Data: 2020.09.26 18:41
Šis puslapis atspausdintas iš:

www.vlmedicina.lt
spausdinimas

Sąmonės jungtys: neuronai, išskiriantys mus iš gyvūnų

2012-08-01 09:56:38

Sąmonės prigimtis, ko gero, viena iš didžiausių visų laikų paslapčių, daug amžių jaudinanti filosofus ir mokslininkus. Tad keista žinoti, kad mažai žinomas neurologas Constantinas von Economo`as atrado dėlionės detalę beveik prieš 90 metų, tačiau tik dabar aiškėja atradimo svarba.

Smegenys
© Fotolia.com

 Pažvelgęs per mikroskopo linzę 1926 metais, von Economo`as išvydo pluoštelį smegenų ląstelių, kurios buvo ilgos, ištįsusios ir daug didesnės, nei aplinkinės. Iš tiesų jos atrodė taip keistai, kad iš pradžių mokslininkas palaikė tai kokios nors ligos ženklu. Bet kiek dar smegenų jis betyrė, vis rasdavo šių išskirtinių ląstelių – ir visada tose pačiose dviejose vietose, atsakingose už kvapo ir skonio atpažinimą.

Von Economo`as trumpai domėjosi, ką šios, kaip jis vadino, „pagaliuko ir kamščiatraukio ląstelės“ galėtų veikti, tačiau be technologijų, leidžiančių pažvelgti daug giliau, jis greitai pasitraukė į perspektyvesnes tyrimo kryptis.

Po beveik 80 metų, praėjusių nuo atradimo, apie šiuos neuronus žinojome nedaug daugiau, kai Esther Nimchinsky ir Patrickas Hofas iš Mount Sinai universiteto Niujorke irgi pastebėjo šių keistai atrodančių neuronų pluoštelius. Dabar, daugiau, nei po dešimtmečio funkcinių tyrimų, post mortem studijų, jų istorija pradeda dėliotis. Kai kurie požymiai rodo, kad, jie gali padėti mums susikurti turtingesnį vidinį pasaulį, kurį vadiname sąmone, kartu su emocijomis, savęs suvokimu, empatija ir gebėjimu suvokti socialinius santykius.

Daugelis kitų, turinčių dideles smegenis ir socialių gyvūnų, atrodo, irgi turi tokias ląsteles tose pačiose vietose, kaip ir žmogaus smegenyse. Geresnis supratimas apie šio sutapimo priežastis galėtų daug atskleisti apie proto evoliuciją.

Suprantama, netreniruotai akiai šios gigantiškos smegenų ląstelės, dabar vadinamos Von Economo neuronais (VEN), neatrodo ypatingai jaudinančiai. Bet neurologų dėmesį jos traukia, kaip skaudantis nykštys. Pirmiausia, VENai yra mažiausiai 50 procentų, o kartais ir 200 procentų didesni, nei tipiški žmogaus neuronai. Tuo tarpu, kai daugumos neuronų kūnas yra piramidės formos su išsišakojusių jungčių, vadinamų dendritų, medžiais kiekviename ląstelės gale, VENų kūnas ilgesnis, laibesnis su vienintele projekcija kiekviename gale vos su keliomis atšakomis.

Galbūt jie taip ilgai išvengė dėmesio, nes jie yra tokie reti, sudarantys tik vieną procentą visų neuronų ir išsidėstę dviejose mažose žmogaus smegenų žievės srityse: anterior cingulate cortex (ACC) ir fronto-insular cortex (FI).

Dvi smegenų sritys, panašu, vaidina pagrindinį vaidmenį „išsišokimų“ tinkle, pasąmoningai stebinčiame aplinką ir kreipiančiame mūsų dėmesį į svarbiausius įvykius, bei sekančiame kūno jutimus ir aptinkančiame bet kokius jų pokyčius (Brain Structure and Function, DOI: 10.1007/s00429-012-0382-9). Jų išsidėstymas šiuose regionuose rodo, kad VENai gali būti centrinė mūsų proto mašinerijos dalis, kadangi ACC ir FI yra smarkiai susijusios su daugeliu pažangesnių mūsų vidinio pasaulio aspektų. Abi grupės aktyvuojasi, kai pamatome socialiai reikšmingą užuominą, tarkim, surauktus antakius, skausmo grimasą ar tiesiog išgirstame mylimo žmogaus balsą. Kai motina išgirsta kūdikio verksmą, abu regionai stipriai sureaguoja. Taip pat juos sužadina ir patiriamos emocijos, pavyzdžiui, meilė, geismas, pyktis ir

sielvartas. Johnui Allmanui, neuroanatomui iš Kalifornijos technologijos instituto Pasadenoje, tai atrodo, kaip „socialumo stebėjimo tinklas“, sekantis socialinus ženklus ir leidžiantis pagal juos keisti savo elgesį (Annals of the New York Academy of Sciences, vol 1225, p 59).

Dar daugiau, abu regionai reaguoja, kai asmuo atpažįsta save veidrodyje, o tai reiškia, kad šios smegenų dalys suteikia pagrindą mūsų savęs suvokimui – kertiniam sąmonės komponentui. „Tai savęs suvokimas visuose įmanomuose lygiuose – identiteto jausmas, kad tai esu aš ir kitų identiteto pojūtis ir kaip tu supranti kitus. Tai siekia empatijos koncepciją ir proto teoriją,“ sako Hofas.

Budui Craigui, neuroanatomui iš Barrow Neurologijos instituto Fynikse, Arizonoje, tai yra nuolatos atnaujinimas „kaip dabar jaučiuosi“ jausmas: ACC ir FI priima signalus iš kūno ir juos apjungia su socialiais ženklais, mintimis ir emocijomis, kad greitai ir efektyviai pakeistų mūsų elgesį (Nature Reviews Neuroscience, vol 10, p 59).

Šis nuolat kintantis savijautos paveikslas gali formuoti ir laiko tėkmės suvokimą. Craigo manymu, kai vyksta kas nors emociškai svarbaus, tenka apdoroti daugiau informacijos, tad laikas atrodo einantis greičiau. Ir atvirkščiai, kai veiksmo mažiau, pasaulio suvokimą atnaujiname rečiau, tad ir laikas atrodo slenkantis lėčiau.

VEN tikriausiai svarbūs visiems šiems dalykams, nors jų vaidmenį galime suprasti tik iš netiesioginių požymių, nes šių ląstelių aptikti ir išmatuoti jų aktyvumą gyvose smegenyse buvo neįmanoma. Bet jų neįprasta išvaizda rodo, kad jie tikriausiai ne šiaip sau ten glūdi ir nieko neveikia. „Jie išsiskiria anatomiškai,“ sako Allmanas, „ir bendrai sutariama, kad viskas, kas atrodo išskirtinai, turi turėti išskirtinę funkciją.“

Greitas mąstymas

Smegenyse dydis paprastai reiškia ir greitį, tad Allmanas siūlo, kad VENai gali veikti kaip greita perdavimo sistema – tam tikra socialinė magistralė, – leidžianti situacijos esmei greitai judėti smegenyse ir iš karto intuityviai reaguoti. Tai gyvybiškai svarbus įgūdis tokiai socialinei rūšiai, kaip mes. „Tuo remiasi visa civilizacija: gebėjimu efektyviai socialiai bendrauti,“ prideda Craigas.

Ypatingai slegianti demencijos forma, galinti ištikti jau ketvirtame gyvenimo dešimtmetyje, patvirtina šią idėją. Žmonės, kuriems išsivysto fronto-temporalinė demencija, ACC ir FI srityse jau ankstyvoje ligos stadijoje praranda daug VENų. To simptomai yra visiškas socialinio suvokimo, empatijos ir savikontrolės praradimas. „Jie nerodo normalios empatijos situacijose, kurios paprastai sukeltų pasišlykštėjimą ar liūdesį,“ sako Hofas. „Galima jiems rodyti siaubingas avarijų nuotraukas ir jie nė nesumirksi. Jie sakys „o taip, tai avarija“.“

Autizmą turinčių žmonių pomirtinis smegenų tyrimas irgi palaiko idėją, kad VENuose glūdi mūsų emocijos ir empatija. Pagal neseniai atliktą tyrimą, autistai gali būti dviejų grupių: kai kurie turi per mažai VENų, tai tikriausiai reiškia, kad jie neturi „laidų“ socialinių ženklų analizavimui ir perdavimui, tuo tarpu antrosios grupės atstovai jų turi smarkai per daug (Acta Neuropathologica, vol 118, p 673). Pastaroji grupė, panašu, atitinka vieną iš naujesnių autizmo teorijų, teigiančią, kad autizmo simptomai gali kilti dėl per didelio smegenų jungčių skaičiaus. Galbūt, turint per daug VENų, emocinė sistema veikia pernelyg intensyviai, sukeldama autistams, kaip daugelis jų sako, emocijų užtvindymo jausmą.

Kitoje nesenoje studijoje pasirodė, kad sirgusieji šizofrenija savižudžiai turėjo ženkliai daugiau VENų ACC srityje, nei nuo kitų priežasčių mirę šizofrenikai. Tyrėjai mano, kad VEN`ų perteklius gali sukurti per daug aktyvią emocinę

sistemą, dėl to ligoniai gali būti labiau pažeidžiami neigiamo savęs vertinimo, kaltės jausmo ir beviltiškumo. (PLoS One, vol 6, p e20936).

VENai kituose gyvūnuose irgi pateikia užuominų. Kai šie neuronai buvo pirmąkart atpažinti, švystelėjo viltis, kad gal atradome vieną iš svarbiausių evoliucinių pokyčių, būdingų tik žmonėms, kurie galėtų paaiškinti mūsų socialinį intelektą. Bet jau patys pirmieji tyrimai šią viltį palaidojo, kai pasirodė, kad VENus turi šimpanzės ir gorilos. Pastaraisiais metais jie taip pat atrasti dramblių ir kai kurių banginių ir delfinų smegenyse.

Kaip ir mes, daugelis šių rūšių gyvena didelėmis bendruomenėmis ir rodo tokius pačius sudėtingos elgsenos požymius, siejamus su VENų veikla žmonėse. Drambliai, pavyzdžiui, rodo tai, kas labai panašu į empatiją: jie darbuojasi kartu, siekdami padėti sužeistiems, paklydusiems ar pakliuvusiems į spąstus gentainiams. Atrodo, jie netgi išreiškia gedulą dramblių „kapinėse“ (Biology Letters, vol 2, p 26). Dar daugiau, daugelis šių rūšių gali atpažinti save veidrodyje, kas paprastai laikoma elementariausiu sąmonės požymiu. Kai tyrėjai užtepdavo dažų ant dramblio snukio, jis pastebėdavo žymę veidrodyje ir bandydavo užčiuopti dėmę straubliu. Tai Allmanui ir kitiems sukėlė mintį, kad von Economo`o neuronai gali būti gyvybiškai svarbus didelių smegenų prisitaikymas socialinių situacijų sekimui – o savęs suvokimo jausmas galėjo tapti šio sugebėjimo pasekme.

Tačiau VENus turintys lamantinai, begemotai ir žirafos negarsėja sudėtingu socialiniu gyvenimu. Ląstelės buvo rastos ir pas makakas, kurios veidrodžio testo nepraeina užtikrintai, nors yra socialūs gyvūnai. Nors tai atrodo kaip spraga darbuose teigiančiųjų, jog šios ląstelės yra būtinos sudėtingam suvokimui, gali būti, jog šiuose sutvėrimuose randamos ląstelės yra tik išvystytų ląstelių, randamų socialesniuose gyvūnuose, prekursoriai. „Manau, kad visi žinduoliai turi VENų homologus,“ sako Allmanas. „Tai nereiškia, kad jie yra tokie patys, bet jie yra analogiškose smegenų žievės vietose ir išreiškia tuos pačius genus.“

Labiau tikėtina, kad banginiai ir primatai galėjo perdirbti ir ištobulinti senesnį mechanizmą, turėtą bendro protėvio, nei, kad nepriklausomai išvystė tokį patį mechanizmą. Tačiau laukia dar daug tyrimų, kol bus išsiaiškinti šių ląstelių anatominiai skirtumai ir funkcijos skirtinguose gyvūnuose.

Toks darbas netgi galėtų padėti suprasti kaip išvis šie neuronai išsivystė. Allmanas jau turi keletą idėjų, iš kur jie. Mūsų VENai glūdi smegenų srityje, išsivysčiusioje apjungti kvapą ir skonį, tad jis spėja, kad daugelis bruožų, dabar siejamų su FI, kilo iš paprasčiausio apsisprendimo ar maistas yra valgomas, ar galintis susargdinti. Ieškant sprendimo, sako jis, kuo greičiau suveikia „nuojauta“, tuo geriau. O jei gali atpažinti šį procesą kituose, – dar geriau.

„Viena iš svarbių funkcijų, panašu, esančių FI, susijusi su empatija,“ sako jis. „Manau, empatija kilo besidalinamo maisto kontekste – labai svarbu stebėti ar tavo socialinės grupės nariai, ko nors suvalgę, nesusirgo.“ Bazinis maitinimosi nervų tinklas kartu su elementariais VENais, kai kuriose rūšyse galėjo būti pajungtas veikti ir kitose situacijose, kur reikia nuspręsti, tarkim, ar asmuo yra vertas pasitikėjimo ar geriau jo vengti. „Tad, kai kažką nujaučiame dėl maisto ar kito žmogaus, manau, čia naudojama FI žievės dalis, o VENai yra vienas iš šio tinklo produktų,“ spėja Allmanas.

Allmano darbai su genetika rodo, kad jis gali būti kažką aptikęs. Jo komanda atrado, kad VENai vienoje FI dalyje išreiškia hormonų, reguliuojančių apetitą, genus. Yra daug studijų, rodančių jungtis tarp kvapo, skonio ir stiprių

emocijų pajutimo. Pavyzdžiui, mūsų fizinė reakcija į ką nors, ką laikome moraliai pasibjaurėtinu, daugmaž identiška mūsų reakcijai į kartų skonį – tai rodo, kad šie jausmai gali kilti toje pačioje smegenų dalyje (Science, vol 323, p 1222). Kiti darbai parodė, kad, jeigu svarstant moraliai ginčytiną veiksmą, pavyzdžiui, vagystę, bus užuodžiamas bjaurus kvapas, moralinis vertinimas bus rūstesnis (Personality and Social Psychology Bulletin, vol 34, p 1096). Be to, Allmanas nurodo, kad mūsų kalboje pilna analogijų – tarkim, potyris gali būti „saldus“ arba nuo asmens gali „pykinti“. Tai nėra atsitiktinumas, įsitikinęs jis.

Apgaulingas įspūdis

Tačiau tik labai socialių gyvūnų rūšių VENai telkiasi skonio ir kvapo regionuose. Kitų, pavyzdžiui žirafų ir hipopotamų VENai išsibarstę po visas smegenis. Tačiau Allmanas nurodo, kad tai gali būti apgaulingas įspūdis, kadangi be jais išreiškiamų genų ir funkcijos supratimo, negalime net būti tikri, kiek artimos šios ląstelės žmogaus VENams. Jos netgi gali būti panašiai atrodanti kitokia ląstelių rūšis.

Bet remdamasis iki šiol gautais įrodymais, Hofas mano, kad protėviniai VENai galėjo būti labiau pasklidę, kaip yra hipopotamų smegenyse ir tik vykstant evoliucijai kai kuriose gyvūnų rūšyse susitelkė ACC ir FI regionuose – nors pripažįsta, kad neturi supratimo, kodėl taip galėjo įvykti. Jis įtaria, kad primatų smegenis formavęs evoliucinis spaudimas galėjo labai skirtis nuo variusio banginių ir delfinų evoliuciją.

Craigas siūlo vieną galimybę, regis, tinkančią visiems dideles smegenis turintiems gyvūnams. Jis pastebi, kad kuo didesnės smegenys, tuo daugiau energijos suvartoja, tad itin svarbu, kad jos veiktų kuo efektyviau. Nuolat aplinką ir joje esančius žmones ar gyvūnus stebinti sistema būtų priemonė, leidžianti greitai prisitaikyti prie situacijos ir sutaupyti energiją. „Evoliucija sukūrė energijos skaičiavimo sistemą, apjungiančią ne tik viso kūno, bet ir smegenyse kylančius jutimus,“ dėsto Craigas. Tai, kad nuolatos atnaujiname „kaip aš dabar jaučiuosi“ paveikslą, turi įdomų ir labai naudingą pašalinį produktą: mes suvokiame, kad yra tai jaučiantis „aš“. „Evoliucija sukūrė labai efektyvų energijos naudojimo skaičiavimą ir kartu kitą fenomeną, pašalinį produktą, atliekantį subjektyvų jutimų perteikimą.“

Jeigu jis teisus – o dar laukia tolimas kelias, kol galėsime būti tuo tikri, – kyla labai demotyvuojanti galimybė: sąmonė galėjo būti visai ne evoliucijos viršūnė, o tiesiog didelis, labai sėkmingas atsitiktinumas.

Vytautas Povilaitis

technologijos.lt