Στα άδυτα του εγκεφάλου μας

Χάρη στη βελτίωση των τεχνικών απεικόνισης του εγκεφάλου και των βιολογικών γνώσεων αρχίζουμε να βλέπουμε τους νευρώνες της συνείδησης και τις λεπτές αποχρώσεις του μηχανισμού του μυαλού μας. 

Γνωσιακός έλεγχος - Πλησιάζοντας την έδρα της συνείδησης 

Το ερώτημα «Τι είναι η συνείδηση;» αντιπροσωπεύει ένα από τα μεγάλα όρια της σύγχρονης επιστήμης. Χάρη σε μελέτες που έγιναν σε ανθρώπους και σε ζώα γνωρίζουμε πλέον ότι πρόκειται για μια κατάσταση με πολλές λεπτές αποχρώσεις, της οποίας η φύση και η ένταση ποικίλλουν ανάλογα με το εγγενές επίπεδο δραστηριότητας του εγκεφάλου, το χημικό μικροκλίμα του και τις πληροφορίες που λαμβάνει από τον έξω κόσμο. 

Εκμεταλλευόμενοι τις φυσικές μεταπτώσεις των καταστάσεων της εγρήγορσης, του ύπνου και των ονείρων αρχίζουμε τώρα να διερευνούμε πώς εκφράζεται και ελέγχεται η συνείδηση. Για παράδειγμα, έχω συμμετάσχει σε μελέτες που συγκρίνουν την ενεργοποίηση του εγκεφάλου στον ύπνο RΕΜ με αυτή των καταστάσεων συνειδητού ή διαυγούς ονείρου, στις οποίες διατηρούμε μεγάλο μέρος των εκτελεστικών εγκεφαλικών λειτουργιών. Φαίνονται να επιβεβαιώνουν τον κεντρικό ρόλο μιας συγκεκριμένης περιοχής του πρόσθιου εγκεφάλου- του πλαγιοραχιαίου προμετωπιαίου φλοιού- στη ρύθμιση πολλών βασικών πλευρών της συνείδησης, μεταξύ των οποίων η προσοχή, η λήψη αποφάσεων και η εκούσια δράση. 

Οι τεχνικές απεικόνισης, σε συνδυασμό με τις συνετές μετρήσεις υποκειμενικών εμπειριών και τις λεπτομερείς μελέτες σε κυτταρικό και μοριακό επίπεδο, θα εμβαθύνουν ακόμη περισσότερο τις γνώσεις μας γύρω από τα γνωσιακά κέντρα εντολών μας μέσα στα επόμενα χρόνια. Με τη βοήθειά τους ελπίζουμε να λύσουμε το αίνιγμα της συνείδησης και ίσως ακόμη και να διορθώσουμε τις δυσλειτουργικές καταστάσεις του εγκεφάλου που σήμερα αποκαλούμε ψυχικές ασθένειες.

ΑLLAN ΗOBSON Ο κ. Αλαν Χόμπσον είναι επίτιμος καθηγητής της Ψυχιατρικής στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ. CONNECTOME 

Χάρτες του μυαλού

Η κατανόηση των οδών μέσω των οποίων οι πληθυσμοί των εγκεφαλικών κυττάρων μοιράζονται τις πληροφορίες θα αποτελέσει ένα μεγάλο βήμα προς την κατανόηση της λειτουργίας του εγκεφάλου. Ωστόσο, αν και μπορούμε να συμπεράνουμε μεμονωμένες συνδέσεις, δεν έχουμε κανένα βασικό διάγραμμα του ανθρώπινου εγκεφάλου.

Αυτό δεν είναι άξιο απορίας. Ο εγκέφαλος περιλαμβάνει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες και ένας μεμονωμένος νευρώνας μπορεί να συνδέεται με 10.000 άλλους. Παρ΄ όλα αυτά νέες τεχνικές που εμφανίζονται τώρα μας δίνουν τη δυνατότητα να σημειώσουμε πρόοδο σε αυτό το δύσκολο έργο. Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά μικροσκόπια, για παράδειγμα, μπορούμε να διερευνήσουμε τους εγκεφάλους ζώων νευρώνα προς νευρώνα, σύνδεση προς σύνδεση, με την ελπίδα να ανακαλύψουμε χαρακτηριστικά κυκλώματα που επαναλαμβάνονται σε όλη τους την έκταση. Από μια ευρύτερη οπτική γωνία οι τεχνικές απεικόνισης μπορούν να χαρτογραφήσουν τις λεωφόρους του εγκεφάλου- μεγάλα «καλώδια» που αποτελούνται από πολλές χιλιάδες συνδέσεις ανάμεσα σε ξεχωριστές περιοχές.

Το αμερικανικό Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας έχει ξεκινήσει τη χρηματοδότηση μιας μεγάλης προσπάθειας, του Ηuman Connectome Ρroject, για τη δημιουργία ενός αναλυτικού χάρτη των μεγάλης κλίμακας συνδέσεων του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ακολουθώντας τις κατευθύνσεις του ίσως φθάσουμε σε μια καλύτερη κατανόηση του πώς οι περιοχές του εγκεφάλου αλληλεπιδρούν για να παραγάγουν τη συμπεριφορά.

TIM BAHRENS Ο κ. Τιμ Μπάρενς είναι νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης.

Αντίστροφη επεξεργασία - Το παρελθόν καθορίζει το παρόν μας

Το ανθρώπινο μάτι είναι μια κάμερα που καταγράφει πιστά ό,τι βρίσκεται μπροστά του, περνώντας τις πληροφορίες στον οπτικό επεξεργαστή του εγκεφάλου για να βγουν στη συνέχεια ως συνειδητή εμπειρία. Αυτή η «από κάτω προς τα πάνω» επεξεργασία των πληροφοριών αντιπροσωπεύει την κρατούσα άποψη. Ωστόσο αρχίζουμε να συνειδητοποιούμε ότι η οπτική εμπειρία μας μοιάζει περισσότερο με μια μορφή «βελτιωμένης πραγματικότητας», όπου ο εγκέφαλος σχεδιάζει ο ίδιος αυτό που φαίνεται να ταιριάζει περισσότερο με τις προσδοκίες και τις αναμνήσεις μας. Το ίδιο συμβαίνει με όλες τις άλλες αισθήσεις μας και η υποψία που ενισχύεται όλο και περισσότερο είναι ότι τα ελαττώματα σε αυτό το σύστημα της «από πάνω προς τα κάτω επεξεργασίας» ίσως ρίξουν φως σε νευρολογικές διαταραχές όπως η σχιζοφρένεια, ο αυτισμός και η δυσλεξία. Αν αυτό ισχύει, η άποψή μας για το πώς το παρελθόν επηρεάζει το εδώ και το τώρα θα αλλάξει για πάντα.

Nευρωνική ανακύκλωση - Η καλλιέργεια είναι παράσιτο

Η αρχιτεκτονική του εγκεφάλου μας είναι πολύ αρχαιότερη από τη γραφή, τη θρησκεία και την τέχνη. Πώς λοιπόν αποκτήσαμε αυτά τα πολιτισμικά χαρακτηριστικά και τις ικανότητες με τέτοια ευκολία;

Η κλασική απάντηση είναι ότι ο μεγάλος πλαστικός εγκέφαλός μας έχει μια μοναδικά ευέλικτη και γενικευμένη ικανότητα μάθησης. Ισχύει όμως αυτό; Ο ανθρώπινος εγκέφαλος στο κάτω-κάτω δεν είναι ομοιογενής αλλά χωρίζεται σε εξειδικευμένες περιοχές. Επιπλέον οι απεικονίσεις αποκαλύπτουν ότι ικανότητες όπως η ανάγνωση και τα μαθηματικά έχουν διακριτές «νευρωνικές φωλιές»: περιορίζονται και αυτές σε συγκεκριμένα εγκεφαλικά κυκλώματα.

Αυτά αποτελούν αδιάσειστα στοιχεία για μια θεωρία η οποία είναι γνωστή ως νευρωνική ανακύκλωση: υποστηρίζει ότι οι πολιτισμικές μας ικανότητες εισέβαλαν και κατέλαβαν σαν παράσιτα εγκεφαλικά κυκλώματα τα οποία αρχικά ήταν αφιερωμένα σε εξελικτικά αρχαιότερες, αλλά σχετικές λειτουργίες. Η ανάγνωση, για παράδειγμα, φαίνεται να καταλαμβάνει κυκλώματα τα οποία είναι ευαίσθητα σε σύνθετα σχήματα και έχουν καλές συνδέσεις με περιοχές οι οποίες σχετίζονται με τη γλώσσα. Αν αυτό ισχύει, ο εγκέφαλός μας διαμορφώνει τον πολιτισμό μας και όχι ο πολιτισμός τον εγκέφαλό μας. Η ανθρώπινη επινοητικότητα δεν είναι απεριόριστη, αλλά θεμελιωδώς περιορισμένη από τη νευρωνική αρχιτεκτονική.

Nοοτροπικά - Τροφή για τη σκέψη

Εχετε να παραδώσετε μια μεγάλη αναφορά και το ρολόι τρέχει. Αχ, μακάρι να μπορούσατε να συγκεντρωθείτε περισσότερο, να θυμηθείτε καλύτερα γεγονότα και αριθμούς ή έστω να απαλλαγείτε από την κούραση του χθεσινού ξενυχτιού!

Σύντομα ίσως να είστε σε θέση να ενισχύσετε τον εγκέφαλό σας με μια απλή βόλτα μέχρι το φαρμακείο. Κάποια ψυχοτονωτικά φάρμακα, όπως αυτά που χορηγούνται για τη θεραπεία του συνδρόμου ελλειμματικής προσοχής ή της νόσου Αλτσχάιμερ, αποδεικνύεται ότι βελτιώνουν τη συγκέντρωση και τη μνήμη και στους υγιείς ανθρώπους.

Τα φάρμακα του είδους δεν χορηγούνται αυτή τη στιγμή χωρίς ιατρική συνταγή, ορισμένοι ερευνητές όμως υποστηρίζουν ότι θα έπρεπε. Πολλαπλασιάζοντας την επιπλέον εγκεφαλική ισχύ επί τα επτά δισεκατομμύρια μέλη του ανθρώπινου είδους, ισχυρίζονται, τα οφέλη για την κοινωνία και την επιδίωξη της γνώσης θα είναι πολλά. Θέλουμε όμως πραγματικά να μετατραπούμε σε ένα είδος «χαπακωμένων» υπερεγκεφάλων; Τροφή για τη σκέψη, πραγματικά.

Νευρώνες - Καθρέφτες / Το κλειδί για το πώς μαθαίνουμε και σκεφτόμαστε- ίσως

Ο «παπαγαλισμός» δεν είναι πάντα αρνητικός. Χάρη σε νευρώνες- καθρέφτες, οι οποίοι πυροδοτούνται όχι μόνο όταν εκτελούμε μια ενέργεια εμείς οι ίδιοι αλλά και όταν βλέπουμε άλλους να την εκτελούν, ο εγκέφαλός μας υποσυνείδητα μιμείται κάθε συμπεριφορά που βλέπουμε γύρω μας.

Ή τουλάχιστον αυτή είναι η θεωρία. Οι νευρώνες- καθρέφτες ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά στους μακάκους τη δεκαετία του 1990, ενώ εγκεφαλικές απεικονίσεις με τη βοήθεια της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας υποδηλώνουν ότι υπάρχουν και στους ανθρώπους. Μόνον όμως τον Μάρτιο του 2010 οι ερευνητές μέτρησαν άμεσα την πυροδότησή τους σε ανθρώπους, εμφυτεύοντας ηλεκτρόδια στον εγκέφαλο ασθενών με επιληψία που επρόκειτο να χειρουργηθούν.

Αν και οι υπέρμαχοι του κεντρικού τους ρόλου υποστηρίζουν ότι οι νευρώνες- καθρέφτες μπορούν να εξηγήσουν τα πάντα, από την ταύτιση και τη συμπόνια ως μια ροπή προς τα πορνό, η ακριβής σημασία τους παραμένει αμφιλεγόμενη. Τα επόμενα χρόνια θα δούμε τι ακριβώς μπορούν και τι δεν μπορούν να εξηγήσουν γύρω από τις ανθρώπινες γνωσιακές λειτουργίες.

Το Βήμα Science

braining

Η ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΕΝΑΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ