Un portret neuronal al minții umane

Nancy Kanwisher, un pionier în materie de imagistică cerebrală, care utilizează imagini de RMN funcțional pentru a studia activitatea zonelor cerebrale (deseori ale propriului ei creier), ne arată ce a descoperit împreună cu colegii ei: creierul este alcătuit atât din componente foarte specializate cât și din „mecanisme” cu funcție generală. O altă surpriză: multe alte lucruri sunt încă nedescoperite.

Azi vreau să vă vorbesc
despre un proiect realizat

de oameni de ştiinţă din toată lumea

pentru a face un portret neural
al minţii umane.

Ideea centrală a acestui proiect
e că mintea şi creierul ființei umane

nu sunt un procesor unic
cu un scop general,

ci o colecţie de elemente
arhi-specializate,

fiecare ocupându-se de o anumită problemă
şi, în acelaşi timp, formând laolaltă

ceea ce suntem
ca fiinţe umane raţionale.

Pentru a înţelege mai bine ideea,
imaginaţi-vă următorul scenariu.

Te duci la grădinița copilului.

Ca de obicei,
sunt o mulţime de copii acolo

aşteptând să fie luaţi acasă,
dar, de data asta,

în mod ciudat, fețele copiilor
arată asemănător

şi nu-ți poți da seama care e copilul tău.

Oare ai nevoie de ochelari noi?
Ți-ai pierdut minţile?

Faci o scurtă verificare mintală.

Nu, pari să gândești destul de limpede
şi ai vederea perfect clară.

Şi totul pare normal
în afară de feţele copiilor.

Le veți feţele, dar toţi arată la fel

şi niciunul nu pare familiar.

Dar zărești o fundă de păr portocalie
şi-ți găsești fata.

Inabilitatea bruscă de a recunoaşte feţe
chiar li se întâmplă oamenilor.

Se numeşte prozopagnozie

şi rezultă din deteriorarea
unei anumite zone cerebrale.

Partea cea mai surprinzătoare
e că doar recunoaştere feţelor e afectată;

în rest totul e neschimbat.

Prozopagnozia e unul
din multele deficite mintale

foarte specifice produse
ca urmare a leziunilor cerebrale.

Toate aceste sindroame
au sugerat de mult timp

că mintea are părţi distincte,

dar efortul de a le descoperi
a fost puternic accelerat

prin invenția tehnologiei
de imagistică cerebrală,

în special RMN.

RMN-ul ne permite să vedem
anatomia internă la rezoluţie mare.

Am să vă arăt imediat câteva imagini RMN,
secțiuni transversale

reprezentând un obiect familiar.

Le vom parcurge ca să descoperiți
despre ce obiect e vorba.

Începem.

Nu e aşa uşor. E o anghinare.

OK, hai să luăm alta,
începem de jos în sus.

Brocoli! E o legătură de brocoli.

Nu-i frumos? Îmi place mult.

OK, hai să luam alta. E un creier desigur.
De fapt e creierul meu.

Vom vedea secţiuni din capul meu.

În dreapta e nasul meu şi acum
mergem pe-aici, chiar aici.

E frumoasă poza, îndrăznesc să spun,
dar arată doar anatomia.

Cel mai interesant progres
al imagisticii funcționale

a avut loc când cercetătorii au făcut
poze arătând anatomia, dar și activitatea,

adică modul în care acționează neuronii.

Iată cum funcționează.

Creierul e ca un muşchi.

Când se activează,

necesită un flux de sânge mai mare
pentru a îndeplini acea activitate

şi, din fericire, controlul
fluxului de sânge către creier e local.

Dacă anumiţi neuroni,
să zicem aici, se activează,

atunci fluxul de sânge crește
doar în acest loc.

RMN-ul funcțional analizează
creșterea fluxului sangvin,

producând o reacție RMN mai puternică
acolo unde activitatea neuronală creşte.

Ca să vă dau un exemplu concret

despre cum decurge
un experiment RMN funcțional,

ce putem învăța din el şi ce nu,

iată unul dintre primele studii
pe care le-am făcut.

Voiam să ştim dacă există o anumită parte
a creierului care recunoaşte feţe

şi deja existau motive să credem
că aşa ceva ar putea exista

bazate pe acest fenomen al prozopagnoziei
pe care l-am descris mai devreme.

Dar nimeni nu văzuse acea parte
a creierului la un om normal,

deci ne-am decis s-o căutăm.

Eu am fost primul subiect.

Am intrat în scanner,
m-am întins pe spate,

mi-am fixat capul cât am putut de bine

în timp ce mă uitam la poze
cu feţe, ca acestea,

şi obiecte ca acestea,
şi feţe, şi obiecte, ore în şir.

Ca persoană destul de aproape
de recordul mondial

de ore petrecute într-un scanner RMN,
vă pot zice că una din capacitățile

care sunt foarte importante
în cadrul unei cercetări RMN

e controlul vezicii.

(Râsete)

Când am ieşit din scanner,
am făcut o scurtă analiză a datelor,

căutând părţile creierului meu

ce produceau o reacție mai mare
când mă uitam la feţe

decât când mă uitam la obiecte.
Iată ce am descoperit.

Această imagine arată groaznic
după standardele de azi,

dar atunci mi s-a părut frumoasă.

Reprezintă această zonă de aici,
această mică pată,

ce este de mărimea unei măsline
și se află la baza creierului meu

la circa 3 cm în interior pe aici.

Iar această parte a creierului meu

produce o reacție RMN mai mare,
adică o activitate neuronală superioară,

când mă uitam la fețe
decât atunci când mă uitam la obiecte.

Bine bine, dar de unde știm
că nu e doar o întâmplare?

Cea mai ușoară cale
este repetarea experimentului.

Așadar m-am întors în scanner,
m-am uitat la mai multe fețe și obiecte

și am obținut o pată asemănătoare,

apoi m-am uitat din nou,
și din nou,

și din nou, și din nou,

iar cam atunci
am decis să cred că este adevărat.

Dar totuși, poate e ceva ciudat
cu creierul meu

și nimeni altcineva nu are așa ceva.

Ca să aflăm, am scanat
o mulțime de alte persoane

și am descoperit că aproape toată lumea

are aceasta mică zonă de procesare a feței
în aceeași zonă a creierului.

Așadar, următoarea întrebare a fost
care este rolul acesteia, de fapt?

Chiar e specializată
doar în recunoașterea feței?

Poate că nu, corect?

Poate că reacționează nu doar la fețe
ci la toate părțile corpului.

Poate că reacționează la orice e uman,

viu,

sau rotund.

Singurul mod de a fi siguri
că această zonă

e specializată în recunoașterea feței
e excluderea tuturor acestor ipoteze.

Așadar, am petrecut
mult timp din următorii ani

scanând pacienți uitându-se
la diferite tipuri de imagini

și am arătat că această zonă cerebrală

reacționează puternic când ne uităm

la orice imagine
în care sunt fețe de orice tip,

și se activează mult mai puțin

la orice imagine în care nu apare o față,
ca una dintre acestea.

Așadar, am reușit,
într-un final, să demonstrăm

că această regiune este necesară pentru
recunoașterea feței?

Nu, n-am reușit.

Imagistica cerebrală nu ne poate spune
dacă o regiune e necesară pentru ceva.

Cu imagistica cerebrală
putem doar privi regiuni

ce se activează și dezactivează
în funcție de gândurile oamenilor.

Pentru a spune că o parte din creier
e necesară pentru o funcție mentală

trebuie s-o testăm și să vedem
ce se întâmplă,

dar de regulă nu ne permitem asta.

Dar a apărut o ocazie extraordinară

foarte recent, când câțiva
dintre colegii mei

l-au testat pe acest bărbat
care are epilepsie,

apărând aici pe patul lui de spital,

cu electrozi montați pe tot craniul

pentru a se identifica
sursa crizelor sale.

Așadar, dintr-o pură întâmplare,
doi dintre electrozi

erau chiar deasupra zonei sale
de recunoaștere facială.

Deci, cu consimțământul pacientului,
doctorii l-au întrebat ce s-a întâmplat

când i-au stimulat electric
acea parte din creier.

Pacientul nu știe unde sunt electrozii
și nu a auzit niciodată de zona feței.

Așadar să vedem ce se întâmplă.

Va începe cu o condiționare de control

în care cuvântul „Sham”
apare aproape invizibil

scris cu roșu în stânga jos,

când niciun curent nu este emis

și îl veți auzi pe neurolog vorbind
cu pacientul la început. Să ne uităm.

(Video) Neurolog: OK, uitați-vă
la fața mea

și spuneți-mi ce se întâmplă
când fac asta. Bine?

Pacientul: OK.

Neurologul: unu, doi, trei.

Pacientul: Nimic.
Neurologul: Nimic? OK.

Încercăm din nou.

Uitați-vă la fața mea.

Unu, doi, trei.

Pacientul: Tocmai v-ați transformat
în altcineva. Fața vi s-a metamorfozat.

Nasul vi s-a îndoit,
s-a mișcat spre stânga.

Aproape că semănați
cu un om pe care îl știu,

dar altcineva.

Ce aventură!

(Râsete)

Nancy Kanwisher: Acest experiment...

(Aplauze)

prin acest experiment ajungem la concluzia
că această zonă cerebrală

nu reacționează doar selectiv
la vederea fețelor,

ci e implicată cauzal
în percepția facială.

Am parcurs toate aceste detalii

cu privire la zona facială
pentru a vă arăta

ce e necesar pentru a stabili
că o parte e creierului

e implicată selectiv
într-un proces mintal concret.

În continuare voi parcurge mult mai repede

câteva din celelalte zone
specializate ale creierului

pe care eu și alții le-am descoperit.

Pentru aceasta, am petrecut mult timp
în scanner în ultima lună,

ca să vă arăt aceste lucruri
din creierul meu.

Să începem.
Iată emisfera mea dreaptă.

Orientarea e astfel.
Vă uitați la capul meu de aici.

Imaginați-vă că îndepărtați cutia craniană
și priviți suprafața creierului.

OK, după cum vedeți
sunt multe pliuri pe suprafața creierului.

Nu-i bine. Poate e ceva ascuns acolo.

Noi vrem să vedem totul,

așa că haideți să-l umflăm
ca să vedem totul.

Acum haideți să găsim zona facială
despre care v-am vorbit

și care e stimulată de astfel de imagini.

Pentru a vedea, să întoarcem creierul
și să ne uităm la bază din interior

și iat-o, aceasta e zona facială.

În dreapta ei este o altă zonă
care este reprezentată în mov

și care e stimulată
când procesăm informații cromatice,

iar lângă aceste zone sunt alte zone
implicate în percepția locurilor.

De exemplu, acum văd
această configurație a spațiului din jur,

iar aceste zone în verde de aici
sunt foarte active.

Iată încă una pe suprafața exterioară
unde mai sunt câteva zone faciale.

În vecinătatea acestora
este o zonă implicată selectiv

în procesarea vizuală a mișcării
precum aceste puncte mobile.

E colorată în galben
în partea de jos a creierului.

Iar lângă această zonă
se află o alta care e stimulată

de imagini reprezentând corpuri
sau părți ale corpului

precum acestea și e colorată
în verde deschis,

în partea de jos a creierului.

Toate aceste zone
pe care vi le-am arătat până acum

sunt implicate în aspecte specifice
ale percepției vizuale.

Oare avem zone cerebrale specializate
și pentru alte simțuri, precum auzul?

Da, avem.

Dacă întoarcem puțin creierul,
aici se află o zonă în albastru închis

pe care am descoperit-o
acum câteva luni

și care e stimulată intens când auzim
sunete cu înălțime, ca acestea.

(Sirene)

(Violoncel)

(Sonerie)

În schimb, aceeași regiune
nu prea reacționează

la sunete perfect familiare
fără înălțime clară, ca acestea.

(Mestecat)

(Bătaie de tobă)

(Trasul apei)

OK. Lângă zona sunetelor ascuțite
sunt alte câteva zone

care sunt stimulate selectiv
când auzim sunetele vorbirii.

OK. Să ne uităm acum la aceleași zone.

În emisfera mea stângă
e o configurație similară

– nu identică, ci similară –

și majoritatea zonelor se regăsesc aici,

deși mărimile diferă câteodată.

Tot ce v-am arătat până acum
sunt zone implicate

în diferite aspecte ale percepției,
precum văzul și auzul.

Avem zone cerebrale specializate
și în procesele mintale complicate?

Da, avem.

Aici, în roz, se află
zonele mele de limbaj.

Se știe de foarte mult timp
că această regiune a creierului

e implicată în procesul lingvistic,
dar s-a demonstrat recent

că aceste zone roz sunt stimulate
într-un mod extrem de selectiv.

Sunt stimulate când înțelegem
sensul unei propoziții,

dar nu și când facem alte lucruri
mintale complexe,

precum aritmetica mintală,
memorizarea informațiilor

sau aprecierea structurii complexe
a unei arii muzicale.

Cea mai uimitoare zonă
care a fost descoperită

este aceasta în turcoaz.

Această zonă este stimulată

atunci când ne gândim
la ceea ce gândește o altă persoană.

Poate părea o nebunie,

dar în realitate noi oamenii
facem asta tot timpul.

Facem asta când ne dăm seama
că partenerul va fi îngrijorat

dacă nu-l sunăm să-i spunem
că vom întârzia.

Chiar acum fac acest lucru
cu această zonă a creierului meu

când îmi dau seama că voi
vă întrebați poate ce reprezintă

tot acest teritoriu gri,
necunoscut al creierului

și ce se întâmplă acolo.

Ei bine, și eu mă întreb asta;

de aceea facem câteva experimente
în laboratorul meu, încercând să găsim

alte posibile specializări ale creierului
în alte funcții mintale foarte specifice.

Dar, foarte important, nu cred
că avem specializări ale creierului

pentru fiecare funcție mintală importantă,

nici pentru funcțiile
care pot fi critice pentru supraviețuire.

De fapt acum câțiva ani

un cercetător din laborator
era foarte convins

că a găsit o zonă a creierului
pentru detectarea mâncării

și apărea foarte clar pe scanner
când oamenii priveau astfel de imagini.

Mai târziu, a găsit o reacție similară

în aproximativ același loc
la 10 din 12 subiecți.

Deci era destul de stârnit
spunând tuturor din laborator

că avea să fie invitat la Oprah
datorită marii lui descoperiri.

Dar apoi a găsit testul critic:

le-a arătat subiecților imagini
cu mâncare ca acestea

și le-a comparat cu imagini
având culori și forme similare

dar care nu reprezentau mâncare,
ca acestea.

Iar zona respectivă a reacționat la fel
la ambele seturi de imagini.

Deci nu era zona mâncării,

era doar o zonă
căreia îi plăceau culorile și formele.

S-a zis cu Oprah...

Dar, desigur, următoarea întrebare este:
cum procesăm acele lucruri

pentru care nu avem
o zonă specializată a creierului?

Cred că răspunsul este că,

pe lângă aceste componente specializate
pe care le-am descris,

avem și mecanisme generale în creier,

care ne permit să facem față
oricărei probleme care apare.

De fapt am demonstrat recent
că aceste zone în alb

sunt stimulate când îndeplinim
o sarcină mentală dificilă

oricare ar fi ea, mai exact
una din cele șapte pe care le-am testat.

Deci fiecare zonă a creierului
pe care v-am descris-o azi

e prezentă în aproximativ
același loc la orice subiect normal.

V-aș putea lua pe oricare din voi
pentru a vă pune în scanner

și aș găsi aceste zone
în creierul vostru

asemănătoare creierului meu,

deși regiunile ar fi puțin diferite
ca poziție exactă și ca mărime.

Ce mi se pare important
în cadrul cercetării

nu e poziția precisă
a acestor zone din creier,

ci simplul fapt
că avem componente selective

specifice în minte și creier.

Adică lucrurile ar fi putut sta altfel.

Creierul ar fi putut fi un procesor
cu un unic scop general,

cum e un cuțit
față de un briceag multifuncțional.

În schimb, ceea ce dezvăluie
imagistica cerebrală

este un tablou bogat și interesant
al minții umane.

Deci avem această imagine
a unui mecanism general

din capul nostru, care se adaugă

acestei palete surprinzătoare
de componente foarte specializate.

Suntem abia la începutul acestui drum.

Nu am trasat decât primele linii
ale portretului neural al minții umane.

Cele mai importante întrebări
rămân fără răspuns.

De exemplu, ce face concret fiecare
din aceste zone?

De ce avem nevoie de trei zone faciale
și de trei zone de spațiu,

și cum își împart ele sarcinile?

În al doilea rând, cum sunt conectate
toate aceste lucruri în creier?

Prin dezvoltarea imagisticii,
putem găsi grupuri de neuroni

conectați la diferite părți
ale creierului,

iar prin metoda arătată aici,

putem găsi conexiuni
ale neuronilor individuali în creier,

care ne-ar putea da, într-o bună zi,
o schemă electrică

a creierului uman în totalitatea sa.

În al treilea rând, cum se construiește
toată această structură sistemică,

atât în dezvoltarea din timpul copilăriei
cât și în evoluția speciei noastre?

Pentru a răspunde la aceste întrebări,
oamenii de știință scanează

la ora actuală alte specii de animale
și, de asemenea, copii.

Mulți oameni justifică costurile mari
ale cercetării neuroștiințifice

zicând că acest lucru
ne poate ajuta într-o zi

să vindecăm boli mintale precum
Alzheimer și autismul.

E un obiectiv extrem de important
și aș fi încântată

dacă una din cercetările mele
ar contribui la acest lucru.

Dar rezolvarea lucrurilor
care nu merg în lume

nu e singurul lucru care merită făcut.

Efortul de a înțelege mintea
și creierul uman

este demn de atenție
chiar dacă nu conduce

la tratamentul unei anumite boli.

Ce ar putea fi mai palpitant

decât înțelegerea
mecanismelor fundamentale

care stau la baza experienței umane,

decât înțelegerea a ceea ce suntem,
în esență?

Cred că e cea mai mare
aventură științifică a tuturor timpurilor.

(Aplauze)