Możliwości i granice neurobiologii

Jej błyskawiczny rozwój umożliwił niezwykle szybki rozwój technologiczny, dzięki któremu rzeczy, uważane za absolutnie niewykonalne jeszcze kilka dekad temu, prześcignęły pomysły wspaniałych przecież, wizjonerskich autorów science fiction z połowy zeszłego stulecia.

Z jednej strony postęp neurobiologii umożliwił badania redukcjonistyczne na poziomie molekularnym i submolekularnym. Poznaliśmy subtelne struktury związane z funkcjami komórek neuronów i procesy biochemiczne i elektrochemiczne realizujące te funkcje. Dowiedzieliśmy się jak neurony się tworzą, rozwijają, zmieniają pod wpływem środowiska, jakie mechanizmy powodują ich różnicowanie i wędrowanie po powstaniu we właściwe dla nich miejsca w mózgu. Zdobyliśmy też wiedzę o tym, co utrzymuje neurony w pełni sprawności, pozwalając im funkcjonować przez dziesiątki lat. Wreszcie poznaliśmy drogi, którymi neurony dochodzą do końca swych dni, czy to w wyniku gwałtownej, dramatycznej śmierci nekrotycznej, czy też na drodze programowanego przez geny łagodnego umierania w procesie apoptozy. Wiedząc, co neuronom szkodzi, a co pomaga, możemy się pokusić o rozwijanie metod pozwalających na ich dłuższe i sprawniejsze funkcjonowanie.

Neurobiologia pozwala nam też poznawać kolejne, coraz wyższe szczeble funkcjonowania układu nerwowego. W pierwszym rzędzie pozwoliła nam poznać, w jaki sposób neurony informują się wzajemnie, w jaki sposób aktywność generowana w jednej komórce przenosi się na drugą. Poznaliśmy wiele szczegółów budowy połączeń między neuronami – synaps, a także nauczyliśmy się, jak na poziomie synaps manipulować przekazywaniem sygnału, potęgować go lub hamować za pomocą substancji chemicznych, pełniących role leków, lub trucizn (często w zależności od dawki). Zaczynamy również symulować działanie złożonych sieci neuronalnych metodami komputerowymi, ale równocześnie, dzięki technikom neuroobrazowania, możemy obserwować działania całych realnych sieci neuronalnych i modyfikować wydajność wybranych ich połączeń, jak to się dzieje w procesie uczenia się. Wiemy też, a właściwie zaczynamy poznawać, jak neurony i ich sieci tworzą obwody funkcjonalne w mózgu. Jeżeli do niedawna byliśmy przekonani, że przyczyną zasadniczą większości chorób psychicznych były defekty przekazywania sygnałów na synapsach (możliwe często do korygowania lekami psychotropowymi), obecnie zaczynamy przyczyn chorób upatrywać nie tyle w ogólnym deficycie transmisji synaptycznej, ale w lokalnych, określonych uszkodzeniach sterujących mózgiem obwodów neuronalnych, które można korygować technikami neurochirurgicznymi, zwłaszcza poprzez głęboką stymulację określonych obszarów mózgu przez wszczepione tam elektrody.

Techniki neuroobrazowania, dzięki którym widzimy na bieżąco, które okolice mózgu się aktywują przy jakich czynnościach (fizycznych i psychicznych), pozwoliły nam na usiłowania znalezienia neurobiologicznych podstaw najwyższych czynności naszego mózgu, których badanie było jeszcze trzydzieści lat temu zarezerwowane dla filozofów i teologów. Nawet tak wysublimowane procesy, jak ekstazy religijne potrafimy łączyć z określonymi strukturami mózgu (w tym wypadku z korą wyspową, której aktywność napadowa towarzyszy – lub generuje – przeżycia mistyczne, występujące w czasie tak zwanych drgawek Dostojewskiego).

Mózg, który funkcjonalnie jest organem służącym do przeżycia osobnika i umożliwienia mu przekazania własnych genów w następne pokolenia, zarządza właściwie wszystkim, prawie wszystkie nasze czynności życiowe są więc związane z kontekstem neurobiologicznym. Nie tylko poznanie i emocje, ale także czynności niższego rzędu, takie jak krążenie krwi, wydalanie moczu, perystaltyka jelit czy orgazmy, są sterowane przez układ nerwowy. Poznajemy też coraz lepiej neurobiologiczne podstawy funkcjonowania społecznego. Stosunkowo niedawno odkryto system neuronów w mózgu umożliwiający rezonans naszych układów motorycznych z motoryką osób znajdujących się z nami w kontakcie wzrokowym. Jest to system neuronów lustrzanych, dzięki któremu automatycznie imitujemy liczne ruchy obserwowane u innych, w tym ruchy mimiczne – dzięki neuronom lustrzanym automatycznie odpowiadamy uśmiechem na uśmiech. Ten system umożliwia nam zrozumienie stanu emocjonalnego innych osób, co jest rzeczą pierwszorzędnej wagi w kontaktach w grupie. Ale poza umiejętnością wczucia się w emocje innych potrafimy także wczuć się w tok rozumowania innych i zgadywać ich myśli – posiadamy coś, co nazywamy teorią umysłu. Klasyczną sytuację, w której dochodzi do maksymalnego uruchamiania tej funkcji jest pojedynek szachistów, ale jak często teorię umysłu wykorzystujemy w czasie rozmowy z szefem. Badania neuroobrazowania pozwalają nam rozpoznać struktury mózgu zaangażowane w teorię umysłu. Blokując odpowiednie miejsce – jest to złącze pomiędzy korą ciemieniową a skroniową – przy pomocy przezczaszkowego drażnienia silnym polem magnetycznym możemy na czas tej stymulacji pozbawić badanego teorii umysłu. W tym stanie traci on na przykład możność wydawania ocen moralnych, gdyż do oceny czyjegoś zachowania musimy wiedzieć, co ocenianym powodowało.

Jakież możliwości stoją przed neurobiologią? Wydaje się, że olbrzymie, ale trudno przewidzieć te, których jeszcze nie znamy. Polem badania nauki nie są bowiem poszczególne dziedziny wiedzy. Przedmiotem nauki jest niewiadome. Poważne odkrycia naukowe to często dzieło przypadku, trafiającego na wykształcony umysł badacza. Pewno po dziś dzień nie wiedzielibyśmy nic o neuronach lustrzanych i nie podejrzewali ich istnienia, gdyby w laboratorium Giacomo Rizolattiego pewien uczony odwiedzający kolegę nie chwycił machinalnie w palce orzeszka, który miała chwytać właśnie badana małpa.

Ogólnie można tylko założyć, że te ogromne potencjalne możliwości neurobiologii leżą w dwóch dziedzinach – czystego poznania oraz praktycznego wprowadzenia w życie odkryć tej nauki. W tej drugiej dziedzinie mamy fenomenalne sukcesy: osoby sparaliżowane, myślą sterujące komputerem, a przez to całym swoim otoczeniem, osoby, które po utracie wzroku z zaimplantowanymi sztucznymi siatkówkami mogą prowadzić samochód, ostatnio mówi się o obrazowaniu właśnie śnionych snów na ekranie monitora, przy pomocy techniki tomografii pozytonowej, a więc wejściu w naprawdę najintymniejsze sfery świadomości przez obserwatora z zewnątrz.

I w tym miejscu dochodzimy do zagrożeń – do potencjalnej ciemnej strony zastosowań neurobiologii. Możność czytania w myślach innych, tworzenie superdetektorów kłamstwa, przewidywanie, czy dziecko w przyszłości stanie się geniuszem czy psychopatą to jeszcze nieistniejące, ale nie niemożliwe do zastosowania efekty rozwoju neuroscience.

Ale czy zawsze bezpieczne? Nie ma sensu przytaczać tu wizji wielkich twórców literatury sci-fi, jak Asimova czy Lema, ale niedawno (24 XI 2011) wysłuchałem doskonałego referatu profesora Leszka Kaczmarka, opowiadającego o genie dicer, którego nokaut u dojrzałej myszy powodował najpierw silny wzrost kolców synaptycznych (miejsc osadzanie się synaps) powodujący znaczny wzrost funkcji kognitywnych, a następnie doprowadzał do śmierci neuronów. To zupełnie jak w „Kwiatach dla Algernona” – słynnym opowiadaniu Daniela Keyesa sprzed ponad pół wieku.

A inne czarne wizje. Najłatwiej sięgnąć tu do pisanej na poważnie książki zmarłego niespełna trzy miesiące temu José Delgado o społeczeństwie psychocywilizacyjnym (José Manuel Rodriguez Delgado (1969), Physical Control of the Mind: Toward a Psychocivilized Society) Delgado stosował implanty elektroniczne działające na nagradzające i awersyjne okolice podkorowe u zwierząt i aktywując je drogą radiową mógł kierować ich zachowaniem. Szczególnie spektakularne były pokazy tych implantów wszczepionych bykom bojowym (Delgado był Hiszpanem). W książce Delgado pisze o zaletach stosowania takich implantów u ludzi, aby modyfikować ich zachowania, zwłaszcza, jeżeli zachowują się, z punktu widzenia władz, niepoprawnie.

Najbardziej niepokojącym pytaniem jest to, czy zastosowanie neurobiologii do psychocywilizowania społeczeństwa leży już poza granicami jej możliwości, czy jednak w możliwości tej granicach?

Jerzy Vetulani

http://vetulani.wordpress.com