Неврология была на неправильном пути на протяжении веков? Джастин Пикард / Фликр, CC BY-SA

Понимание человеческого мозга, возможно, является самой большой проблемой современной науки. ведущий подход для большей части Прошедшие 200 лет заключалась в том, чтобы связать свои функции с различными областями мозга или даже с отдельными нейронами (клетками мозга). Но последние исследования все чаще предлагает что мы можем идти совершенно неверным путем, если мы хотим когда-либо понимать человеческий разум.

Идея о том, что мозг состоит из многочисленных регионов, которые выполняют конкретные задачи, называется "модульность». И, на первый взгляд, он был успешным. Например, он может дать объяснение тому, как мы распознаем лица, активируя цепочку определенных областей мозга в затылочный и височные доли, Тела, однако, обрабатываются другим набором областей мозга. И ученые полагают, что все же другие области - области памяти - помогают объединить эти перцептивные стимулы для создания целостных представлений людей. Активность некоторых областей мозга также была связанных с конкретными условиями и заболеваниями.

Причина, по которой этот подход был настолько популярен, отчасти объясняется технологиями, которые дают нам беспрецедентное представление о мозге. Функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI), который отслеживает изменения в кровотоке в головном мозге, позволяет ученым видеть зоны мозга в ответ на действия - помогая им отображать функции. В то же время, оптогенетика, метод, который использует генетическую модификацию нейронов, чтобы их электрическую активность можно было контролировать с помощью световых импульсов - может помочь нам исследовать их специфический вклад в функцию мозга.

Хотя оба подхода генерируют увлекательные результаты, неясно, будут ли они когда-либо давать осмысленное понимание мозга. Нейробиолог, который находит корреляцию между нейроном или областью мозга и конкретным, но в принципе произвольным физическим параметром, таким как боль, будет соблазн сделать вывод, что этот нейрон или эта часть мозга контролирует боль. Это иронично, потому что даже у нейробиолога неотъемлемая функция мозга заключается в том, чтобы найти корреляции - в любой задаче, которую она выполняет.

Но что, если мы вместо этого рассмотрим возможность того, что все функции мозга распределены по всему мозгу и что все части мозга способствуют выполнению всех функций? Если это так, корреляции, найденные до сих пор, могут быть идеальной ловушкой интеллекта. Затем мы должны решить проблему того, как регион или тип нейрона с определенной функцией взаимодействуют с другими частями мозга, чтобы генерировать содержательное интегрированное поведение. Пока нет общего решения этой проблемы - просто гипотезы в конкретных случаях, например, для распознавания людей.

Проблема может быть проиллюстрирована недавним исследованием, в котором установлено, что психоделический ЛСД лекарственного средства может нарушить модульную организацию что может объяснить видение. Более того, уровень дезорганизации связан с серьезностью «расстройства самого себя», которое люди обычно испытывают при приеме препарата. Исследование показало, что препарат влияет на то, как несколько областей мозга сообщаются с остальной частью мозга, увеличивая уровень их связи. Поэтому, если мы когда-либо хотим понять, каково наше чувство «я» на самом деле, нам нужно понять основную связь между областями мозга как составной частью сложной сети.

Путь вперед?

Некоторые исследователи теперь верю мозг и его болезни в целом могут быть поняты только как взаимодействие между огромным количеством нейронов, распределенных по центральной нервной системе, Функция любого одного нейрона зависит от функций всех тысяч нейронов, к которым она связана. Они, в свою очередь, зависят от других. Один и тот же регион или один и тот же нейрон могут использоваться в огромном количестве контекстов, но в зависимости от контекста имеют разные конкретные функции.

На самом деле это может быть крошечное возмущение этих интерлейсов между нейронами, которые благодаря лавинным эффектам в сетях приводят к таким состояниям, как депрессия или болезнь Паркинсона. В любом случае нам необходимо понять механизмы сетей, чтобы понять причины и симптомы этих заболеваний. Без полной картины мы вряд ли сможем успешно вылечить эти и многие другие условия.

В частности, нейронаука должна начать исследовать, как сетевые конфигурации возникают из-за непрерывных попыток мозга понять мир. Нам также необходимо получить четкое представление о том, как кора, мозговой мозг и мозжечок взаимодействуют вместе с мышцами и десятки тысяч оптических и механических датчиков наших тел, чтобы создать единую интегрированную картину.

Подключение к физической реальности - единственный способ понять, как информация представлена ​​в мозге. Одна из причин, по которой у нас есть нервная система, заключается в том, что для эволюции мобильности требуется система управления. Когнитивные, умственные функции - и даже мысли - можно рассматривать как механизмы, которые эволюционировали в порядке лучше планировать последствия движения и действий.

Таким образом, путь вперед для нейронауки может заключаться в том, чтобы больше сосредоточиться на общих нейронных записях (с оптогенетикой или fMRI) - без стремления удерживать каждый нейрон или область мозга, ответственных за какую-либо конкретную функцию. Это можно было бы включить в теоретические сетевые исследования, которые могут учитывать множество наблюдений и обеспечивать комплексное функциональное объяснение. Фактически, такая теория должна помочь нам проектировать эксперименты, а не только наоборот.

Основные препятствия

Это будет нелегко. Современные технологии дороги - есть крупные финансовые ресурсы, а также инвестированный в них национальный и международный престиж. Еще одно препятствие состоит в том, что человеческий разум склонен отдавать предпочтение более простым решениям над сложными объяснениями, даже если первый может иметь ограниченные полномочия для объяснения результатов.

Все отношения между нейронаукой и фармацевтической промышленностью также построены на модульной модели. Типичные стратегии, когда речь заходит об общих неврологических и психиатрических заболеваниях, - это выявление одного типа рецепторов в мозге, которые могут быть нацелены на лекарства для решения всей проблемы.

Например, СИОЗС, которые блокируют поглощение серотонина в мозге, чтобы больше свободного доступа, в настоящее время используются для лечения ряда различных проблем психического здоровья, включая депрессию. Но они не работают для многих пациентов, и может быть эффект плацебо, когда они делают.

Точно так же эпилепсия сегодня широко рассматривается как одно заболевание и лечение противосудорожными препаратами, которые работают, уменьшая активность Найти нейроны. Такие препараты тоже не работают для всех. Действительно, может случиться так, что любое мгновенное возмущение цепей в мозге, возникающее из одного из тысяч различных триггеров, уникальных для каждого пациента, может привести мозг к эпилептическому состоянию.

Таким образом, нейронаука постепенно теряет компас на своем предполагаемом пути к пониманию мозга. Крайне важно, чтобы мы поняли это правильно. Мало того, что это может быть ключом к пониманию некоторых из самых больших тайн, известных науке - таких как сознание, - это также может помочь рассматривать огромный спектр изнурительных и дорогостоящих проблем со здоровьем.

Об авторе

Хенрик Йортентел, старший преподаватель по неврологии, Университет Лунда

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon