9 κρίσιμα ερωτήματα για τον ανθρώπινο εγκέφαλο

(Βήμα Science) Η λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου και η ταυτότητα της συνείδησης επιφυλάσσουν στην επιστήμη πολλές ακόμη εκπλήξεις. Τα πρόσφατα ανατρεπτικά ευρήματα μας δίνουν ωστόσο μια «γαργαλιστική» πρόγευση. Τώρα ξέρουμε ότι οι νευρώνες αναγεννώνται, είδαμε τις αναμνήσεις να δημιουργούνται και μάθαμε ότι δεν είναι το μέγεθος που κάνει έναν εγκέφαλο εξυπνότερο...

1. Από τι είναι φτιαγμένες οι αναμνήσεις; (Εmma Young)

Οι αναμνήσεις είναι το βασικό υλικό της σκέψης. Συμβουλευόμαστε τα αποθέματα γνώσης μας κάθε φορά που εκτελούμε μια εργασία, που επικοινωνούμε μέσω της ομιλίας ή που σχηματοποιούμε ακόμη και τις πιο απλές έννοιες. Παρ΄ όλα αυτά η «υλική» μορφή τους αποτελεί μυστήριο. Ποιες μεταβολές συντελούνται στον εγκέφαλο όταν μια νέα ανάμνηση κωδικοποιείται;

Ενα πράγμα το οποίο γνωρίζουμε με βεβαιότητα είναι ότι ο σχηματισμός των αναμνήσεων έχει σχέση με την ενίσχυση των συνάψεων που συνδέουν τα νευρωνικά κύτταρα. Μελετώντας θαλάσσια σαλιγκάρια, τα οποία έχουν ένα σχετικά απλό νευρικό σύστημα, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Κέλσι Μάρτιν του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες παρακολούθησε πέρυσι για πρώτη φορά αναμνήσεις να σχηματίζονται, με τη μορφή νέων πρωτεϊνών που εμφανίζονται στις συνάψεις.

Πού όμως αποθηκεύεται μια γνώση μέσα στον πολύπλοκο εγκέφαλο των θηλαστικών; Οι βραχυπρόθεσμες αναμνήσεις, όπως ένας αριθμός τηλεφώνου που θα χρησιμοποιήσουμε σύντομα, φαίνονται να αποθηκεύονται στον ιππόκαμπο, μια δομή με δύο συμμετρικά τμήματα χωμένα βαθιά μέσα στα δύο ημισφαίρια του εγκεφάλου. Το 2008 η Κόρτνεϊ Μίλερ και ο Ντέιβιντ Σουέτ του Πανεπιστημίου της Αλαμπάμα κατέγραψαν σε ποντικούς την ακόλουθη διαδικασία. Κατά την πρώτη ώρα αφότου συντελούνταν ένα αξιομνημόνευτο γεγονός, σημειώνονταν στο DΝΑ των νευρώνων του ιππόκαμπου μεταβολές οι οποίες άλλαζαν τις παραγόμενες πρωτεΐνες. Κατά την επόμενη εβδομάδα παρόμοιες μεταβολές σημειώνονταν στα γονίδια νευρώνων του φλοιού. Αυτές οι δεύτερες μεταβολές φαίνονταν να είναι μόνιμες, υποδηλώνοντας ότι εκεί αποθηκεύονται οι μακροπρόθεσμες αναμνήσεις. Οι δύο ερευνητές πιστεύουν ότι είδαν βραχυπρόθεσμες αναμνήσεις να σχηματίζονται στον ιππόκαμπο και στη συνέχεια να γίνονται μακροπρόθεσμες στον φλοιό.

Ο εγκέφαλος δίνει περισσότερη προσοχή στα πράγματα που μας τρομάζουν, εφόσον η ανάμνησή τους μπορεί πολλές φορές να μας σώσει τη ζωή. Είναι γνωστό ότι μια δομή που βρίσκεται δίπλα στον ιππόκαμπο, η αμυγδαλή, παίζει κάποιο ρόλο στη χάραξη αυτού του ανεξίτηλου σημαδιού. Πέρυσι μια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τη Σίνα Τζόσελιν του Νοσοκομείου Παίδων του Τορόντο, πέτυχε να σβήσει την ανάμνηση ενός τρομακτικού θορύβου σε ποντικούς νεκρώνοντας τους νευρώνες της αμυγδαλής, που οι συνάψεις τους είχαν ενισχυθεί μετά την έκθεση σε αυτόν τον θόρυβο. Ηταν η πρώτη φορά που μια συγκεκριμένη ανάμνηση ανιχνεύτηκε στα νευρωνικά κύτταρα που την είχαν κωδικοποιήσει.

Απέχουμε όμως ακόμη πολύ από το να δούμε μια ανάμνηση να σχηματίζεται στον εγκέφαλο ενός ανθρώπου.

2. Μπορούμε να αναπλάσουμε τον εγκέφαλο; (James Mitchell Crow)

Εχετε γεννηθεί με όλα τα εγκεφαλικά κύτταρα που θα έχετε για όσο θα ζείτε, έτσι λέει η θεωρία.

Τέρμα όμως οι θεωρίες. Στη δεκαετία του 1990 τα δόγματα ανατράπηκαν με την ανακάλυψη ότι τα θηλαστικά, περιλαμβανομένων των ανθρώπων, δημιουργούν καινούργιους νευρώνες κατά τη διάρκεια της ζωής τους. Στους ανθρώπους αυτή η «νευρωνογένεση» έχει παρατηρηθεί σε δύο σημεία: οι νευρώνες που δημιουργούνται στον οσφρητικό βολβό φαίνονται να εμπλέκονται στην εκμάθηση νέων οσμών, ενώ εκείνοι που δημιουργούνται στον ιππόκαμπο συνδέονται με τη μάθηση και τη μνήμη.

Η ανακάλυψη ότι νέοι νευρώνες μπορούν να ενσωματωθούν στον ενήλικο εγκέφαλο εγείρει ενδιαφέρουσες δυνατότητες: θα μπορούσε αυτή η διαδικασία να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία ασθενειών του εγκεφάλου όπως η νόσος του Πάρκινσον ή του Αλτσχάιμερ;

Το ζητούμενο θα είναι να επιτευχθεί η αντικατάσταση των κυττάρων που νοσούν με ακριβώς τους κατάλληλους νευρώνες, λέει ο Τζεφ Μάκλις, ο οποίος μελετά τη νευρωνογένεση στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης. Σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις, το ανθρώπινο νευρικό σύστημα αποτελείται από 10.000 διαφορετικά είδη νευρώνων. Αυτή η τεράστια πολυπλοκότητα σημαίνει ότι δεν μπορεί κανείς απλώς να αντικαταστήσει ένα παλιό κύτταρο με οποιοδήποτε νέο κύτταρο παράγεται από τη φυσική νευρωνογένεση. Ωστόσο ίσως υπάρχουν τρόποι να αναπτυχθούν νευρώνες κατά παραγγελία.

Ο Ολε Λίντβαλ του Πανεπιστημίου του Λουντ της Σουηδίας έχει δείξει τι μπορεί να είναι δυνατό. Πήρε νευρώνες που παράγουν ντοπαμίνη από έμβρυα τα οποία είχαν προκύψει από άμβλωση, τους μεταμόσχευσε στον εγκέφαλο ανθρώπων οι οποίοι έπασχαν από τη νόσο του Πάρκινσον και έδειξε ότι οι νέοι νευρώνες μπορούν να βελτιώσουν την εγκεφαλική λειτουργία, αν και η θεραπεία δεν λειτουργεί για όλους. Ο κ. Λίντβαλ διερευνά τώρα τρόπους για να κατασκευάσει αυτούς τους εξειδικευμένους νευρώνες από εμβρυακά βλαστικά κύτταρα ή από βλαστικά κύτταρα που έχουν προκύψει από τον αναπρογραμματισμό ενήλικων δερματικών κυττάρων.

Ο κ. Μάκλις έχει επίσης διαπιστώσει ότι ακόμη και σε σημεία του εγκεφάλου όπου δεν παρατηρείται νευρωνογένεση υπάρχουν μικροί αριθμοί «κυττάρων-γεννητόρων», οι οποίοι έχουν απομείνει από την ανάπτυξη του εγκεφάλου στο στάδιο της μήτρας. Δεν πρόκειται για πραγματικά βλαστικά κύτταρα, αλλά έχουν κάποιες ικανότητες νευρωνογένεσης.

Ο ερευνητής έχει δείξει ότι, τουλάχιστον σε ζώα, οι γεννήτορες αυτοί μπορούν να ρυθμιστούν έτσι ώστε να σχηματίσουν λειτουργικούς νευρώνες. Σε πειράματα σε ποντικούς έχει ανακαλύψει χημικές εντολές οι οποίες μπορούν να ρυθμίσουν αυτούς τους γεννήτορες ώστε να μετατραπούν σε κινητικούς νευρώνες τα κύτταρα τα οποία βλάπτονται από τις νόσους των κινητικών νευρώνων (ΜΝD).

«Είμαι ιδιαίτερα αισιόδοξος ως προς τη ρύθμιση της νευρωνογένεσης σε φυσιολογικά μη νευρωνογονικά σημεία του εγκεφάλου» δηλώνει ο κ. Μάκλις. «Το νευρικό σύστημα όμως έχει κατασκευαστεί με μεγάλη ακρίβεια και θα πρέπει και εμείς να το ανακατασκευάσουμε με την ίδια ακρίβεια».

3. Τι είναι οι νευρώνες -καθρέφτες; (Helen Thomson)

Ο ύπνος εθεωρείτο ως τώρα μία από τις δύο βασικές μορφές της ανθρώπινης συνείδησης. Η επιστήμη όμως αρχίζει σιγά σιγά να ανακαλύπτει και άλλες «Οταν χαμογελάς ολόκληρος ο κόσμος χαμογελάει μαζί σου» τραγουδούσε ο Λούις Αρμστρονγκ. Θα αναφερόταν μάλλον σε αυτό που ορισμένοι θεωρούν μια από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις της νευροεπιστήμης: τους νευρώνες καθρέφτες.

Τα κύτταρα αυτά εντοπίστηκαν στους μακάκους στη δεκαετία του 1990, όταν οι ερευνητές κατέγραφαν με ηλεκτρόδια τις διεργασίες του εγκεφάλου των ζώων την ώρα που αυτά εκτελούσαν διάφορες εργασίες. Ενώ πολλοί νευρώνες δραστηριοποιούνταν όταν τα ζώα εκτελούσαν μια ενέργεια, ένα υποσύνολο νευρώνων δραστηριοποιούνταν επίσης όταν τα ζώα έβλεπαν κάποι ον από τους ερευνητές να εκτελεί την ίδια ενέργεια. Διαφορετικές ομάδες νευρώνων καθρεφτών δραστηριοποιούνταν για διαφορετικές ενέργειες.

Οι νευροεπιστήμονες υπέθεσαν ότι στους ανθρώπους οι νευρώνες καθρέφτες ενδεχομένως αντιπροσωπεύουν τη νευρωνική βάση της ταύτισης. Θα μπορούσαν επίσης να συμβάλουν στη μίμηση και στη μάθηση και ίσως και στην κτήση της γλώσσας.

Ο εντοπισμός νευρώνων καθρεφτών στους ανθρώπους ήταν δύσκολος, οι λειτουργικές μαγνητικές τομογραφίες έδειξαν όμως ότι ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου- οι οποίες ονομάστηκαν «συστήματα καθρέφτες»- «φωτίζονται» όταν εκτελούμε και όταν παρακολουθούμε την ίδια ενέργεια. Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι οι άνθρωποι που παρουσιάζουν μεγαλύτερη δραστηριότητα στα συστήματα καθρέφτες φαίνονται να είναι καλύτεροι στην κατανόηση των συναισθημάτων των άλλων ανθρώπων. Αντιστρόφως, η μικρότερη δραστηριότητα στα συστήματα καθρέφτες έχει συνδεθεί με τον αυτισμό και επίσης με την ψυχοπάθεια- διαφορετικές παθήσεις που όμως διακρίνονται αμφότερες για τα χαμηλά επίπεδα ταύτισης. Η ομάδα της Νίνα Μπάιν του Πανεπιστημίου του Μάαστριχτ της Ολλανδίας πρόσφατα ανίχνευσε μηχανισμούς αναστολής οι οποίοι δίνουν ενδείξεις για το πώς μπορούμε νοητικά να μιμηθούμε μια ενέργεια χωρίς στην πραγματικότητα να την εκτελούμε.

Παρ΄ όλα αυτά ορισμένοι ερευνητές αμφιβάλλουν αν τα συστήματα καθρέφτες μπορούν να αναλάβουν αποκλειστικά την ευθύνη για την ταύτιση. «Η κατανόηση των πράξεων κάποιου άλλου και η ταύτιση αποτελούν τεράστια γνωσιακά επιτεύγματα» λέει η Σεσίλια Χέιζ, ψυχολόγος του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης. «Το να λέμε ότι υπάρχει ένα ξεχωριστό νευρωνικό σύστημα που ευθύνεται για αυτές δεν είναι λογικό».

Ο Μάρκο Ιακομπόνι, νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες, υποστηρίζει ότι έχει δει σε ανθρώπους μεμονωμένα εγκεφαλικά κύτταρα να συμπεριφέρονται σαν νευρώνες καθρέφτες. Εκανε αυτές τις παρατηρήσεις όταν κάποιος επιληπτικός υποβαλλόταν σε διερευνητική χειρουργική επέμβαση στον εγκέφαλο προκειμένου να διαπιστωθεί η αιτία της επιληψίας του. Τα αποτελέσματα των ερευνών του δημοσιεύτηκαν τον περασμένο Απρίλιο στο έντυπο «Current Βiology».

4. Με πόσους τρόπους μπορούμε να έχουμε συνείδηση; (Linda Geddes)

Τα συστήματα-καθρέφτες ενεργοποιούνται όταν εμείς οι ίδιοι εκτελούμε μια ενέργεια και όταν βλέπουμε κάποιον άλλον να την εκτελεί. Θεωρούνται η βάση της ταύτισης και της μίμησης, η λειτουργία τους όμως αποτελεί άλυτο παζλ Νομίζετε ίσως ότι η συνείδηση είναι σαν ένας διακόπτης, είτε είναι «ανοικτός» είτε «κλειστός». Η πραγματική εικόνα όμως αποδεικνύεται πλέον αρκετά θολή, εγείροντας αμφισβήτηση ως προς την αντίληψη που έχουμε για τη συναίσθηση και την ελεύθερη βούληση και εγείροντας ζητήματα συναίνεσης στους ασθενείς που βρίσκονται σε κώμα.

Παλιότερα εθεωρείτο ότι υπάρχουν μόνο τρεις καταστάσεις συνείδησης, εξηγεί ο Ανταμ Ζέμαν της Χερσονησιωτικής Ιατρικής Σχολής του Εξετερ της Βρετανίας. «Είτε είναι κανείς ξύπνιος είτε κοιμάται,και αν κοιμάται βρίσκεται σε κατάσταση ύπνου με όνειρα ή σε κατάσταση ύπνου χωρίς όνειρα».

Οι απεικονίσεις του εγκεφάλου όμως δείχνουν ότι υπάρχουν περισσότερες καταστάσεις. Ας πάρουμε για παράδειγμα την υπνοβασία, η οποία παρουσιάζεται σε έναν στους είκοσι ενηλίκους. «Ο εγκέφαλος του υπνοβάτη βρίσκεται κυριολεκτικά σε μια κατάσταση μισοξύπνιου-μισοκοιμισμένου» λέει ο ειδικός. Ερευνητές κάποτε οδήγησαν έναν υπνοβάτη σε έναν εγκεφαλικό τομογράφο και παρατήρησαν ότι ενώ μεγάλο μέρος του φλοιού- που εμπλέκεται στη συναίσθηση και στη συνείδηση- ήταν εκτός λειτουργίας, άλλες περιοχές του εγκεφάλου του ήταν ενεργοί, περιλαμβανομένων εκείνων που συνδέονται με τα συναισθήματα.

Παρόμοιες αλληλοεπικαλύψεις θα μπορούσαν ίσως να εξηγήσουν άλλες παράξενες καταστάσεις συνείδησης. Στον ύπνο με όνειρα- γνωστό και ως ύπνο RΕΜ- είμαστε ακίνητοι επειδή μια περιοχή του εγκεφαλικού στελέχους, που λέγεται γέφυρα, μπλοκάρει τα σήματα προς τους μυς. Οι άνθρωποι που παρουσιάζουν τη διαταραχή της συμπεριφοράς RΕΜ δεν έχουν αυτόν τον μηχανισμό αναστολής και ενεργούν σωματικά βάσει των ονείρων τους. Η αντίθετη πάθηση, γνωστή ως παράλυση ύπνου ή υπνοπαράλυση, παρατηρείται όταν οι άνθρωποι ξυπνούν αλλά εξακολουθούν να μην μπορούν να κινηθούν.

Ισως επίσης υπάρχουν κάποια ως τώρα απαρατήρητα σημεία-«σταθμοί» στο λυκόφως ανάμεσα στη συνείδηση και στο κώμα. Τον περασμένο Φεβρουάριο μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Εϊντριαν Οουεν του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ ανακάλυψαν ότι ήταν δυνατόν να επικοινωνήσουν με έναν άνδρα ο οποίος βρισκόταν σε κατάσταση φυτού- μια κατάσταση στην οποία κάποιος έχει ανέπαφα ανακλαστικά και μπορεί να αναπνεύσει χωρίς υποστήριξη, αλλά φαίνεται να μην έχει καμία συνείδηση του περιβάλλοντος. Ζητώντας του να οπτικοποιήσει το πώς είναι να παίζει τένις ή να κινείται στο σπίτι του ενώ βρισκόταν στον εγκεφαλικό τομογράφο, κατόρθωσαν να του αποσπάσουν απαντήσεις με «ναι» ή «όχι». Οι ασθενείς αυτοί αντιμετωπίζονται αυτή τη στιγμή ως μη έχο ντες συνείδηση, αν όμως μπορούν να κατανοήσουν ερωτήσεις και να επικοινωνήσουν, ίσως είναι σε θέση να εκφράσουν απόψεις σχετικά με τη θεραπεία τους- και το αν θα πρέπει να σταματήσει ή όχι.

Μπορεί ακόμη να μη γνωρίζουμε πόσες είναι οι καταστάσεις της, η φύση όμως της συνείδησης αρχίζει να μοιάζει όλο και περισσότερο με μια σκάλα παρά με έναν διακόπτη.

5. Πόσο ισχυρός είναι ο σύνδεσμος του μυαλού με το σώμα; (Linda Geddes)

Ο σχηματισμός των αναμνήσεων και η απτή, «υλική» υπόστασή τους έχουν μπει στο μικροσκόπιο των ειδικών που έχουν κατορθώσει να ξεδιαλύνουν κάποια μυστικά τους Αν είστε αρκετά άτυχοι ώστε να πρέπει να μπείτε στο νοσοκομείο, προσπαθήστε τουλάχιστον να εξασφαλίσετε ένα δωμάτιο με θέα. Ισως να αναρρώσετε πιο γρήγορα αν βλέπετε έξω από το παράθυρό σας μια σειρά από δένδρα αντί για έναν τοίχο από τούβλα.

Η μελέτη της σχέσης του μυαλού με το σώμα είναι τόσο παλιά όσο και η άσκηση της ιατρικής. Οι συνετοί γιατροί φροντίζουν, για παράδειγμα, να διερευνούν την πνευματική και συναισθηματική κατάσταση ενός ασθενούς όταν δυσκολεύονται να εξηγήσουν σωματικά τα συμπτώματά του. Και όλοι έχουμε ακούσει περιπτώσεις στις οποίες η απώλεια ενός αγαπημένου προσώπου ή ένα διαζύγιο μοιάζουν να πυροδοτούν μια ασθένεια.

Ωστόσο, αν και θεωρούμε αυτή τη σχέση τόσο δεδομένη, οι μηχανισμοί της παραμένουν μυστηριώδεις. Γιατί ορισμένες ασθένειες επηρεάζονται περισσότερο από την ψυχική κατάσταση απ΄ ό,τι άλλες; Τι βρίσκεται πίσω από το ανεξήγητο φαινόμενο placebo; Θα μπορέσουμε ποτέ να μάθουμε να θεραπεύουμε τον εαυτό μας με τη σκέψη;

Πολλά από αυτά τα φαινόμενα φαίνονται να επηρεάζονται από το ανοσοποιητικό σύστημα. Το έντονο στρες έχει αποδειχθεί ότι μειώνει τη δραστηριότητα των ανοσοποιητικών κυττάρων, τόσο στον δοκιμαστικό σωλήνα όσο και στους ανθρώπους. Φαίνεται ότι υπάρχουν αρκετοί τρόποι με τους οποίους ο εγκέφαλος επηρεάζει το ανοσοποιητικό σύστημα, από τους χημικούς μεσολαβητές ως τον άμεσο έλεγχο των νευρώνων. Ενα σκέλος του πνευμονογαστρικού νεύρου συνδέει τον εγκέφαλο με έναν βασικό ρυθμιστή της λειτουργίας του ανοσοποιητικού, λέει ο Κέβιν Τρέισι του Ινστιτούτου Ιατρικών Ερευνών Φέινστιν της Νέας Υόρκης. «Σήματα που ξεκινούν από τον εγκέφαλο μεταδίδονται μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου και αλλάζουν τη συμπεριφορά των ανοσοποιητικών κυττάρων στη σπλήνα» εξηγεί.

Η ομάδα του κ. Τρέισι έχει ανακαλύψει ότι η ηλεκτρική διέγερση του πνευμονογαστρικού νεύρου μειώνει τη φλεγμονή, μια κατάσταση υψηλού ανοσοποιητικού συναγερμού η οποία εμπλέκεται σε μεγάλο αριθμό ασθενειών, περιλαμβανομένου του καρκίνου. Υποστηρίζουν ότι ίσως υπάρχουν και άλλες νευρο-ανοσοποιητικές σχέσεις που «πυροδοτούν» φλεγμονές.

Ακόμη και αν δεν κατορθώσουμε ποτέ να ελέγξουμε συνειδητά το ανοσοποιητικό σύστημα, ίσως τουλάχιστον επιτύχουμε να το επηρεάσουμε με φάρμακα ή ενδεχομένως μέσω του πνευμονογαστρικού νεύρου. 

6. Γιατί ορισμένοι άνθρωποι είναι εξυπνότεροι; (David Robson)

Το 1955, όταν έγινε η νεκροψία του Αϊνστάιν, ο εγκέφαλός του προκάλεσε μια κάποια απογοήτευση: όπως αποκαλύφθηκε, ήταν κατά τι μικρότερος από αυτόν του μέσου ανθρώπου. Πράγματι μεταγενέστερες μελέτες έχουν δείξει ότι η σχέση ανάμεσα στο μέγεθος του εγκεφάλου και στην ευφυΐα είναι ελάχιστη. Φαίνεται ότι στον εγκέφαλο αυτό που μετράει τελικά είναι η ποιότητα και όχι η ποσότητα.

Ενας σημαντικός παράγοντας φαίνεται να είναι το πόσο καλά οι νευρώνες μας μπορούν να συνομιλήσουν μεταξύ τους. Ο Μάρταϊν φαν ντεν Χέφελ, νευρολόγος στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης της Ολλανδίας, ανακάλυψε ότι στους πιο έξυπνους εγκεφάλους τα δίκτυα ανάμεσα στους νευρώνες φαίνονται να είναι αποδοτικότερα- με άλλα λόγια, τα βήματα που απαιτούνται για να μεταδοθεί ένα μήνυμα από τη μια περιοχή του εγκεφάλου στην άλλη είναι λιγότερα. Αυτό, όπως λέει, θα μπορούσε να εξηγήσει κατά το ένα τρίτο τις διαφοροποιήσεις που παρατηρούνται στον δείκτη ευφυΐας ενός πληθυσμού.

Ενας άλλος βασικός παράγοντας φαίνεται επίσης να είναι το μονωτικό λιπώδες έλυτρο που καλύπτει τις ίνες των νευρώνων, το οποίο επηρεάζει τα ηλεκτρικά σήματα. Ο Πολ Τόμσον, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες, βρήκε μια σχέση ανάμεσα στον δείκτη ΙQ και στην ποιότητα των ελύτρων.

Ακόμη δεν γνωρίζουμε σε ποιον ακριβώς βαθμό τα γονίδια επηρεάζουν την ευφυΐα, με διάφορες μελέτες να καταλήγουν σε εκτιμήσεις που κυμαίνονται από 40% ως 80%. Αυτό το μεγάλο εύρος διαφοράς ίσως προκύπτει επειδή τα γονίδια επηρεάζουν περισσότερο τον δείκτη νοημοσύνης με την ηλικία, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πέρυσι. Συγκρίνοντας τη νοημοσύνη 11.000 ζευγών διδύμων, ο Ρόμπερτ Πλόμινγκ, του Κing΄s College του Λονδίνου, διαπίστωσε ότι στην ηλικία των εννέα ετών τα γονίδια εξηγούν το 40% των διαφοροποιήσεων αλλά στα 17 ευθύνονται περίπου για τα δύο τρίτα.

Πώς μπορεί να συμβαίνει αυτό; Ισως τα γονίδια επηρεάζουν το πώς ο εγκέφαλός μας αναδικτυώνεται καθώς ωριμάζουμε. Μια άλλη εκδοχή είναι ότι ίσως υπαγορεύουν το αν κάποιος είναι πιθανότερο να επιζητήσει ενδιαφέρουσες εμπειρίες ώστε να βοηθήσει τον εγκέφαλό του να ωριμάσει και να αναπτυχθεί. «Αν έχουμε προδιάθεση στο να έχουμε ένα ταλέντο, ίσως να επιδιώξουμε ενεργά να βρούμε ένα περιβάλλον που θα του ταιριάζει» λέει ο κ. Τόμσον.

7. Μπορεί μια ψυχική νόσος να μας κάνει δημιουργικούς; (Emma Young)

Η ευφυΐα δεν σχετίζεται τελικά τόσο με το μέγεθος του εγκεφάλου όσο με την ικανότητα που επιδεικνύουν οι νευρώνες να επικοινωνούν μεταξύ τους και την ποιότητα των υλικών τους «Δεν υπάρχει μεγάλη ιδιοφυΐα χωρίς μια χροιά τρέλας». Αυτό έγραφε ο ρωμαίος φιλόσοφος Σενέκας πριν από περίπου 2.000 χρόνια.

Σήμερα έχει καταντήσει ρουτίνα οι διάφορες δημιουργικές ιδιοφυΐες της Ιστορίας να δέχονται εκ των υστέρων διαγνώσεις για διάφορες ψυχικές ασθένειες- άλλες περισσότερο και άλλες λιγότερο πιστευτές. Η σχιζοφρένεια και άλλες μορφές ψυχώσεων είναι οι ασθένειες που αναφέρονται πιο συχνά, με τον Αϊνστάιν και τον Νεύτωνα να περιλαμβάνονται στα πιο διάσημα «αντικείμενα» των σχετικών μελετών. Ο Βίνσεντ βαν Γκογκ και η Βιρτζίνια Γουλφ έχουν συνδεθεί με τη διπολική διαταραχή. Ελάχιστοι είναι αυτοί που θα υποστήριζαν ότι μια καταφανής και εν πλήρει εκδηλώσει ψύχωση αποτελεί απόδειξη δημιουργικών προσόντων, φαίνεται όμως ότι σε μικρή δόση βοηθάει. Οι ψυχίατροι βλέπουν την ψυχική υγεία ως ένα φάσμα, με τη σοβαρή ασθένεια στο ένα άκρο και τη «φυσιολογική» κατάσταση στο άλλο. Ισως αυτοί που βρίσκονται στη μέση έχουν ενισχυμένες δημιουργικές τάσεις.

Ορισμένες ενδείξεις έρχονται από την εξέταση της σχετικής κυριαρχίας του δεξιού και του αριστερού ημισφαιρίου του εγκεφάλου. Πολλές υπόπτου αξιοπιστίας θεωρίες «ποπ» ψυχολογίας μιλούν για «ανθρώπους του δεξιού εγκεφάλου» και «ανθρώπους του αριστερού εγκεφάλου», γενικώς όμως είναι αποδεκτό ότι η αριστερή πλευρά εμπλέκεται κυρίως στη γλώσσα και στη λογική ανάλυση, ενώ η δεξιά εμπλέκεται περισσότερο στη δημιουργική σκέψη. Διάφορες τεχνικές για τη μελέτη της κυριαρχίας φαίνεται να δείχνουν ότι οι άνθρωποι που πάσχουν από σχιζοφρένεια παρουσιάζουν περισσότερη δραστηριότητα στο δεξιό ημισφαίριο του εγκεφάλου τους. Υπάρχουν επίσης γενετικές ενδείξεις σε σχέση με μια πρωτεΐνη, τη νευρεγουλίνη 1, η οποία εμπλέκεται στην ανάπτυξη του εγκεφάλου μέσα στη μήτρα. Ο Τζέρεμι Χολ, του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου της Βρετανίας, ανακάλυψε ότι μια παραλλαγή στο γονίδιο που κωδικοποιεί για αυτή την πρωτεΐνη συνδέεται με υψηλότερο κίνδυνο για σχιζοφρένεια. Πέρυσι ο Σάμπολτς Κέρι, του Πανεπιστημίου του Σεμελβάις της Ουγγαρίας, διαπίστωσε ότι οι άνθρωποι που έχουν δύο αντίγραφα της μετάλλαξης αυτής είχαν καλύτερες επιδόσεις σε ένα τεστ δημιουργικότητας από τους ανθρώπους που δεν είχαν αντίγραφα. Ο κ. Κέρι λέει ότι η παραλλαγή ενδέχεται να αμβλύνει τη δραστηριότητα στον προμετωπιαίο φλοιό του εγκεφάλου, χαλαρώνοντας τον συνηθισμένο έλεγχό του στη διάθεση και στα συναισθήματα. Αυτό ίσως να απελευθερώνει τη δημιουργικότητα σε ορισμένους και τις ψυχωτικές παραισθήσεις σε άλλους - με τη νοημοσύνη ενδεχομένως να επηρεάζει το αποτέλεσμα.

Χρειάζονται όμως περισσότερες μελέτες, λέει ο κ. Χολ. «Οι ενδείξεις για μια σχέση ανάμεσα στη δημιουργικότητα και στις ψυχικές διαταραχές είναι κάτι το οποίο εδώ και καιρό εικάζεται αλλά σπανίως, αν όχι ποτέ,έχει αποδειχθεί».

8. Πόσο ισχυρό είναι το υποσυνείδητο; (Kate Douglas)

Οι γνώσεις μας για τη λειτουργία του ανθρώπινου μυαλού είναι ακόμη πολύ περιορισμένες ώστε να μπορέσουμε να κατασκευάσουμε μια μηχανή με συνείδηση Η υποσυνείδητη σκέψη είναι ο βουβός αυτόματος πιλότος του εγκεφάλου- ο υπόγειος τύπος που κρύβεται πίσω από τις επαναλαμβανόμενες ενέργειες, τις φροϋδικές ολισθήσεις και όλα τα άλλα πράγματα που κάνουμε «χωρίς να σκεφτόμαστε». Αυτή ήταν οπωσδήποτε η κρατούσα άποψη τον 20ό αιώνα, τελευταία όμως το υποσυνείδητο έχει αποκτήσει εξέχουσα θέση. Πρωταγωνιστεί στη δημιουργικότητα, φέρνει το «εύρηκα» στην επίλυση των προβλημάτων, παίζει καθοριστικό ρόλο στη μάθηση και στη μνήμη και είναι ακόμη καλύτερο στη λήψη δύσκολων αποφάσεων από ό,τι η ορθολογική ανάλυση.

Στη δεκαετία του 1980 ο νευροεπιστήμονας Μπέντζαμιν Λίμπετ είχε εντοπίσει μια σπίθα εγκεφαλικής δραστηριότητας 300 μιλισεκόντ πριν από τη στιγμή που οι εθελοντές επέλεγαν συνειδητά να κουνήσουν το δάχτυλό τους. Σήμερα ξέρουμε ότι η ασυνείδητη απόφαση λαμβάνει χώρα ακόμη πιο νωρίς. Το 2008 ο Τζον-Ντίλαν Χέινς, του Κέντρου Υπολογιστικής Νευροεπιστήμης Μπερνστάιν του Βερολίνου, εντόπισε εγκεφαλική δραστηριότητα ως και δέκα δευτερόλεπτα πριν από τη συνειδητή απόφαση για την κίνηση. Ο Στανισλάς Ντεάν, διευθυντής της Μονάδας Γνωσιακής Νευροαπεικόνισης του Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας και Ιατρικών Ερευνών (ΙΝSΕRΜ) της Γαλλίας, αποκάλυψε με κομψό τρόπο την ανεπαίσθητη αλληλεπίδραση ανάμεσα στην υποσυνείδητη και στη συνειδητή σκέψη. Στο πείραμα που έκανε αρχικά, οι εθελοντές έβλεπαν μια λέξη να προβάλλεται γρήγορα σε μια οθόνη, ακολουθούμενη σχεδόν αμέσως από μια εικόνα. Αυτό εμπόδιζε τη συνειδητή αντίληψη της λέξης. Καθώς το χρονικό διάστημα ανάμεσα στα δύο ερεθίσματα αυξανόταν σταδιακά, η λέξη ξαφνικά περνούσε στο συνειδητό- συνοδευόμενη από τη χαρακτηριστική δραστηριότητα στην εγκεφαλική απεικόνιση. Αυτό συνήθως συνέβαινε όταν το χρονικό διάστημα έφθανε περίπου τα 50 χιλιοστά του δευτερολέπτου, όταν όμως προβάλλονταν λέξεις που έχουν σχέση με τα συναισθήματα, όπως «αγάπη» ή «φόβος», παρατηρούνταν μερικά μιλισεκόντ νωρίτερα. Φαινόταν σαν η απόφαση σχετικά με το πόσο σημαντική και άξια προσοχής ήταν η λέξη να λαμβανόταν από το ίδιο το υποσυνείδητο.

Πειράματα αυτού του είδους έχουν αλλάξει τις απόψεις μας γύρω από τη σχέση ανάμεσα στη συνειδητή και στην υποσυνείδητη σκέψη, δίνοντας σταθερή υπεροχή στην τελευταία. Σκεφθείτε τη συνειδητή σκέψη σαν έναν προβολέα, με την υποσυνείδητη να ελέγχει το πότε και προς τα πού στρέφεται το φως του. «Το συνειδητό δεν είναι ελεύθερο» λέει ο κ. Χέινς. Αυτό που θεωρούμε «ελεύθερη βούληση» στην πραγματικότητα βρίσκεται στο υποσυνείδητο.

9. Μπορούμε να κατασκευάσουμε μια μηχανή με συνείδηση; (Celeste Biever)

Η προσπάθεια για τη δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης είναι μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις.Ορισμένοι αμφιβάλλουν ότι κάτι τέτοιο μπορεί να γίνειή ακόμη και ότι θα έπρεπε να γίνει.Οι πιο τολμηροί ερευνητές δεν αποθαρρύνονται όμως.«Πρέπει να θεωρήσουμε τη συνείδηση των μηχανών σαν μια τεράστια πρόκληση, όπως το να εγκαθιστάς έναν άνθρωπο στο Φεγγάρι»λέει οΑντόνιο Κέλα, καθηγητής της Ρομποτικής στο Πανεπιστήμιο του Παλέρμο της Σικελίας και διευθυντής του επιστημονικού εντύπου «Ιnternational Journal of Μachine Consciousness».Το έντυπο κυκλοφόρησε πέρυσι,γεγονός το οποίο αποτελεί δείγμα της αυξανόμενης ανάπτυξης του τομέα.Ενα άλλο ορόσημο αποτελεί το πρόσφατο πρόγραμμα Conscale,το οποίο αναπτύχθηκε από τονΡαούλ Αραμπάλες του Πανεπιστημίου Κάρλος ΙΙΙ της Μαδρίτης,για να συγκρίνει τη νοημοσύνη διαφόρων λογισμικών αλλά και φυσιολογικών «πρακτόρων».

Ισως το πιο νοητικά ανεπτυγμένο λογισμικό που έχει δημιουργηθεί ως σήμερα είναι η ΙDΑ,ή Ιntelligence Distribution Αgent (Πράκτορας Κατανομής Νοημοσύνης),που κατασκευάστηκε το 2003 από τονΣταν Φράνκλιντου Πανεπιστημίου του Μέμφις του Τενεσί των Ηνωμένων Πολιτειών.Η ΙDΑ αναθέτει στους άνδρες του Αμερικανικού Πολεμικού Ναυτικού νέα καθήκοντα όταν τελειώσει ο χρόνος της υπηρεσίας τους,λαμβάνοντας υπόψη τις πολιτικές του Ναυτικού, τις απαιτήσεις τής κάθε θέσης,τις διακυμάνσεις στα κόστη και στις ανάγκες των ναυτών.

Οπως οι άνθρωποι,η ΙDΑ έχει «συνειδητά» και «ασυνείδητα» επίπεδα επεξεργασίας.Στο ασυνείδητο επίπεδο αναπτύσσει λογισμικούς πράκτορες για να συγκεντρώσει δεδομένα και να επεξεργαστεί τις πληροφορίες.Οι πράκτορες αυτοί ανταγωνίζονται για να μπουν στον «συνειδητό» χώρο εργασίας της ΙDΑ,όπου αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και λαμβάνονται οι αποφάσεις.Η αναβαθμισμένη Learning ΙDΑ ή LΙDΑ ολοκληρώθηκε εφέτος.Μαθαίνει από αυτά που φθάνουν στο συνειδητό της και χρησιμοποιεί αυτές τις γνώσεις για να καθοδηγηθεί σε μελλοντικές αποφάσεις.Η LΙDΑ έχει επίσης το πλεονέκτημα των «συναισθημάτων»- στόχων υψηλού επιπέδου οι οποίοι καθοδηγούν τη λήψη των αποφάσεων.

Ενα άλλο βήμα προόδου σημειώθηκε με τον σχεδιασμό ρομπότ ικανών να διατηρούν τη λειτουργία τους αφού έχουν υποστεί βλάβη.Το 2006 οΤζος Μπόνγκαρντ του Πανεπιστημίου του Βερμόντ των Ηνωμένων Πολιτειών σχεδίασε ένα ρομπότ που περπατάει,εξοπλισμένο με ένα εσωτερικό μοντέλο του εαυτού του, το οποίο ενημερώνεται συνεχώς.Αν υποστεί βλάβη,αυτή η αυτογνωσία τού επιτρέπει να αναπτύξει ένα εναλλακτικό βάδισμα χρησιμοποιώντας τις εναπομείνασες ικανότητές του.Η ύπαρξη ενός εσωτερικού «φανταστικού» μοντέλου του εαυτού μας θεωρείται βασικό συστατικό της ανθρώπινης αίσθησης,φέρνοντας το ρομπότ πιο κοντά στην αυτοσυνείδηση.

Εκτός από εσωτερικό μοντέλο,ένα ρομπότ που ανέπτυξε η ομάδα τουΟουεν Χόλαντστο Πανεπιστήμιο του Σάσεξ της Βρετανίας διαθέτει επιπλέον ανατομία παρόμοια με του ανθρώπου.«Ενα ρομπότ με σώμα που μοιάζει πολύ με το ανθρώπινο θα αναπτύξει γνώση που βρίσκεται πιο κοντά στην ανθρώπινη»υποστηρίζει ο κ.Οουεν.

Καμία από αυτές τις προσεγγίσεις δεν λύνει αυτό που πολλοί θεωρούν ότι αποτελεί το «σκληρό πρόβλημα» της συνείδησης: την υποκειμενική συναίσθηση.Κανείς ακόμη δεν ξέρει πώς να σχεδιάσει το λογισμικό για κάτι τέτοιο.Καθώς όμως οι μηχανές εξελίσσονται όλο και περισσότερο,το σκληρό πρόβλημα ίσως απλώς εξαϋλωθεί- είτε επειδή η συναίσθηση θα εμφανιστεί από μόνη της είτε γιατί απλώς θα θεωρήσουμε ότι έχει εμφανιστεί χωρίς να είμαστε βέβαιοι.Στο κάτω κάτω,όταν πρόκειται για τους άλλους ανθρώπους,μπορούμε μόνο να υποθέσουμε ότι και εκείνοι έχουν υποκειμενική συναίσθηση.Δεν έχουμε τρόπο να αποδείξουμε ότι δεν είμαστε το μοναδικό άτομο με αυτοσυναίσθηση σε έναν κόσμο γεμάτο από ασυναίσθητα «ζόμπι».

Παρά το γεγονός ότι ίσως να μην μπορέσουμε ποτέ να ξέρουμε με βεβαιότητα αν μια μηχανή έχει συνείδηση ή αν απλώς φαίνεται να έχει,η κατασκευή μιας τέτοιας μηχανής θα αλλάξει ριζικά τη γνώση μας για τον ανθρώπινο εγκέφαλο. «Ο πραγματικός μου στόχος είναι να βρω πώς λειτουργεί το μυαλό»λέει ο κ.Φράνκλιν.«Δεν ξέρεις πραγματικά πώς λειτουργεί κάτι ώσπου να μπορέσεις να το κατασκευάσεις».

© 2010 Νew Scientist Μagazine, Reed Βusiness Ιnformation Ltd.

ΒΗΜΑ SCIENCE, http://www.tovima.gr/science/article/?aid=347614