Jak powstają myśli? Gdzie jest granica między podświadomością i podejmowaniem świadomych decyzji? Wreszcie, jak można badać prace struktur mózgu w czasie rzeczywistym? - Podczas gdy pacjentowi wyświetlaliśmy różne bodźce na ekranie, jednocześnie monitorowaliśmy reakcje fizjologiczne, gromadząc dane w czasie rzeczywistym i obserwując zmiany zachodzące na poziomie komórkowym. Chcieliśmy zajrzeć nie tylko do mózgu, ale do umysłu pacjenta - opowiada dr hab. Michał Kucewicz z Katedry Systemów Multimedialnych Politechniki Gdańskiej. Rozmawialiśmy o jego wynikach badań dotyczących pracy mózgu i poznania pracy neuronów podczas tworzenia myśli.
zdecydowanie popieram, rozwój nauki i medycyny jest najważniejszy
73%
popieram, ale takie badania powinny być od samego początku bardzo rygorystycznie regulowane prawnie
10%
mam mieszane uczucia, z jednej strony to fascynujące odkrycia, z drugiej przeraża mnie wizja utraty intymności własnych myśli
10%
jestem przeciw dalszym badaniom, ludzki umysł i podświadomość powinny pozostać strefą całkowicie niedostępną dla technologii
7%
Kiedy zrodził się pomysł na badania o formułowaniu ludzkich myśli?Dr hab.
Michał Kucewicz: Jeszcze podczas studiów licencjackich postawiłem sobie pewien cel: dowiedzieć się, czym jest ludzka myśl i co leży u jej podstaw. Gdybym choćby zbliżył się do odpowiedzi na to pytanie, byłoby to chyba największe osiągnięcie, jakie mógłbym sobie wyobrazić w swojej karierze. Przez dekady naukowcy opisywali różne hipotezy dotyczące abstrakcyjnych śladów pamięci, tzw. engramów, które pojawiają się w umyśle. Wśród nich warto wymienić choćby słynnego polskiego neurofizjologa Jerzego Konorskiego. Badacze ci nie mieli jednak dostępu do technologii, którą dysponujemy dziś. My, lata później, mogliśmy zobaczyć te zjawiska na własne oczy - i to uczucie jest niesamowite.
Podczas stażu podoktorskiego w Mayo Clinic opanowałem techniki stymulacji za pomocą mikro- i makroelektrod, stosowane w leczeniu padaczki u pacjentów. Następnie brałem udział w procesie diagnostycznym (z wykorzystaniem stereo EEG) i terapeutycznym osób borykających się z padaczką lekooporną. Zapragnąłem przenieść te metody do Polski. Przez kilka lat rozwiązywaliśmy problemy natury technicznej, finansowej i administracyjnej. Ponieważ mówimy o procedurach niestandardowych, musieliśmy znajdować wyjścia umożliwiające
nowatorskie podejście. Dziś mogę powiedzieć: udało się. Nasze badania to swoiste kamienie milowe - choć droga wciąż daleka.
Dlaczego akurat pacjenci z padaczką?Sama padaczka nie jest celem naszych terapii - choć pośrednio zajmujemy się także jej leczeniem. Można powiedzieć, że padaczka lekooporna daje nam unikalny dostęp do nagrań bezpośrednio z ludzkiego mózgu. U tych pacjentów leki nie przynoszą oczekiwanych efektów klinicznych - chorzy nadal doświadczają napadów, a dostępne środki terapeutyczne się wyczerpują. Jedyną opcją pozostają inwazyjne operacje: lokalizowanie i wycinanie bądź stymulowanie ognisk padaczkowych w mózgu.
Dotychczas stosowano dwie metody. Tradycyjna polega na trepanacji czaszki, po której mierzy się aktywność z powierzchni kory mózgowej. Obecnie jednak coraz częściej odchodzi się od tego rozwiązania na rzecz metody mniej inwazyjnej: nawierca się niewielkie otwory w czaszce i wprowadza sondę elektrodową. Wykonany pomiar wskazuje źródło napadów, naprowadza chirurga lub pozwala na implantację elektrody do stymulacji.
W Polsce lekooporna padaczka również jest leczona, ale nie ma dostępu do wszystkich dostępnych metod. Dzięki naszym badaniom być może uda się to zmienić. Wsparliśmy wdrożenie procedur diagnostycznych stereo-EEG, udostępniając tę metodę pierwszym siedmiu pacjentom. W tym momencie na szczeblu centralnym toczy się proces decyzyjny. Jeśli procedury zostaną wprowadzone w Polsce, będzie to oznaczać nie tylko poprawę sytuacji pacjentów, ale także szansę na prowadzenie większej liczby badań.
Dlaczego tak szybko się uzależniamy? Dr Wojciech Glac: Nasz mózg przecenia teraźniejszość nad przyszłość
Wróćmy więc do badań. Jak rozumiem, w trakcie tej procedury otrzymaliście dostęp do pacjenta i do jego mózgu.Chcieliśmy zobaczyć, co dzieje się w umyśle pacjenta podczas procesów poznawczych, np. gdy zapamiętuje on abstrakcyjne pojęcia rzeczowników wyświetlanych na ekranie komputera. Udało nam się przeprowadzić testy na wspomnianych siedmiu pacjentach z padaczką lekooporną w szpitalu we Wrocławiu oraz na ponad dwudziestu pacjentach leczonych w Czechach. Mieliśmy ograniczony czas pracy z każdym chorym, ponieważ lekarze równolegle czekali na wystąpienie napadów padaczkowych. To było nasze okno - okno na abstrakcyjny świat ludzkiego umysłu i pamięci. Gdy pacjentowi wyświetlaliśmy różne bodźce na ekranie, jednocześnie monitorowaliśmy jego reakcje fizjologiczne, zbierając dane w czasie rzeczywistym i obserwując zmiany zachodzące na poziomie komórkowym. Chcieliśmy zajrzeć nie tylko do mózgu, ale do umysłu pacjenta.
Obrazowanie diagnostyczne, choć precyzyjne co do pojedynczego piksela, ma ograniczenia w wymiarze czasowym, a procesy myślowe zachodzą w skali milisekund. Stąd wybór metody stereo-EEG. Dzięki niej mogliśmy z dokładnością do milisekund określić, co dzieje się w mózgu i co potencjalnie może dziać się w umyśle. Udało nam się zaobserwować korelaty engramów naszych abstrakcyjnych pojęć. W ten sposób mogliśmy przekroczyć granicę między organicznym mózgiem a psychiką.
Zaskoczyło nas, że procesy te zachodzą w sposób globalny. Kora mózgowa zaczyna synchronizować swoją aktywność w różnych obszarach - czuciowych, pamięciowych, kojarzeniowych - wszystko w tym samym momencie, dzięki czemu pacjent może odtworzyć w umyśle dane "coś".
Jak więc powstaje myśl? Jak to się dzieje, że w komórkach nerwowych powstają wspomnienia obrazów, zapachów czy dźwięków?Powstawanie myśli można porównać do impulsów elektrycznych, a jeszcze bardziej obrazowo - do zapalania światła w pokoju: coś w rodzaju "jest" i "nie ma", co dzieje się w sposób zsynchronizowany między wieloma neuronami i ośrodkami na różnych poziomach mózgu. Jeśli proces ten zachodzi we właściwej synchronizacji i odpowiednim
rytmie, rodzi się coś więcej niż zwykła aktywność. Gdy dostatecznie liczne i dobrze zsynchronizowane grupy neuronów działające w różnych obszarach mózgu zaczynają współpracować, umożliwia to wykształcenie się - lub inaczej pojawienie - owych fascynujących doświadczeń i zjawisk w naszym umyśle.
Można to przyrównać do synchronicznych błysków światła. Sami czasem mówimy, że jesteśmy "oświeceni", że coś nagle rozbłysło w naszym umyśle. Na poziomie impulsów elektrycznych takie właśnie zjawisko mogłoby zachodzić - gdyby neurony potrafiły świecić. Być może kryje się w tym jakieś źródło "światła"...
Z państwa badań wynika, że tuż przed tym, jak człowiek wypowie jakąś myśl, aktywują się różne części mózgu.W tym miejscu następuje przekroczenie pewnej granicy - sami nie wiemy, kiedy dany proces staje się świadomy. Zaskoczyło nas, że wyładowania neuronowe zaczynają się ok. 300 milisekund wcześniej, a szczyt osiągają tuż przed momentem wypowiedzenia słowa. To koreluje ze świadomym pojawieniem się w myśli, np. "młotka", który już jest obecny w umyśle, choć jeszcze go nie wypowiedzieliśmy. Spekulujemy, że może to być mechanizm świadomego przetwarzania, ale to wciąż pozostaje do zbadania.
Najciekawsze jest właśnie to, co dzieje się setki milisekund wcześniej - tam kryje się odpowiedź na pytanie, czym jest proces decyzyjny toczący się na pograniczu świadomości i podświadomości. Dochodzimy do zjawisk fenomenalnych i zaczynamy je odczytywać. Otwiera się przy tym całe mnóstwo nowych pytań, także tych związanych z potrzebą ochrony - wkraczamy bowiem w sferę subiektywnych i prywatnych doświadczeń człowieka.
Rozmawiając z panem, mam w głowie film "Limitless", w którym pojawił się wątek superleku otwierającego nam drogę do wszystkich wspomnień i doznań z całego naszego życia, począwszy od dzieciństwa. Wniosek był taki, że wszystko to drzemie w nas, nie potrafimy tylko znaleźć drogi do tych wspomnień.Mieliśmy przyjemność pracować z sawantem. Była to pacjentka z padaczką zlokalizowaną w części kojarzeniowej mózgu odpowiedzialnej za system semantyczny. Posiadała - jak pan to ujął - wręcz "limitless", czyli nieograniczoną zdolność zapamiętywania skojarzeń słownych. Przedstawiliśmy jej 300 powiązanych ze sobą słów, a ona zapamiętała je wszystkie - być może z wyjątkiem jednej lub dwóch par, ale wyłącznie z powodu zbyt krótkiego czasu. Jedyne możliwe wytłumaczenie tego zjawiska jest takie, że hipersynchronizacja wynikająca z patologicznego stanu padaczki generowała tego rodzaju nadzwyczajne możliwości zapamiętywania.
"Sztuczne oświetlenie jako zanieczyszczenie było ignorowane". LEDy jednak nie są takie zdrowe?
Pomijając fascynujące umiejętności, jakie posiadają sawanci, nasza pamięć wydaje się jednak zawodna. Nie jesteśmy w stanie przywołać szczegółów, które zdarzyły się wczoraj. Jadąc komunikacją miejską, nie jesteśmy w stanie przywołać koloru ubrania osoby, na którą się pewnie patrzyliśmy przez dłuższy czas.Nie oznacza to jednak, że strefa podświadoma nie ma na nas wpływu. Przeciwnie - oddziałuje na nasz charakter i na to, jacy jesteśmy. Te informacje w nas pozostają. Mówiąc kolokwialnie: nie "dokopiemy się" do nich bezpośrednio, ale to nie znaczy, że się nie kształtują. Wręcz przeciwnie - wszystkie te engramy budują to, kim jesteśmy. Ślady pamięciowe stanowią naszą tożsamość, dlatego nasze badania odpowiadają na pytania fundamentalne: kim w ogóle jest człowiek.
Nasze wybory bazują bowiem na tym, czym karmimy się na poziomie zmysłowym i poznawczym. To determinuje, kim jesteśmy - jakie filmy oglądamy, jakiej muzyki słuchamy. Z jednej strony kryje się w tym ogromny potencjał, z drugiej wielka odpowiedzialność za decyzje, które podejmujemy w życiu, i za to, co w naszym umyśle się znajduje.
Jakie są wasze dalsze plany?Kolejnym wyzwaniem jest dalsza praca nad świadomą myślą. Dzięki rozwojowi technologii rozważamy obecnie badania, które pozwoliłyby na ciągłą obserwację aktywności mózgu. Wyobraźmy sobie, że nie analizujemy już tylko półgodzinnych wycinków czasowych w warunkach szpitalnych, ale śledzimy myśli w sposób stały - np. wtedy, gdy pacjent odpoczywa lub drzemie, a jego spontaniczne myśli powracają. Będziemy mogli obserwować ich rozwój i sprawdzać, jak na przestrzeni czasu konsolidują się ślady pamięciowe.
Dzięki tym odkryciom i naszej pracy drzwi stoją otworem - nie tylko przed nami, ale także przed przyszłymi pokoleniami neuronaukowców.
Portal trojmiasto.pl nie ponosi odpowiedzialności za treść opinii. 
