Kenapa Memikirkan semula Radikal Diperlukan Untuk Memahami Otak Manusia
Adakah neurosains berada di landasan yang salah selama berabad-abad? Justin Pickard / Flickr, CC BY-SA

Memahami otak manusia boleh dikatakan sebagai cabaran terbesar sains moden. The pendekatan utama untuk sebahagian besar 200 tahun yang lalu telah menghubungkan fungsinya ke kawasan otak yang berbeza atau bahkan neuron individu (sel otak). Tetapi penyelidikan baru-baru ini semakin mencadangkan bahawa kita mungkin mengambil jalan yang salah jika kita memahami fikiran manusia. Perbualan

Idea bahawa otak terdiri daripada pelbagai wilayah yang melaksanakan tugas-tugas tertentu dikenali sebagai "modularity". Dan, pada pandangan pertama, ia telah berjaya. Contohnya, ia dapat memberi penjelasan mengenai bagaimana kita mengenali wajah dengan mengaktifkan rantaian kawasan otak tertentu di occipital and lobus temporal. Walau bagaimanapun, badan diproses oleh set otak yang berbeza. Dan saintis percaya bahawa kawasan lain - kawasan ingatan - membantu menggabungkan rangsangan persepsi untuk mencipta perwakilan holistik orang. Aktiviti kawasan otak tertentu juga telah berlaku dikaitkan dengan keadaan dan penyakit tertentu.

Sebab pendekatan ini telah menjadi sangat popular adalah sebahagiannya disebabkan oleh teknologi yang memberi kita gambaran yang belum pernah terjadi sebelumnya ke otak. Pengimejan resonans magnetik fungsian (fMRI), yang mengesan perubahan dalam aliran darah di otak, membolehkan para saintis melihat kawasan otak menyala sebagai tindak balas terhadap aktiviti - membantu mereka memetakan fungsi. Sementara itu, Optogenetik, satu teknik yang menggunakan pengubahsuaian genetik neuron supaya aktiviti elektrik mereka dapat dikawal dengan denyutan cahaya - dapat membantu kita meneroka sumbangan khusus mereka untuk fungsi otak.

Walaupun kedua-dua pendekatan menjana keputusan menarik, tidak jelas sama ada mereka akan memberikan pemahaman yang bermakna tentang otak. Seorang pakar neurosains yang mendapati korelasi di antara neuron atau rantau otak dan satu spesifik tetapi pada dasarnya parameter fizikal sewenang-wenang, seperti sakit, akan tergoda untuk menarik kesimpulan bahawa neuron ini atau bahagian otak ini mengawal rasa sakit. Ini adalah ironis kerana, walaupun dalam bidang neuroscientist, fungsi yang terdapat dalam otak adalah mencari korelasi - dalam apa jua tugas yang ia lakukan.


grafik langganan dalaman


Tetapi bagaimana jika kita sebaliknya mempertimbangkan kemungkinan bahawa semua fungsi otak diedarkan di seluruh otak dan bahawa semua bahagian otak menyumbang kepada semua fungsi? Jika demikian, korelasi yang dijumpai setakat ini mungkin menjadi perangkap sempurna intelek. Kita perlu menyelesaikan masalah bagaimana rantau atau jenis neuron dengan fungsi tertentu berinteraksi dengan bahagian otak lain untuk menghasilkan tingkah laku yang bermakna dan bersepadu. Setakat ini, tiada penyelesaian umum untuk masalah ini - hanya hipotesis dalam kes tertentu, seperti untuk mengenali orang.

Masalahnya boleh digambarkan oleh kajian baru-baru ini yang mendapati bahawa LSD ubat psychedelic boleh mengganggu organisasi modular yang dapat menjelaskan penglihatan. Lebih-lebih lagi, tahap ketidak disorganisasikan dikaitkan dengan keparahan "pecahan diri" yang orang biasa mengalami ketika mengambil dadah. Kajian mendapati bahawa ubat itu mempengaruhi cara beberapa kawasan otak berkomunikasi dengan seluruh otak, meningkatkan tahap penyambungan mereka. Jadi, jika kita mahu memahami apa sebenarnya perasaan diri kita, kita perlu memahami hubungan yang mendasari antara kawasan otak sebagai sebahagian daripada rangkaian yang kompleks.

Jalan ke hadapan?

Beberapa penyelidik sekarang percaya otak dan penyakitnya secara amnya hanya boleh difahami sebagai bersambung antara jumlah neuron yang sangat banyak yang tersebar di seluruh sistem saraf pusat. Fungsi mana-mana satu neuron bergantung kepada fungsi semua beribu-ribu neuron yang berkaitan dengannya. Ini, sebaliknya, bergantung pada orang lain. Rantau yang sama atau neuron yang sama boleh digunakan dalam sebilangan besar konteks, tetapi mempunyai fungsi khusus yang berbeza bergantung pada konteksnya.

Ia sememangnya menjadi pertengkaran kecil antara interaksi antara neuron yang, melalui kesan saliran di rangkaian, menyebabkan keadaan seperti kemurungan atau penyakit Parkinson. Sama ada cara, kita perlu memahami mekanisme rangkaian untuk memahami sebab dan gejala penyakit ini. Tanpa gambaran penuh, kami tidak mungkin berjaya menyembuhkan ini dan banyak lagi keadaan lain.

Khususnya, neurosains perlu mula menyiasat bagaimana konfigurasi rangkaian timbul dari percubaan seumur hidup untuk memahami dunia. Kita juga perlu mendapatkan gambaran yang jelas tentang bagaimana korteks, otak dan cerebellum berinteraksi bersama dengan otot dan puluhan ribu sensor optik dan mekanikal badan kita untuk membuat satu, gambar bersepadu.

Menyambung semula kepada realiti fizikal adalah satu-satunya cara untuk memahami bagaimana maklumat diwakili di dalam otak. Salah satu sebab kita mempunyai sistem saraf di tempat pertama ialah evolusi mobiliti memerlukan sistem pengawalan. Fungsi kognitif, mental - dan juga fikiran - boleh dianggap sebagai mekanisme yang berkembang secara teratur untuk merancang lebih baik untuk akibatnya pergerakan dan tindakan.

Oleh itu, jalan ke hadapan untuk neurosains boleh memberi tumpuan lebih kepada rakaman neural umum (dengan optogenetik atau fMRI) - tanpa bertujuan untuk memegang setiap kawasan neuron atau otak yang bertanggungjawab untuk sebarang fungsi tertentu. Ini boleh dijadikan penyelidikan rangkaian teori, yang berpotensi untuk mengambil kira pelbagai pemerhatian dan memberikan penerangan fungsi bersepadu. Sebenarnya, teori semacam itu akan membantu kita merancang eksperimen, bukan hanya sebaliknya.

Halangan utama

Ia tidak akan mudah walaupun. Teknologi terkini mahal - terdapat sumber kewangan utama serta prestij kebangsaan dan antarabangsa yang dilaburkan di dalamnya. Halangan lain adalah bahawa minda manusia cenderung lebih suka penyelesaian yang lebih mudah daripada penjelasan yang kompleks, walaupun bekas itu mungkin mempunyai kuasa yang terhad untuk menerangkan penemuan.

Keseluruhan hubungan antara neurosains dan industri farmaseutikal juga dibina di atas model modular. Strategi tipikal yang berkaitan dengan penyakit neurologi dan psikiatri yang biasa adalah untuk mengenal pasti satu jenis reseptor di otak yang boleh disasarkan dengan ubat untuk menyelesaikan masalah keseluruhan.

Sebagai contoh, SSRIs - yang menghalang penyerapan serotonin di otak supaya lebih banyak disediakan secara bebas - kini digunakan untuk merawat beberapa masalah kesihatan mental yang berbeza, termasuk kemurungan. Tetapi mereka tidak berfungsi untuk ramai pesakit dan mungkin ada Kesan plasebo terlibat apabila mereka melakukannya.

Begitu juga, epilepsi hari ini secara meluas dilihat sebagai penyakit tunggal dan dirawat dengan ubat anticonvulsant, yang berfungsi dengan melembabkan aktiviti semua neuron. Ubat semacam itu tidak berfungsi untuk semua orang sama ada. Malah, boleh jadi bahawa setiap minit gangguan litar di otak - yang timbul daripada satu daripada ribuan pencetus yang berbeza yang unik kepada setiap pesakit - boleh mendorong otak menjadi keadaan epilepsi.

Dengan cara ini, neuroscience secara beransur-ansur kehilangan kompas pada jalannya yang dikatakan ke arah memahami otak. Sungguh penting bahawa kita dapat melakukannya dengan betul. Bukan sahaja ia dapat menjadi kunci untuk memahami beberapa misteri terbesar yang diketahui sains - seperti kesedaran - ia juga dapat membantu merawat pelbagai masalah kesihatan yang melemahkan dan mahal.

Tentang Pengarang

Henrik Jörntell, Pensyarah Kanan dalam Neurosains, Universiti Lund

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon