Človeški možgani in iskanje odgovora na vprašanje: Zakaj je bil Einstein to, kar je bil?

Smo kot Marsovci, ki buljijo v avto,« prostodušno priznava dr. John Mazziotta, eden vodilnih svetovnih nevrologov. »Vozili smo ga, ga razstavili na koščke, ne vemo pa, kako so posamezni deli povezani med sabo.« Zgovoren povzetek vedenja o neskončno zapletenem elektrokemijskem računskem stroju, ki je hkrati toliko več kot le to. Človeški možgani. Med milijardami nevronov po trilijonih povezav s hitrostjo 400 km na uro šibajo signali, katerih veličastni končni produkt je tisto, čemur pravimo zavest.

Mazziota je direktor Mednarodnega konzorcija za kartografijo možganov, enega ključnih sestavnih delov projekta, ki ima ob svoji izjemni zapletenosti in široki razvejenosti po posameznih znanstvenih področjih sila preprosto ime: Human Brain Project ali Projekt človeški možgani. Ime spominja na Human Genome Project, katerega rezultat v obliki dešifriranega zaporedja nukleotidov v človeškem genomu je v medijih eksplodiral pred dobrim letom.

»Prva etapa tega projekta je bila pravzaprav zelo lahka, kajti treba je bilo ugotoviti abecedo zgradbe gena. Presenetljivo so ugotovili, da imamo v primerjavi z vinsko mušico malo genov. Toda človek in vinska mušica imata še neke druge sorodnosti, oba imata rada vino,« popestri strogo profesorsko pojasnjevanje razlik in podobnosti med projektoma dr. Martin Štrucl z ljubljanske Medicinske fakultete. In če se prava težava pri genomu skriva v kombiniranju beljakovin, se raziskovalci pri možganih še niso zedinili niti glede osnov.

»Odkriti vse te možganske podsisteme je težko. Ne znamo še definirati, kaj je operacijska enota v možganih, čeprav neke teorije obstajajo.« Dokazovanje teh teorij otežujejo velike razlike med posamezniki. »Vzemimo človeka, ki bere Playboy! Če damo desetim to nalogo in snemamo aktivnost nevronskih mrež, bomo ugotovili, da v splošnem obstajajo neke podobnosti, pa tudi razlike. Pravzaprav lahko rečemo, da ima vsakdo neke prav svoje možgane.«

Spletni možgani

Dr. John Mazziota in Arthur W. Toga se na Univerzi Kalifornije v Los Angelesu ukvarjata ravno z vprašanjem, kolikšne so razlike med posamezniki in kako pomembne so za to, kako mislimo. V prvi fazi njunega projekta, kjer je sodelovalo skoraj šest tisoč prostovoljcev, so raziskovali anatomijo možganov, v drugi, ki se začenja zdaj, pa bodo spremljali možgansko aktivnost.

Prostovoljci bodo s pomočjo očal za virtualno realnost deležni podob objektov, kot so lestev, nos ali cigareta, ki jih bodo morali povezati z ustreznim glagolom. Sčasoma naj bi dobljene funkcijske možganske slike povezali z anatomskimi, te »makro« podobe pa z rezultati raziskav na ravni nevronov, nevronskih povezav … in tako bi v sodelovanju več kot dvesto znanstvenikov nastala vseobsegajoča baza podatkov, nekakšni spletni možgani, po katerih bi lahko kadarkoli pobrskal raziskovalec kjerkoli na svetu ter tako laže diagnosticiral in zdravil svojega pacienta.

Human Brain Project je nastal leta 1993 na pobudo ameriškega Nacionalnega inštituta za mentalno zdravje. Tehnologija je tedaj dosegla stopnjo, ko so posamezne nepovezane raziskave generirale obilico podatkov, v katerih so se izgubljali visoko specializirani znanstveniki, po drugi strani pa se je z računalniki in internetom pokazala tudi možnost, kako nastalo zmedo urediti in narediti dostopno celotni znanstveni skupnosti.

»Skušamo integrirati obsežno, kompleksno multidisciplinarno znanje o živčnem sistemu od nivoja celice, celičnih struktur, molekul in genetike do živčevja in celotnega živčnega sistema,« pojasnjuje dr. Michael Hirsch, eden od koordinatorjev projekta. Kritike, da je projekt prenapihnjen in nerealističen, razume pravzaprav kot kompliment:

»Ambiciozni, seveda smo ambiciozni! Vizijo lahko uresničimo samo s kreativnostjo. In zato si moramo svet predstavljati zunaj lastne omejene perspektive. Čeprav te povezanosti v eno samo podatkovno bazo še ni, bo sposobnost danes dostopnih paralelnih superračnalnikov in delovnih postaj znanstvenikom omogočila boljšo medsebojno komunikacijo in sodelovanje, s tem pa bomo lahko v celoti analizirali, delili, povezali, rešili, vizualizirali, interpretirali in modelirali te kompleksne podatke.«

Mentalni procesi

Tudi dr. Štrucl je optimist: »Gotovo se bo izluščilo nekaj, čeprav je res, da bomo s temi slikami dobili časovno-prostorsko razporeditev aktivnosti, vzorec, ki sam po sebi ne daje odgovora o principu delovanja možganov. Toda čar raziskovanja je ravno to, da nikoli ne veš, kaj boš odkril.«

Medtem ko skorajda ne gre dvomiti, da je odkrivanje vzrokov bolezni in njihovega zdravljenja le vprašanje časa, pa je razumevanje višjih mentalnih procesov, kot so čustva, mišljenje ali govor, veliko težja uganka. »Eno izmed osnovnih vprašanj je, kako lahko iz dogajanja v nevronski mreži razložimo mentalne procese.

Možgansko aktivnost lahko analiziramo z ogromno resolucijo, pa nam to še ne zagotavlja, da bi izvedeli kaj več o najtežjem vprašanju raziskovanja možganov – kako iz možganske aktivnosti vznikne samozavedanje,« pojasnjuje Štrucl, ki je pred leti še verjel, da bomo ta problem kmalu znali znanstveno opredeliti, danes pa v to ni več tako zelo prepričan:

»Znanstveniki se glede na stopnjo dvoma delijo na več struj. Na eni strani so tisti, ki so silno optimistični in pravijo, da zavest pravzaprav ni nič drugega kot računalniško procesiranje podatkov, drugo skrajnost pa predstavljajo tisti, ki so prepričani, da si tega vprašanja znanstveno sploh ni mogoče zastaviti, zato ga torej ne bomo nikoli razrešili. In se kregajo po internetu.«

Genij ali povprečnež

Kaj torej sploh vemo? Vsekakor to, da je zgodba o zgolj 10 % možganov, ki da jih izkoriščamo, le mit oziroma v najboljšem primeru pedagoško-motivacijska številka, s katero naj bi ljudi spodbudili k večji aktivnosti. In seveda, »da je med možgani in umom razlika«, kot nič kaj obetavno odgovarja dr. Arthur Toga, ki sodi po Štruclovi delitvi v drugo skupino, saj o zavesti pravi, da »je to pravzaprav filozofsko vprašanje in ne stvar, s katero bi se ukvarjali samo nevrobiologi«.

Ti si danes dogajanje v možganih predstavljajo kot prenašanje in predelavo informacij v nevronskih mrežah. Zakonitosti, po katerih ta naš procesor deluje, so v dobršni meri znane na nivoju posameznih nevronov in sinaps, toda teh je v možganih toliko, da teorije, ki bi uspešno razkrivala dogajanje v tako kompleksnih mrežah, še ni.

»Verjetno pa velja neki red in je nevronska mreža razdeljena na podenote, ki imajo svojo nalogo in se na višjih ravneh med seboj združujejo. Gre skratka za hierarhično zgradbo, ugotoviti pa skušamo, kje so te funkcijske podenote, kako delujejo, po kakšnih zakonitostih,« med risanjem krogov po nečem, kar naj bi predstavljalo možgane, pripoveduje Štrucl.

Prepričan je, da individualne razlike v zgradbi možganov na kvaliteto posameznikove sposobnosti ne vplivajo in torej ne moremo reči, da bo Jurij, ki ima levi reženj malo manjši, slabši matematik, a zato boljši pesnik. Ključnega pomena so dražljaji, s katerimi frkamo svoje možgančke že od rojstva, pa tudi v mesecih pred rojstvom smo menda hudo dojemljivi.

»Ta razvojni vidik je zelo pomemben, vendar na vprašanje, zakaj je nekdo bolj sposoben od drugega, še sploh ne moremo odgovoriti.« Kaj torej ločuje genija od povprečneža? Zakaj je bil Einstein to, kar je bil? Njegove možgane so tehtali in merili do onemoglosti, vendar »niso ugotovili nič. Igranje z mrtvimi možgani, ki naj odkrijejo skrivnost delujočega uma, se je izkazalo za slepo vejo,« je odločen Štrucl.

Pa možganske brazde? Vemo, da ima vsak posameznik možgane nagubane malo drugače in bi jih, če bi bilo to kakorkoli praktično, lahko uporabljali namesto prstnih odtisov. »Ko možgani pridobivajo zmogljivost, tudi večajo svojo površino in so bolj nagubani, vendar iz tega še ne moremo sklepati na sposobnost.«

Ekonomično kodiranje

Sklepanje o lokacijah predelov, ki so pomembni za določeno funkcijo, olajšujejo najrazličnejše poškodbe. Ko se prekine normalen zdrav možganski tokokrog, postanejo ljudje agresivni, ne znajo več brati, izgubijo spomin ali se iznenada spomnijo davno pozabljenih scen iz otroštva, pa tudi, kot v primeru nekega britanskega novinarja, začnejo oboževati vrhunsko hrano.

Pred leti je zadeva dobila ime »gurmanski sindrom« in sprožila vprašanja, kako možganski hardver vpliva na naš okus – tako glede hrane kot posteljnih partnerjev in življenjskih sopotnikov. Tovrstno znanje bi nam odprlo možnosti izboljševanja in spreminjanja samih sebe, zaradi česar na univerzi v Pennsylvaniji obstaja celo skupina, ki se ukvarja z etičnimi implikacijami slikanja možganske aktivnosti in morfologije.

Dr. Arthur Caplan, ki to skupino vodi, se sprašuje, kdo bo imel dostop do tehnologije za prilagajanje možganov, kdo jo bo nadzoroval in kako bomo povlekli mejo med nami in tistim, kar nismo več mi: »V zahodni kulturi smo to, kar so naši možgani. Če jih začneš spreminjati in izboljševati – na kateri točki veš, da si ti še vedno ti?«

Sploh pa, kako se spomniš, kakšen si bil? Spomin sodi med preprostejše mentalne procese, kot pravi dr. Štrucl: »Gre za dogajanja v nevronskih mrežah, ki se vzdržujejo v času. Seveda si ne zapomnimo vsega, saj je že pri samem vstopu informacij velika selekcija, res pa si zapomnimo veliko več, kot si mislimo.« Če spet uporabimo računalniško analogijo: bistvo kodiranja v možganih je ekonomičnost. Po možganskem algoritmu se podatki selekcionirajo, predelujejo in komprimirajo.

»Problem pa je v priklicu informacij, ki ga sicer neke sugestivne tehnike in hipnoza izboljšujejo, v splošnem pa gre za nepojasnjeno ozko grlo, ki dela preglavice na primer študentom na izpitu. Ne znamo še povedati, kje so stvari spravljene, kje je tisti predalček, kamor smo spravili vse, kar vemo, oziroma si mislimo, da vemo o glasbi, matematiki, medicini ... Dejstvo pa je, da je naš spomin zelo odporna stvar, saj ga sklatijo le ogromne poškodbe.«

Labirint zavesti

Možganske celice so najbolj specializirane v celem telesu, vendar so zato izgubile sposobnost regeneracije, kar pomeni, da počasi odmirajo. »Na koncu, v dobi senilnosti, to pomeni zmanjšano funkcijo, vendar nikoli ne vemo, ali do tega pride zaradi genske determiniranosti smrti celic ali zaradi poškodbe, torej arterioskleroze ali česa podobnega. Pojavlja se vprašanje, ali vendarle obstaja kakšna možnost regeneracije nevronov, in ravno v zadnjem času ugotavljamo, da imamo neke matične celice, ki lahko sprožijo nastanek novih nevronov, kar bi lahko s pridom uporabili pri poškodovanih in obolelih delih.«

Bi lahko, ne znamo, vprašanje pa je … Mali bogovi umetne inteligence se vsaj zavedamo, kako malo vemo o lastni, in upamo, da bomo izvedeli več! Veliko več. »Za nami je desetletje možganov. Naučili smo se, da zgolj šele začenjamo z raziskovanjem. To je bil le preludij v veličastno simfonijo, ki jo bodo spletla spoznanja prihodnjega stoletja,« pritrjuje Toga Štruclovi viziji tisočletja možganov pred nami:

»Ni važno, kje so meje univerzuma! Ljudje bodo spoznali, da pravo, najtežje vprašanje leži v nas samih, ne izven nas. Bolj ko greš v vesolje, bolj se vračaš k sebi, ki se ne poznaš!«

TEKST: Barbara Bizjak

FOTO: Arhiv Dr. Arthurja W. Toge, UCLA. Avtorji Paul Thompson, John Bacheler, Andrew Lee, Katherine Narr, Arthur W. Toga

Novo na Metroplay: Nik Škrlec iskreno o tem, zakaj mu je ušel Guinnessov rekord