SVJETSKI STRUČNJAK ZA MOZAK ZA INDEX "Više vremena haluciniramo nego što vidimo stvarnost"
FOTO: Index
MAURIZIO CORBETTA, koji ovih dana boravi u Zagrebu, jedan je od najproduktivnijih neuroznanstvenika svijeta. Dobitnik je brojnih vrijednih nagrada, jedan od vodećih istraživača u Human Connectome Projectu, a citiran je preko 45.000 puta što ga smješta u jedan posto najuspješnijih na svijetu. Skoro 30 godina radi u SAD-u gdje se bavio bazičnim i kliničkim neuroznanstvenim istraživanjima a kao neurolog dao je značajne doprinose u istraživanjima moždanog udara metodama za funkcionalno oslikavanje mozga. Profesor je neurologije i neuroznanosti na Washington University u St. Louisu, a od 2016. i Sveučilišta u Padovi gdje je utemeljio i vodi Centar za neuroznanost .
Znanstvenici u posljednje vrijeme različitim metodama za oslikavanje mozga, kao što su MEG, fMRI i PET/CT, sve bolje uspijevaju istraživati mreže koje u njemu postoje, njihove međusobne povezanosti kao i utjecaje različitih strukturnih i funkcionalnih veza na ljudsko ponašanje. Novije analize pokazuju da postoji povezanost mreža u mozgu s različitim demografskim podacima, ponašanjem ljudi, sklonostima nasilju ili akademskim ostvarenjima i sl.
Prikupljanje ovakvih podataka može se primijeniti u dijagnosticiranju patoloških procesa, u praćenju procesa terapije te, što je najvažnije, u razumijevanju mehanizama normalnih i različitim patologijama promijenjenih procesa u mozgu.
Budući da Corbetta od ponedjeljka sudjeluje na međunarodnom skupu ''Workshop on Quantitative Modeling in Biomedicine'' u Zagrebu, iskoristili smo priliku za intervju s njime u foajeu hotela Palace u kojem je odsjeo. U zanimljivim odgovorima ugledni je neuroznanstvenik, među ostalim, otkrio kako mu se sviđa Zagreb, što misli o slobodnoj volji, o tome hoće li računala jednoga dana postati svjesna i koliko je ono što vidimo stvarnost.
Je li ovo prvi put da ste u Hrvatskoj?
Bio sam jednom na obali. No ovo mi je prvi put da sam u Zagrebu. Krasan je grad, pun povijesti. Prije par dana sam bio u Trstu. Sličan je Trstu s tim austrougarskim zgradama.
Kako se razvija vaše polje istraživanja i koja obećanja nudi?
Istraživanja snimanjem mozga započela su u 70-im godinama CAT skeniranjem, a u 80-ima su započela funkcionalna oslikavanja PET-om. U početku je snimanje bilo sporo, pratila se glukoza, odnosno koliko energije troši neki dio mozga, dok se kasnije, krajem 80-ih razvilo snimanje radioaktivnim kisikom koje je omogućilo znatno brže snimanje aktivnosti u mozgu u trajanju od samo 30 sekundi. Ja sam u to vrijeme došao u SAD. Početkom 90-ih započeo je razvoj fMRI-a, bez izlaganja ionizirajućem zračenju, koji mjeri metaboličke korelate aktivnosti u živčanim stanicama. Posljednjih 20-ak godina uglavnom mapiramo senzorne i kognitivne procese u mozgu. Primjerice, razlike među jezicima, razlike između shvaćanja i govorenja ili usmjeravanja pozornosti u odnosu na kretanje i sl. Zahvaljujući tome stekli smo prilično dobro znanje o tome koje su funkcije različitih regija mozga. U posljednje vrijeme istražujemo kako te regije međusobno međureagiraju, kako za vrijeme kognitivnog ponašanja tako i u mirovanju, odnosno u odsutnosti svih aktivnosti. Najzanimljivije novo otkriće je da mozak u mirovanju izgleda vrlo slično kao mozak u akciji. Naglasio bih da su u današnjim istraživanjima mozga vrlo važne matematika i fizika. Dakle, od biologije sve više prelazimo na matematičke i fizikalne analize neuroanatomije mozga tj. njegovih dinamičnih mreža. U fMRI istraživanjima tipično snimamo između 10.000 i 40.000 voksela (volumnih elemenata op.a.) u mozgu u vremenskim intervalima na razini jedne sekunde. Na taj način u svakom skeniranju prikupimo između 5 i 10 gigabajta podataka.
MOZAK OTKRIVA KAKVI SMO
Ovakva snimanja mozga već su omogućila da se vide razlike između struktura mozga osoba koje će razviti normalna i problematična ponašanja. Kako se zaključci tih istraživanja mogu primijeniti? Primjerice, hoće li ona omogućiti da vidimo što više utječe na razvoj čovjeka – njegova genetika ili odgoj?
Matematičko modeliranje otkriva da su regije u mozgu snažno sinkronizirane i organizirane. fMRI istraživanja su pokazala da svatko od nas ima između 15 i 17 neuronskih mreža u mozgu. Te mreže su povezane s različitim funkcijama: imamo mrežu za pozornost, za pamćenje, za jezik i sl. One imaju međusobnih sličnosti, no postoje i razlike. Neke nove studije pokušavaju povezati varijabilnosti u spoznajnim funkcijama s varijabilnostima u funkcionalnim neuronskim mrežama. Jedna prošlogodišnja studija pokazala je da se oko 17% varijabilnosti kod ispitanika, što je značajno, može povezati sa svojstvima koja će odrediti hoće li oni imati visoku inteligenciju, dobro razumijevanje svijeta, dobro pamćenje, viši socioekonomski status i više obrazovanje ili će s druge strane imati slabije obrazovanje, niže spoznajne funkcije, niži socioekonomski status i sl. Jedna os ponašanja povezana je s time kako su dobro dvije mreže u mozgu razdvojene. Znanstvenici sada istražuju može li se na temelju takvih podataka predvidjeti kako će se ljudi u budućnosti razviti i što će postati, ali i kako će se netko oporaviti nakon nekog oštećenja mozga kao što je moždani udar.
MOŽE LI RAČUNALO POSTATI SVJESNO?
Neki znanstvenici smatraju da je poistovjećivanje mozga s računalima možda pretjerano zbog razlika među njima u strukturi i u načinima funkcioniranja te da nemamo razloga biti uvjereni da će računala postati svjesna kada dosegnu određeni obim i određene oblike obavljanja računalnih operacija ili određene obrasce ponašanja. Što vi mislite o tome?
Računala su bitno drugačija od mozga. Sastavljena su od silicijskih čipova, vrlo brzo obrađuju informacije, a vrijeme razmjene podataka između njih je vrlo kratko, gotovo trenutno. U mozgu su brojni procesi znatno sporiji. Prijenos se ne temelji samo na električnim impulsima već i na neurokemijskim transmisijama koje su spore. U mozgu imamo golemo mnoštvo stanica, međutim, računalna moć kompjutora sada se već može uspoređivati s računalnom moći mozga. Računala u novije vrijeme počinju učiti različite stvari uz pomoć vrlo sofisticiranih algoritama – uče emocije, riječi, oblike ponašanja i sl. No veliko je pitanje hoće li ona jednoga dana, kada budu mogla raditi sve te stvari koje može i čovjek, stvarno biti svjesna. Neki znanstvenici smatraju da je za ostvarenje svijesti nužno imati arhitekturu koja će biti slična onoj koju ima mozak – da računalo može simulirati ponašanje, ali bez svijesti, odnosno bez onog iskustva svijeta kakvo mi imamo. Ja sam po tom pitanju agnostik jer ne istražujem svijest. Mislim da je mozak savršeni simulator okoliša. Kako se mozak razvija, on uči sve događaje, podražaje, odgovore na koje će naići u svijetu; uči svojstva vlastitog tijela – kontrolira tijelo pa i predstavlja tijelo. Dakle, mozak je stvoren kako bi predstavljao okoliš, tijelo i naše misli; on je svojevrsno ogledalo toga što smo naučili tijekom života. Računalo može učiniti to isto, no s potpuno drugačijom arhitekturom. Hardver će biti potpuno drugačiji. Stoga postoji mogućnost da će moći simulirati svijest, a da pritom neće stvarno imati svijest kako je mi imamo.
NA ŠTO MOZAK TROŠI SILNU ENERGIJU?
Spomenuli ste da mozak izgleda vrlo slično kada radi i kada miruje. Zašto je to tako i koje zaključke iz toga možemo izvesti?
To jedna od stvari koje mene osobno ponajviše zanimaju. Na mozak otpada samo oko 2% tjelesne mase, međutim, mozak odraslih troši oko 20% ukupne energije. Kod djece između 10 i 15 godina mozak troši čak 25% energije. Dakle, od četiri molekule glukoze, jedna odlazi u mozak. Brojne teorijske kalkulacije pokazuju da od sve te energije oko 20% odlazi na održavanje veza, sinapsi, organela u stanicama i sl. – na održavanje samog postrojenja mozga. Oko 80% troši se u signaliziranju, odnosno u procesima obrade podataka. No samo 5% troši se na aktivno ponašanje. Dakle, od svih aktivnosti oko 75% odlazi na aktivno signaliziranje u stanju mirovanja. Na ovo što mi sada radimo, razgovaranje slušanje i sl. otpada samo 5%. Pitanje je stoga što radi sva ta energija koja se troši u mirovanju? Neke studije pokazuju da se mnogo energije troši u malom mozgu, strukturi koja sadrži mnogo više stanica od velikog mozga. To je jedan od najaktivnijih dijelova u našem živčanom sustavu, a smatra se da je uređaj za učenje novih stvari. Primjerice, kad sam tek učio igrati tenis, mali mozak bio je jako aktivan. Kada sam konačno naučio, mali mozak je prestao trošiti toliko puno energije na tenis. No budući da se svi algoritmi u malom mozgu stalno održavaju u funkciji – algoritmi za igranje tenisa, za hodanje, za vožnju automobila, za čitanje itd., on troši puno energije. On u mirovanju ne koristi neki određeni algoritam, ali koristi energiju za njegovo održavanje. Dakle, mislim da mozak koristi toliku energiju kako bi održavao algoritme koji bi mogli biti korisni. Ipak, to se tek istražuje.
VEĆINU VREMENA HALUCINIRAMO
Britanski redatelj Ken Russell u svojem filmu 'Izmijenjena stanja' opisuje kako mozak uvijek nešto radi, čak i u stanjima senzorne deprivacije, kada su osjetilima uskraćeni podražaji i informacije. Neki eksperimenti pokazali su da u takvim stanjima mozak počinje stvarati halucinacije, među ostalim i religiozne te da meditacija može imati funkciju senzorne deprivacije. Koliko je ono što mi doživljavamo stvarnost?
To se događa i s pacijentima. Kada imaju izljeve u mozgu koji isključuju sustav vida, njihov mozak počinje stvarati vizualne halucinacije. Mislim da je to naznaka da ono što mi ovdje sada radimo nije samo gledanje već istovremeno i haluciniranje. Ova percepcija nije stvarna. Istraživanja su pokazala da upravo sada, dok razgovaramo, tek nekoliko bitova informacija u sekundi stiže do mozga.
Znači li to da mi više haluciniramo stvarnost nego što je uistinu doživljavamo?
Mislim da bi se tako moglo reći. Mislim da mozak popunjava mnoštvo praznina u onome što vidimo. Primjerice, naše oči pokreću se četiri puta u sekundi. Međutim, mi obrađujemo informaciju samo 15 milisekundi da bi potom uslijedila pauza od 200 milisekundi. Potom opet obrađujemo informacije 15 milisekundi. Dakle, oči se stalno pomiču, kao i naša mrežnica, međutim, mi vidimo stabilnu sliku svijeta. Naš mozak popunjava informacije koje nedostaju u onoj pauzi od 200 milisekundi. Dakle, mi svi u određenom smislu haluciniramo tj. nadopunjujemo stvarnost; haluciniramo stvarnost.
SLOBODNA VOLJA JE ILUZIJA
Kako se u tu sliku mozga uklapa ideja o slobodnoj volji? Postoji li ona uopće ili je samo iluzija?
Ne mislim da slobodna volja postoji. Slobodna volja bi se mogla definirati kao sposobnost da donesemo dobre odluke na temelju signala koje imamo u mozgu. Prije svega mi svaki dan većim dijelom ponavljamo gotovo iste stvari. Ustajemo iz istog kreveta s iste strane, odlazimo u kupaonicu, pijemo kavu, čitamo novine, odijevamo se itd. Imamo dojam da odlučujemo, međutim, naše ponašanje određuju lokalni poticaji. Vidimo kavu i poželimo popiti kavu ili je poželimo jer smo tako navikli. Dakle, mi imamo složene programe kao što je kuhanje kave koje pokrećemo kada vidimo kavu. Pritom nam se čini da donosimo odluku. U okolišu koji je pun različitih poticaja neki će biti dobri, a drugi loši za nas. Donošenje odluka u nekoj mjeri sastoji se od toga da imamo snažnu sklonost da dobri poticaji nadjačaju loše. Recimo da smo kao dijete razvili sklonost igranju računalnih igara po cijele dane. U tom slučaju će računalne igre imati veliku vrijednost za nas tako da ćemo ih željeti igrati čim vidimo računalo. Ako smo naučili svirati klavir, što je vrlo teško, u nekom trenutku on će postati dio našeg života pa ćemo, kada ga vidimo, poželjeti svirati. Ako smo naučili čitati knjige, onda ćemo nalaziti zadovoljstvo u tome da posuđujemo i čitamo knjige. Naravno, postoje situacije u kojima nam se određene stvari čine podjednako privlačnima. No i tada ono što nam se čini odlukom zapravo je nešto što iz unutrašnjosti našeg mozga izlazi na površinu u našu radnu memoriju i nama se čini da donosimo odluku. Ključno je u tom procesu da neka ideja izađe na površinu u pravom trenutku. To je ono što se obično naziva intuicijom. To je, među ostalim, razlog zašto ekonomisti nisu osobito dobri u svojim predviđanjima kretanja na burzama. Naime, mi nismo idealni promatrači, mi ne donosimo racionalne odluke utemeljene na vjerojatnostima. Mi to činimo u određenoj mjeri, međutim, tu su na djelu i brojni drugi čimbenici. Tu u biti ključnu ulogu igra tzv. intuicija, odnosno osjećaji koji dolaze iznutra i govore nam da to nešto trebamo učiniti, nešto što će nam pružiti neko zadovoljstvo na kratke staze. Zapravo mi generalno govoreći nismo osobito dobri u donošenju odluka na duge staze. To pokazuje poznati eksperiment sa sljezovim kolačićima. Uzmete dvogodišnjake, smjestite ih u sobu i date im kolačić. U SAD-u su popularni oni ružni, gumasti sljezovi kolačići kakve ja ne volim. Kažete djetetu da ne jede kolačić jer će, ako se strpi i pričeka deset minuta dobiti dva. Sve što se u sobi događa, snima kamera. Neka djeca će mirno čekati, neka će odmah pojesti svoje kolačiće, a neka će se mučiti, otrgnut će mali komadić i pokušati to prikriti. Ako pogledate što će se dogoditi s djecom 20 godina kasnije, vidjet ćete da su ona koja su se uspjela suzdržati najuspješnija. E sad, to vrijedi u našem društvu. Naime, u nekim okolnostima impulzivne odluke mogu biti korisnije za preživljavanje. Ako se nalazite u savani, oba tipa osoba mogu biti uspješna. Oni koji su reaktivni mogu brzo odlučiti hoće li se boriti ili pobjeći. Ako ste pak previše misaoni, previše spori, može vas pojesti lav. Naše društvo uglavnom je uređeno tako da je uspješnost u odlaganju zadovoljstva poželjnija osobina. Dakle, ja mislim da je slobodna volja sadržana u treningu koji je naš mozak učinio prilagođenim za okoliš u kojem živimo. To vodi do dobrih odluka. Ja ne vjerujem u to da imamo nekoga u glavi tko nam govori što da učinimo. Ja nisam dualist. Smatram da je um mozak i da je mozak um.
LIJEČENJE MOŽDANOG UDARA
Održali ste predavanje o moždanim udarima. Može li istraživanje funkcionalnih mreža u mozgu pomoći u dijagnosticiranju i liječenju posljedica?
Istraživanja su pokazala da štetu u funkcioniranju mozga ne uzrokuju samo lezije, odnosno izljevi krvi u mozak, već i raširene funkcionalne abnormalnosti u ostatku mozga. Mi metodama za funkcionalno oslikavanje mapiramo fiziološke abnormalnosti u mozgu nakon udara te gledamo kako se one održavaju na deficite u ponašanju. Ono što smo otkrili je vrlo zanimljivo. Naime, primarne, strukturalne štete koje nastaju zbog lezija uzrokuju senzorna oštećenja i motorička oštećenja. Deficiti u kognitivnim sposobnostima, kao što su primjerice jezik, pozornost i sl. mnogo bolje se predviđaju oštećenjima u funkcionalnim mrežama mozga. Ako ste liječnik, na temelju oštećenja izazvanih izravno lezijama, moći ćete predvidjeti senzorne i motoričke deficite, ali nećete moći predvidjeti ništa o kognitivnim deficitima. Ako napravite funkcionalne skenove u kliničkoj praksi, što se trenutno ne radi, ali bi trebalo, moći ćete mnogo bolje predvidjeti kognitivne deficite, primjerice u pamćenju ili u pozornosti. Nadamo se da ćemo u budućnosti imati transkranijalnu magnetsku stimulaciju ili električnu stimulaciju ili intrakranijalnu stimulaciju kojom ćemo moći uspostaviti ravnotežu u tim mrežama. Na tome sada radimo. Također smo vidjeli da se u mozgu ne zbiva ponovno umrežavanje, odnosno da se najbolje oporavljaju pacijenti koji uspijevaju povratiti stare, normalne uzorke aktivnosti. Danas već imamo funkcionalne biomarkere oštećenja izazvanih udarima i biomarkere oporavka.
Vjerujete li u definiciju prema kojoj je lijeva strana mozga više muška, a desna ženska?
Ne vjerujem. (smijeh)
Facebook
Google
