Neurološki portret ljudskog uma

Nancy Kanwisher, pionirka mozgovnog prikazivanja, koja koristi fMR (funkcionalna magnetna rezonanca) snimke za prikaz aktivnosti pojedinih predjela mozga (često svojih vlastitih), dijeli što su ona i njezine kolege uočili: mozak je građen od visoko specijalizirajućih djelova, kao i 'mašinerije' opće namjene. Još jedno iznenađenje:ostaje još mnogo toga za otkriti.

Danas vam želim govoriti

o projektu provođenom

od strane znanstvenika cijelog svijeta

za stvaranje neurološkog
portreta ljudskog uma.

Glavna ideja ovog rada

je prikaz kako ljudski um i mozak

nisu pojedinačni procesori općenite namjene

već zbirka visoko
specijaliziranih dijelova,

gdje svaki riješava
drugi specifični problem,

a ipak kolektivno objedinjujući

ono što nas čini
ljudskim bićima i misliocima

Kako bi vam približila ovu ideju,

zamislite slijedeći scenarij:

ulazite u dječji vrtić,

kao i obično, tucet djece

čeka da netko dođe po njih

ali ovog puta

sva dječja lica izgledaju začuđujuće slično

i nemožete shvatiti koje dijete je vaše.

Trebate li možda nove naočale?

Gubite li razum?

Brzo provedete mentalnu provjeru.

Ne, izgleda da ste prisebni

i vid vam je savršeno jasan.

Sve izgleda normalno,

osim dječjih lica.

Možete vidjeti lica,

ali ne izgledaju karakteristično,

nijedno vam se ne čini poznato,

jedino primjećujući
narančastu vrpcu za kosu

pronalazite svoju kćer.

Ovaj iznenadni gubitak
sposobnosti prepoznavanja lica

zapravo događa se mnogim ljudima.

Zove se prozopagnozija,

posljedica je oštećenja

posebnog dijela mozga.

Zapanjujuća činjenica vezana za to

jest da je jedino mogućnost
prepoznavanja lica oštećena,

dok je sve ostalo u redu.

Prozopagnozija je jedna od
mnogih iznenađujuće specifičnih

mentalnih nedostataka koji se
javljaju nakon oštećenja mozga.

Ovi sindromi zajedno

već dugo vremena sugeriraju

podjeljenost uma u različite komponente,

ali napor da se te komponente istraže

je nevjerovatno ubrzan

izumom tehnologije snimanja mozga,

posebice snimanjem
magnetskom rezonancijom (MR).

MR nam dakle omogućuje
uvid u unutarnju anatomiju

u visokoj rezoluciji,

sada ću vam pokazati

set MR-snimaka poprečnog presjeka

kroz poznate objekte,

zajedno ćemo ih preletjeti

a vi ćete pokušati shvatiti
koji je objekt u pitanju.

Krenimo.

Nije toliko jednostavno.To je artičoka.

OK,probajmo drugu.

Počinje od dna i ide prema vrhu.

Brokula! To je glava brokule.

Nije li predivno? Obožavam to.

OK, evo još jedna. Ovo je mozak, naravno.

Zapravo to je moj mozak.

Prolazimo kroz režnjeve moje glave.

To je moj nos,na desno, a sada

idemo ovdje.

Ova slika je lijepa, ako mene pitate.

Ali pokazuje samo anatomiju.

Veliki napredak funkcionalnim
oslikavanjem nastao je

kada su znanstvenici otkrili kako napraviti

slike koje ne pokazuju
samo anatomiju, već i aktivnost,

odnosno mjesto gdje se neuroni aktiviraju.

Dakle, evo kako to funkcionira.

Mozgovi su kao mišići.

Kada se aktiviraju,

trebaju povećan dotok krvi za opskrbu,

srećom za nas, kontrola dotoka
krvi u mozak je lokalna,

te kada se skup neurona, recimo ovdje,

aktivira i počnu odašiljati,

tada se dotok krvi poveća
baš na tom mjestu.

Dakle funkcionalna magnetska rezonanca
detektira povećan dotok krvi,

te proizvodi veći magetno rezonantni odziv

na mjestu povećane neuronske aktivnosti.

Kako bi bolje razumijeli

izvođenje eksperimenta
uz pomoć funkcionalnog MRI,

te što možete naučiti

a što ne,

opisat ću vam jedno od prvih
istraživanja koje sam provela.

Zanimalo nas je postoji li poseban dio
mozga zadužen za prepoznavanje lica,

već je postojao razlog
za takvu pretpostavku

na temelju fenomena prozopagnozije

koji sam opisala maloprije,

no nitko nikada nije vidio taj dio mozga

u normalne osobe,

pa smo se odlučili na njegovo pronalaženje.

Ja sam bila prvim predmetom istraživanja.

Ušla sam pod skener, legla na leđa,

držala glavu što sam mirnije mogla

dok sam gledala slike ovakvih lica

i ovakvih objekta,

lica i objekte satima.

Kao osoba koja je bila vrlo
blizu svjetskom rekordu

po broju sati provedenih u
skeneru magnetne rezonance

mogu reći da jedna od vještina

vrlo važnih za MR istraživanja

jest vještina kontrole mokraćnog mjehura.

(Smijeh)

Kada sam izašla iz skenera,

brzo sam analizirala podatke,

tražeći djelove svog mozga

koji su proizveli veću aktivnost
za vrijeme gledanja lica

nego gledajući objekte,

ovo sam uočila.

Prema današnjim standardima
ova slika izgleda užasno,

no tada sam mislila da je prekrasna.

Pokazuje taj dio, tamo,

taj mali grumen,

otprilike veličine masline

a nalazi se na dnu površine moga mozga

otprilike 2.5 cm od ovdje.

Ono što taj dio mog mozga radi

je proizvodi veću fMR reakciju,

odnosno veću moždanu aktivnost,

dok gledam lica

nego dok gledam objekte.

To je prilično dobro,

no kako možemo znati
da ovo nije slučajnost?

Najlakši način,

jest da ponovno provedemo eksperiment.

Vratila sam se pod skener,

gledala sam više lica i više objakata

i dobila sam sličan grumen,

tada sam ponovila još jednom

i još jednom

i još jednom,

i otprilike tada

sam odlučila da ću vjerovati
da je stvarno tako.

Možda je nešto čudno s mojim mozgom

i nitko drugi nema ništa slično,

te kako bi saznali,
skenirali smo i druge ljude

i saznali da skoro svi

imaju to malo područje
za prepoznavanje lica,

na sličnom mjestu u mozgu.

Slijedeće pitanje je bilo,

čemu to područje zapravo služi?

Je li usko specijalizirano
samo za prepoznavanje lica?

Možda i nije, zar ne?

Možda ne reagira samo na lica

već na bilo koji dio tijela.

Možda reagira na sve ljudsko

ili na sve živo

ili sve okruglo.

Jedini način da budemo zaista
sigurni kako je to područje

specijalizirano samo za prepoznavanje lica

je da isključimo sve ostale hipoteze.

Proveli smo sljedećih nekoliko godina

skenirajući osobe koje su gledale mnoštvo

različitih slika

i pokazali smo da taj dio mozga

reagira kada gledamo

slike koje pokazuju lica bilo koje vrste,

a slabije reagira

na sliku koja nije slika lica,

kao neke od ovih.

Jesmo li napokon riješili slučaj

da je to područje samo nužno
za prepoznavanje lica?

Ne, nismo.

Snimanje mozga nikada nam ne može reći

da je neko područje nužno za bilo što.

Sve što možemo utvrditi snimanjem mozga

jest uključivanje i isključivanje
pojednih područja

dok ljudi mijenjaju tok misli.

Kako bi utvrdili nužnost dijela
mozga za pojedinu mentalnu funkciju,

trebamo napraviti zbrku i
vidjeti što će iz toga proizaći,

dok inače to ne radimo.

Ali nedavno se ukazala
nevjerovatna prilika

kada je nekoliko mojih kolega,

testiralo čovjeka koji ima epilepsiju

koji je ovdje prikazan u bolničkom krevetu

s upravo stavljenim elektrodama

na površinu mozga

kako bi pronašli izvor njegovih napadaja.

Tako se slučajno ispostavilo

da su dvije od elektroda

točno na vrhu područja za lica.

Uz pacijentov pristanak

liječnici su ga pitali što se dogodilo

kada su mu električki stimulirali
taj dio mozga.

Pacijent ne zna

gdje su te elektrode,

nikada nije čuo za područje
zaduženo za lice.

Pogledajmo što će se dogoditi.

Započet će kontrolom stanja

sa "Stimulant" skoro nevidljivim

crvenim dolje lijevo,

dok struja još nije puštena,

prvo ćete čuti neurologa kako se
obraća pacijetu. Pogledajmo.

(Video) Neurolog: OK, samo
gledajte u moje lice

i recite mi što se događa kad napravim ovo.

U redu?

Pacijent: U redu

Neurolog: Jedan, dva, tri.

Pacijent: Ništa
Neurolog: Ništa? U redu.

Ponovit ću još jednom.

Pogledajte u moje lice.

Jedan, dva, tri.

Pacijent: Upravo ste se
pretvorili u nekog drugog.

Lice vam se preobrazilo.

Nos vam se spljoštio, išao je nalijevo.

Skoro ste izgledali kao netko
koga sam sreo ranije.

Ali netko drugačiji.

To je bila halucinacija.

(Smijeh)

Nancy Kanwisher:
Dakle to je bio eksperiment—

(Pljesak) —

Ovaj eksperiment napokon potvrđuje

da ovo područje mozga ne samo da

selektivno reagira na lica,

već ponekad uključuje i percepciju lica.

Prošla sam kroz sve ove detalje

kako bih vam pokazala što je potrebno

da stvarno ustanovimo selektivnost

tog dijela mozga u
pojedinom mentalnom procesu.

U nastavku ću brzo proći kroz

neke druge specijalizirane dijelove mozga

koje smo mi i drugi otkrili.

Kako bih to učinila,
provela sam dosta vremena

u skeneru posljednjeg mjeseca

da vam pokažem te strukture u svom mozgu.

Počnimo. Ovo je moja desna hemisfera.

Orijentiramo se ovako.
Na taj način gledate moju glavu.

Zamislite uklonjenu lubanju

i takav pogled na površinu mozga.

U redu, kao što vidite

površina mozga je sva presavijana.

To nije dobro.
Svašta bi se tu moglo kriti.

Želimo vidjeti sve,

podignimo to kako bismo mogli vidjeti sve.

Pronađimo područje za lice o
kojem sam vam govorila

reagira na slike kao što je ova.

Kako bismo to vidjeli, okrenimo mozak

i pogledajmo unutrašnju površinu na dnu,

evo ga, to je moje područje za lica.

Desno od toga je drugo područje

prikazano ljubičasto

koje reagira kada
obrađujete informacije o boji,

blizu tog područja su druga područja

koja su uključena pri percipiranju mjesta,

kao sada, vidim ovaj
raspored prostora oko mene

i ova područja u zelenom, ovdje

su zaista aktivna.

Postoji još jedno na vanjskoj površini

gdje je još nekoliko područja za lica.

Također u ovoj blizini

je područje koje je selektivno uključeno

u procesiranju vizualnog pokreta

kao kod ovih pokretnih točaka ovdje,

to je označeno žutim na dnu mozga,

a blizu toga je područje koje reagira

kada gledate u slike
tijela i dijelova tijela

kao ove, to je područje
prikazano žutozelenom

na dnu mozga.

Sva ova područja koja
sam vam do sada pokazala

su uključena u pojedine
aspekte vizualnog opažanja.

Imamo li također
specijalizirana područja u mozgu

Za druga čula, kao sluh?

Da, imamo. Ako okrenemo mozak,

Ovo tamno plavo područje

o kojem smo izvještavali,
prije nekoliko mjeseci

ovo područje snažno reagira

kada čujete zvukove
visokih tonova, poput ovih

(Sirene)

(Zvuk violončela)

(Zvono)

No ta ista područja ne reagiraju snažno

kada čujete poznate zvukove

koji nemaju jasne tonove, kao ove

(Žvakanje)

(Bubnjanje)

(Puštanje vode na wc-u)

U redu. Pokraj područja za visoke tonove

je drugi skup područja
koji selektivno reagiraju

kada čujete zvuk govora.

U redu, pogledajmo sada ta ista područja.

U mojoj lijevoj hemisferi je sličan raspored—

ne identičan, već sličan—

i većina istih područja su ovdje,

ponekad ipak različite veličine.

Sve što sam vam do sada pokazala

su područja uključena u
različite aspekte percepcije

vida i sluha.

Imamo li specijalizirane regije u mozgu

Za zahtjevne, složene mentalne aktivnosti?

Imamo.

Ovdje ružičasto su moja područja za jezik.

Dugo vremena je poznato

da je područje mozga

uključeno u obradi jezika,

no mi smo nedavno pokazali

da ova ružičasta područja

reagiraju izrazito selektivno.

Reagiraju kada razumijete
značenje rečenice,

ali ne i pri drugim, složenijim
mentalnim procesima,

naprimjer računanju,

pamćenju informacija

ili uživanju u kompleksnoj strukturi

glazbenog komada.

Najnevjerojatnije područje
koje je pronađeno do sada

je ovo ovdje, tirkizno.

Ovo područje reagira

dok razmišljate o čemu
druga osoba razmišlja.

Iako se čini ludo,

zapravo mi ljudi činimo to svakodnevno.

To radimo kada shvatimo

da će naš partner bit zabrinut

ako se ne javimo da kasnimo.

Činim to upravo sada

kada shvaćam da se vi

vjerojatno upravo pitate

što sa svim tim sivim,
neoznačenim područjima mozga,

što s njima?

Zapravo i mene to zanima,

Provodimo niz eksperimenata
u mojem laboratoriju

pokušavamo pronaći niz drugih

mogućih specijalizacija u mozgu

za druge specifične mentalne funkcije.

No ono što je važnije, ne smatram da imamo

specijalizirana područja mozga

za svaku važniju mentalnu funkciju,

čak ni za one mentalne funkcije
važne za opstanak.

Naprotiv, prije par godina,

u mojem labu bio je znanstvenik

koji je bio prilično uvjeren

da je pronašao područje u mozgu

za otkrivanje hrane,

reagiralo je veoma snažno na skeneru

kada bi ljudi gledali slike kao što je ova.

Nadalje, pronšao je sličan odgovor

na manje više istoj lokaciji

kod 10 od 12 ispitanika.

bio je prilično uživljen,

trčao je po laboratoriju

govoreći svima da će ići na Oprah show

sa ovim velikim otkrićem.

No tada je sastavio kritičan test:

pokazao je ispitanicima
slike hrane kao što su ove

i usporedio ih sa slikama sličnih

boja i oblika, ali to nije bila hrana, kao ove.

To područje reagiralo je jednako

u oba slučaja.

Dakle to nije bilo područje za hranu,

već samo područje za boju i oblik općenito.

Toliko o Oprah show-u.

No postavlja se pitanje

kako obrađujemo sve ono

za što nemamo
specijalizirana područja u mozgu?

Mislim da je odgovor,

pored ovih visoko specijaliziranih
komponenti koje sam opisivala,

također u velikim područjima opće
namjene,koje posjedujemo

A omogućuju sam da riješavamo

problem koji naiđe.

Zapravo, nedavno smo pokazali

da ova područja u bijelom

reagiraju kada vršimo
neki teži mentalni zadatak

i uopće —

barem kod sedam koje smo testirali.

Svaka od regija u mozgu koje sam vam

opisala danas

je prisutna na otprilike istoj lokaciji

kod svakog normalnog ispitanika.

Mogu uzeti bilo koga od vas,

ubaciti vas u skener,

i pronaći svaku od tih regija vašem mozgu,

izgledalo bi kao moj mozak,

iako ponešto drugačiji

u njihovoj lokaciji i veličini.

Ono što je za mene važno u ovom radu

nije sama lokacija tih područja u mozgu,

već na prvom mjestu,
sama činjenica da posjedujemo

selektivne, specifične komponente

uma i mozga.

Moglo je biti i obrnuto.

Mozak je mogao biti jednoznačni,

procesor opće namjene,

više kao običan kuhinjski nož

nego švicarski vojni nož.

Snimanje mozga nam je omogućilo pogled

na ovu bogatu i zanimljivu
sliku ljudskog uma.

Imamo slike veoma općenite namjene

mašinerije u našim glavama

uz ovaj iznenađujući niz

visoko specijaliziranih komponenti.

To su tek počeci.

Oslikali smo tek prve poteze

neurološkog portreta ljudskog uma.

Najfundamentalnija pitanja
ostaju neodgovorena.

Naprimjer, što svako
od tih područja točno radi

Zašto trebamo tri područja za lice,

tri područja za mjesta,

kakva je podjela rada među njima?

Nadalje kako su

povezani u mozgu?

Difuznim snimanjem,

Možete pratiti snop neurona

koji povezuju različite strane mozga,

a ovom metodom pokazanom ovdje,

možete pratiti pojedinačnu
povezanost neurona u mozgu,

s mogućnošću da jednog dana
dobijemo umreženi dijagram

čitavog ljudskog mozga.

Nadalje, kako se ove

veoma sistematske strukture izgrađuju,

tijekom razvoja u djetinjstvu

kao i tijekom čitave evulucije naše vrste?

Kako bi odgovorili na sva ova pitanja,

znanstvenici sada skeniraju

različite životinjske vrste,

kao i sama ljudska novorođenča.

Mnogi opravdavaju visoku
cijenu neuroloških istraživanja

naglašavajući da bi nam
jednog dana mogla pomoći

pri liječenju poremećaja kao što
je Alzheimerova bolest ili autizam.

Što je veoma važan cilj,

i bila bi oduševljena kada
bi moj rad pridonio tome,

popravljanje pokvarenih stvari u svijetu

nije jedina stvar vrijedna bavljenja.

Napor da se razumije ljudski um i mozak

je vrijedan čak i ako
ne pridonesi izliječenju

iti jedne bolesti.

Što bi moglo biti uzbudljivije

od razumijevanja osnovnog mehanizma

na kojima se zasniva ljudsko iskustvo,

da razumijemo, u biti, tko smo zapravo?

To je, po mome mišljenu,
najzahtijevniji zadatak znanosti

svih vremena.

(Pljesak)