ROZDZIAŁ 1
Otwieranie umysłu
Co się tyczy mózgu, podstawowym przyjmowanym przeze mnie założeniem jest to, że efekty jego pracy - czasami nazywane przez nas "umysłem" - wynikają z jego anatomii i fizjologii, i niczego więcej.
Carl Sagan
W 1848 roku Phineas Gage pracował w Vermoncie jako brygadzista ekipy kładącej tory nowej linii kolejowej, kiedy doszło do przypadkowego odpalenia ładunku dynamitu. Prosto w twarz mężczyzny wystrzelony został niemal półtorametrowej długości metalowy szpikulec, który wbił się na wysokości przedniego płata mózgu, wyszedł przez sklepienie czaszki i wylądował dwadzieścia pięć metrów dalej. Ujrzawszy rozbryzgane fragmenty mózgu brygadzisty, zszokowani koledzy natychmiast wezwali lekarza. Ku zaskoczeniu robotników (i samego lekarza), pan Gage nie zginął na miejscu.
Przez kilka tygodni to odzyskiwał, to tracił świadomość4, lecz ostatecznie, jak się wydawało, wrócił do pełni zdrowia. (W 2009 roku światło dzienne ujrzała niezwykła fotografia Gage'a z metalowym prętem w ręce, ukazująca pewnego siebie, przystojnego mężczyznę z raną głowy i uszkodzonym lewym okiem). Jednak po tym wypadku współpracownicy Gage'a zaczęli dostrzegać wyraźne zmiany jego osobowości. Dotychczas pogodny, zawsze śpieszący z pomocą brygadzista stał się grubiański, wrogi i samolubny. Ostrzegano nawet kobiety, aby trzymały się od niego z daleka. Doktor John Harlow, lekarz prowadzący leczenie5, odnotował własne obserwacje stanu pacjenta: "jest grymaśny i niezdecydowany, snuje wiele planów działania na przyszłość, które nie mają szans na wprowadzenie w życie, zaraz bowiem zastępują je inne, jak mu się zdaje, bardziej wykonalne. Pod względem zdolności intelektualnych i przejawianych zachowań jest niczym dziecko, ale targają nim zwierzęce popędy dorosłego mężczyzny". Doktor Harlow zanotował jeszcze, że u pacjenta doszło do "radykalnej przemiany", a jego koledzy w pracy twierdzili, że "to już nie jest Gage". Po śmierci Gage'a w 1860 roku doktor Harlow zachował zarówno jego czaszkę, jak i pręt, który ją przebił. Szczegółowe prześwietlenia wykonane w późniejszych latach potwierdziły, iż metalowy pręt dokonał wielkiego spustoszenia w obszarze mózgu położonym za kością czołową czaszki, znanym pod nazwą płata czołowego, zarówno w lewej, jak i prawej półkuli mózgowej.
Ten niewiarygodny wypadek zmienił nie tylko życie Phineasa Gage'a, odmienił również tory, po których podążała nauka. Zanim do niego doszło, dominujący wówczas pogląd, nazywany w filozofii dualizmem, opierał się na założeniu, iż mózg i dusza są dwoma odrębnymi bytami. Szybko stało się jednak oczywiste, że uszkodzenia przedniego płata mózgu Gage'a skutkowały gwałtownymi zmianami jego osobowości. To z kolei doprowadziło do zmiany paradygmatu w nauce: dopuszczono możliwość, że poszczególne obszary mózgu można połączyć z określonymi zachowaniami.
Mózg Broki
W 1861 roku, zaledwie rok po śmierci Gage'a, ten rewolucyjny pogląd został jeszcze wzmocniony przez prace Pierre'a Paula Broki, paryskiego lekarza, prowadzącego dokumentację pacjenta niemal całkowicie normalnego, który przejawiał jedynie poważne zaburzenia mowy. Człowiek ten doskonale rozumiał mowę, lecz sam był w stanie wyartykułować tylko jeden dźwięk, słowo "tan". Po śmierci pacjenta doktor Broca przeprowadził autopsję i stwierdził zmiany chorobowe w lewym płacie skroniowym, czyli obszarze mózgu położonym w pobliżu lewego ucha. W późniejszym czasie lekarz natrafił jeszcze na dwanaście przypadków pacjentów z identycznymi uszkodzeniami tego konkretnego obszaru mózgu. Obecnie o ludziach, u których stwierdzono uszkodzenia tego obszaru, mówi się, że cierpią na afazję Broki. (Ogólnie rzecz biorąc, chorzy rozumieją mowę, ale sami nie są w stanie mówić bądź gubią mnóstwo słów, gdy próbują).
Niedługo potem, w 1874 roku, niemiecki lekarz Carl Wernicke opisał pacjentów, których dolegliwości miały przeciwny charakter. Wypowiadali się w pełni zrozumiale, lecz nie rozumieli ani pisma, ani mowy. Często pacjenci z tą przypadłością mówili płynnie, prawidłowo gramatycznie i składniowo, jednak używali pozbawionych sensu słów i żargonu. Co smutne, ludzie ci zwykle nie zdawali sobie sprawy z tego, że z ich ust wydobywa się kompletny bełkot. Przeprowadzone przez Wernickego autopsje potwierdziły, że u wszystkich doszło do uszkodzenia nieco innego obszaru lewego płata skroniowego.
Prace Broki i Wernickego były kamieniami milowymi rozwoju nauki o mózgu, dowodziły, że istnieje bezpośredni związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy zaburzeniami zachowania, takimi jak upośledzenie mowy, a uszkodzeniami konkretnych obszarów mózgu.
Do kolejnego przełomu doszło w samym środku wojennej zawieruchy. Na przestrzeni dziejów funkcjonowało wiele zakazów religijnych, stojących na przeszkodzie przeprowadzaniu sekcji ludzkiego ciała, które poważnie hamowały postęp w medycynie. Jednak w trakcie działań wojennych, kiedy na polu bitwy konały dziesiątki tysięcy wykrwawiających się żołnierzy, lekarze byli zmuszeni szybko obmyślać jakiekolwiek medyczne sposoby ratowania ludzi, które miały szanse powodzenia. W trakcie wojny prusko-duńskiej w 1864 roku niemiecki lekarz Gustav Fritsch wielokrotnie musiał ratować żołnierzy z otwartymi ranami mózgu i zauważył, że kiedy dotyka jednej półkuli mózgu, drgawki obejmują przeciwną stronę ciała. W późniejszym czasie, przeprowadziwszy starannie zaplanowane badania z wykorzystaniem stymulacji mózgu prądem elektrycznym, Fritsch wykazał, że lewa półkula mózgu kontroluje prawą stronę ciała, i odwrotnie. Było to szokujące odkrycie, dowodzące, iż u podstaw działania mózgu leżą impulsy elektryczne oraz że poszczególne obszary mózgu kontrolują części ciała położone po przeciwnej stronie. (Co ciekawe, pierwsze udokumentowane zastosowanie stymulacji elektrycznej mózgu miało miejsce niemal dwa tysiące lat wcześniej. Dokonali tego starożytni Rzymianie. Według kronik nadworny lekarz cesarza Klaudiusza posłużył się drętwą, rybą obdarzoną ładunkiem elektrycznym, którą przykładał do głowy pacjenta uskarżającego się na intensywne migreny. Było to w 43 roku naszej ery)6.
Odkrycie faktu, że mózg łączy z resztą ciała sieć, po której biegną impulsy elektryczne, aż do lat trzydziestych XX wieku nie pociągnęło za sobą usystematyzowanych badań. Wówczas to doktor Wilder Penfield zaczął pracować z chorymi na epilepsję, którzy często przechodzili wyniszczające organizm ataki konwulsji i zagrażające życiu napady padaczkowe. Ostatnią nadzieją dla tych pacjentów była chirurgiczna operacja mózgu, w trakcie której usuwano fragment kości czaszki i odsłaniano mózg. (Ponieważ mózg nie zawiera receptorów bólu, pacjent może być przytomny na wszystkich etapach procedury, co pozwalało doktorowi Penfieldowi stosować wyłącznie znieczulenie miejscowe).
Doktor Penfield zauważył, że stymulowanie elektrodą określonych części kory mózgowej skutkuje reakcjami różnych części ciała. Nagle zdał sobie sprawę, że jest w stanie ustalić przybliżony związek między konkretnymi obszarami kory mózgowej a częściami ludzkiego ciała. Wykonane przez niego rysunki są tak precyzyjne, że do dzisiaj wykorzystuje się je w niemal niezmienionej postaci. Natychmiast odbiły się szerokim echem zarówno w środowisku naukowym, jak i opinii publicznej. Na jednym z diagramów można zobaczyć, który obszar mózgu kontroluje wybrane funkcje organizmu, oraz odczytać z niego, jak istotne są to funkcje. Na przykład, ponieważ usta i ręce mają tak kluczowe znaczenie dla naszego przetrwania, duża moc mózgu koncentruje się na kontrolowaniu tych części ciała, podczas gdy receptory czuciowe na plecach są niemal całkowicie ignorowane.
Penfield poczynił jeszcze inne spostrzeżenia. Pacjenci, u których stymulacji poddawano fragmenty płata skroniowego, nagle z krystalicznie czystą jasnością przypominali sobie dawno zapomniane zdarzenia ze swego życia. Zszokowało go, gdy w samym środku operacji mózgu pacjent wybełkotał: "To było zupełnie jak wtedy... stałem na schodach [mojego] liceum... słyszałem, jak mama rozmawia z ciocią przez telefon i mówi, żeby przyszła wieczorem"7. Penfield uświadomił sobie, że słucha wspomnień zakopanych głęboko w mózgu. Opublikowanie przez niego w 1951 roku wyników prac doprowadziło do kolejnego przełomu w naszym pojmowaniu mózgu.
Mapa mózgu
W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych XX wieku możliwe stało się stworzenie uproszczonej mapy mózgu, zawierającej lokalizację poszczególnych obszarów, a nawet identyfikującej funkcje niektórych z nich.
Na rysunku 2 widzimy korę nową, zewnętrzną warstwę mózgu, podzieloną na cztery płaty. Jest ona u ludzi mocno rozwinięta. Wszystkie płaty mózgu mają za zadanie przetwarzać sygnały pochodzące od receptorów zmysłowych, z jednym wyjątkiem. Jest nim płat czołowy, ulokowany za kością czołową. Kora przedczołowa, najbardziej wysunięta do przodu część płata czołowego, jest miejscem, gdzie zachodzi większość racjonalnych procesów myślowych. Odczytywana przez ciebie informacja jest przetwarzana właśnie w korze przedczołowej. Uszkodzenie tej części mózgu może prowadzić do upośledzenia zdolności planowania lub rozważania wariantów przyszłości, jak u Phineasa Gage'a. Jest to obszar, w którym analizowane są informacje z ośrodków zmysłowych i zapadają decyzje dotyczące kierunku podejmowanych w przyszłości działań.
Płat ciemieniowy umiejscowiony jest na szczycie naszego mózgu. Prawa półkula kontroluje wrażenia czuciowe i odpowiada za ich lokalizację, lewa kontroluje ruchy celowe i pewne funkcje językowe. Uszkodzenie tej części mózgu może prowadzić do wielu problemów, takich jak choćby trudność w rozpoznawaniu położenia części własnego ciała.
Płat potyliczny ulokowany jest w tylnej części mózgu i zawiaduje przetwarzaniem informacji dostarczanej przez wzrok. Uszkodzenia tego obszaru mogą powodować ślepotę lub upośledzenie widzenia.
Płat skroniowy kontroluje funkcje językowe (dotyczące lewej strony ciała), jak również rozpoznawanie twarzy i odczuwanie pewnych emocji. Uszkodzenie tego płata może spowodować, że utracimy zdolność mówienia lub rozpoznawania znajomych twarzy.
Rysunek 1. Stworzona przez doktora Wildera Penfielda mapa rejonów kory mózgowej zawiadujących funkcjami motorycznymi ciała, ukazująca, który obszar kontroluje konkretną część ciała.
Ewoluujący mózg
Kiedy przyjrzymy się innym częściom ciała, takim jak mięśnie, kości lub płuca, wydaje się, że charakteryzuje je oczywisty porządek i celowość, który natychmiast rzuca się nam w oczy. Tymczasem struktura mózgu robi wrażenie raczej chaotycznego zlepku różnych kawałków. Istotnie próby stworzenia mapy mózgu często nazywano "kartografią dla głupców".
Rysunek 2. Cztery płaty kory nowej mózgu odpowiedzialne są za różne, aczkolwiek związane ze sobą funkcje.
Chcąc dostrzec logiczny wzorzec w owej pozornie bezładnej strukturze, w 1967 roku doktor Paul MacLean z Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego zastosował do mózgu teorię ewolucji Karola Darwina. Podzielił organ na trzy części. (Choć przeprowadzone w późniejszym czasie badania naukowe wykazały, że konieczne jest wprowadzenie do modelu pewnych poprawek, to jednak dążąc do ogólnego objaśnienia struktury mózgu, posłużymy się nim jako przybliżonym schematem porządkującym). Przede wszystkim MacLean zauważył, że tylna i środkowa część, zawierające pień mózgu, móżdżek i zwoje podstawy mózgu, są niemal takie same, jak analogiczne fragmenty mózgu gadów. Znane pod nazwą "gadziego mózgu", są to najstarsze struktury, zawiadujące podstawowymi, atawistycznymi funkcjami, w tym zdolnością utrzymywania równowagi, oddychaniem, trawieniem, biciem serca i ciśnieniem krwi. Kontrolują one też takie zachowania, jak walka, polowanie, parzenie się i obrona terytorium, niezbędne do zapewnienia przetrwania i reprodukcji. Początki gadziego mózgu mogą sięgać 500 milionów lat wstecz (patrz rysunek 3).
W miarę postępu przemian ewolucyjnych na drodze od gadów do ssaków mózg stawał się coraz bardziej złożony, rozwijał się, pojawiały się całkiem nowe struktury. Tak wytworzył się "mózg ssaczy", albo inaczej układ limbiczny, umiejscowiony blisko środka naszego mózgu, w otoczeniu części mózgu gadziego. Układ limbiczny jest wydatny u zwierząt żyjących w dużych grupach społecznych, choćby małp. W jego skład wchodzą struktury odpowiedzialne za regulację zachowań emocjonalnych. Ponieważ dynamika w obrębie grup społecznych może być dość zagmatwana, układ limbiczny staje się niezbędny w procesie oceny sytuacji i rozpoznawania wrogów, sojuszników i rywali.
Odrębne części układu limbicznego, kontrolujące zachowania kluczowe dla zwierząt społecznych, to:
- hipokamp: brama do zasobów pamięci, gdzie wspomnienia pamięci krótkotrwałej są przekształcane we wspomnienia pamięci długotrwałej; nazwa oznacza "konika morskiego" i stanowi ilustrację jego dziwnego kształtu; uszkodzenia tej części mózgu prowadzą do zaniku zdolności tworzenia nowych wspomnień długoterminowych - człowiek staje się więźniem teraźniejszości;
- ciało migdałowate: przestrzeń emocji, zwłaszcza strachu, gdzie są one przede wszystkim rejestrowane i wywoływane; nazwa nawiązuje do jego kształtu;
- wzgórze: jest to rodzaj stacji przekaźnikowej, odbierającej sygnały czuciowe z pnia mózgu i przesyłającej je do różnych fragmentów kory mózgowej; łacińska nazwa thalamus oznacza "komorę wewnętrzną";
- podwzgórze: tu regulowana jest temperatura ciała, kontrolowany jest rytm dobowy, głód, pragnienie, pewne aspekty rozmnażania i rozkoszy; obszar ten jest położony poniżej wzgórza - stąd nazwa.
Rysunek 3. Ewolucyjna historia mózgu, ze wskazaniem gadziego mózgu, układu limbicznego (zwanego mózgiem ssaczym) i kory nowej (mózg człowieka). Z grubsza rzecz ujmując, można byłoby wywieść stąd wniosek, że na początku ścieżki ewolucji mózgu znajduje się mózg gadzi, po nim pojawił się mózg ssaczy, na koniec zaś mózg człowieka.
Na koniec docieramy do trzeciego i najświeższego obszaru mózgu ssaczego, kory mózgowej, stanowiącej zewnętrzną warstwę naszego mózgu. Ostatnią, wytworzoną w toku ewolucji strukturą kory mózgowej jest kora nowa, która zarządza wyższymi procesami poznawczymi. Obszar ten najsilniej rozwinięty jest u ludzi - stanowi do 80 procent masy naszego mózgu, a mimo to jest zaledwie grubości serwetki. U szczurów kora nowa jest gładka, tymczasem u ludzi jest silnie pofałdowana, co pozwala na upchnięcie w ludzkiej czaszce dużej powierzchni.
W pewnym sensie ludzki mózg jest podobny do muzeum; zgromadzono tu bowiem pozostałości po wszystkich minionych etapach naszej rozciągniętej na miliony lat ewolucji, w trakcie której organ ten zyskiwał na objętości, pojawiały się nowe struktury w przedniej części i uruchamiane były nowe funkcje. (Mniej więcej podobną drogę rozwoju przechodzi mózg niemowlęcia. Mózg nowo narodzonego dziecka również powiększa objętość i rozwija się w przedniej części, być może naśladując poszczególne stadia ewolucji człowieka).
Choć kora nowa robi wrażenie niezwykle skromnej, jest to mylące. Oglądając ją pod mikroskopem, można w pełni docenić architekturę mózgu. Substancję szarą tworzą miliardy malutkich komórek mózgowych nazywanych neuronami. Niczym gigantyczna sieć połączeń telefonicznych, odbierają one sygnały od innych neuronów poprzez dendryty, które przypominają wąs wystający z jednego końca neuronu. Na drugim końcu znajduje się długie włókno zwane aksonem. Ostatecznie akson łączy się poprzez dendryty co najmniej z dziesięcioma tysiącami innych neuronów. Na złączu dwóch neuronów znajduje się drobna przerwa nazywana synapsą. Synapsy pełnią funkcję bram, regulując przepływ informacji w mózgu. W obszarze synaps działają specjalne związki chemiczne nazywane neuroprzekaźnikami, wpływające na przepływ sygnałów. Neuroprzekaźniki - dopamina, serotonina i noradrenalina - pomagają sterować przepływem informacji w miriadach ścieżek mózgu, toteż wywierają potężny wpływ na nasz nastrój, uczucia, myśli i stany umysłu (patrz rysunek 4).
Zaprezentowany opis z grubsza odpowiada zakresowi wiedzy z lat osiemdziesiątych XX wieku. Jednak w następnym dziesięcioleciu, głównie dzięki nowym technologiom, dostępnym za sprawą odkryć w dziedzinie fizyki, mechanizmy działania mózgu zaczęto ujawniać z niezwykłą szczegółowością, zapoczątkowując długą serię odkryć naukowych, która wciąż jest kontynuowana. Jednym z motorów napędowych tej rewolucji był aparat do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI).
Rysunek 4. Diagram obrazujący budowę neuronu. Impulsy elektryczne biegną wzdłuż aksonu, aż napotkają synapsę. Przepływ impulsów elektrycznych przez synapsę regulują neuroprzekaźniki.
Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego: okno na mózg
Aby zrozumieć, dlaczego ta zupełnie nowa technologia pomogła rozszyfrować myślący mózg, musimy teraz skupić uwagę na pewnych podstawowych prawach fizyki.
Fale radiowe, będące rodzajem promieniowania elektromagnetycznego, mogą przenikać przez tkanki, nie wyrządzając przy tym żadnych szkód. Aparaty do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego wykorzystują ten fakt, emitując fale elektromagnetyczne, które swobodnie przenikają w głąb czaszki. W efekcie technologia ta dostarczyła nam cudownych zdjęć, przedstawiających coś, czego, jak wcześniej sądzono, nigdy nie będzie można utrwalić na fotografii: zachodzących we wnętrzu mózgu procesów, które towarzyszą doznawaniu emocji i odbieraniu bodźców nerwowych. Obserwując taniec światełek w aparacie MRI, można prześledzić ruch myśli wewnątrz mózgu. To jak możliwość oglądania wnętrza zegara podczas wsłuchiwania się w jego tykanie.
Pierwsze, co rzuca się w oczy w aparatach MRI, to wielkie, cylindryczne cewki magnetyczne, które wytwarzają pole magnetyczne od dwudziestu do sześćdziesięciu tysięcy razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi. Gigantyczny magnes jest jednym z zasadniczych powodów, dla których aparat może ważyć tonę, wypełniać sobą salę i kosztować kilka milionów dolarów. (Aparaty MRI są bezpieczniejsze od aparatów rentgenowskich, ponieważ nie emitują niebezpiecznego promieniowania jonizującego. Tomograf komputerowy, za pomocą którego również można otrzymać trójwymiarowe obrazy, zalewa ciało promieniowaniem o dawce wielokrotnie przewyższającej dawki pochłaniane przy normalnym zdjęciu rentgenowskim, toteż do tomograficznych badań diagnostycznych trzeba podchodzić z ostrożnością. Z kolei właściwie obsługiwane aparaty MRI są bezpieczne. Problemem bywa jednak niedbalstwo pracowników. Włączone w nieodpowiednim momencie pole magnetyczne może z wielką prędkością wyrzucić w powietrze metalowe narzędzia. Zdarzało się, że takie wypadki kończyły się zranieniami, a nawet śmiercią).
Zasada działania aparatów MRI jest następująca: ułożeni płasko pacjenci wsuwani są do wnętrza cylindra, zawierającego dwie duże cewki wytwarzające pole magnetyczne. Po włączeniu pola magnetycznego jądra atomów ludzkiego ciała zachowują się jak igła magnetyczna kompasu - ustawiają się zgodnie wzdłuż linii pola magnetycznego. Następnie generowany jest słaby impuls promieniowania radiowego, za sprawą którego niektóre jądra atomów w ciele człowieka zaczynają podskakiwać. Kiedy jądra atomów powracają do swojej normalnej pozycji, emitują wtórny impuls promieniowania radiowego, który jest rejestrowany przez aparat MRI. Analizując charakterystykę tego słabego "echa", można odtworzyć położenie i naturę atomów. Niczym nietoperz, który wykorzystuje echo do określenia położenia obiektów na swej drodze, echo wytwarzane przez aparaty MRI pozwala naukowcom wydobyć niesamowity obraz wnętrza mózgu. Później komputery przeprowadzają rekonstrukcję położenia atomów, przedstawiając nam piękne, trójwymiarowe diagramy.
Gdy wprowadzano do użytku pierwsze aparaty obrazujące metodą rezonansu magnetycznego, były one w stanie ukazać statyczną strukturę mózgu i jego różnych obszarów. Jednak w połowie lat dziewięćdziesiątych XX wieku wynaleziono nowy typ aparatów MRI, określany nazwą "funkcjonalny" MRI, albo w skrócie fMRI, zdolny wykrywać obecność tlenu we krwi płynącej wewnątrz mózgu. (Naukowcy czasami oznaczają różne typy aparatów obrazujących metodą rezonansu magnetycznego przez dodanie małej litery przed skrótem MRI, my jednak przez ten skrót będziemy rozumieli każdy aparat MRI, niezależnie od jego typu). Obrazowanie MRI nie pozwala na bezpośredni wgląd w przepływ elektryczności w neuronach, ale - ponieważ tlen jest niezbędny w procesie dostarczania energii do neuronów - natleniona krew może w pośredni sposób umożliwiać śledzenie przepływu energii elektrycznej w neuronach oraz pokazać, w jaki sposób różne obszary mózgu wzajemnie ze sobą oddziałują.
Dzięki takiemu obrazowaniu udało się już ostatecznie obalić tezę, że procesy myślowe koncentrują się w jednym wybranym ośrodku. Zamiast tego można dostrzec, jak zachodzące procesy myślowe sprawiają, że energia elektryczna krąży po różnych obszarach mózgu. Obrazowanie MRI umożliwiło śledzenie ścieżki, po której podążają nasze myśli, rzucając światło na naturę choroby Alzheimera, Parkinsona, schizofrenii i całej masy innych schorzeń psychicznych.
Ogromną zaletą aparatów MRI jest ich znakomita zdolność do lokalizowania bardzo małych fragmentów mózgu, o rozmiarach mierzonych w ułamkach milimetra. Obrazowanie MRI pozwala otrzymać coś więcej niż obraz złożony z punkcików na dwuwymiarowym ekranie, zwanych pikselami. Powstający obraz składa się z wokseli, punktów w trójwymiarowej przestrzeni, i jest to zbiór liczący dziesiątki tysięcy jasnych, kolorowych kropek, układających się w trójwymiarowy kształt mózgu.
Ponieważ różne pierwiastki chemiczne odpowiadają reakcją na różne częstotliwości promieniowania radiowego, zmieniając częstotliwość impulsu fal radiowych, można identyfikować różne pierwiastki wchodzące w skład ciała. Jak już wspomniałem, aparaty fMRI biorą na cel znajdujące się w naszej krwi atomy tlenu, co pozwala dokonać precyzyjnych pomiarów przepływu krwi, jednak aparaty obrazujące metodą rezonansu magnetycznego można dostroić w taki sposób, aby rozpoznawały inne atomy. Tylko w ostatniej dekadzie wprowadzono do użytku nowy typ aparatu MRI nazywany aparatem do "obrazowania tensora dyfuzji" (DTI), który wykrywa przepływ wody w mózgu. Ponieważ woda podąża tam ścieżkami sieci neuronowej, aparaty DTI dostarczają pięknych zdjęć, na których mózg przypomina splątane gałązki rosnącej w ogrodzie winorośli. Naukowcy są teraz w stanie w jednej chwili określić, jak dane obszary mózgu łączą się z innymi partiami tego organu.
Technologia obrazowania metodą rezonansu magnetycznego jest jednak obciążona kilkoma wadami. Jeśli chodzi o rozdzielczość przestrzenną, nic nie może się z nią równać, gdyż aparaty MRI potrafią umiejscowić malutkie woksele z zegarmistrzowską precyzją, lecz nie są już tak dobre, gdy zależy nam na szybkiej rejestracji zachodzących zmian. Potrzebują bowiem całej sekundy, aby zlokalizować przepływ krwi w mózgu. Jedna sekunda może nie wydawać się dużym przedziałem czasu, ale należy pamiętać, że sygnały elektryczne przemierzają cały mózg w okamgnieniu, zatem aparatom mogą umknąć jakieś zawiłe szczegóły procesów myślowych.
Kolejną przeszkodą są koszty, sięgające milionów dolarów, tak więc lekarze zmuszeni są dzielić się aparatami. Jednak wraz z postępem w dziedzinie technologii koszt urządzeń powinien spadać, jak dzieje się to w odniesieniu do wszystkich cudów techniki.
Tymczasem astronomiczne koszty nie zdławiły pościgu za komercyjnymi zastosowaniami. Jednym z pomysłów jest wykorzystanie aparatury MRI jako wykrywacza kłamstw. Według niektórych badań można tą metodą identyfikować kłamstwa z pewnością sięgającą 95 procent, a nawet wyższą. Poziom dokładności wciąż wzbudza kontrowersje, jednak pomysł opiera się na założeniu, że osoba wypowiadająca kłamstwo musi znać prawdę, obmyślić kłamstwo, a następnie szybko przeanalizować jego spójność ze znanymi wcześniej faktami. Niektóre firmy utrzymują dziś, że technologia MRI pokazuje, iż u osoby uciekającej się do kłamstwa rozświetlają się płaty przedczołowy i ciemieniowy. Mówiąc precyzyjniej, aktywna staje się kora oczodołowo-czołowa (która, oprócz innych funkcji, odgrywa rolę "szybkiego kontrolera", mającego ostrzegać nas, że coś jest nie tak, jak być powinno). Obszar ten jest umiejscowiony tuż za naszymi oczodołami, stąd jego nazwa. Teoria głosi, że kora oczodołowo-czołowa rozumie różnicę pomiędzy prawdą a kłamstwem, przez co wzmaga się jej aktywność. (Inne obszary mózgu, takie jak średnio-górny i wewnętrzno-boczny fragment kory przedczołowej, odpowiedzialne za procesy poznawcze, również rozjaśniają się, gdy człowiek kłamie).
Już teraz kilka firm komercyjnych oferuje aparaty MRI jako wykrywacz kłamstw, w sądach pojawiają się przypadki zgłaszania pozyskanych tą drogą danych jako materiału dowodowego. Warto jednak odnotować fakt, że tak przygotowane aparaty wykrywają podwyższoną aktywność tylko pewnych określonych obszarów mózgu. Podczas gdy testy DNA zawodzą w jednym przypadku na 10 miliardów albo rzadziej, zawodność obrazowania MRI w roli wykrywacza kłamstw jest znacznie większa, w procesie obmyślania kłamstwa bowiem uczestniczy wiele obszarów mózgu, które jednak odpowiedzialne są również za procesy myślowe wielu innych rodzajów.
Obrazowanie EEG
Kolejnym użytecznym narzędziem, umożliwiającym sięgnięcie w głąb mózgu, jest EEG, czyli elektroencefalogram. Po raz pierwszy wykonano go jeszcze w 1924 roku, jednak dopiero w ostatnich latach zastosowanie komputerów umożliwiło wydobycie użytecznych informacji z powodzi danych dostarczanych przez każdą elektrodę.
Rysunek 5. Na górze: obraz uzyskany za pomocą aparatu funkcjonalnego MRI, ukazujący obszary mózgu charakteryzujące się wysoką aktywnością. Na dole: podobny do kwiatu wzór, stworzony przez aparat DTI, który śledzi aktywność sieci neuronowej i połączeń wewnątrz mózgu.
Przed skorzystaniem z aparatu pacjent zazwyczaj nakłada futurystycznie wyglądający hełm z wystającymi z niego końcówkami elektrod. (W bardziej zaawansowanych wersjach aparatu hełm zastępowany jest siatką na włosy, w którą wpleciono szeregi malutkich elektrod). Zadaniem elektrod jest wykrywanie krążących po mózgu wątłych sygnałów elektrycznych.
Istnieje kilka zasadniczych różnic między obrazowaniem EEG i obrazowaniem MRI. Obraz w technologii MRI, jak mogliśmy się przekonać, powstaje po wysłaniu przez aparat impulsów fal radiowych i przeanalizowaniu wracającego "echa". Oznacza to, że zmieniając częstotliwość impulsu, można wybierać do analizy różne atomy, dzięki czemu aparat zyskuje dość wszechstronne zastosowania. Tymczasem aparat EEG jest całkowicie pasywny, zwyczajnie poddaje analizie drobne impulsy elektryczne, emitowane przez mózg w sposób naturalny. Przewaga aparatury EEG wynika stąd, że rejestrowane są sygnały z całej objętości mózgu, co pozwala naukowcom mierzyć całkowitą jego aktywność podczas snu, wysiłku umysłowego, odprężenia, marzeń itp. Różne stany świadomości wibrują z różną częstotliwością. Na przykład głęboki sen odpowiada falom delta, charakteryzującym się częstotliwością od 0,1 do 4 cykli na sekundę. Stany umysłu związane z podwyższoną aktywnością, na przykład pojawiające się w chwilach rozwiązywania problemów, odpowiadają falom beta, charakteryzującym się częstotliwością od 12 do 30 cykli na sekundę. Wibracje te umożliwiają różnym obszarom mózgu wymianę informacji i wzajemną komunikację nawet wówczas, gdy leżą one na przeciwnych krańcach. Nie bez znaczenia jest też to, że obrazowanie MRI odnotowuje przepływ krwi w mózgu co najwyżej kilka razy na sekundę, podczas gdy obrazowanie EEG ukazuje aktywność elektryczną natychmiastowo, w czasie rzeczywistym.
Największe zalety obrazowania EEG kryją się jednak w łatwości jego przeprowadzania oraz w niskich kosztach. Nawet licealiści w domach eksperymentowali z nakładanymi na głowę sensorami EEG.
Obrazowanie EEG ma wszakże bardzo poważną wadę, która na dziesięciolecia powstrzymała rozwój tej techniki diagnostycznej. Jest nią bardzo słaba rozdzielczość przestrzenna. Aparat EEG rejestruje sygnały, które wcześniej uległy rozproszeniu podczas przenikania przez kości czaszki. Patrząc na plątaninę zarejestrowanych przez aparat EEG impulsów, niemal na pewno nie uda się stwierdzić z całą pewnością, z którego obszaru mózgu pochodzą. Co więcej, drobne ruchy, choćby poruszenie palcem, mogą zniekształcić sygnał, przez co cały zapis staje się bezużyteczny.
Obrazowanie PET
Jeszcze innym użytecznym narzędziem należącym do świata fizyki jest aparat wykorzystujący do diagnozowania pozytonową tomografię emisyjną (PET), który wylicza przepływ energii w mózgu na podstawie obecności glukozy, cząsteczek cukru stanowiącego paliwo dla komórek. Podobnie jak w komorze mgłowej, którą budowałem w czasach nauki w liceum, aparaty PET wykorzystują subatomowe cząstki emitowane przez znajdujący się w glukozie sód-22. Przed rozpoczęciem obrazowania PET pacjent dożylnie otrzymuje specjalny roztwór, zawierający lekko radioaktywny cukier. Znajdujące się w cząsteczce cukru atomy sodu zostały zastąpione atomami radioaktywnego sodu-22. Za każdym razem gdy atom sodu ulega rozpadowi radioaktywnemu, emituje elektron o dodatnim ładunku elektrycznym, czyli pozyton, który bez trudu wychwytywany jest przez sensory aparatu. I tak, śledząc drogę radioaktywnych atomów wbudowanych w cząsteczkę cukru, można ujawnić przepływ energii w mózgu.
Obrazowanie PET ma wiele zalet podobnych do tych, które charakteryzowały technologię MRI, jednak nie jest w stanie zbliżyć się do wspaniałej rozdzielczości przestrzennej zdjęć uzyskiwanych dzięki rezonansowi magnetycznemu. Aczkolwiek zamiast skupiać się na pomiarze przepływu krwi, który jest tylko pośrednim wskaźnikiem zużycia energii w organizmie, obrazowanie PET umożliwia bezpośredni pomiar zużycia energii, toteż lepiej oddaje rzeczywistą aktywność mózgu.
Ma ono jednak poważną wadę. W przeciwieństwie do technologii MRI i EEG badanie PET wiąże się z ekspozycją pacjenta na działanie substancji radioaktywnej, przez co konieczne jest ograniczenie częstotliwości stosowania tej metody diagnozowania. Z powodu niewielkich, ale na tyle poważnych dawek pochłoniętego promieniowania, że nie sposób ignorować zagrożenia radioaktywnością, na ogół zaleca się, aby badanie PET nie odbywało się częściej niż raz do roku.
Magnetyzm mózgu
W ostatniej dekadzie arsenał naukowców zajmujących się funkcjonowaniem mózgu wzbogacił się o wiele nowych urządzeń, stanowiących zdobycze zaawansowanej techniki. Wśród nich jest przezczaszkowy stymulator elektromagnetyczny (TES), magnetoencefalograf (MEG), spektroskop bliskiej podczerwieni (NIRS). Znaczący postęp odnotowano w optogenetyce i innych dziedzinach.
W szczególności magnetyzm wykorzystuje się do systematycznego wyłączania określonych obszarów mózgu, bez konieczności chirurgicznego otwierania czaszki. Zjawisko fizyczne leżące u podstaw działania tych nowych wynalazków polega na tym, że szybko zmieniającemu się polu elektrycznemu towarzyszy zmienne pole magnetyczne i vice versa. Magnetoencefalograf (MEG) biernie mierzy pole magnetyczne, wytwarzane przez zmienne pole elektryczne mózgu. Pole to jest niezwykle słabe, jego natężenie jest wręcz skrajnie niskie, równe jednej miliardowej natężenia ziemskiego pola magnetycznego. Podobnie jak EEG, obrazowanie MEG sprawdza się rewelacyjnie, gdy diagnostom zależy na obserwacji bieżącego stanu mózgu, aparat może bowiem dokonywać nawet do tysiąca pomiarów na sekundę. Niestety, rozdzielczość przestrzenna sięga zaledwie centymetra sześciennego.
W przeciwieństwie do pasywnie dokonującego pomiarów aparatu MEG przezczaszkowy stymulator elektromagnetyczny (TES) wytwarza silny impuls elektryczny, któremu towarzyszy puls energii magnetycznej. Aparat TES umieszcza się tuż przy głowie pacjenta, toteż impuls magnetyczny przenika czaszkę i wywołuje kolejny impuls elektryczny wewnątrz mózgu. Ten wtórny impuls elektryczny jest dostatecznie silny, aby wyłączyć lub stłumić aktywność wybranych obszarów.
W przeszłości, aby przekonać się, jakie funkcje wypełnia dany obszar mózgu, naukowcy musieli badać przypadki pacjentów po wylewie lub cierpiących na raka, u których wyłączenie pewnych obszarów było skutkiem choroby. Obecnie przy użyciu technologii TES można na życzenie i całkiem nieszkodliwie wyłączać lub tłumić aktywność określonych części mózgu. Kierując impuls magnetyczny na wybrany obszar mózgu, można określić, jakie są jego funkcje, poprzez zwyczajną obserwację zmian w zachowaniu badanej osoby. (Na przykład kierując impulsy na lewy płat skroniowy, można dostrzec szkodliwy wpływ tych zabiegów na zdolność mowy).
Rysunek 6. Badanie za pomocą przezczaszkowego stymulatora elektromagnetycznego i magnetoencefalografu, które w celu określenia natury zachodzących w mózgu procesów myślowych wykorzystują do penetracji mózgu pole magnetyczne zamiast fal radiowych. Pole magnetyczne może na pewien czas wyciszyć określone obszary mózgu, dzięki czemu naukowcy są w stanie poznać szczegóły dotyczące ich funkcjonowania bez ograniczania się do przypadku pacjentów z udarem mózgu.
Jedną z potencjalnych wad technologii TES jest to, że wytwarzane przez aparat pola magnetyczne nie wnikają zbyt daleko w głąb mózgu (natężenie pola magnetycznego spada znacznie szybciej, niż następuje zmniejszenie siły oddziaływania elektrycznego, która jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości). Technologia TES jest dość użyteczna w wypadku oddziaływania na obszary mózgu położone blisko czaszki, jednak pole magnetyczne nie dotrze do ważnych ośrodków położonych w głębi mózgu, jakim jest, na przykład, układ limbiczny. Może kolejne generacje sprzętu TES zdołają przezwyciężyć ten problem, jeśli uda się zwiększyć natężenie pola magnetycznego i precyzję aparatu.
Głęboka stymulacja mózgu
Kolejnym narzędziem o kluczowym dla neurologów znaczeniu jest procedura nazywana głęboką stymulacją mózgu (DBS). Sondy stosowane przez doktora Penfielda były dość prymitywne. Dziś elektrody mają grubość włosa i docierają do ściśle określonych obszarów, położonych głęboko wewnątrz mózgu. Pozwoliły naukowcom odkryć, jakie funkcje pełnią różne części mózgu, ale umożliwiły też leczenie zaburzeń psychicznych. Potwierdzono skuteczność procedury DBS w przypadku choroby Parkinsona, która charakteryzuje się tym, że pewne obszary mózgu są ponad miarę aktywne i często wywołują niekontrolowane drżenie rąk.
Ostatnio celem dla elektrod stał się nowy obszar mózgu (nazywany polem Brodmanna numer 25), który jest zwykle ponad miarę aktywny u pacjentów cierpiących na depresję, niereagujących ani na psychoterapię, ani na farmaceutyki. Głęboka stymulacja mózgu przyniosła niemal cudowne ukojenie udręczonym pacjentom, którzy przez dziesięciolecia zmagali się z cierpieniem.
Każdego roku odkrywa się nowe zastosowania głębokiej stymulacji mózgu. Właściwie wszystkie poważniejsze choroby mózgu ponownie poddano analizie pod kątem zastosowania w ich diagnozowaniu i leczeniu tej metody oraz innych, nowych technologii, które umożliwiają wgląd w jego pracę. W przypadku DBS mamy do czynienia z bardzo obiecującą i ekscytującą dziedziną diagnostyki oraz leczenia.
Optogenetyka, czyli rozświetlanie mózgu
Możliwe jednak, że najbardziej fascynujący jest najnowszy instrument włączony do zasobów przybornika neurologów. Jest nim optogenetyka, do niedawna obecna jedynie w literaturze fantastycznonaukowej. Umożliwia ona, jak za dotknięciem czarodziejskiej różdżki, aktywowanie określonych sieci neuronowych i kontrolowanie zachowania człowieka wyłącznie przez oświetlenie mózgu wiązką światła.
To zdumiewające, lecz wrażliwy na światło gen, który aktywuje komórkę nerwową, można z chirurgiczną precyzją umieścić bezpośrednio w neuronie. Potem, za sprawą wiązki światła, można neuron aktywować. Co ważniejsze, pozwala to naukowcom pobudzać w ten sposób fragmenty sieci neuronowej, dzięki czemu możliwe jest wywoływanie i hamowanie pewnych zachowań przez zwyczajne pstryknięcie przełącznikiem.
Choć technologia ta jest stosowana od niecałych dziesięciu lat, optogenetyka sprawdziła się już w kontroli zachowania zwierząt. Przez włączenie światła można w jednej chwili zmusić muszki owocowe do wzbicia się w powietrze, spowodować, że dżdżownice przestaną się wić, albo sprawić, że myszy zaczną jak szalone biegać w kółko. Rozpoczynają się próby na małpach, rozważa się nawet podjęcie badań z udziałem ludzi. Z optogenetyką wiąże się wielkie nadzieje - być może w niedalekiej przyszłości znajdzie bezpośrednie zastosowanie w leczeniu depresji i choroby Parkinsona.
Przezroczysty mózg8
Optogenetyka nie jest jedyną nową dziedziną, za sprawą której dokonuje się spektakularny postęp w badaniach mózgu. Opracowano mianowicie technologię ujawniającą nieuzbrojonemu oku całą sieć neuronową. W 2013 roku naukowcy z Uniwersytetu Stanforda ogłosili, że udało im się uczynić przezroczystym cały mózg myszy i powtórzyć to samo z fragmentami mózgu człowieka. Doniesienie było tak wstrząsające, że znalazło się na pierwszej stronie "New York Timesa", opatrzone nagłówkiem: "Naukowcy badają mózg przejrzysty jak galaretka".
Na poziomie komórkowym każda pojedyncza komórka jest przezroczysta, jak na dłoni widoczne są wszystkie mikroskopijne części składowe. Kiedy jednak połączymy miliard komórek, aby zbudować z nich organy takie jak mózg, i dodamy do tego lipidy (tłuszcze, oleje, wosk i związki chemiczne nierozpuszczalne w wodzie), narządy staną się nieprzezroczyste. Kluczem do nowej technologii jest usunięcie lipidów przy jednoczesnym pozostawieniu neuronów w stanie nienaruszonym. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda zatopili mózg w hydrożelu (substancji żelowej, składającej się głównie z wody), który wiąże się ze wszystkimi cząsteczkami mózgu, z wyjątkiem lipidów. Następnie umieścili go w roztworze mydła, otoczonym przez pole elektryczne. Roztwór można wypłukać wraz z lipidami, zostawiając mózg całkowicie przezroczysty. Na koniec można dodać barwnik, który uwidoczni całą sieć neuronową.
Sprawienie, że tkanki stają się przezroczyste, nie jest niczym nowym, jednak precyzyjne dobranie warunków koniecznych do osiągnięcia stanu, w którym cały mózg jest przezroczysty, wymagało zaangażowania ogromnych zasobów pomysłowości. "Zwęgliłem lub stopiłem ponad sto mózgów" - wyznał doktor Kwanghun Chung, jeden z czołowych naukowców zaangażowanych w projekt badawczy. Nowa technika, nazwana "Przejrzystość" (Clarity), może być zastosowana w badaniu innych narządów (a nawet wobec organów wiele lat temu zakonserwowanych w środkach chemicznych, na przykład formalinie). Doktorowi Chungowi udało się już uzyskać przezroczyste nerki, płuca i serca. Ta nowa technika znajduje zadziwiające zastosowania we wszystkich dziedzinach medycyny.
Cztery podstawowe oddziaływania
Sukces, jaki stał się udziałem pierwszej generacji urządzeń umożliwiających wgląd w działanie mózgu, jest absolutnie imponujący. Zanim pojawiły się na scenie, potrafiono z rozsądnym przybliżeniem poznać zaledwie mniej więcej trzydzieści obszarów mózgu. Obecnie, posługując się wyłącznie aparatem MRI, można zidentyfikować ich od dwustu do trzystu, co otwiera przed nauką całkiem nowe horyzonty. Widząc, jak wiele nowych technologii służących obrazowaniu mózgu zostało w ostatnich piętnastu latach wprowadzonych do użytku dzięki postępowi w fizyce, można zadać sobie pytanie: czy możliwe jest, że będzie ich jeszcze więcej? Odpowiedź na to pytanie jest twierdząca, ale nie należy spodziewać się zupełnie nowych technologii, będą to raczej odmiany i udoskonalone wersje już istniejących wynalazków. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest fakt, że w przyrodzie istnieją tylko cztery podstawowe oddziaływania - grawitacja, elektromagnetyzm, silne oddziaływania jądrowe i słabe oddziaływania jądrowe. Rządzą one światem fizycznym. (Fizycy próbują znaleźć dowody potwierdzające istnienie piątego oddziaływania, ale jak dotąd bezskutecznie).
Oddziaływanie elektromagnetyczne, dzięki któremu miasta rozjaśniają światła ulicznych lamp, a do naszej dyspozycji jest prąd elektryczny i pola magnetyczne, jest fundamentem dla niemal wszystkich nowych technologii obrazowania (wyjątek stanowi technologia PET, która wykorzystuje słabe oddziaływanie jądrowe). Ponieważ fizycy mają za sobą ponad 150 lat doświadczeń z oddziaływaniem elektromagnetycznym, tworzenie nowych pól elektrycznych i magnetycznych nie ma w sobie już nic zagadkowego, tak więc jakakolwiek nowa technologia obrazowania mózgu będzie najprawdopodobniej modyfikacją już istniejących rozwiązań, a nie czymś wymyślonym od podstaw. Jak w wypadku większości cudów techniki, rozmiary i koszt aparatów będą ulegać redukcji, co przyczyni się do coraz szerszego upowszechnienia tych zaawansowanych instrumentów. Fizycy zajęli się już niezbędnymi obliczeniami, które mają umożliwić zmieszczenie aparatu MRI w telefonie komórkowym. Równolegle przed twórcami urządzeń do obrazowania mózgu stoi jeszcze jedno poważne wyzwanie: zapewnienie jak najlepszej zdolności rozdzielczej, zarówno przestrzennej, jak i czasowej. Rozdzielczość przestrzenna będzie rosła w miarę postępu technologii generowania pól magnetycznych i doskonalenia czułości sprzętu elektronicznego. Obecnie zdolność rozdzielcza aparatów MRI pozwala rejestrować piksele lub woksele o rozmiarach ułamka milimetra. Problem w tym, że w takiej pojedynczej kropce mogą się znajdować setki tysięcy neuronów. Nowe technologie obrazowania powinny prowadzić do dalszego zmniejszania liczby neuronów przypadających na jedną kropkę. Świętym Graalem naukowców pracujących w tej dziedzinie byłoby urządzenie w rodzaju aparatu do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego, które rozpoznawałoby pojedyncze neurony i istniejące pomiędzy nimi połączenia.
Rozdzielczość czasowa aparatów MRI również jest ograniczona, ponieważ analizują one przepływ natlenionej krwi w mózgu. Urządzenie samo w sobie charakteryzuje bardzo dobra rozdzielczość czasowa, jednak spowalnia je śledzenie przepływu krwi. W przyszłości nowe aparaty MRI będą w stanie namierzyć inne substancje, związane z pobudzającą czynnością neuronów, dzięki czemu możliwe stanie się analizowanie procesów myślowych w czasie rzeczywistym. Wprawdzie minione piętnaście lat było pasmem spektakularnych sukcesów, jednakże stanowią one jedynie przedsmak tego, co przyniesie przyszłość.
Nowe modele mózgu
W przeszłości wraz z każdym odkryciem naukowym pojawiał się nowy model mózgu. Do najstarszych należał homunkulus; miał to być mały człowieczek, który zamieszkiwał wnętrze mózgu i podejmował wszystkie decyzje. Takie spojrzenie na mózg nie okazało się zbyt pomocne, w żaden bowiem sposób nie objaśniało, co dzieje się w mózgu homunkulusa. Możliwe, iż krył się w nim następny homunkulus.
Pojawienie się prostych urządzeń mechanicznych zaowocowało nową propozycją: mózg jest maszyną, podobną do zegara, pełną kółek zębatych i przekładni. Analogia ta była użyteczna dla naukowców i wynalazców takich jak Leonardo da Vinci, którzy w istocie zajmowali się projektowaniem mechanicznego człowieka.
Pod koniec pierwszej dekady XIX wieku, gdy za sprawą wynalazku silnika parowego powstawały nowe imperia, pojawiła się kolejna analogia - silnik parowy, który napędzały konkurujące ze sobą przepływy energii. Ten hydrauliczny model, jak przypuszczają historycy, wywarł istotny wpływ na prezentowaną przez Zygmunta Freuda wizję mózgu, w którym nieustannie ścierają się trzy siły: ego (reprezentujące osobowość i racjonalne myślenie), id (reprezentujące tłumione pragnienia) oraz superego (reprezentujące nasze sumienie). Model ten zakłada, że na skutek konfliktów zachodzących między owymi siłami może dojść do wytworzenia nadmiernie dużej presji, skutkującej regresją lub całkowitym załamaniem układu nerwowego. Model był genialny, ale jak przyznał sam Freud, wymagał szczegółowych badań mózgu na poziomie neuronalnym, na których przeprowadzenie potrzeba całego stulecia.
Na początku XX wieku, wraz z rozwojem telefonii, zaczęto posługiwać się kolejną analogią - postrzegano mózg jako gigantyczną centralę telefoniczną, skąd zarządzano siecią połączeń telefonicznych. Świadomość byłaby więc długim szeregiem operatorów telefonicznych, siedzących przed wielką tablicą z przełącznikami, nieustannie zajętych wpinaniem i wyjmowaniem wtyczek. Niestety, model ten nic nie wspominał o tym, jak operatorzy są ze sobą wzajemnie połączeni, aby utworzyli mózg.
Kiedy w użyciu znalazły się tranzystory, modny stał się jeszcze inny model - mózg jako komputer. Staroświeckie centralki telefoniczne zostały zastąpione mikroprocesorami zawierającymi miliony tranzystorów. Może "umysł" to tylko "software", program działający w nieco innym środowisku, w którym "hardware" został zamieniony na "wetware" (to znaczy, że zamiast tranzystorów mamy do czynienia z tkankami mózgu). Model zdaje się bardzo trwały, funkcjonuje do dzisiaj, lecz ma pewne ograniczenia. Nie objaśnia mianowicie, w jaki sposób mózg jest w stanie dokonywać obliczeń, do których przeprowadzenia potrzebny byłby komputer o rozmiarach Nowego Jorku. Co więcej, mózg nie jest oprogramowany, nie ma żadnego systemu operacyjnego w rodzaju Windows, nie ma żadnego procesora Pentium. (Komputer osobisty z procesorem Pentium jest niezwykle szybki, ale ma wąskie gardło. Wszystkie obliczenia muszą przejść przez procesor. Mózg działa natomiast odwrotnie. Pobudzenie pojedynczego neuronu przebiega stosunkowo powoli, jednak straty są nadrabiane z nawiązką, gdy dane przetwarzane są jednocześnie przez sto miliardów neuronów. Tym sposobem procesor zbudowany z wielu powolnych, równolegle działających bloków triumfuje nad procesorem bardzo szybkim, lecz pojedynczym).
Najnowsza analogia odwołuje się do struktury Internetu, który łączy miliardy komputerów. Świadomość jest w tej wizji zjawiskiem "emergentnym", w cudowny sposób ujawniającym się w zbiorowym działaniu miliardów neuronów. (Problem z tym modelem jest taki, że nic nie mówi on o tym, w jaki sposób ów cud się dokonuje. Cała złożoność mózgu jest zamieciona pod dywan teorii chaosu).
Niewątpliwie w każdym z tych porównań tkwi ziarenko prawdy, ale żadne z nich nie oddaje złożoności mózgu. Jest jednak pewna analogia, która wydaje mi się użyteczna (aczkolwiek wciąż daleka od doskonałości). To opis mózgu jako dużej korporacji. Pojawia się tu potężna biurokracja i szczeble hierarchii, sterujące potężnym przepływem informacji pomiędzy różnymi biurami. Istotne informacje ostatecznie docierają do centrum dowodzenia i lądują na biurku dyrektora generalnego. Tu podejmowane są wiążące decyzje.
Jeśli analogia przedstawiająca mózg jako wielką korporację jest prawidłowa, powinna objaśniać pewne jego osobliwe cechy:
- Większość informacji tkwi w "podświadomości" - tak właśnie dyrektor generalny żyje w błogiej nieświadomości ogromu i stopnia komplikacji informacji, które nieustannie płyną szeroką rzeką przez biurokratyczną dżunglę. Na koniec tylko bardzo mały ułamek ogółu danych dociera do jego gabinetu, który można przyrównać do kory przedczołowej. Dyrektor generalny musi poznać tylko informacje na tyle istotne, że wymagają jego osobistego zaangażowania, w przeciwnym razie byłby sparaliżowany lawiną napływających z zewnątrz danych.
- (Rozwiązanie to prawdopodobnie jest skutkiem ubocznym ewolucji, ponieważ w chwili zagrożenia nasi przodkowie byliby obezwładnieni potokiem niepotrzebnych informacji napływających z podświadomości do mózgu. Litościwie oszczędzono nam świadomości bilionów operacji, jakich dokonuje nasz mózg. Po napotkaniu w lesie tygrysa nie musimy się przejmować stanem żołądka, palców u nóg, włosów itd. Jedyne, co musimy wiedzieć, zawiera się w jednym słowie: uciekaj!)
- "Emocje" są szybkimi decyzjami, podejmowanymi niezależnie na niższym poziomie. Skoro podjęcie racjonalnej decyzji pochłania wiele sekund, oznacza to, że zareagowanie na zagrożenie w przemyślany sposób jest często niemożliwe. Dlatego niższe poziomy mózgu muszą dokonać szybkiej oceny sytuacji i podjąć decyzję - w postaci emocji - bez oglądania się na zezwolenie kierownictwa.
- Tak więc emocje (strach, gniew, przerażenie itp.) są wytworzonymi na drodze ewolucji, zapalanymi w jednej chwili czerwonymi światłami ostrzegawczymi, mającymi informować centrum dowodzenia o możliwości wystąpienia sytuacji bardzo poważnej lub niebezpiecznej. W niewielkim stopniu świadomie panujemy nad emocjami. Na przykład publicznemu wystąpieniu przed dużą publicznością zawsze towarzyszy nerwowość, niezależnie od czasu poświęconego na ćwiczenie zachowania w takich okolicznościach.
- Rita Carter, autorka książki Tajemniczy świat umysłu, pisze: "Emocje wcale nie są uczuciami, ale zakorzenionym głęboko w naszych ciałach zestawem mechanizmów przetrwania, w który wyposażyła nas ewolucja, aby oddalać nas od niebezpieczeństwa i przybliżać do obiektów, które mogą być dla nas korzystne"9.
- Otoczenie nieustannie domaga się od dyrektora generalnego poświęcenia uwagi różnym sprawom. Nie istnieje jeden homunkulus, pojedyncza jednostka centralna lub procesor Pentium, które byłyby odpowiedzialne za podejmowanie decyzji. Zamiast tego wiele działających w ramach centrum dowodzenia ośrodków decyzyjnych niższej rangi bezustannie rywalizuje ze sobą, współzawodniczy, walcząc o uwagę dyrektora generalnego. Nie istnieje więc jednostajna, niezakłócona ciągłość myśli, lecz kakofonia konkurujących ze sobą różnych pętli przyczynowo-skutkowych. Pojęcie "Ja", jako jednolitej, pojedynczej całości, w sposób ciągły podejmującej wszystkie decyzje, jest iluzją wytworzoną przez naszą własną podświadomość.
- Pod względem mentalnym wydaje nam się, że nasz umysł jest osobną jednostką, płynnie i w sposób ciągły przetwarzającą informację, całkowicie kontrolującą wszelkie decyzje. Tymczasem obraz ukazywany przez aparaty do obrazowania mózgu bardzo różni się od tego, w jaki sposób sami postrzegamy własny umysł.
- Profesor MIT Marvin Minsky, jeden z prekursorów badań nad sztuczną inteligencją, powiedział mi, że umysł przypomina raczej "stowarzyszenie umysłów", w którym różne moduły usiłują rywalizować z pozostałymi10.
- Podczas wywiadu ze Stevenem Pinkerem, psychologiem z Uniwersytetu Harvarda, zapytałem go, w jaki sposób, z całego tego bałaganu, wyłania się świadomość. Odpowiedział, że świadomość jest niczym szalejąca w naszym mózgu burza11. Rozwinął tę myśl, pisząc następujące słowa: "Intuicyjne przeczucie, że gdzieś tam istnieje kierujące wszystkim "Ja", zasiadające w sterowni naszego mózgu, obserwujące monitory naszych zmysłów i przyciskające włączniki naszych mięśni, jest iluzją. Okazuje się, że świadomość składa się z całego szeregu zawirowań12, tworzących się wokół zdarzeń rozrzuconych po całym mózgu. Zdarzenia te konkurują między sobą o uwagę i kiedy jeden z procesów przekrzyczy inne, mózg po fakcie racjonalizuje skutek i wytwarza wrażenie, iż przez cały czas nad wszystkim panowało jakieś pojedyncze ego"13.
- Ostateczne decyzje podejmowane są przez dyrektora generalnego w centrum dowodzenia. Niemal cały aparat biurokratyczny jest zaangażowany w zbieranie i gromadzenie informacji dla dyrektora generalnego, który spotyka się tylko z kierownikami poszczególnych wydziałów. Usiłuje on analizować i oceniać wszelkie sprzeczne informacje docierające do centrum dowodzenia. Tu kończy się zrzucanie odpowiedzialności na innych. Dyrektor generalny musi podjąć ostateczną decyzję. Podczas gdy u zwierząt większość decyzji zapada przy udziale instynktów, ludzie podejmują je na wyższym poziomie, przesiewając informacje dostarczane przez różne ośrodki zmysłów. W podobny sposób ostateczne decyzje podejmowane są przez dyrektora generalnego w mózgu, którego biuro znajduje się w korze przedczołowej.
- Strumienie informacji mają strukturę hierarchiczną. Ponieważ do biura dyrektora generalnego i zwrotnie do pracowników obsługi technicznej musi przepływać ogromna liczba informacji, konieczne jest ich usystematyzowanie w wielopoziomową strukturę zagnieżdżonych sieci, z wieloma gałęziami. Wyobraź sobie wysoką sosnę z centrum dowodzenia na samym szczycie oraz biegnącą w dół piramidę gałęzi, na których zlokalizowanych jest wiele ośrodków niższego szczebla.
- Oczywiście są różnice między biurokracją a strukturą procesów myślowych. Pierwsza zasada działania jakiejkolwiek biurokracji mówi: "Biurokracja rozszerza się, wypełniając całą dostępną jej przestrzeń". Jednak marnotrawstwo energii jest zbytkiem, na który mózg nie może sobie pozwolić. Zużywa on zaledwie około 20 watów (moc słabej żarówki), lecz prawdopodobnie jest to maksymalna moc, jaką może wykorzystać, aby nie zaburzać pracy organizmu. Jeśli wydzieliłoby się więcej ciepła, komórki uległyby uszkodzeniu. Dlatego mózg bezustannie chodzi na skróty, aby zaoszczędzić energię. W dalszych rozdziałach tej książki przekonamy się, jak sprytne i pomysłowe rozwiązania wytworzyła ewolucja, aby ograniczyć koszty. I zrobiła to całkowicie bez naszej wiedzy.
Czy "rzeczywistość" naprawdę jest rzeczywista?
Każdy zna powiedzenie: "zobaczyć znaczy uwierzyć". Tymczasem większość z tego, co postrzegamy wzrokiem, jest tak naprawdę tylko złudzeniem. Na przykład gdy widzimy typowy krajobraz, robi wrażenie jednolitej panoramy, jak z kinowego obrazu. W rzeczywistości w naszym polu widzenia znajduje się wielka wyrwa, odpowiadająca położeniu nerwu wzrokowego w siatkówce oka. Powinniśmy tę paskudną, czarną plamę widzieć wszędzie, gdzie tylko spojrzymy. Jednak nasz mózg wypełnia tę lukę, jakby zaklejał ją tapetą, uśredniając docierający do oka obraz. Oznacza to, że część tego obrazu jest tak naprawdę falsyfikatem, wytwarzanym przez podświadomość, aby nas omamić.
Co więcej, klarowny obraz tworzy się tylko pośrodku naszego pola widzenia, w miejscu nazywanym dołkiem środkowym. Peryferyjna część obrazu jest niewyraźna i zamglona, aby zaoszczędzić energię. Natomiast dołek środkowy jest bardzo mały. Aby uchwycić za pomocą tej niezwykle drobnej struktury maksimum informacji, oko znajduje się w nieustannym ruchu. Szybkie, szarpane ruchy oka nazywamy ruchami sakadowymi. Wykonywane są podświadomie, dając nam mylne wrażenie, iż pole widzenia charakteryzuje należyta ostrość i wyrazistość.
Kiedy będąc dzieckiem po raz pierwszy zobaczyłem diagram promieniowania elektromagnetycznego w jego pełnym splendorze, przeżyłem solidny wstrząs. Nie miałem pojęcia, że ogromne połacie widma elektromagnetycznego (podczerwień, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie i gamma) są dla człowieka całkowicie niewidzialne. Zacząłem wtedy sobie uświadamiać, że to, co postrzegam własnymi oczami, jest zaledwie wątłym, surowym przybliżeniem rzeczywistości. W siatkówce naszego oka znajdują się receptory zdolne rejestrować tylko trzy barwy: czerwoną, zieloną i niebieską. Oznacza to, że tak naprawdę nigdy nie widzimy koloru żółtego, brązowego, pomarańczowego i całej masy innych barw. Te kolory istnieją, ale nasz mózg przedstawia je nam tylko w przybliżony sposób, poprzez zmieszanie w odpowiedniej ilości koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego. (Analogiczne rozwiązanie można dostrzec, jeśli z bliska obejrzy się ekran kolorowego telewizora starego typu. Wyraźnie widać tylko zbiór czerwonych, zielonych i niebieskich kropek. Kolorowa telewizja to w rzeczywistości złudzenie).
Oczy oszukują nas również wtedy, gdy wydaje nam się, że dostrzegamy głębię. Siatkówki oczu są dwuwymiarowe, jednak oczy są narządem parzystym, a jedno oko od drugiego dzieli sporo centymetrów, lewa i prawa półkula mózgu więc współdziałają w nałożeniu dwóch obrazów, dając nam fałszywe wyobrażenie trzeciego wymiaru. W wypadku obiektów położonych w większej odległości dystans można ocenić, obserwując ruch obiektu przy poruszeniu głową. Nazywa się to paralaksą.
(Paralaksa wyjaśnia fakt, że dzieci czasem skarżą się, iż "Księżyc je śledzi". Ponieważ mózg z trudnością radzi sobie z paralaksą tak odległych ciał jak Księżyc, ludziom wydaje się, że zawsze znajduje się on w stałej odległości "za nimi", ale jest to tylko złudzenie wywołane przez mózg, który chodzi na skróty).
Paradoks rozszczepionego mózgu
Jednym ze sposobów dostrzeżenia różnicy między obrazem opartym na hierarchicznej strukturze korporacji a rzeczywistą budową mózgu jest rozważenie interesujących przypadków pacjentów z rozszczepieniem mózgu. Jedną z niezwykłych cech mózgu jest to, że składa się z dwóch niemal identycznych połówek, półkul mózgowych, lewej i prawej. Naukowców od dawna ciekawiło, skąd ten niekonieczny nadmiar, skoro mózg może pracować nawet po całkowitym usunięciu jednej półkuli. Żadna hierarchiczna korporacja nie ma tak dziwnej cechy. Można pójść dalej i zapytać: skoro każda półkula ma świadomość, czy oznacza to, że pod jedną czaszką mamy dwa osobne jej ośrodki?
Doktor Roger W. Sperry z Kalifornijskiego Instytutu Technologicznego otrzymał w 1981 roku Nagrodę Nobla za wykazanie, że półkule mózgowe nie są swymi wiernymi kopiami, lecz w istocie wypełniają różne funkcje. Jego praca wywołała sensację w neurologii (przy okazji przyczyniła się do zalewu półek księgarni wątpliwej jakości poradnikami, których autorzy utrzymywali, że potrafią przenieść implikacje dychotomicznego podziału na lewą i prawą stronę mózgu na życie czytelnika).
Doktor Sperry leczył epileptyków. Jego pacjenci czasem przechodzili ostre napady padaczkowe, zwykle wywoływane przez pętle sprzężenia zwrotnego pomiędzy dwiema półkulami mózgu, które wymknęły się spod kontroli. Napady padaczkowe są równie przykre jak rażący uszy głośny pisk mikrofonu, spowodowany pętlą sprzężenia zwrotnego, i mogą rozwinąć się do postaci zagrażającej utratą życia pacjenta. Doktor Sperry zaczął od odcięcia spoidła wielkiego, łączącego obie półkule mózgu, przez co półkule nie mogły dłużej się komunikować i wymieniać informacji dotyczących lewej i prawej strony ciała. Z reguły prowadziło to do przerwania pętli sprzężenia zwrotnego i kończyło napady padaczkowe.
Z początku pacjenci po takiej operacji zdawali się funkcjonować całkiem normalnie. Utrzymywali koncentrację i mogli w naturalny sposób prowadzić rozmowę, jakby nic się nie stało. Jednak po bliższym przyjrzeniu się tym osobom można było wyraźnie dostrzec różnice.
Zazwyczaj gdy myśli krążą między jedną a drugą półkulą, obie strony mózgu wzajemnie się uzupełniają. Lewa część jest bardziej ukierunkowana na umiejętność myślenia analitycznego i logicznego. To tutaj zlokalizowane są ośrodki odpowiadające za zdolności werbalne, podczas gdy prawa część mózgu jest bardziej holistyczna i w większym stopniu odpowiada za talenty artystyczne. Polecenia biegną z lewej półkuli do prawej przez spoidło wielkie. Kiedy jednak połączenie zostanie przerwane, dla organizmu oznacza to jedno: prawa strona mózgu zostaje wyzwolona spod dyktatury lewej strony. Może prawa strona chce mieć własne zdanie, odmienne niż narzucane przez lewą.
Zatem pod jedną czaszką mogą istnieć dwa ośrodki woli, czasami walczące ze sobą o panowanie nad ciałem. Powstaje dziwaczna sytuacja, w której lewa ręka (kontrolowana przez prawą stronę mózgu) zaczyna zachowywać się niezależnie od woli człowieka, zupełnie jak obca kończyna.
Istnieje pewien udokumentowany przypadek mężczyzny, który już zamierzał przytulić żonę jedną ręką, gdy nagle odkrył, że druga ręka realizuje zgoła inne pomysły. Prawa zadała żonie cios bokserskim hakiem. Z kolei pewna kobieta twierdziła, że kiedy jedną ręką wybierała upatrzoną sukienkę, po chwili orientowała się, że druga ręka pochwyciła całkiem inny strój. Kolejny mężczyzna bał się zapaść w sen, ponieważ nie dawała mu spokoju myśl, iż zbuntowana ręką będzie chciała go udusić.
Są chwile, gdy ludzie z rozszczepionym mózgiem mają wrażenie, iż przyszło im żyć w upiornej kreskówce, w której jedna ręka walczy z drugą o zyskanie pełnej kontroli. Lekarze czasami nazywają tę przypadłość syndromem doktora Strangelove, za sprawą sceny z filmu pod tym tytułem, w której jedna ręka walczyła z drugą.
Po szczegółowej analizie przypadków pacjentów z rozszczepionym mózgiem Sperry ostatecznie doszedł do wniosku, że w jednym mózgu mogą funkcjonować dwa odrębne umysły. Napisał, iż każda półkula mózgowa jest "w istocie osobną jednostką świadomości, postrzegającą otoczenie, myślącą, pamiętającą, wyciągającą wnioski, mającą własne pragnienia i uczucia, wszystko to na charakterystycznym dla ludzi poziomie, co więcej... w obu półkulach mózgowych, lewej i prawej, procesy świadomości mogą jednocześnie przebiegać w odmienny, a nawet wzajemnie sprzeczny sposób, dając w efekcie dwa równoległe tory rozwoju umysłowego"14.
Podczas wywiadu15 z doktorem Michaelem Gazzanigą z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, autorytetem w sprawach pacjentów z rozszczepionym mózgiem, zadałem mu pytanie, jakie eksperymenty można przeprowadzić, aby potwierdzić tę teorię. Istnieje wiele różnych sposobów komunikowania się oddzielnie z każdą półkulą, bez informowania drugiej. Można na przykład założyć uczestnikowi eksperymentu specjalne okulary, na których powierzchni wyświetlane są pytania oddzielnie dla każdego oka, tak więc zadawanie pytań osobno dla każdej półkuli jest łatwe. O wiele trudniej uzyskać odpowiedzi osobno od każdej z półkul. Ponieważ prawa półkula nie mówi (ośrodki mowy zlokalizowane są wyłącznie po lewej stronie), zadanie uzyskania odpowiedzi od prawej półkuli znacznie się komplikuje. Doktor Gazzaniga powiedział mi, że chcąc się przekonać, co myśli prawa strona mózgu, zaprojektował eksperyment, w którym prawa (niema) półkula mózgowa może "mówić" za pomocą liter do gry w scrabble.
Zaczynał od pytania lewej strony, co zamierza robić po ukończeniu szkoły. Pacjent odpowiadał, że planuje zostać rysownikiem. Rzeczy przybierały interesujący obrót, gdy to samo pytanie otrzymała prawa (niema) półkula. Ułożyła z literek odpowiedź: "kierowcą wyścigowym". Dominująca lewa półkula nie ma pojęcia, że prawa strona skrywa przed nią zupełnie inne plany na przyszłość. Prawa strona dosłownie ma własne zdanie.
Rita Carter pisze: "Możliwe implikacje tego faktu są zadziwiające. Trudno oprzeć się wrażeniu, że wszyscy możemy nosić pod czaszką niemego więźnia, który ma własną osobowość, własne dążenia i samoświadomość całkowicie odmienną od znanej nam na co dzień istoty, którą w naszym mniemaniu jesteśmy"16.
Być może należy uznać, że prawdziwe jest często słyszane stwierdzenie: "siedzi w nim ktoś, kto chce wyrwać się na wolność". Oznacza to, że obie półkule mogą nawet mieć różne przekonania. Neurolog V.S. Ramanchandran opisuje pewnego pacjenta z rozszczepionym mózgiem, który na pytanie, czy jest wierzący, czy też nie, odparł, iż jest ateistą, podczas gdy prawa półkula złożyła deklarację przynależności do grona osób wierzących. Najwyraźniej możliwa jest sytuacja, że w jednym i tym samym mózgu tkwią obok siebie dwa wzajemnie przeciwne przekonania religijne. Ramanchandran pisze dalej tak: "Jeśli ten pacjent umrze, to czy jedna jego półkula pójdzie do nieba, a druga do piekła? Ja nie podejmuję się odpowiedzi na to pytanie"17.
(Można więc sobie wyobrazić, że człowiek z osobowością rządzoną przez rozszczepiony mózg może jednocześnie być republikaninem i demokratą. Jeśli ktoś zadałby mu pytanie, na kogo odda głos w wyborach, podałby kandydata faworyzowanego przez lewą półkulę, ponieważ prawa nie może wyartykułować odpowiedzi. Pomyśl jednak o chaosie, jaki ogarnia tego człowieka przy urnie wyborczej, gdy tylko jedna ręka jest mu posłuszna).
Kto tu rządzi?
Osobą, która poświęciła mnóstwo czasu badaniom zmierzającym do zrozumienia problemu podświadomego umysłu, jest doktor David Eagleman, neurobiolog z Baylor College of Medicine. W trakcie rozmowy zapytałem go, jak to się dzieje, że jesteśmy całkowicie nieświadomi tak ważnego faktu, iż większość naszych procesów myślowych przebiega w podświadomości? W odpowiedzi podał mi przykład młodego monarchy, który dziedziczy tron i przypisuje sobie zasługi za wszystko, co dzieje się w królestwie, nie mając najmniejszego pojęcia o tysiącach żołnierzy, służby i wieśniaków, bez których nie mógłby zasiadać na tronie18.
Na dokonywany przez nas wybór polityków, współmałżonka, przyjaciół i przyszłego zawodu mają wpływ czynniki, których sobie nie uświadamiamy. (Na przykład badania ujawniły dość dziwną zależność; mówi o niej Eagleman: "Ludzie noszący imię Dennis lub Denise z nieproporcjonalnie dużym prawdopodobieństwem zostaną dentystami, jest też bardziej prawdopodobne, że noszący imiona Laura lub Lawrence zostaną prawnikami, natomiast George lub Georgina wybiorą zawód geologa"19). Oznacza to również, że to, co uważamy za "rzeczywistość", jest tylko przybliżeniem dokonywanym przez mózg dążący do wypełnienia luk w percepcji. Każdy z nas postrzega rzeczywistość odrobinę inaczej. Eagleman podaje następujący przykład: "Co najmniej 15 procent kobiet jest nosicielkami genetycznej mutacji, skutkującej tym, że mają dodatkowy, czwarty, rodzaj receptora rejestrującego barwy - dzięki temu potrafią rozróżniać kolory, które ogromnej większości ludzi, obdarzonych jedynie trzema rodzajami receptorów, wydają się identyczne"20.
Najwyraźniej jest tak, że im bardziej rozumiemy mechanizmy sterujące umysłem, tym więcej pytań się pojawia. Co tak naprawdę dzieje się w centrum dowodzenia umysłu, gdy dochodzi do konfrontacji z pozostającym w ukryciu, zbuntowanym centrum numer dwa? Co w ogóle rozumiemy przez pojęcie "świadomość", skoro można ją rozszczepić na pół? I jak określić wzajemne relacje między świadomością a "osobowością" i "samoświadomością"?
Jeśli będziemy w stanie odpowiedzieć na te trudne pytania, może utorujemy tym samym drogę do zrozumienia świadomości innej niż ludzka, świadomości robotów i obcych istot z głębi kosmosu, która może być całkowicie odmienna od naszej.
Pozwólcie więc, że zaproponuję jasną odpowiedź na zwodniczo zawiłe pytanie: czym jest świadomość?
CIĄG DALSZY DOSTĘPNY W PEŁNEJ, PŁATNEJ WERSJI
4 M.S. Sweeney, Brain: The Complete Mind, How It Develops, How It Works, And How to keep It Sharp, National Geographic, Waszyngton 2009, s. 207- 208.
5 R. Carter, Tajemniczy świat umysłu, przeł. B. Kamiński, Atena, Poznań 1999.
6 J. Horstman, The Scientific American Brave New Brain, John Wiley and Sons, San Francisco, s. 87.
8 "New York Times", 10 kwietnia 2013 roku, s. 1.
10 Wywiad, którego dr Minsky udzielił dla programu telewizji BBC, Visions of the Future, w lutym 2007 roku. Także w wywiadzie dla ogólnokrajowej audycji radiowej Science Fantastic, wyemitowanej w listopadzie 2009 roku.
11 Wywiad z dr. Pinkerem, nagrany we wrześniu 2003 roku dla audycji radiowej Explorations.
12 M. Boleyn-Fitzgerald, op. cit.
13 S. Pinker, wydawnictwo magazynu "Time", s. 15. The Riddle of Knowing You're Here, w: Your Brain: A User's Guide, Time Inc. Specials, Nowy Jork 2011.
15 Wywiad z dr. Michaelem Gazzanigą dla programu radiowego Science Fantastic we wrześniu 2012 roku.
17 M. Boleyn-Fitzgerald, op. cit., s. 185.
18 Wywiad udzielony przez dr. Davida Eaglemana w maju 2012 roku dla programu radiowego Science Fantastic.
19 D. Eagleman, Mózg incognito: wojna domowa w twojej głowie, przeł. J. Mastalerz, Carta Blanca.
