Kompjutorska simulacija moždane kore mogla bi otkriti kako ‘rade’ veze među neuronima

Svi ranije spomenuti uvidi pomogli su u razumijevanju nekih mehanizama rada živčanog sustava. Međutim, kako funkcionira sam mozak, to je u mnogim njegovim ulogama još uvijek prilična tajna. Švicarski fiziolog Walter Rudolf Hess dobio je 1949. Nobelovu nagradu za otkriće funkcionalne organizacije međumozga, tzv. diencefalona, kao koordinatora aktivnosti unutarnjih organa.

U svojim eksperimentima uvodio je vrlo tanku metalnu žičicu u različite dijelove međumozga anestezirane mačke. Kad se mačka probudila, mogao je u nje izazvati različita ponašanja putem vrlo slabih električnih impulsa.

Pritom je opažao ne samo jednostavne reakcije, već i prilično kompleksna ponašanja – između ostalog, obrambeno ili agresivno ponašanje te skutrivanje i spavanje.

Za važno otkriće povezano s radom mozga zaslužan je i američki neurofiziolog Roger W. Sperry, nagrađen Nobelovom nagradom 1981. On je znao da mozak ljudi i životinja ima dvije polutke s ponešto različitim ulogama.

Sperry je nastojao shvatiti ulogu svake polutke istražujući bolesnike u kojih su živci koji su povezivali dvije polutke mozga bili namjerno oštećeni. U to vrijeme bio je to jedan od oblika liječenja teških epileptičkih napadaja.

Svojim je promatranjima Sperry shvatio da je lijeva polutka više angažirana u apstraktnom i analitičkom razmišljanju, računanju te jezičnom izražaju i učenju jezika. Desna je polutka važnija u snalaženju u prostoru, kao i razumijevanju kompleksnih zvukova i zvučnih poruka poput muzike.

Nove teorije

U 21. stoljeću iz godine u godinu stječemo sve više uvida u to kako mozak funkcionira. Možda je i najambiciozniji projekt Europske komisije vrijedan milijardu eura, koji bi trebao izraditi kompjutorski model dijela moždane kore, a zatim simulirati kako sve te veze među svim tim neuronima funkcioniraju te što zapravo rade.

Usporedno se pojavljuju i nove teorije svijesti, za koje će tek trebati osmisliti način eksperimentalne provjere. Ipak, dojam je kako smo, za razliku od vrlo velikog napretka u razumijevanju svih drugih naših organa i organskih sustava, i dalje prilično daleko od razumijevanja što je zapravo svijest, kakva joj je materijalna podloga te kako funkcionira ljudski mozak. Za važne prodore u tom području dijelit će se, vjerojatno, barem neke Nobelove nagrade u 21. stoljeću.

Mozak ima impresivnu sposobnost analize podataka koji u njega pristižu iz unutrašnjosti organizma i iz vanjskoga svijeta. Također, dobro ih i dugoročno pohranjuje i pamti. Međutim, kakva bi bila korist od mozga kad on ne bi neprekidno bio hranjen novim informacijama? U kasnijem dijelu ovog feljtona bit će više riječi o tzv. matičnim stanicama, iz kojih danas već na zahtjev možemo razvijati ljudske “mozgove u posudicama”.

Što radi takav mozak, odsječen od svih osjetila, kao i od ostatka tijela? On možda i može razmišljati, ali nema o čemu jer nikada ništa nije vidio, čuo, osjetio niti mogao upamtiti. Slično je, donekle, s ljudima u komi koji zadrže svijest, ali ne i kontakt s ostatkom tijela i okolinom pa ostaju godinama tako zarobljeni u vlastitu tijelu, no oni barem imaju sjećanja.

Očigledno, za stvarnu korist od mozga potrebno ga je “prikopčati” na signale koji mu stižu iz unutrašnjosti organizma, kao i iz vanjskoga svijeta. Na taj način mozak postaje svjestan zbivanja u organizmu, kao i situacije u kojoj se nalazi u vanjskom svijetu, ali za to su mu potrebna osjetila.

I unutar, kao i izvan našeg organizma, neprekidno se događaju mnoge stvari. No mi nismo opremljeni da bismo ih mogli osjetiti i doživjeti baš sve. Imamo samo pet glavnih osjetila te još čitav spektar pomoćnih. Ta osjetila, međutim, sama po sebi ne percipiraju sve što bi mogla, već samo relativno uske dijelove spektra podražaja koji stižu iz okoline, a pritom su najvažniji za preživljavanje.

Možemo biti prilično sigurni da se naših pet glavnih osjetila razvilo kako bi nam pomoglo preživjeti što dulje na površini Zemlje jer, iako Zemlja lebdi u nezamislivo golemom svemiru, mi svoje živote provodimo ograničeni na relativno tanak, stvrdnuti sloj kore malenog plavog planeta, u zagrljaju također vrlo tankog sloja atmosfere koja nam osigurava kisik te magnetnog polja koje nas štiti od svemirskih zračenja.

Ovisimo o informacijama

U svemiru, primjerice, uopće nema zraka pa nam tamo sluh i njuh uopće ne bi trebali, jer tamo nema ni zvuka ni mirisa. Vidljivi spektar svjetlosti, ulovljen našim očima, samo je mali dio svih valova u prostoru koje bismo mogli vidjeti, jer naše oči ne mogu vidjeti, primjerice, zrake infracrvenog ili ultraljubičastog spektra.

Jasno je da su naša osjetila evoluirala kako bi nam pomogla kretati se našim ograničenim staništem, a ne proučavati i razumjeti svemir.

Prihvatimo li to gledište, brzo ćemo doći do zaključka kako ne možemo znati što sve postoji izvan domašaja naših osjetila. Kada ne bismo imali osjet sluha, i dalje bismo mogli preživljavati, ali teško bi nam bilo zamisliti da se zrakom možda šire zvukovi. Za istraživanje i spoznavanje svega što postoji izvan dosega naših osjetila potrebno je izraditi posebne uređaje koji omogućuju istraživanja i onog što nam je danim osjetilima nespoznatljivo, poput promatranja bakterija mikroskopom ili galaksija teleskopom.

Doista je nevjerojatno, međutim, kako su se iz naše prve stanice razvili deseci milijardi stanica koje čine mozak, a mnoge druge su se specijalizirale za dopremu informacija mozgu o stanju u unutrašnjosti organizma ili pak o vanjskom svijetu. Uz pet osnovnih osjeta – vid, sluh, njuh, okus i opip – u organizmu imamo i čitav niz raznih drugih osjeta. Svi oni pomažu mozgu održavati organizam na životu te doći u priliku razmnožavati se, a zatim i štititi potomstvo.

Osjetilo, pritom, možemo najšire definirati kao fiziološku sposobnost organizma da pribavi informacije o sebi ili okolini, ali teško je povući granicu između svega što bi se trebalo smatrati osjetom, a što ne bi.

Primjerice, imamo i osjet za temperaturu zraka ili vode u kojima se nalazimo; zatim, tzv. kinestetičko osjetilo, propriocepciju, koje nam ukazuje gdje se u kojem trenutku nalazi svaki dio našeg organizma u odnosu na drugi, čak i kada su nam oči zatvorene; pa osjet bola, ravnoteže, vibracije te raznih unutarnjih podražaja iz organizma.

U ove potonje ubrajamo razne kemoreceptore poput već opisanog karotidnog glomusa koji prati koncentracije kisika i ugljikova dioksida u krvi i dojavljuje ih centru za disanje u mozgu ili, npr., osjet gladi ili žeđi. Postoje i brojni dodatni unutarnji osjeti, poput onoga za stupanj rastegnutosti pluća i crijeva, razinu šećera u krvi, upaljenost stijenke želuca i jednjaka te ispunjenost mokraćnog mjehura i crijeva.

Evolucijska kockarnica

Neki znanstvenici smatraju da postoji i osjetilo za spolnu stimulaciju koje uključuje erogene zone kao receptore te zatim i čitav niz fizioloških reakcija na razne podražaje spolnog partnera, a važno je jer omogućuje spolnu reprodukciju. Zanimljiv je i osjećaj za prolazak vremena jer većina ljudi ima jako dobar osjećaj za količinu vremena koje je proteklo, a i mogu se probuditi nakon nekoliko sati spavanja u točno određeno vrijeme.

Treba reći kako osjeti nisu univerzalni te je u evolucijskoj kockarnici svaka vrsta, putem mutacija, razvila one osjete koji su joj najkorisniji. Neke vrste imaju iste osjete kao i mi, ali znatno bolje razvijene. Primjerice, orao ima puno bolji vid, dok pas ima znatno bolji njuh, a zečevi i antilope sluh. No neke vrste imaju osjete koje mi uopće nemamo. Šišmiši imaju eholokaciju, sposobnost orijentacije u odnosu na druge objekte interpretacijom odbijenog zvuka, tj. jeke, baš poput sonara te ga koriste za navigaciju u uvjetima bez osvjetljenja.

Možda i impresivnije, nekoliko vrsta morskih životinja ima sposobnost elektrocepcije, tj. osjeta promjene električnih potencijala u svojoj neposrednoj blizini.

Ptice i pčele mogu usmjeravati svoj let magnetocepcijom, osjećajući usmjerenje Zemljina magnetskog polja. Sipe mogu osjećati polariziranu svjetlost i koristiti je za orijentaciju tijekom oblačnih dana. Biljke imaju osjetilne organe koji registriraju vibracije, svjetlost, vodu i mirise, pa čak i određene kemikalije u prirodi. Različite su vrste razvile čitav niz svojih vlastitih osjetila kako bi stekle informacije o vanjskom svijetu i nastojale preživjeti u njemu.