Hvorfor en radikal gjenkjenning er nødvendig for å forstå den menneskelige hjernen
Har nevrovitenskap vært på feil spor i århundrer? Justin Pickard / Flickr, CC BY-SA

Å forstå den menneskelige hjerne er uten tvil den største utfordringen i moderne vitenskap. De ledende tilnærming for de fleste Siste 200 år har vært å knytte sine funksjoner til forskjellige hjernegrupper eller til og med individuelle nevroner (hjerneceller). Men nyere forskning stadig tyder på at vi kanskje tar helt feil vei hvis vi noen gang forstår det menneskelige sinn. Den Conversation

Tanken om at hjernen består av mange regioner som utfører bestemte oppgaver, er kjent som "modularitet”. Og ved første øyekast har det vært vellykket. For eksempel kan det gi en forklaring på hvordan vi gjenkjenner ansikter ved å aktivere en kjede av bestemte hjerneområder i occipital og temporal lobes. Kropper behandles imidlertid av et annet sett hjernegrupper. Og forskere mener at enda andre områder - minneområder - bidrar til å kombinere disse perceptuelle stimuliene for å skape helhetlige representasjoner av mennesker. Aktiviteten til visse hjerneområder har også vært knyttet til spesifikke forhold og sykdommer.

Grunnen til at denne tilnærmingen har vært så populær, skyldes delvis teknologier som gir oss enestående innsikt i hjernen. Funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI), som sporer forandringer i blodstrømmen i hjernen, gjør det mulig for forskere å se hjernenes områder lyse opp som svar på aktiviteter - å hjelpe dem med kartfunksjoner. I mellomtiden, Optogenetics, en teknikk som bruker genetisk modifikasjon av nevroner slik at deres elektriske aktivitet kan styres med lyspulser - kan hjelpe oss med å utforske deres spesifikke bidrag til hjernens funksjon.

Mens begge tilnærmingene genererer fascinerende resultater, er det ikke klart om de noen gang vil gi en meningsfylt forståelse av hjernen. En nevrologer som finner en korrelasjon mellom en neuron eller hjernegion og en spesifikk, men i prinsippet vilkårlig fysisk parameter, som smerte, vil bli fristet til å konkludere med at denne nevronen eller denne delen av hjernen styrer smerte. Dette er ironisk fordi selv i nevrovitenskapen er hjernens inneboende funksjon å finne korrelasjoner - uansett hvilken oppgave den utfører.


innerself abonnere grafikk


Men hva om vi i stedet vurderte muligheten for at alle hjernefunksjoner fordeles over hele hjernen, og at alle deler av hjernen bidrar til alle funksjoner? Hvis det er tilfelle, kan korrelasjoner hittil være en perfekt felle av intellektet. Vi må da løse problemet med hvordan regionen eller neuron typen med den spesifikke funksjonen samhandler med andre deler av hjernen for å generere meningsfull, integrert oppførsel. Hittil er det ingen generell løsning på dette problemet - bare hypoteser i bestemte tilfeller, for eksempel for å gjenkjenne mennesker.

Problemet kan illustreres av en nylig studie som fant at det psykedeliske legemidlet LSD kan forstyrre den modulære organisasjonen som kan forklare syn. I tillegg er nivået av uorganisering knyttet til alvorlighetsgraden av "selvtillitssvikt" som folk ofte opplever når de tar stoffet. Studien fant at stoffet påvirket måten flere hjernegrupper kommuniserte med resten av hjernen, økte nivået av tilkobling. Så hvis vi noen gang vil forstå hva vår følelse av selv egentlig er, må vi forstå den underliggende forbindelsen mellom hjernegrupper som en del av et komplekst nettverk.

En vei fremover?

Noen forskere nå tror Hjernen og dens sykdommer generelt kan bare forstås som en samspill mellom enorme antall neuroner fordelt over sentralnervesystemet. Funksjonen til en hvilken som helst neuron er avhengig av funksjonene til alle tusenvis av nevroner det er forbundet med. Disse er igjen avhengig av andres. Samme region eller samme nevron kan brukes over et stort antall sammenhenger, men har forskjellige spesifikke funksjoner, avhengig av konteksten.

Det kan faktisk være en liten forstyrrelse av disse interplays mellom nevroner som forårsaker forhold som depresjon eller Parkinsons sykdom, gjennom lavinvirkninger i nettene. Uansett må vi forstå mekanismene i nettene for å forstå årsakene til og symptomene på disse sykdommene. Uten det fulle bildet, vil vi ikke sannsynligvis kunne kurere disse og mange andre forhold.

Spesielt må nevrovitenskap begynne å undersøke hvordan nettverkskonfigurasjoner oppstår fra hjernens livslang forsøk på å få mening i verden. Vi må også få et klart bilde av hvordan cortex, hjernestamme og hjernebarken samhandler sammen med musklene og titusenvis av optiske og mekaniske sensorer av kroppene våre for å skape et integrert bilde.

Koble til den fysiske virkeligheten er den eneste måten å forstå hvordan informasjon er representert i hjernen. En av grunnene til at vi har et nervesystem i utgangspunktet er at evolusjonen av mobilitet krevde et kontrollerende system. Kognitive, mentale funksjoner - og til og med tanker - kan betraktes som mekanismer som utviklet seg i rekkefølge å bedre planlegge konsekvensene av bevegelse og handlinger.

Så veien fremover for nevrovitenskap kan være å fokusere mer på generelle neurale opptak (med optogenetikk eller fMRI) - uten å sikte på å holde hver nevron eller hjernegruppe ansvarlig for en bestemt funksjon. Dette kan bli matet inn i teoretisk nettverksforskning, som har potensial til å redegjøre for en rekke observasjoner og gi en integrert funksjonell forklaring. Faktisk bør en slik teori hjelpe oss med å designe eksperimenter, snarere enn bare omvendt.

Store hindringer

Det vil ikke være lett skjønt. Nåværende teknologier er dyre - det er store økonomiske ressurser, samt nasjonal og internasjonal prestisje investert i dem. Et annet hinder er at det menneskelige sinn har en tendens til å foretrekke enklere løsninger over komplekse forklaringer, selv om den tidligere kan ha begrenset makt til å forklare funn.

Hele forholdet mellom nevrovitenskap og farmasøytisk industri er også bygget på modulmodellen. Typiske strategier når det gjelder vanlige nevrologiske og psykiatriske sykdommer, er å identifisere en type reseptor i hjernen som kan målrettes med medisiner for å løse hele problemet.

For eksempel brukes SSRIer - som blokkerer absorpsjon av serotonin i hjernen, slik at mer er fritt tilgjengelig - for tiden å behandle en rekke ulike psykiske problemer, inkludert depresjon. Men de jobber ikke for mange pasienter, og det kan være en placebo-effekt involvert når de gjør det.

På samme måte er epilepsi i dag mye sett som en enkelt sykdom og er behandlet med antikonvulsive legemidler, som virker ved å dempe aktiviteten til alle nevroner. Slike rusmidler virker heller ikke for alle. Faktisk kan det være at enhver øyeblikkelig forstyrrelse av kretsene i hjernen - som oppstår fra en av tusenvis av forskjellige utløsere som er unike for hver pasient - kan presse hjernen til en epileptisk tilstand.

På den måten mister nevrovitenskap gradvis kompass på sin påståtte vei mot forståelse av hjernen. Det er helt avgjørende at vi får det riktig. Ikke bare kan det være nøkkelen til å forstå noen av de største mysteriene som er kjent for vitenskapen - som bevissthet - det kan også bidra til å behandle et stort utvalg av forstyrrende og kostbare helseproblemer.

Om forfatteren

Henrik Jörntell, universitetslektor i nevrovitenskap, Lunds Universitet

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon