Понимание человеческого мозга, бесспорно, является величайшим вызовом современной науке. Главенствующий подход к его изучению последние 200 лет состоял в том, чтобы найти связи между функциями мозга и его различными областями или даже отдельными нейронами (клетками мозга). Но недавние исследования всё больше указывают на то, что в попытках когда-либо понять человеческий разум, мы можем пойти совершенно неверным путём.
Идея о том, что мозг состоит из множества областей, выполняющих конкретные задачи, получила название «модулярность». На первый взгляд, она была удачной. Например, она может дать объяснение тому, как мы распознаем лица, активируя цепочку определённых областей мозга в затылочной и височной долях. Органы же управляются другим набором областей мозга. И учёные считают, что одни области — области памяти — помогают комбинировать перцепционные стимулы для создания целостных образов людей. Деятельность других областей связывалась с конкретными патологиями и болезнями.
Причина, почему этот подход был настолько популярен, отчасти обусловлена технологиями, дающими нам беспрецедентное понимание мозга. Функциональная магнитно-резонансная томография, отслеживающая изменения в кровотоке мозга, позволяет учёным видеть области, реагирующие на действия, — помогая им картировать функции. В то же время, оптогенетика, методика, использующая генетическую модификацию нейронов таким образом, что их электрическую активность можно контролировать посредством световых импульсов, может помочь нам исследовать их конкретную роль в деятельности мозга.
Хотя обе технологии дали потрясающие результаты, не ясно приведут ли они к полноценному пониманию мозга. Нейробиолог, который находит корреляцию между нейроном или областью мозга и конкретным, но в принципе условным физическим параметром, таким как боль, будет склонен прийти к заключению, что этот нейрон или часть мозга контролирует боль. В этом есть ирония, потому что даже мозг нейробиолога будет искать корреляции, какую бы задачу он ни решал.
Но что если мы рассмотрим возможность, что все функции распределены по всему мозгу и что все части мозга участвуют во всех функциях? В таком случае, найденные на настоящий момент корреляции могут быть идеальной ловушкой разума. Затем мы должны решить проблему того, как область мозга или тип нейрона порождают осмысленное, целостное поведение. В настоящий момент нет общего решения этой проблемы — только гипотезы в отдельных случаях, таких как распознавание людей.
Проблема может быть проиллюстрирована недавним исследованием, показавшим, что психоделический наркотик ЛСД способен нарушать модулярную организацию, которая может объяснять зрение. Более того, уровень дезорганизации связан с серьёзностью «расстройства личности», которое люди обычно испытывают при приёме препарата. Исследование показало, что препарат влияет на то, как несколько областей мозга взаимодействуют с остальной частью мозга, увеличивая их уровень связности. Поэтому, если мы хотим когда-нибудь понять, что такое наше самоощущение, нам нужно понять, как действует базовая связность между областями мозга как часть сложной сети.
Путь вперёд?
Некоторые исследователи теперь считают, что мозг и его болезни можно в целом понять только как взаимодействие между огромным количеством нейронов, распределённых по всей центральной нервной системе. Функция каждого нейрона зависит от функций всех тысяч нейронов, с которыми он связан. Они, в свою очередь, зависят от других. Одна и та же область или один и тот же нейрон могут использоваться во множестве контекстов, но в зависимости от контекста иметь различные специфические функции.
В действительности, может быть, мелкое нарушение этих взаимодействий между нейронами посредством лавинных эффектов в сетях вызывает такие заболевания, как депрессия или болезнь Паркинсона. В любом случае нам нужно понять механизмы сетей, чтобы понять причины и симптомы этих заболеваний. Без полной картины мы вряд ли сможем успешно лечить эти и многие другие недуги.
В частности, нейронауке нужно начать исследовать, как возникают сетевые конфигурации из непрерывных попыток мозга осмыслить мир. Нам также необходимо получить ясную картину того, как кора, мозговой ствол и мозжечок взаимодействуют с мышцами и десятками тысяч оптических и механических датчиков наших тел, формируя единую картину.
Возвращение к связи с физической реальностью — это единственный способ понять, как информация представлена в мозге. Одна из причин, почему у нас есть нервная система, в первую очередь состоит в том, что эволюция мобильности требует управляющей структуры. Когнитивные, психические функции и даже мысли могут рассматриваться как механизмы, которые эволюционировали, чтобы лучше планировать последствия движения и действий.
Таким образом, нейронаука продвинется вперёд, может быть, в большей степени фокусируясь на общих данных об активности нейронов (при помощи оптогенетики или фМРТ), не ставя целью связать каждый нейрон или область мозга с какой-либо конкретной функцией. Это может быть использовано в теоретическом исследовании сети, которое может, учитывая различные наблюдения, предоставить комплексное функциональное объяснение. На самом деле, такая теория должна помочь нам планировать эксперименты, а не наоборот.
Основные препятствия
Однако это будет нелегко. Современные технологии дóроги — в них вкладываются крупные финансовые ресурсы, а также национальный и международный престиж. Ещё одно препятствие состоит в том, что человеческий разум предпочитает простые решения сложным объяснениям, даже если первые могут ограничивать способность объяснять полученные данные.
Все отношения между нейронаукой и фармацевтической индустрией также построены на модулярной модели. Типичные стратегии, когда дело касается общих неврологических и психиатрических заболеваний — выявить один тип рецептора в мозге, на который можно воздействовать лекарствами для решения всей проблемы.
Например, СИОЗС (селективные ингибиторы обратного захвата серотонина), блокирующие поглощение серотонина в мозге, в настоящее время используются для лечения ряда различных психических расстройств, включая депрессию. Но они не действуют в случае многих пациентов, и может быть, когда они действуют, причиной является эффект плацебо.
Подобным образом эпилепсия сегодня широко рассматривается, как единое заболевание и лечится противосудорожными препаратами, которые работают, ослабляя активность всех нейронов. Такие препараты работают не во всех случаях. В самом деле, может оказаться так, что любое минутное расстройство цепей в мозге, возникающее из-за одного из тысяч различных триггеров, уникальных для каждого пациента, может привести мозг в эпилептическое состояние.
Таким образом, нейронаука постепенно теряет направление на своём предполагаемом пути к пониманию мозга. Совершенно необходимо, чтобы мы сделали из этого правильные выводы. Мало того, что это может стать ключом к пониманию некоторых из самых больших тайн, известных науке, таких как сознание, это может также помочь в избавлении от огромного количества изнуряющих и дорогостоящих проблем со здоровьем.
