Neurobiológusok, köztük az Agy-díjas Buzsáki György (New York-i Egyetem) állítják: a mentális funkciók olyan ismert kategóriái, mint az észlelés, az emlékezet és a figyelem, tükrözik az önmagunkról szerzett tapasztalatainkat, de félrevezetőek lehetnek az agy működésével kapcsolatban.

Az idegtudósok az agy különböző területeinek feltérképezői - az őket meghatározó jellemzőké és tevékenységeké, összekötő utaké és pályáké, valamint az őket kijelölő határoké. Az agy elülső részén, közvetlenül a homlok mögött található a prefrontális kéreg, amelyet az ítélőképesség székhelyeként ünnepelnek. Mögötte a motoros kéreg, amely a mozgás tervezéséért és koordinálásáért felelős, oldalt: a halántéklebeny, amely a memóriában és az érzelmek feldolgozásában játszik szerepet. Fölöttük a szomatoszenzoros (testérző) kéreg, mögöttük a látókéreg.

Lisa Feldman Barrett, a Northeastern Egyetem pszichológusa szerint a kutatók gyakran úgy ábrázolják az agyat és annak funkcióit, ahogyan a térképészek a kontinensekre nemzeteket rajzolnak, ráadásul mindezt „régimódi térképészek” módján teszik. „Felosztják az agyat aszerint, hogy pszichológiailag, mentálisan vagy viselkedés szempontjából mi érdekli őket”, majd a funkciókat a neuronok különböző hálózataihoz rendelik, „mintha Lego-kockák lennének, mintha ott szilárd határok volnának”.

De egy szépen körülhatárolt agytérkép nem csak túlságosan leegyszerűsített, hanem félrevezető is. „A tudósok több mint 100 éve eredménytelenül keresik a határokat a gondolkodás, az érzés, a döntés, az emlékezés, a mozgás és más mindennapi tapasztalatok agyterületei között” – mondja Barrett. Egy sor újabb neurológiai tanulmány támasztja alá, hogy ezek a mentális kategóriák „rossz útmutatók az agy felépítésének vagy működésének megértéséhez”.

Az idegtudósok általában egyetértenek abban, hogy az agy fizikai szövete hogyan szerveződik bizonyos régiókba, hálózatokba, sejttípusokba. De amikor ezeket összefüggésbe hozzák olyan feladatokkal, amelyet az agy végezhet – észlelés, emlékezet, figyelem, érzelem vagy cselekvés –, „a dolgok már sokkal zavarosabbak”, állítja David Poeppel, a New York-i Egyetem idegkutatója.

Senki sem vitatja, hogy a látókéreg teszi lehetővé a látást, a hallókéreg a hallást, vagy hogy a hippokampusz elengedhetetlen a memóriához. Az említett régiók károsodása lerontja ezeket a képességeket, és a kutatók azonosították a mögöttes mechanizmusokat. De a memória például a hippokampuszon kívül más agyi hálózatokat is igényel, miközben egyre több olyan egyéb kognitív folyamatot találnak, amelynek a hippokampusz kulcsszereplője. Néha az átfedések mértéke olyan nagy, hogy a címkék kezdik elveszíteni értelmüket.

Bár a jelenlegi keretrendszer fontos felismerésekhez vezetett, „csapdákba csalt bennünket, amelyek valóban visszavetik a kutatást”, mondja Paul Cisek, a Montreali Egyetem idegkutatója, „és ez az eredmény közvetlenül hátráltatta a neurológiai és pszichológiai betegségek kezelésének fejlesztését is.”

Barrett, Cisek és más tudósok szerint ahhoz, hogy valóban megértsük, hogyan működik az agy, a tudományterület alapjául szolgáló fogalmakat radikálisan át kell alakítani. Miközben ezzel a kihívással küzdenek, új utakat fedeznek fel az agyra vonatkozó kérdéseik megfogalmazására, és új válaszokat találnak. Csak ebben a hónapban az egyik ilyen megközelítés váratlan kapcsolatot tárt fel a memóriaképzés és az anyagcsere szabályozása között. De még ha egy új keretrendszerrel sikerül is megmagyarázni az agy működését, egyes kutatók azon tűnődnek, hogy ennek a sikernek nem az lesz-e az ára, hogy elveszítjük a kapcsolatot az emberi tapasztalatokkal.

Több álneve van, mint Sherlock Holmesnak

Amikor a funkcionális mágneses rezonanciás képalkotás (fMRI) és más nagy teljesítményű technológiák lehetővé tették az élő agyak egyre kifinomultabb vizsgálatát, az idegtudósok lelkesen kezdték keresni mentális képességeink fizikai alapjait. Nagy lépéseket tettek afelé, hogy megértsük az érzékelés, a figyelem, a tanulás, a memória, a döntéshozatal, a motoros kontroll és a mentális tevékenység más klasszikus kategóriáinak neurális bázisát.

De arra is találtak nyugtalanító bizonyítékokat, hogy ezek a kategóriák és az őket támogató ideghálózatok nem úgy működnek, ahogyan azt elvárnánk. Nem csak arról van szó, hogy az agy felépítése nem tartja tiszteletben a kialakult mentális kategóriák közötti határokat. Hanem arról, hogy olyan nagy az átfedés, hogy egyetlen agyi hálózatnak „több álneve van, mint Sherlock Holmesnak”, jelenti ki Barrett.

„Könnyű rámutatni, mi az, ami nem működik. Ami nehéz, az az, hogy merre menjünk tovább, mondja Luiz Pessoa a Marylandi Egyetemről.

A közelmúltban végzett munkák kimutatták, hogy például az egyszerű szemmozgásokban az agy kétharmada vesz részt, a légzésben az agy fele. 2019-ben több tudóscsoport azt találta, hogy az ’érzékelés’ területein, például a látókéregben zajló idegi aktivitás nagy része az állat mozgására vonatkozó információkat kódolja, nem pedig az érzékszervi bemeneteket.

Ez az identitásválság nem korlátozódik az érzékelés vagy más szellemi működések idegi központjaira. A kisagyról, amely minden gerinces állat agyában megtalálható struktúra, azt hitték, hogy szinte kizárólag a motoros kontrollt szolgálja, de a tudósok rájöttek, hogy a figyelem folyamataiban, az érzelmek szabályozásában, a nyelvi feldolgozásban és a döntéshozatalban is fontos szerepet játszik. A bazális ganglionokkal, az agy egy másik ősi részével, amelyet általában a motoros irányítással hoznak összefüggésbe, hasonló a helyzet.

A zavaros eredmények egy része módszertani problémákból eredhet. Annak megállapítására, hogy az emberi agyban hol zajlanak különféle működések, az idegtudósok a kognitív folyamatokat az agyi aktivitás fMRI-vel mért mintáival hozzák összefüggésbe. A tanulmányok azonban arra utalnak, hogy a kutatóknak jobban oda kell figyelniük az irreleváns izomrángásokra és izgés-mozgásokra, amelyek megzavarhatják a leolvasásokat.

„Azt gondoljuk, hogy az eredményeink elárulnak valamit a magas szintű kognícióról”, mondja Buzsáki György, a NYU School of Medicine neurológus kutatója, „holott esetleg semmi mást nem tükröznek, csak azt, hogy a feladat miatt [az alany] szemei másképp mozognak”.

Ő és más tudósok azonban úgy vélik, hogy a legújabb eredmények egy mélyebb fogalmi problémára is rávilágítanak az idegtudományban. „Előre kialakított elképzeléseink szerint osztjuk fel az agy valós területét, feltételezve – szerintem tévesen –, hogy ezeknek az elképzeléseknek vannak határai, és ugyanezek a határok léteznek az agyműködésben is”.

2019-ben Russell Poldrack, a Stanford Egyetem idegtudósa és kollégái azt vizsgálták, hogy a mentális funkciók elismert kategóriái mennyire megfelelőek. Miután hatalmas mennyiségű viselkedési adatot gyűjtöttek össze, amelyet a kognitív kontroll különböző aspektusainak (többek között a munkamemória, a válaszgátlás és a tanulás) tesztelésére szolgáló kísérletekből nyertek, lefuttatták ezt az adathalmazt egy gépi tanulási osztályozóprogramon. Az így kapott osztályozások nem feleltek meg a várakozásoknak: összekeverték az agykutatás hagyományos kategóriáit, és új csoportokba sorolták őket, amelyek, úgy tűnt, „néhány sokkal általánosabb konstrukcióval járnak együtt”, fejtette ki Poldrack. „Ezek olyan konstrukciók, amelyekre még nincsenek címkék, és amelyek talán nem kapcsolódnak közvetlenül a tudatos tapasztalatainkhoz”.

Poldrack kollégáinak egy másik tanulmánya azt találta, hogy az észlelés vagy az emlékezet mérésére hivatott feladatok „valójában mégsem különböző konstrukciókat mérnek. Ez arra utal, hogy valójában mindkét kategória pontatlan”. Nem arról van szó, hogy az ’észlelés’ vagy a ’memória’ haszontalan kifejezés lenne. De „ha meg akarjuk érteni, hogy mit csinál az agy, valószínűleg sokkal pontosabb módszerekre van szükségünk az egyes funkciók megértéséhez”. Az a tény, hogy még az sem világos, hogyan lehet megkülönböztetni az érzékelés és a memória tesztjeit, arra utal, hogy ezek a konstrukciók „valójában talán nem is az elme valódi szervező jellemzői”.

Néhány tudós visszavág, és azzal érvel, hogy amíg tudjuk, hogy a látókéreg nem csak a látásban vesz részt, vagy hogy egy memóriahálózat többet csinál, mint amit a neve sugall, addig nem feltétlenül kell újragondolnunk magukat a kategóriákat. Azonban „egy kifejezés túlságosan tág, homályos használata néha valóban káros hatással lehet az általunk tervezett kísérletekre és hipotézisekre”, mondja John Krakauer, a Johns Hopkins Egyetem idegtudósa.

Ez talán az érzelmekkel és a hangulattal kapcsolatos kutatásokban a legnyilvánvalóbb.

A cikk folytatása itt olvasható

Forrás: quantamagazine.org