. Možná by sondoval hlouběji do mozku, kde je větší riziko poškození vaskulatury. Bylo by nepříjemné si myslet, že jsem za to částečně zodpovědný, i když moje vlastní dobrodružství dopadlo dobře.

TR: Opravdu to chcete udělat?

BN : No, přemýšlel jsem o tom velmi pečlivě. Mluvil jsem s neurochirurgy, jak ve Spojených státech, tak mimo zemi, kde je regulační prostředí méně přísné, o tom, jak je to praktické a riskantní. Pokud by riziko vážných pooperačních komplikací bylo jedno ku stu, nedělal bych to. Kdyby to byl jeden z tisíce, vážně bych o tom uvažoval. K mému zklamání většina chirurgů odhaduje riziko někde mezi mými referenčními hodnotami.

skrýt