Coraz częściej dokonuje się odkrywanie nowych możliwości ludzkiego mózgu. Jednocześnie naukowcy nie mogą w pełni zrozumieć, jak nadal działa. Światosław Miedwiediew, doktor nauk biologicznych, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk, dyrektor Instytutu Ludzkiego Mózgu, powiedział Rosbaltowi w rozmowie z Rosbaltem w ramach projektu Better Half of Life, o którym tajemnice i tajemnice mózgu pozostają nierozwiązane.
Doktor nauk biologicznych, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk, dyrektor Instytutu Mózgu Człowieka Światosław Miedwiediew.
Svyatoslav Vsevolodovich, ludzie badają mózg od setek lat. Jakie postępy zrobiłeś w tym czasie?
- Nawet nie setki lat, ale tysiące. Pierwsza kraniotomia - kraniotomia - została wykonana około 5000 pne. Nawet Hipokrates twierdził, że inteligencja jest gdzieś w przedniej komorze, to znaczy poprawnie odgadł wiodącą rolę kory czołowej. A uczeń starożytnego anatomisty Herofila zasłynął z tego, że otwierając zwłoki, doszedł do wniosku: mózg jest po pierwsze centrum całego układu nerwowego, a po drugie narządem myślenia.
Ludzie zawsze byli zainteresowani własnym urządzeniem. Ale ludzki mózg pozostał tajemnicą. Ponieważ znajduje się pod dość mocną czaszką i trudno się do niego dostać. Nawet jeśli to pudełko jest otwarte, mózg sprawia wrażenie, powiedzmy, galaretki. Nie wydaje się to nic specjalnego. Ale kiedy zaczęto badać tę „galaretkę”, wyszły na jaw niesamowite rzeczy.
Okazało się, że mózg zwykłego dorosłego waży 1-2 kg, a największy mózg jest u kretynów. Oznacza to, że nie można powiedzieć, że im większy mózg, tym mądrzejsza osoba. Mózg zużywa jedną czwartą całej energii potrzebnej organizmowi - 20% tlenu i 25% glukozy. Kora mózgowa szczura ma 5 m2. cm, szympansy - 500 mkw. cm, a osoba - aż 2300 mkw. zobacz W korze znajduje się około 10 miliardów neuronów, a liczba połączeń między nimi jest większa niż liczba cząstek we Wszechświecie. Jednocześnie zdolności myślenia zwierząt, na przykład psów, i ludzi są radykalnie różne, pomimo tego, że psy są bardzo inteligentne. Jaka jest różnica? Co sprawia, że ludzki mózg jest najdoskonalszym znanym obiektem? Jak ktoś myśli? Kontrowersje badaczy wokół tych zagadnień trwają do dziś.
Jakie odkrycia naukowe rzucają światło na tajemnice mózgu?
Film promocyjny:
- Odkrycie elektroencefalogramu w XX wieku umożliwiło obserwację aktywności elektrycznej mózgu z powierzchni skóry głowy. Kolejnym przełomem w badaniach było rejestrowanie aktywności elektrod wszczepianych w celach terapeutycznych pacjentom w określone obszary mózgu. Z ich pomocą neurofizjolog Natalya Petrovna Bekhtereva dokonała niesamowitego odkrycia: słynnego wykrywacza błędów. W 1968 roku odkryła, że mózg posiada mechanizm, który stabilizuje zarówno jego pracę, jak i ludzkie zachowanie. Nieustannie sprawdza, czy wszystko idzie dobrze.
Faktem jest, że dla zdecydowanej większości naszych działań istnieje standard ich realizacji. Pozwala nie rozpraszać się rutyną, utrzymuje stabilny stan w zdrowym ciele, a także prawidłowe wykonywanie codziennych czynności, reagując na rozbieżności między rzeczywistą sytuacją a modelem, który jest przechowywany w macierzy pamięci.
Kiedy ktoś popełnia błąd - powiedzmy, mówi, że dwa razy dwa daje pięć, albo popełnia błąd w wierszu, który znał, w matrycy zapala się awaryjne światło. Detektor błędów sprawdza każdą twoją akcję. Wychodzisz z domu i myślisz: „Coś jest nie tak!” Wracasz - to jest: zapomniałeś portfela, nie zgasiłeś światła, żelazka czy kuchenki w kuchni. Jeśli to „urządzenie” mózgowe działa poprawnie, możesz spokojnie zająć się swoimi codziennymi czynnościami, które zwykle są wykonywane automatycznie.
Czy zdarzają się awarie tego wykrywacza?
- Oczywiście i często stają się przyczyną chorób psychicznych. Detektor, jako podstawowy mechanizm mózgu, jest wysoce odporny. Ale jeśli się psuje, zamienia się, by tak rzec, w wyznacznik błędu - i stabilizuje stan patologiczny. Powiedzmy, że miałeś śmiertelną chorobę, ale przeżyłeś. A potem detektor błędów woli nie eksperymentować, nic nie zmieniać na lepsze lub na gorsze. Na przykład prawa ręka została złamana, osoba zaczęła robić wszystko lewą. Gips został zdjęty, a on dalej pracuje lewą ręką … Wcześniej nawet przywiązywali zranioną rękę do ciała, aby osoba na nowo rozwinęła zdrową.
To samo dotyczy stanów obsesyjnych, takich jak narkomania. Osoba rozumie, że nie jest to konieczne, ale nie może oprzeć się awarii głównego mechanizmu mózgu. W niektórych przypadkach to całkowicie dezorganizuje jego życie.
To cena, jaką trzeba zapłacić za wysoką stabilność mózgu, którą detektor zapewnia nie tylko w „normie”, ale także w patologii. Fizjologicznie jest to zrozumiałe: przynajmniej zapewnione jest przetrwanie organizmu, a każda zmiana obarczona jest destabilizacją i zepsuciem - w końcu wykrywacze błędów nie wiedzą, co jest dobre, a co złe.
A jeśli ktoś celowo popełnia błąd? Na przykład w celu manipulacji - czyli kłamstwa?
- Nawet przy celowym i zyskownym kłamstwie, wykrywacz nadal zgłasza „nieład”. Jest to konieczne, aby dana osoba nie wierzyła we własne kłamstwa. Na przykład, jeśli powiesz komuś: „Idź, lód jest wystarczająco mocny”, wiedząc, że w rzeczywistości tak nie jest, to sam nie pójdziesz za nim.
Nie można celowo zablokować detektora błędów. Dlatego jakikolwiek przymus w tej dziedzinie - na przykład próby podrzucenia policjantów do narkomanów - jest bezsensowny.
Jakie metody badań mózgu są obecnie stosowane?
- Pozytonowa tomografia emisyjna, funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, magnetoencefalografia, elektroencefalografia i inne. Na przykład EEG służy do dokładnego mapowania aktywności elektrycznej kory. Można zobaczyć, jak poruszają się ośrodki pobudzenia mózgu w trakcie jego aktywności (tzw. „Jasny punkt świadomości”, jak sformułował fizjolog Iwan Pawłow). Jednocześnie wszystkie istniejące i stale rozwijane techniczne środki rejestracji aktywności mózgu znacznie wyprzedzają przyjęte podejścia obliczeniowe do analizy danych. Istnieją też ograniczenia fizjologiczne - np. Można zwiększyć rozdzielczość przestrzenną PET, ale to automatycznie doprowadzi do zwiększenia ekspozycji na promieniowanie, co jest nie do przyjęcia dla zdrowia człowieka.
Postęp technologiczny umożliwił uzyskanie ogromnej ilości nowych informacji na temat mózgu w ciągu ostatnich dziesięcioleci. Niektóre coroczne fora naukowe gromadzą ponad 3000 uczestników - to kilometry plakatów z niesamowitym wachlarzem informacji. Przebadano prawie każdy obszar mózgu i zaopatrzenie mózgowe w prawie wszystkie możliwe funkcje organizmu. Jednak dane, które otrzymują naukowcy, są często błędnie interpretowane. Zgromadziliśmy ogromną ilość faktograficznego materiału na temat mapowania mózgu. Ale znajomość praw mózgu jest dość skromna.
Ale co zrozumiałeś? Czym jest dla ciebie mózg?
- Mózg jest interfejsem, pośrednikiem, łącznikiem między materiałem a ideałem. To organ, który łączy świat ludzkiej psychiki, świat idei i świat rzeczywistości. Narzędzie, dzięki któremu nasze myśli zamieniają się w czyny. Oznacza to, że mózg przekłada to, co istnieje w naszej wyobraźni, na rzeczywistość. I, jak powiedział fizjolog Ivan Sechenov, czy Garibaldi uśmiecha się, gdy jest skarcony za nadmierną miłość do swojej ojczyzny, czy dziewczyna drży przed pierwszą randką - oba ostatecznie zamieniają się w ruch.
Co więcej, mózg jest systemem. Jego wyższych funkcji zapewnia nie praca poszczególnych obszarów, ale ich wzajemne oddziaływanie. W rezultacie powstaje coś więcej niż ich początkowa specjalizacja, na przykład: mowa, twórczość itp., Czyli to, co człowiek rozwija w procesie życia.
Powiedziałeś, że mózg jest bardzo odporny na uszkodzenia. Ile?
- Bardzo. Są zdumiewające przypadki. Na przykład w XIX wieku Anglik został uderzony łomem w głowę do tego stopnia, że żelazny pręt przeszedł przez oczodół i wyszedł z drugiej strony czaszki. Ale ten człowiek przeżył, zachował całkowity rozsądek i żył długo. Stał się bardzo kłótliwy i zrzędliwy, a wszystko inne pozostało niezmienione. Historia zna również przypadek, kiedy pewien kapitan armii dostał przelotną ranę w oko: kula z muszkietu najprawdopodobniej rozbiła przednie odcinki płata czołowego - otwór wylotowy znajdował się w skroni. Niemniej jednak później ten kapitan imieniem Kutuzow został feldmarszałkiem …
Czy mózg może w ogóle „przetrwać” bez czaszki?
- Po co? Technicznie może to być wykonalne, ale jaki jest sens takiej operacji? Jeśli mózg nie umrze, oddzielając się od ciała, będzie znajdował się w stanie „zamkniętym” - „zamkniętej osoby”. Zjawisko to obserwuje się u pacjentów w śpiączce. Autonomiczny mózg nie ma żadnych połączeń z narządami zmysłów, nic nie poczuje, nie będzie można się z nim komunikować. Nie będziesz nawet w stanie zrozumieć, czy on myśli, czy nie. Nauka tego nie potrzebuje i nie jest interesująca.
Czy realistyczne jest stworzenie sztucznej protezy części mózgu, neurochipa, który zastąpi chory, uszkodzony obszar?
- Chyba tak. Najprawdopodobniej można wykonać protezę słuchową lub protezę wzroku. Ale jak dotąd nadal jesteśmy od tego daleko.
Mówią, że amerykańscy naukowcy znaleźli sposób na pozbycie się złych wspomnień, fobii i depresji przy użyciu urządzenia podobnego do „gumki pamięci” z filmu science fiction „Faceci w czerni”. Nacisnąłem przycisk i pozbyłem się koszmaru lub psychotraumy … Czy to możliwe?
- Nawet jeśli tak, to w wysoko rozwiniętej istocie ta pamięć jest wciąż przywracana. Wszystko w naszym mózgu jest niezwykle powiązane. Wyciągasz jeden odcinek z pamięci, połączenie z nim znika, ale mózg jakoś go odnajduje i nie pyta o pozwolenie. Podświadomość to rzecz nieprzewidywalna.
A oto kolejna wiadomość: neurofizjolodzy z Izraela opracowali urządzenie, które pozwala niewidomym „widzieć” uszami. Obraz z kamery zamienia się na falę dźwiękową, która z kolei jest przetwarzana przez korę wzrokową mózgu. W rezultacie mózg daje człowiekowi „obraz” podobny do tego, który widzą delfiny …
- Nie widzisz uszami! To nie te obszary mózgu, które tu pracują, otrzymują podstawowe informacje, to znaczy organy wzroku, ale te, które je analizują. Kiedy dana osoba nie widzi, zaczyna rozumieć sygnały. To jak zaparkowanie samochodu: jeśli zaparkujesz samochód za pomocą radaru, system wyda sygnał dźwiękowy. Słyszysz odgłosy „siusiu-siusiu…” i na ich podstawie oceniasz odległość do przeszkody, chociaż jej nie widzisz. To nie jest wizja, ale przekaz informacji o pewnych konkretnych sprawach. Na przykład podziwianie w ten sposób obrazu w całej jego różnorodności nie zadziała.
A jeśli zdjęcie jest zapchane chipami, które zaczną publikować to bardzo „pee-peep…” na różnych częstotliwościach? Co wtedy?
- Policzmy. Rozdzielczość w pracach malarskich jest gdzieś w granicach ułamków milimetra. Oznacza to, że na płótnie, powiedzmy metr na dwa, powinno znajdować się prawie miliard żetonów. Przetwarzanie wszystkich ich sygnałów będzie po prostu nierealne, a osoba niewidoma nie będzie w stanie spojrzeć na obraz w ten sposób.
Czy dana osoba może pisać tekst za pomocą myśli?
- Łatwy. Tylko, że potrwa dłużej niż zwykle
Angielski fizyk teoretyczny Stephen William Hawking, całkowicie unieruchomiony w wyniku choroby, steruje komputerem za pomocą czujnika przymocowanego do mięśni twarzy na policzku. Czy Twoim zdaniem naprawdę zajmuje się pracą naukową i komunikuje się z innymi w ten sposób?
- Owszem - jest taka możliwość.
Ale nawet zwykłe pisanie w ten sposób musi być niesamowicie powolne …
- I robi to dość szybko - przyzwyczaił się … Ostatnio widziałem, jak pewna dziewczyna stała w kolejce w sklepie i pisała smsy z taką samą prędkością, jak piszą profesjonalne maszynistki. Miała długi paznokieć i szybko, szybko uderzyła nim w wyświetlacz. To kwestia przyzwyczajenia.
Powiedziałeś, że problem badaczy mózgu polega teraz na przeanalizowaniu całego przepływu napływających informacji. Oznacza to, że nowe dane docierają szybciej, niż możesz je przetworzyć?
- Tak - i jak rozumiemy, jak je przetwarzać.
Czy to oznacza, że nauka o mózgu przeżywa jakiś kryzys?
- Wręcz przeciwnie, intensywnie się rozwija. Im bardziej czegoś nie rozumiemy, tym jest to bardziej interesujące.
Rozmawiał Vladimir Voskresensky