Per pastaruosius dešimtmečius tikslieji mokslai sparčiai įžengė į kadaise vien humanitarinių mokslų teritoriją. Jei prieš šimtą metų apie smegenų funkcijas galėjome tik paspekuliuoti, tai šiandien galingi trimačiai smegenų veiklos skeneriai geba realiu laiku analizuoti gyvūno nervinės sistemos aktyvumą. Nekalbu apie galingus superkompiuterius ir dirbtinio intelekto užuomazgas.
Kas yra intelektas, kas yra jausmai? Prieš daugelį metų apie tai diskutavo vien filosofai ir rašytojai. O dabar prie jų yra prisijungę psichologai, sociologai, genetikai, biochemikai ir kibernetikai. Ir būtent čia atsiranda problema.
Kiekviena mokslo šaka turi savo terminologiją, savo mokslines tradicijas, savo nuosavą požiūrį į tą patį reiškinį. Potencialiai turime kalbų Babilono problemą. Visos mokslo šakos turėtų kalbėti apie tą patį objektą. Teisingai? Mokslui turėtų būti būdinga skirtingų šakų konvergencija, nes skirtingos šakos dažnai nagrinėja tą patį reiškinį.
Būtų keista, jei filosofijoje, literatūroje, chemijoje, fizikoje ir istorijoje egzistuotų absoliučiai skirtingi žodynai, kadangi tai reikštų fundamentalią nesusikalbėjimo problemą dabarties moksle. Jei jau mokslas identifikavo už empatiją atsakingus neuronus, nuo šio fakto niekur nebepabėgsi - filosofuok nefilosofavęs, tačiau negalima patogiai ignoruoti biologinius faktus ir bandyti likti senoje sau patogioje plokštumoje ir taip kurti loginius rebusus.
Jei mes atsakome į klausimą “ar empatija yra kairės vertybė?” teigiamai, tuomet kyla loginis klausimas. Jei empatija yra vertybė, ar tai reiškia, jog empatiški šunys yra socialistai? Kokia prasmė tos filosofinės diskusijos, jei biologija turi atsakymą? Toks elgesys keistas ir primena plokščios Žemės šalininkus, skelbiančius apie NASA sąmokslą.
Visas mokslinis pasaulis senai žino apie kvantinę mechaniką, o vat mūsų mokslininkai tebebando Niutono dėsniais paaiškinti atomo sandarą. Pabandysiu skaitytojams papasakoti, koks gi yra mokslinis konsensusas apie empatiją, kas tai yra ir kodėl tai yra įdomu.
Veidrodiniai Neuronai - Empatijos Pagrindas
Veidrodinių neuronų atradimas įvyko senokai. Mokslininkų grupė iš Parmos universiteto Italijoje norėjo išnagrinėti beždžionės smegenų aktyvumą, kuomet makaka ką nors valgė. Tam jie patalpino ant primato galvos specialius elektrodus ir įrašinėjo smegenų sričių aktyvumą.
Kaip ir reikėjo tikėtis, smegenų sritys atsakingos už rankos judesius bei maisto kramtymą buvo sėkmingai aptiktos. Tačiau kokia buvo mokslininkų nuostaba, kai tos pačios sritys buvo aktyvios ir tuomet, kuomet makaka matė laboratorijoje valgantį žmogų! Vėliau paaiškėjo, jog veidrodiniai neuronai sudaro apie dešimtadalį beždžionės smegenų. Neužilgo panašus neuronai buvo aptikti ir pas žmogų.
Dabar mokslininkai mano, kad veidrodiniai neuronai yra būdingi tiems gyviems padarus, kurie gyvena stambiomis grupėmis. Tokie neuronai gerokai pagreitina bendravimą grupės arba genties viduje. Iš vienos pusės veidrodiniai neuronai yra svarbūs besivystančiam kūdikiui, nes padeda imituoti saugusiųjų veiksmus ir taip mokytis naujų įgūdžių.
Iš kitos pusės, empatijos dėka vienas žmogus gali suvokti kito žmogaus veiksmų prasmę vien tik vizualiai stebėdamas. Daktaras gali empatiškai suvokt paciento skausmą ir geriau jam padėti. Menininkas gali geriau perduoti savo jausmus, o gelbėtojas gali greičiau suprast, ar žmogus skęsta, ar tiesiog maudosi. Galu gale žiovuliu užsikrečiame irgi dėl tos pačios empatijos.
Apibendrinant, empatija sutaupo žmonėms aibę laiko, kuris kitaip būtų būtinas paaiškinti kitam asmeniui savo veiksmų motyvus. Be šių neuronų pantomima būtų mums tuščias žodis! Psichopatai ir sadistai yra vieninteliai žmonės, kurie nesugeba suvokt kito žmogaus skausmo ir pasižymi ypač cinišku elgesiu bei žiauriomis bejausmėmis žmogžudystėmis. Taip atsitinka dėl to, jog jų smegenų veidrodiniai neuronai yra genetiškai išjungti ir dėl to jie nesuvokia empatijos.
“Šuo yra geriausias žmogaus draugas” - teiginys dabar yra įgavęs ir mokslinį patvirtinimą. Mūsų keturkojai draugai yra mums empatiški: jie žiovauja kartu su mumis, jie suvokia mūsų nuotaikas ir bando mus paguosti. Prieš keletą metų mokslininkai nustatė, jog tai nėra vien emocinis šuns prisirišimas prie savo savininko. Šuo rodo empatiją ir visiškai nepažįstamam žmogui. Dar daugiau, šunys demonstruoja empatiškus jausmus ir kitos rūšies gyvūno atžvilgiu!
Lyg to būtų maža, empatijos dėka šuo gali neįtikėtinai gerai suvokti situaciją vien tik stebėdamas žmonių sąveiką! Tarkime, Jus kalbate prie pietų stalo su šeimos nariais apie maistą. Galvojate, kad Jūsų šuo nesupranta? Klystate, Jūsų šuo stebi jūsų reakciją į valgomą maistą ir iš tos reakcijos daro išvadą pas ką gi lėkštėje maistas skanesnis!
Būtent tokį eksperimentą atliko mokslininkai. Kambario priešinguose galuose stovėjo po žmogų, kiekvienas jų turėjo maisto. Į kambarį įeidavo trečias žmogus, kuris prieidavo prie kiekvieno ir paragaudavo jų maistą. Šuniui matant, žmogus arba pademonstruodavo savo nepasitenkinimą maisto skoniu, arba savo pritarimą. Šiam žmogui išėjus, šuniui buvo leidžiama pačiam prieiti prie kambaryje likusių eksperimento dalyvių. Šunys beveik visada tiesiogiai eidavo prie to asmens, pas kurį maistas turėtų būti skanesnis!
Geras klausimas būtų, ar daug gyvūnų yra empatiški? Gal tai kažkas būdingo vien tik aukštesniems gyvūnams? Gal tai tik žmogaus, kitų primatų, šunų savybė? Pasirodo, kad ne. Net tokie maži gyvūnai, kaip laboratorinės žiurkės geba demonstruot bent jau empatijos užuomazgas. Eksperimento metu žiurkės visada išlaisvindavo savo gentainį iš narvo.
Ką gyvūnai galvoja ir jaučia, ir kodėl tai turėtų būti svarbu | Carl Safina | TEDxMidAtlantic
Veidrodinių neuronų sistema
Empatijos Stebuklai
Tikri empatijos “stebuklai” buvo aptikti sekančiame eksperimente. Empatija gana netikėtu būdu pasireiškė dalyvių kūno temperatūrose. Kodėl netikėtai? Matote, visi eksperimento dalyviai buvo sveiki, nesergantys ir ligų neturintys žmonės. Eksperimento metu visi jie patogiai įsitaisė šildomoje aplinkoje ir stebėjo filmukus. Specialiai sukurtuose filmukuose, kurių iš viso buvo 8, buvo rodomi įvairūs žmonės, kurie kyšo savo kairę ranką į akivaizdžiai šaltą vandenį arba į šiltą vandenį.
Įstabiausia buvo tai, jog visų dalyvių rankų temperatūros pradėjo keistis bežiūrint filmuką, o efektas buvo stipriausias, kuomet buvo stebimas ledinis vanduo. Labiausiai keitėsi tos pačios rankos kaip ir rodomos filmuke temperatūra. Visus eksperimento dalyvius, kuriems parodė filmuką su lediniu vandeniu, supurtė juntamas šaltis. Dalyvių kūno temperatūros krito 0,2-0,3 laipsniais Celsijaus. Kitaip tariant, kūno temperatūra nukrito nuo 36,6C iki 36,3C, kas yra vienas lengvo peršalimo pradinių simptomų.
Kitas įdomus aspektas yra tai, kad reakcija į filmuką, vaizduojantį žmogų, talpinantį rankas į šiltą vandenį, tokios stiprios reakcijos nesukėlė. Filmuką stebėjusių žmonių kūno temperatūros lengvai ūgtelėjo gan nežymiai - 0,02-0,04 Celsijaus laipsnio.
Panagrinėjus, kaip laikui bėgant keitėsi žmonių temperatūros, matome, kad žmonėms rodant šilumoje esančias rankas, reakcija buvo nevienareikšmė. Pradžioje temperatūra kilo, o po to krito. Mokslininkai spėja, jog toks mažas pokytis buvo sąlygotas tuo, kad buvimas šiltame vandenyje nėra mums susijęs su grėsmėmis, tad dalyvių reakcija buvo gerokai nuosaikesnė.
Kuomet gi žmonės stebėjo šaltyje esančias kito žmogaus galūnes, jų pačių temperatūros krito pastoviai. Tai gali būti instinktyvi reakcija į šaltį, nes buvimas šaltyje mums labiau siejasi su pavojais ir galima mirtimi. Šis eksperimentas gerai parodo kokia gi svarbi yra mums empatija. Žmogus yra socialinė būtybė, tad mūsų sėkmė didžia dalimi priklauso nuo savybės kooperuotis bei gyvent sudėtinguose dariniuose.
Gebėjimas greitai įsijaust į kito kailį, gebėjimas nuspėt kito žmogaus mintis, jausmus bei motyvacijas - ši savybė po šio eksperimento gali pasirodyti beveik telepatine.
Ar Tikrai Empatija Tokia Galinga?
Šioje vietoje reiktų savęs paklausti. Jei empatija yra toks galingas stimulas, kodėl ji nedominuoja mūsų kasdienybėje? Gal visgi egzistuoja kažkokios empatijos ribos? Ir busime teisus.
Būtent šiuo klausimu susidomėjo profesorius Džefris Modžilas (Jeffrey Mogil) iš McGill universiteto. Jis paklausė savęs: Kodėl kartais mes nesame empatiški? Koks veiksnys gali blokuoti empatiją? Pasirodo, reikalas tame, kad žmogus linkęs jaust visų pirma empatiją artimam arba pažįstamam žmogui. Tai yra visų pirma socialinis bendruomenės mechanizmas. Kuomet žmogus mato kitą žmogų pirma kartą gyvenime, empatijos jausmą nuslopina tam tikras stresas arba nežinomybė dėl svetimo žmogaus. Ko tas svetimas žmogus nori? Ar jis neša grėsmę, kokie jo ketinimai, kokie jo tikslai? Ar jis yra priešiškas? Ar jis yra draugiškas?
Šiame darbe eksperimento dalyviai buvo prašomi įkišt savo rankas į ledinį vandenį, o jų neurologines reakcijas į skausmą buvo registruojamos. Dalyviai buvo padalinti į keletą grupių. Pirmi eksperimentą atliko vieni, antri eksperimentą atliko kartu su savo draugu, treti su nepažįstamu asmeniu. Kitas dvi grupes sudarė visiškai nepažįstami studentai, kuriems arba buvo duotas antidepresentas, arba buvo leista 15 minučių kartu pažaisti video žaidimą.
Visu pirma, tyrėjai pastebėjo, kad draugo buvimas šalia sukelia gerokai stipresnį skausmo pojūtį, negu tas pats veiksmas, kuomet nieko šalia nėra. Nepažįstamo žmogaus buvimas šalia lengvai sumažino skausmo pojūtį. Iš pirmo žvilgsnio rezultatai atrodytų keisti. Atsidūrus nelaimėje su pažįstamu žmogumi arba su draugu, skausmas yra išgyvenamas stipriau negu esant vienam arba su nepažįstamu. Tačiau neurologinių reakcijų tyrimai atskleidė netikėtą kaltininką - empatiją. Prie savo paties juntamo skausmo prisidėdavo skausmas matant kenčiantį draugą! Kuomet gi šalia yra nepažįstamas asmuo, dėl streso skausmo pojūtis nežymiai sumažėja, o mūsų empatija yra blokuojama.
Tačiau studijos autoriai sugebėjo rast sprendimą. Būtent tam jie palygino antidepresanto ir socialinės sąveikos poveikius. Jei antideprsantas sugebėdavo sumažint streso pojūtį, jis nesugebėjo įjungt empatijos. Tačiau užtenka dviem jaunuoliams apie penkiolika minučių “susipažint” bežaidžiant komandiniam režime video žaidimą (tyrime tai buvo Rock Band), kai empatinės reakcijos pradėdavo reikštis ir nebebuvo blokuojamos nemalonių jausmų!
Šis eksperimentas gan gerai parodo, koks gi sudėtingas ir nepaprastas socialinis sutvėrimas yra žmogus. Kažkiek juokinga yra tai, kad panašiai elgiasi ir žiurkės. Jos gelbėja tik savo gentainius, tačiau palieka bėdoje kitos rūšies žiurkes. Situacija pasikeičia tuomet, jei skirtingų rūšių žiurkės buvo kažkurį laiką laikomos bendrame narve ir galėjo viena su kita “susipažinti”. Po bendro gyvenimo žiurkės vadovo iš nelaisvės ir kitos rūšies atstovus.
Kaip matote, empatija yra greičiau mūsų savybė, negu vertybė. Vertybių mes galime atsisakyti, o nuo mūsų savybių nėra taip lengva pabėgt. Nebent Jus būtumėt sadistas arba psichopatas.
Vilniaus universiteto (VU) Gyvybės mokslų centre dirbanti dr. U. Neniškytė siekia atskleisti tikslius mūsų smegenų formavimosi mechanizmus, kurie gali būti susiję su neurovystymosi ir neuropsichiatrinių ligų, pavyzdžiui, autizmo arba šizofrenijos, priežastimis.
Smegenų schema
Ji tiria, kaip bręsta mūsų smegenys nuo 6 mėnesių iki 6 metų amžiaus, taip pat paauglystėje. Šiuo žmogaus gyvenimo laikotarpiu iš smegenų neuronų tinklo pašalinamos nereikalingos jungtys. Kartais žmogaus smegenys jų pašalina per daug ar per mažai ir taip atsiranda tokios ligos kaip autizmas ar šizofrenija. Kaip smegenys atsirenka, kurias jungtis reikėtų pašalinti? Šis klausimas labiausiai rūpi dr. U.
„Kol kas tyrinėjame normalius fiziologinius procesus. Jeigu gausime sėkmingus rezultatus, atsiras ir intervencijų galimybės. Manoma, kad autizmo sutrikimai susiję su tuo, jog smegenys pašalina nepakankamai nereikalingų neuronų jungčių. Priešingu atveju, kai smegenys pašalina per daug neuronų jungčių, gali išsivystyti šizofrenija.
Taigi mano sprendžiamas klausimas: kokiu būdu imuninės smegenų ląstelės atsirenka tas smegenų jungtis, kurias reikia pašalinti?“ - tyrimų reikšmę paaiškino dr U. „Jau turime pirmą kabliuką - žinome apie pirmąjį signalą, kuris nulemia, kurios neuronų jungtys turi būti pašalintos.
Smegenų Bangos
Suprantama, uždėjus ant galvos odos elektrodus, šį smegenų elektrinį aktyvumą galima užregistruoti. Šis metodas vadinamas elektroencefalografija (EEG) ir jis dažnai naudojamas medicinoje - pavyzdžiui, galima stebėti epilepsijos priepuolį ar narkozės gylį.
Vieno neurono aktyvumo neinvaziniu būdu matyti neįmanoma, o EEG mes stebime tūkstančius maždaug sinchroniškai sujaudinamų neuronų. Šie daugiausia yra piramidės formos ir įsitaisę didžiųjų galvos smegenų žievėje. Kai kada grupiniai nerviniai impulsai kyla periodiškai ir sukuria EEG teigiamus bei neigiamus nuokrypius - smegenų bangas, kurios tradiciškai žymimos graikiškomis raidėmis.
Smegenų bangų intensyvumas ir struktūra, priklausomai nuo fiziologinės būklės ar įvairių ligų, labai kinta. Ramybės metu, užsimerkus gumburo (smegenų dalis, apsupta pusrutulių) neuronuose kyla savaiminiai impulsai, kurie plačiu skaidulų pluoštu išplinta po visą smegenų žievę.
Tai - alfa bangos, geriausiai matomos pakaušio srityje. Ir atvirkščiai - intensyviai galvojant, įvyksta EEG desinchronizacija - bangų amplitudė smarkiai sumažėja, o dažnis padidėja (beta bangos). Tai nereiškia sumažėjusio smegenų aktyvumo, o kaip tik priešingai - tiesiog nerviniai impulsai plinta ne viena, o įvairiomis kryptimis ir suminis efektas yra mažas.
Giliai miegant, smegenų žievėje kyla didelės amplitudės lėtos delta bangos, kurių atsiradimas žvaliam suaugusiam žmogui gali rodyti sunkias smegenų ligas - nors vaikams tai yra normalus fiziologinis reiškinys. Gilią miego fazę pakeičia kita - paradoksinio miego. Įdomu, kad tada EEG matomos beta bangos - taigi, toks miegas primena aktyvų mąstymą būdravimo metu. Šioje miego fazėje didėja kraujospūdis, širdies susitraukimų bei kvėpavimo dažnis, pastebimi greiti akių judesiai, o žmogus raiškiai sapnuoja.
„Neuralink“
Smegenų elektrinis aktyvumas užrašomas ir „Neuralink“ sukurtoje sistemoje. Tik joje elektrodai nėra dedami ant galvos, o implantuojami tiesiai į smegenis - taip gaunama detalesnė informacija ir mažiau trikdžių - pavyzdžiui, akių judėjimo, mirksėjimo, net kraujagyslių pulsavimo. Be to, smegenų skystis, dangalai, kaukolė veikia kaip izoliatoriai - o tai silpnina signalus apie tūkstantį kartų.
Užtikrinant tikslumą ir saugumą, buvo sukurtas neurochirurginis robotas, kuris geba pragręžti kaukolę ir greitai implantuoti elektrodus. Nors operacija atliekama automatiškai, chirurgai ją prižiūri ir gali bet kada koreguoti roboto veiksmus.
Tradiciškai SKS buvo naudojamos elektrodų gardelės iš metalo ar puslaidininkių, bet „Neuralink“ pasuko kitu keliu. Jie sukūrė lanksčias polimero gijas, kurių viduje yra labai plonas aukso sluoksnis, o ant kiekvienos gijos yra po 32 auksinius elektrodus. Šios gijos yra pranašesnės, nes sukelia silpnesnį imuninį atsaką, be to, mažiau žalojamos kraujagyslės ir kiekviena gija implantuojama atskirai, todėl atsiveria prieiga prie didesnės smegenų dalies.
Senieji elektrodai buvo standūs, trindavosi į smegenų audinį, galiausiai aplinkinis audinys imdavo randėti, kol elektrodai nebegalėdavo registruoti neuronų signalų, net nekalbant apie toksinį poveikį pačioms smegenims. Tikimasi, kad dabar šių problemų pavyks išvengti. Visas implantas sveria keliolika gramų, o gijų storis yra apie 5 μm. Palyginimui, neurono skersmuo svyruoja tarp 10-25 μm.
Norint suprasti, ką tiksliai aptinka „Neuralink“, reikia žinoti keletą dalykų. Pirma, signalai gali būti aukšto dažnio (> 300 Hz), kuriuos sukuria atskiras neuronas (veikimo potencialai - VP), ir žemo - šie formuojasi už ląstelės ribų ir yra daugelio neuronų aktyvumo rezultatas. Nors jie yra labai panašūs į anksčiau minėtas smegenų bangas, bet jų biologinė prigimtis, kaip manoma, šiek tiek skirtinga.
Iš šių signalų gaunama informacija viena kitą papildo, o „Neuralink“ sistema geba užrašyti abu signalų tipus. Anksčiau buvo manoma, kad žemesnio dažnio signalai yra mažiau specifiški ir negali tiksliai apibūdinti judesio, bet naujesni tyrimai rodo, kad iš jų galima gauti ne mažiau informacijos, nei iš pavienių neuronų aktyvumo. Pagal šiuos signalus galima numatyti, kokius judesius žmogus planuoja atlikti. Pavyzdžiui, įsivaizduodami, kad judinate dešinę ranką, iš tiesų galite judinti pelės žymeklį ekrane arba roboto galūnę.
Antra, sudirgintas neuronas sukuria VP pagal dėsnį „viskas arba nieko“ - tai patogu koduojant signalą dvejetainėje sistemoje, nes VP susidaro (1) arba ne (0). Vadinasi, svarbus tik pats VP atsiradimo faktas, o ne amplitudė ar trukmė. Tada problema tampa klaidingai teigiami VP, kuriuos aptikti sudėtinga. Vis dėlto, „Neuralink“ inžinieriai pastebėjo, jog nustačius filtrą, kuris leistų maždaug 1 klaidingą teigiamą VP per 5 sekundes, pasiekiama geresnių rezultatų, nes nėra atmetami tikri VP, nepasiekiantys nustatyto slenksčio.
Tikimasi, kad maždaug monetos dydžio implantas realiu laiku galės registruoti, stiprinti ir analizuoti informaciją iš tūkstančių elektrodų, kuri į išorinius įrenginius būtų perduodama „Bluetooth“ ryšiu. Baterijos turėtų užtekti visai dienai, o ją pakrauti galima naktį indukciniu (bevieliu) būdu. Be abejo, yra ir sunkumų. Bet kokia invazija į žmogaus organizmą kelia infekcijos grėsmę, taip pat bendrosios anestezijos, kraujavimo - nors pastaroji ir sumažinta dėl itin plonų gijų.
Stimuliuojant elektrodais, smegenų signalus galima ne tik aptikti, bet ir sukelti. Visi mūsų pojūčiai, emocijos, mintys yra tik silpnos elektros srovės smegenyse, kurias teoriškai įmanoma sukelti išoriniais metodais. Kita vertus, kol bus sukurti kokybiški dirbtiniai pojūčiai - dar tolimas kelias, nors, tarkime, stimuliuojant pakaušinę skiltį, imituoti pavienius šviesos blyksnius nėra sudėtinga.
Neuronai smegenų žievėje yra išsidėstę ne chaotiškai, bet sudaro tam tikrą struktūrą. Pavyzdžiui, motorinę (raumenų judėjimo) funkciją atliekantys neuronai randami momeninės skilties priešcentriniame vingyje. Raumenys, kurių judesiai yra preciziški, užima santykinai didesnę žievės dalį - toks iškreiptas žmogaus vaizdas pagal užimamą žievės plotą vadinamas homunkulu - jame plaštakos ir veidas yra neproporcingai dideli. Taigi, pagal neuronų lokalizaciją galime pasakyti, kurias raumenų grupes jie valdo. Be to, SKS „mokosi“ - uždėjus jutiklius ant gyvūno galūnių, galima susieti judesius su specifinių neuronų aktyvumu - taip pasiekiamas didelis tikslumas.
Idėja paprasta - dėl ligos prarastą elektrinę smegenų funkciją pakeisti dirbtine elektronika. Tai palengvintų paralyžiuotų pacientų bendravimą, o su egzoskeletu galbūt net pavyktų atkurti judėjimo funkciją. Stimuliuojant nugaros smegenis pacientams, patyrusiems stuburo lūžį nardant ar autoavarijoje, būtų galima „aplenkti“ pažeidimo vietą. Panašiai tai padėtų ir akliesiems, ir kurtiesiems. Įprastai įvairios smegenų žievės sritys yra sujungtos tarpusavyje.
Patyrus insultą, per kelias valandas dalis nervinio audinio žūva, o aplinkinė sritis (penumbra) pažeidžiama. Kadangi jungtys tarp penumbros ir sveikos žievės zonos gali eiti per insulto sritį, jos prarandamos. Elektrodais aptinkant sveiko audinio signalus ir koordinuotai stimuliuojant penumbrą, ilgainiui tikimasi atkurti jungtis - nes padidėjusi sąveika tarp neuronų sustiprina jų tarpusavio ryšius. Nors potencialus pritaikymas medicinoje beribis, pats E.Muskas neslepia ambicijų taikyti „Neuralink“ ir sveikiems žmonėms, taip smarkiai išplėsdamas jų intelektines galimybes.
Neuralink schema
tags: #neuronai #gali #buti #prisijunge #prie