Da li novi alat MIT rešava pravu misteriju nauke – kako nastaje svest

Postojanje svesti je prava misterija nauke – ne znamo precizno kako se fizička materija u mozgu pretvara u misli, senzacije i osećanja. Međutim, novi istraživački alat nazvan fokusirani transkranijalni ultrazvuk mogao bi da omogući naučnicima da saznaju više o ovom fenomenu, saopštio je Tehnološki univerzitet Masačusetsa (MIT).

Ova tehnologija je ušla u upotrebu poslednjih godina, ali još nije u potpunosti integrisana u istraživanja. Sada dva istraživača sa MIT-a planiraju eksperimente s njom i objavili su novi rad koji nazivaju „mapom puta“ za korišćenje ovog alata u proučavanju svesti.

Preporučujemo

- Fokusirani transkranijalni ultrazvuk omogućiće stimulisanje različitih delova mozga kod zdravih ispitanika na načine koji ranije nisu bili mogući. Ovo je alat koji nije koristan samo za medicinu ili osnovnu nauku, već bi mogao pomoći i u rešavanju teškog problema svesti. On može ispitati gde se u mozgu nalaze neuralna kola koja generišu osećaj bola, vid ili čak nešto tako složeno kao što je ljudska misao – rekao je Danijel Friman, istraživač sa MIT-a i koautor rada objavljenog u Neuroscience and Biobehavioral Reviews.

Fokusirani transkranijalni ultrazvuk je neinvazivan i dopire dublje u mozak, sa većom rezolucijom nego drugi oblici stimulacije mozga, kao što su transkranijalna magnetna ili električna stimulacija.

- Postoji veoma malo pouzdanih načina za manipulaciju moždanom aktivnošću koji su bezbedni, ali i efikasni – rekao je Matijas Mišel, filozof sa MIT-a koji proučava svest i koautor rada.

Istraživanje mozga je posebno teško zbog izazova proučavanja zdravih pojedinaca. Osim neurohirurgije, postoje veoma ograničeni načini za sticanje znanja o najdubljim strukturama u ljudskom mozgu. Spolja, neinvazivni pristupi poput magnetne rezonance (MRI) i drugih vrsta ultrazvuka daju određene vizuelne informacije, dok elektroencefalogram (EEG) prikazuje električnu aktivnost u mozgu. Nasuprot tome, kod fokusiranog transkranijalnog ultrazvuka, akustični talasi se prenose kroz lobanju, fokusirajući se na ciljno područje od nekoliko milimetara, što omogućava stimulaciju specifičnih moždanih struktura kako bi se proučio rezultujući efekat. Zbog toga bi on mogao biti produktivan alat za robusne eksperimente.

- Ovo je zaista prvi put u istoriji da se može modulisati aktivnost duboko u mozgu, santimetrima od kože glave, ispitujući subkortikalne strukture sa visokom prostornom rezolucijom. Postoji mnogo zanimljivih emocionalnih kola koja se nalaze duboko u mozgu, ali do sada niste mogli da manipulišete njima van operacione sale – rekao je Friman.

Ono što je ključno, ova tehnologija može pomoći istraživačima da utvrde obrasce uzroka i posledice, upravo zato što njeni ultrazvučni talasi modulišu moždanu aktivnost. Mnoge današnje studije svesti mere moždanu aktivnost u odnosu na, recimo, vizuelne stimulanse, pošto je vizuelna obrada jedna od osnovnih komponenti svesti. Ali nije nužno jasno da li izmerena moždana aktivnost predstavlja generisanje svesti ili samo posledicu svesti. Manipulisanjem moždanom aktivnošću, istraživači mogu bolje razumeti koji procesi pomažu u konstituisanju svesti, a koji su njeni nusproizvodi.

- Fokusirani ranskranijalni ultrazvuk nam daje rešenje za taj problem – rekao je Mišel.

„Mapa puta“ izložena u novom radu ima za cilj da pomogne u razlikovanju dve glavne koncepcije svesti. Uopšteno govoreći, „kognitivistička“ koncepcija smatra da neuralna aktivnost koja generiše svesno iskustvo mora uključivati mentalne procese višeg nivoa, kao što su rasuđivanje ili samorefleksija. Ovi procesi povezuju informacije iz mnogo različitih delova mozga u koherentnu celinu, verovatno koristeći frontalni korteks mozga.

Nasuprot tome, „nekognitivistička“ ideja svesti zastupa stav da svesno iskustvo ne zahteva takav kognitivni mehanizam; umesto toga, specifični obrasci neuralne aktivnosti direktno izazivaju određena subjektivna iskustva, bez potrebe za sofisticiranim procesima interpretacije. Prema ovom pogledu, moždana aktivnost odgovorna za svest može biti lokalizovanija, u zadnjem delu korteksa ili u subkortikalnim strukturama u pozadini mozga.

Da bi se fokusirani transkranijalni ultrazvuk koristio produktivno, istraživači postavljaju niz specifičnijih pitanja kojima bi se eksperimenti mogli baviti: Kakva je uloga prefrontalnog korteksa u svesnoj percepciji? Da li se percepcija generiše lokalno ili su potrebne mreže koje obuhvataju ceo mozak? Ako se svest javlja u udaljenim regionima mozga, kako se percepcije iz tih oblasti povezuju u jedno jedinstveno iskustvo? I kakva je uloga subkortikalnih struktura u svesnoj aktivnosti?

Modulisanjem moždane aktivnosti u eksperimentima koji uključuju, na primer, vizuelne stimulanse, istraživači bi se mogli približiti odgovorima o područjima mozga koja su neophodna za stvaranje svesne misli. Isto važi i za studije o, na primer, bolu – još jednoj osnovnoj senzaciji povezanoj sa svešću. Mi povlačimo ruku sa vrele peći pre nego što nas bol pogodi. Ali kako se generiše svesni osećaj bola i gde se u mozgu to dešava?

- To je osnovno naučno pitanje – kako se bol generiše u mozgu. I iznenađujuće je da postoji tolika nesigurnost... Bol bi mogao poticati iz kortikalnih oblasti, ili bi to mogle biti dublje moždane strukture. Zanimaju me terapije, ali sam takođe radoznao da li subkortikalne strukture igraju veću ulogu nego što se misli. Moguće je da je fizička manifestacija bola subkortikalna. To je hipoteza. Ali sada imamo alat da je ispitamo – rekao je Friman.

On i Mišel ne ucrtavaju kurs samo apstraktno kako bi ga drugi sledili; oni planiraju predstojeće eksperimente usmerene na stimulaciju vizuelnog korteksa, pre nego što pređu na oblasti višeg nivoa u frontalnom korteksu. Dok metode snimanja moždane aktivnosti, kao što je EEG, otkrivaju oblasti koje reaguju na vizuelne nadražaje, ovi novi eksperimenti imaju za cilj da izgrade potpuniju, uzročnu sliku čitavog procesa vizuelne percepcije i prateće moždane aktivnosti.

- Jedna je stvar reći da li su ovi neuroni električno reagovali. Sasvim je druga stvar reći da li je osoba videla svetlost - kaže Friman.

U ovom trenutku, Mišel veruje da sam vrh istraživanja svesti u velikoj meri uključuje fokusirani transkranijalni ultrazvuk.

- To je novi alat, tako da ne znamo sa sigurnošću u kojoj meri će funkcionisati. Ali osećam da je rizik mali, a potencijalna nagrada velika. Zašto ne biste krenuli tim putem? - kaže Friman.

(Telegraf Nauka/MIT News)