Onko neurotiede ollut väärällä radalla vuosisatojen ajan? Justin Pickard / Flickr, CC BY-SA

Ihmisen aivojen ymmärtäminen on kiistatta nykyajan tieteen suurin haaste. johtava lähestymistapa useimmille viimeiset 200-vuotta on ollut liittää sen toiminnot eri aivojen alueisiin tai jopa yksittäisiin neuroneihin (aivosolut). Mutta viimeaikainen tutkimus yhä enemmän että voimme ottaa täysin väärän polun, jos haluamme ymmärtää ihmisen mielen.

Ajatus siitä, että aivot koostuvat lukuisista alueista, jotka suorittavat tiettyjä tehtäviä, tunnetaan nimellämodulaarisuus”. Ja ensi silmäyksellä se on onnistunut. Se voi esimerkiksi selittää, miten tunnistamme kasvot aktivoimalla tiettyjen aivojen alueiden ketjun takaraivo- ja ajalliset lohkot. Elimet käsittelevät kuitenkin eri aivosalueiden joukon. Ja tiedemiehet uskovat, että muilla alueilla - muistialueilla - voidaan yhdistää nämä havainnolliset ärsykkeet ihmisten kokonaisvaltaisten esitysten luomiseen. Myös tiettyjen aivojen alueiden toiminta on ollut liittyvät erityisiin sairauksiin ja sairauksiin.

Syy, miksi tämä lähestymistapa on ollut niin suosittu, johtuu osittain teknologioista, jotka antavat meille ennennäkemättömän käsityksen aivoista. Toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI), joka seuraa aivojen verenvirtauksen muutoksia, antaa tutkijoille mahdollisuuden nähdä aivojen alueet syttyvän vastauksena toimiin - auttaa heitä karttatoiminnoissa. Sillä välin, optogenetiikka- tekniikka, joka käyttää neuronien geneettistä muuntamista niin, että niiden sähköistä aktiivisuutta voidaan ohjata valopulsseilla - voi auttaa meitä tutkimaan niiden erityistä panosta aivotoimintaan.

Vaikka molemmat lähestymistavat synnyttävät kiehtovia tuloksiaei ole selvää, tarjoavatko he koskaan mielekästä ymmärrystä aivoista. Neurotieteilijä, joka löytää korrelaation neuronin tai aivojen alueen ja spesifisen mutta periaatteessa mielivaltaisen fyysisen parametrin, kuten kivun, välillä, houkuttelee tekemään johtopäätöksen, että tämä neuroni tai tämä aivojen osa kontrolloi kipua. Tämä on ironista, koska myös neurotieteilijä aivojen luontainen tehtävä on löytää korrelaatioita - missä tahansa tehtävässä.

Mutta entä jos pidämme sen sijaan mahdollisuutta, että kaikki aivotoiminnot jakautuvat aivoihin ja että kaikki aivojen osat edistävät kaikkia toimintoja? Jos näin on, tähän mennessä löydetyt korrelaatiot voivat olla älykäs täydellinen loukku. Meidän on sitten ratkaistava ongelma, miten alue tai neuronityyppi, jolla on tietty funktio, on vuorovaikutuksessa aivojen muiden osien kanssa, jotta saadaan aikaan mielekästä ja integroitua käyttäytymistä. Tähän mennessä tähän ongelmaan ei ole yleistä ratkaisua - vain hypoteeseja erityistapauksissa, kuten ihmisten tunnistamiseksi.

Ongelma voidaan havainnollistaa hiljattain tehdyllä tutkimuksella, jossa todettiin, että psykedeelinen lääke LSD voi häiritä modulaarista organisaatiota jotka voivat selittää näkemystä. Lisäksi epäyhtenäisyyden taso on yhteydessä itsensä "hajoamisen" vakavuuteen, jota ihmiset yleensä kokevat huumeiden ottamisen yhteydessä. Tutkimuksessa todettiin, että lääke vaikutti siihen, miten useat aivojen alueet olivat yhteydessä muihin aivoihin, mikä lisäsi niiden yhteyksien tasoa. Joten jos haluamme koskaan ymmärtää, mikä on meidän itsestämme tunne, meidän on ymmärrettävä aivojen alueiden väliset yhteydet osana monimutkaista verkkoa.

Mene eteenpäin?

Jotkut tutkijat nyt usko aivot ja sen sairaudet yleensä voidaan ymmärtää vain keskushermostoon jakautuvien valtavien neuronien välinen vuorovaikutus. Minkä tahansa neuronin toiminta riippuu kaikkien tuhansien neuronien toiminnoista, joihin se on liitetty. Nämä puolestaan ​​ovat riippuvaisia ​​muiden toi- mista. Samaa aluetta tai samaa neuronia voidaan käyttää useissa yhteyksissä, mutta niillä on erilaiset erityiset toiminnot kontekstista riippuen.

Ne saattavat todellakin olla hermosolujen väliset häiriöt neuronien välillä, jotka verkostojen lumivyöhykefakteilla aiheuttavat esimerkiksi masennuksen tai Parkinsonin taudin. Joka tapauksessa meidän on ymmärrettävä verkkojen mekanismit, jotta voimme ymmärtää näiden sairauksien syyt ja oireet. Ilman täydellistä kuvaa emme todennäköisesti kykene parantamaan näitä ja monia muita ehtoja.

Erityisesti neurotieteen on alettava tutkia, miten verkon kokoonpanot johtuvat aivojen elinikäisistä yrityksistä ymmärtää maailmaa. Meidän on myös saatava selkeä kuva siitä, miten aivokuoret, aivoriihi ja aivopuoli toimivat vuorovaikutuksessa kehomme lihasten ja kymmenien tuhansien optisten ja mekaanisten anturien kanssa yhden integroidun kuvan luomiseksi.

Yhdistäminen fyysiseen todellisuuteen on ainoa tapa ymmärtää, miten tieto on aivoissa. Yksi syy siihen, että meillä on hermosto, on ensinnäkin se, että liikkuvuuden kehittyminen vaati ohjausjärjestelmää. Kognitiivisia, henkisiä toimintoja - ja jopa ajatuksia - voidaan pitää järjestyksessä kehittyneinä mekanismeina suunnitella paremmin seurauksia liikkuvuuden ja toimien.

Niinpä neurotieteen eteneminen voi olla keskittyä enemmän yleisiin hermotallenteisiin (optogeneticsin tai fMRI: n kanssa) - ilman, että pyritään pitämään kullakin neuronilla tai aivoalueella vastuussa mistään erityisestä toiminnasta. Tämä voitaisiin syöttää teoreettiseen verkkotutkimukseen, jolla on mahdollisuus ottaa huomioon erilaisia ​​havaintoja ja tarjota integroitu toiminnallinen selitys. Itse asiassa tällaisen teorian pitäisi auttaa meitä suunnittelemaan kokeita, eikä vain toisin päin.

Suurimmat esteet

Se ei kuitenkaan ole helppoa. Nykyiset teknologiat ovat kalliita - niihin on sijoitettu suuria taloudellisia resursseja sekä kansallista ja kansainvälistä arvovaltaa. Toinen este on se, että ihmisen mieli pyrkii mieluummin yksinkertaisempiin ratkaisuihin kuin monimutkaisiin selityksiin, vaikka ensimmäisellä voi olla rajallinen valta selittää havaintoja.

Myös neurotieteen ja lääketeollisuuden välinen suhde perustuu modulaariseen malliin. Tyypillisiä strategioita yleisten neurologisten ja psykiatristen sairauksien kohdalla on tunnistaa yksi aivojen reseptorityyppi, joka voidaan kohdistaa lääkkeillä koko ongelman ratkaisemiseksi.

Esimerkiksi SSRI-lääkkeitä, jotka estävät serotoniinin imeytymistä aivoissa niin, että enemmän on vapaasti saatavilla, käytetään tällä hetkellä useiden erilaisten mielenterveysongelmien, kuten masennuksen, hoitoon. Mutta he eivät toimi monille potilaille ja voi olla a lumelääkkeeseen vaikuttava vaikutus.

Samoin epilepsiaa pidetään yleisesti yhtenä sairautena ja se on antikonvulsantteja, mikä toimii heikentämällä kaikki neuronien. Tällaiset lääkkeet eivät myöskään toimi kaikille. Itse asiassa voisi olla, että aivojen piirien jokainen minuuttihäiriö, joka johtuu yhdestä tuhannesta eri potilaasta ainutlaatuisesta liipaisimesta, voisi työntää aivot epilepsialle.

Tällä tavoin neurotiede menettää vähitellen kompassin väitetyllä tiellä kohti aivojen ymmärtämistä. On ehdottoman tärkeää, että saamme sen oikein. Paitsi että se voisi olla avain ymmärtää joitakin tiede tunnetuimmista mysteereistä - kuten tajunta -, se voisi myös auttaa hoitamaan valtavasti erilaisia ​​heikentäviä ja kalliita terveysongelmia.

Author

Henrik Jörntell, neurotieteen lehtori, Lundin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon