Mózg nie służy do myślenia. Lisa Feldman-Barrett
jest przesiąknięte ideą, że nasz mózg jest w stanie ciągłej wojny sam ze sobą. W ekonomii modelowanie zachowania inwestorów opiera się na ostrym rozgraniczeniu między podejściem racjonalnym a emocjonalnym. W polityce spotykamy przywódców, w przypadku których zachodzi ewidentny konflikt interesów (na przykład w przeszłości pracowali jako lobbyści dla branży, którą teraz nadzorują), a którzy uważają, że są w stanie z łatwością odłożyć emocje na bok i podejmować racjonalne decyzje dla dobra ogółu. Za wszystkimi tymi wzniosłymi koncepcjami czai się mit trójdzielnego mózgu.
Mamy jeden mózg, nie trzy. Żeby zostawić za sobą starożytne platońskie zmagania, będziemy prawdopodobnie musieli przemyśleć na nowo, co to znaczy być racjonalnym, brać odpowiedzialność za własne czyny czy nawet – co to znaczy być człowiekiem.
Lekcja druga
Nasz mózg jest siecią
Przez tysiąclecia mózgi tego świata zgłębiały tajemnice mózgów tego świata. Arystoteles uważał, że mózg jest komorą chłodzącą dla serca, czymś w rodzaju chłodnicy w samochodzie. Średniowieczni filozofowie utrzymywali, że w pewnych zakamarkach mózgu mieści się ludzka dusza. Popularna w XIX wieku frenologia przedstawiała mózg jako układankę, w której każdy z puzzli odpowiadał za inną ludzką cechę – poczucie własnej wartości, destruktywność czy miłość.
Komora chłodnicza, dom dla duszy, puzzle – to wszystko tylko metafory, który miały pomóc nam zrozumieć, czym jest mózg i jak działa.
Dziś nadal zewsząd otaczają nas tak zwane prawdy dotyczące mózgu, które nie są niczym więcej jak przenośniami. Jeśli słyszeliście kiedyś, że lewa półkula mózgu jest tą logiczną, a prawa odpowiada za kreatywność – to wyłącznie metafora. Tak zresztą jak koncepcja przedstawiona w książce Pułapki myślenia. O myśleniu szybkim i wolnym psychologa Daniela Kahnemana, zgodnie z którą nasz mózg posługuje się dwoma trybami myślenia: „systemem 1”, obsługującym szybkie, odruchowe reakcje, i „systemem 2” służącym do wolniejszego, rozważniejszego przetwarzania. (Sam Kahneman mówi bardzo jasno, że system 1 i 2 są metaforami tłumaczącymi działanie umysłu, mimo to wciąż myli się je ze strukturami mózgu). W opisach niektórych naukowców ludzki umysł jawi się jako zbiór „mentalnych narządów” przyporządkowanych strachowi, empatii, zazdrości i innym psychologicznym mechanizmom przetrwania, w które wyposażyła nas ewolucja, ale sam mózg nie jest zbudowany w ten sposób. Nie „zapala się” także przy wykonywaniu określonych czynności – nie jest tak, że któreś jego obszary są włączone, a inne wyłączone – ani nie „przechowuje” wspomnień jak plików w komputerze, po to, by później je wyszukać i otworzyć. Wszystkie te przybliżenia są metaforami ukutymi na podstawie poglądów na funkcjonowanie mózgu, które obecnie już się zdezaktualizowały.
Jeśli prawdziwe mózgi nie działają tak, jak wynikałoby to z którejkolwiek z tych metafor, a trójdzielność mózgu możemy włożyć między bajki, to jaki właściwie jest ten mózg, który sprawia, że jesteśmy takimi a nie innymi zwierzętami? Jaki mózg pozwala nam współpracować, posługiwać się językiem i odgadywać, o czym inni ludzie myślą lub co czują? Jaki typ mózgu jest konieczny, żeby mógł powstać ludzki umysł?
Odpowiedź na te pytania zaczyna się od ważnego spostrzeżenia. Nasz mózg jest siecią21 – zbiorem powiązanych ze sobą elementów, które działają jak jedna całość. Z pewnością znacie inne sieci, które nas otaczają: internet jest siecią skomunikowanych ze sobą urządzeń, mrowisko tworzy sieć podziemnych, połączonych tunelami komór, zaś na naszą sieć społeczną składają się ludzie, z którymi mamy kontakt. Nasz mózg z kolei jest siecią 128 miliardów neuronów22 zespolonych w jedną, olbrzymią i elastyczną strukturę.
Określenie mózgu mianem sieci neuronalnej nie jest przenośnią23. To opis wynikający z najlepszej dostępnej wiedzy naukowej dotyczącej ewolucji mózgu, jego budowy i funkcjonowania. Jak się przekonamy, ta sieciowa struktura zaprowadzi nas o krok dalej w stronę zrozumienia, jak na podstawie naszej struktury mózgowej tworzy się ludzki umysł.
Jak 128 miliardów pojedynczych neuronów staje się jedną siecią neuronalną? Najogólniej rzecz biorąc, każdy neuron wygląda trochę jak drzewo24: składa się z gęstych, splątanych gałęzi połączonych długim pniem z korzeniami na końcu (tak, wiem, używam metafory!). Krzaczaste gałęzie, zwane dendrytami, odbierają sygnały od innych neuronów, a pień – akson – przenosi je do korzeni, skąd przesyłane są dalej.
128 miliardów komórek nerwowych każdego z was stale, dzień i noc, komunikuje się ze sobą. Kiedy neuron zostaje pobudzony, sygnał elektryczny przebiega wzdłuż jego pnia do korzeni i powoduje, że do przestrzeni między neuronami – zwanych synapsami – zostają uwolnione substancje chemiczne, które po przejściu przez szczelinę synaptyczną przytwierdzają się do rozgałęzionej główki kolejnego neuronu. Wtedy on z kolei zostaje pobudzony i voilà, informacja została przekazana.
Ten właśnie układ dendrytów, aksonów i synaps splata nasze 128 miliardów osobnych neuronów w sieć. Żeby uprościć sprawę, będę nazywać go „okablowaniem”25 mózgu.
Neurony i powiązania między nimi
Sieć naszego mózgu jest zawsze włączona. Neurony nigdy nie leżą bezczynnie w oczekiwaniu, aż coś z zewnątrz je odpali – zamiast tego bezustannie urządzają sobie pogawędki. Intensywność porozumiewania się między nimi może nasilać się lub słabnąć w zależności od tego, co dzieje się na świecie i wewnątrz ciała, ale póki żyjemy, konwersacja nigdy całkowicie nie zamiera.
Komunikacja ta jest kwestią równoważenia szybkości i kosztów. Każdy neuron odbiera informację bezpośrednio od zaledwie kilku tysięcy innych i przekazuje ją mniej więcej kilku tysiącom kolejnych, utrzymując w ten sposób ponad 500 bilionów połączeń między poszczególnymi neuronami. To naprawdę wielka liczba, ale byłaby znacząco wyższa, gdyby każdy neuron kontaktował się bezpośrednio z każdym z pozostałych. Taka struktura wymagałaby istnienia tak wielu połączeń, że mózgowi zabrakłoby zasobów do jej utrzymania.
Z tego powodu dysponujemy oszczędniejszą wersją okablowania, która przypomina globalny system transportu lotniczego (tak, tak – kolejna metafora). Transport lotniczy opiera się na sieci około 17 tysięcy lotnisk rozsianych po całym świecie. Nasz mózg transportuje elektryczne i chemiczne sygnały, sieć lotnicza zaś przewozi nas, pasażerów (i, jeśli mamy szczęście, nasz bagaż). Każde lotnisko oferuje bezpośrednie połączenia z niektórymi, ale nie ze wszystkimi portami lotniczymi. Gdybyśmy z każdego z nich mogli polecieć do każdego z pozostałych, ruch lotniczy wzrósłby o miliardy lotów rocznie, wkrótce zabrakłoby paliwa, pilotów i pasów startowych i ostatecznie cały system by się załamał. Aby temu zapobiec, niektóre lotniska biorą na siebie większe obciążenie niż pozostałe i przyjmują rolę węzłów komunikacyjnych. Nie ma bezpośredniego połączenia lotniczego z Katowic do Nowego Jorku – trzeba więc najpierw polecieć do któregoś z węzłowych portów lotniczych, na przykład do Frankfurtu, i stamtąd udać się w dłuższy lot do Stanów Zjednoczonych. Można nawet lecieć trzema samolotami, odwiedzając po drodze dwa węzły komunikacyjne. Ten elastyczny i skalowalny układ stanowi szkielet systemu podróży międzynarodowych. Pozwala on uczestniczyć w globalnym rynku nawet tym (licznym) lotniskom, które koncentrują się przede wszystkim na ruchu lokalnym.
Sieć w naszym mózgu jest zorganizowana na bardzo podobnych zasadach. Poszczególne
Na sieć naszego mózgu składają się mniejsze sieci, czy też podsieci, połączonych ze sobą neuronów. Każda z takich podsieci jest luźnym zbiorem neuronów, które podczas jej pracy stale podłączają się do niej i ją opuszczają. Pomyślcie o drużynie koszykówki złożonej z 12 czy 15 graczy, z których w każdym momencie rozgrywki na boisku znajduje się tylko pięciu. Poszczególni gracze włączają się do gry i wycofują z niej, ale mimo to wciąż traktujemy osoby na parkiecie jako jeden zespół. Podsieci działają na podobnej zasadzie: utrzymują się, mimo że konkretne neurony, które je tworzą, ciągle podłączają się i odłączają. Ta zmienność jest przykładem nadmiarowości – elementy różne pod względem strukturalnym (różne zgrupowania neuronów) pełnią tę samą funkcję. Zob. 7half.info/network.
Podana przeze mnie liczba 128 miliardów neuronów mieszczących się w przeciętnym ludzkim mózgu jest wyższa niż 85 miliardów, które zwykle można napotkać w innych źródłach. Różnica ta wynika z faktu, że neurony można liczyć na różne sposoby. Naukowcy na ogół obliczają tę wartość, stosując metody stereologiczne: za pomocą rachunku prawdopodobieństwa i statystyki oszacowują rozmiar trójwymiarowej struktury neuronalnej na podstawie dwuwymiarowego obrazowania tkanki mózgowej. 128 miliardów komórek pochodzi z artykułu, w którym używając stereologicznej metody zwanej frakcjonatorem optycznym, doliczono się 19 miliardów neuronów w kresomózgowiu (w tym w korze mózgowej, hipokampie i opuszce węchowej), kolejnych mniej więcej 109 miliardów komórek ziarnistych móżdżku oraz – również znajdujących się w móżdżku – około 28 miliardów komórek Purkiniego. Powszechniej cytowana liczba 85 miliardów pochodzi z analiz stosujących inną metodę liczenia przy użyciu frakcjonatora izotropowego, która, choć jest prostsza i szybsza, systematycznie pomija pewne neurony. Zob. 7half.info/neurons.
Mózg nie jest metaforycznie
W ludzkim mózgu znajduje się wiele typów komórek nerwowych o różnych kształtach i rozmiarach. W tej lekcji opisuję neurony piramidowe kory mózgowej.
Za używanym przeze mnie prostym terminem „okablowanie” kryją się ściśle określone konstrukcyjne detale. Ogólnie rzecz biorąc, każdy neuron składa się z ciała komórki z dendrytami – gałęziopodobnymi strukturami na szczycie (pomyślcie o koronie drzewa) – oraz aksonem – długą, pojedynczą wypustką zakończoną czymś w rodzaju korzeni. Każdy akson ma średnicę znacznie mniejszą od ludzkiego włosa i niewielkie, wypełnione substancjami chemicznymi zgrubienia na końcu. Dendryty są z kolei pełne identyfikujących je receptorów. Zwykle zakończenie aksonu jednego neuronu znajduje się blisko dendrytów tysiąca innych, przy czym nie stykają się one bezpośrednio – połączenie między nimi nazywamy synapsą. Kiedy dendryty któregoś neuronu wykrywają pojawienie się substancji chemicznych, cała komórka ulega „odpaleniu”: sygnał elektryczny zostaje przesłany wzdłuż aksonu do jego zakończenia, gdzie powoduje uwolnienie neuroprzekaźników do szczeliny synaptycznej; następnie neuroprzekaźniki te przyczepiają się do receptorów umieszczonych na dendrytach innych neuronów. (Inne komórki, zwane komórkami glejowymi, wspomagają cały proces i zapobiegają wyciekom substancji chemicznych). W ten sposób neurochemikalia mogą pobudzać lub hamować pobudzenie przyjmujących je neuronów i zmienić tempo ich wzbudzania. W toku całego cyklu pojedynczy neuron może wpływać na tysiące innych, a tysiące neuronów mogą oddziaływać na jeden, wszystko w tym samym czasie. To właśnie mózg w akcji. Zob. 7half.info/wiring.