„Skrenda du krokodilai: vienas – žalias, kitas – į kairę“. Šis pokštas atskleidžia labai svarbią mokslo problemą, kurios sprendimas iki šiol nežinomas.

„Viena smegenų sritis perteikia spalvą, kita – formą ar judėjimo kryptį, tačiau kaip visi šie skirtingi požymiai sujungiami į vieną objektą, nes juk matome ne atskirus požymius, bet visumą?!“ – retoriškai klausė Kalifornijos universiteto San Diege (JAV) mokslininkas Giedrius Buračas.

Viena iš hipotezių – kad neuronai, esantys gretimose smegenų žievės regos srityse, sujungia tuos požymius sinchroniškai reaguodami. Sinchronizacijos valdymui labai svarbus yra dėmesys, būtent jo selektyvumas. Kai dėmesys kreipiamas į kurią nors regos lauko dalį, iš jos ateinanti informacija analizuojama, o visa kita nuslopinama.

Mokslininkas Salk institute atliko nemažai eksperimentų su beždžionėmis, o dabar tyrimus tęsia Kalifornijos universiteto Magnetinio rezonanso centre.

„Smegenų žievėje esantys neuronai atlieka visas svarbiausias informacijos apdorojimo operacijas ir kiekviena nedidelė žievės dalis – skirtingą funkciją. Tarkim, regos informacija įeina pro akių tinklainę ir optiniu nervu nukeliauja į pirminę regimosios smegenų žievės sritį pakaušyje. Ten projektuojamas į nedidelį žievės plotelį ir tas plotelis atvaizduoja viską, ką mato mūsų akis. Galima akį įsivaizduoti kaip kamerą – vaizdas į regos žievę keliauja tarsi į televizorių. Vėliau informacija eina į tolesnes sritis ir kiekviena iš jų, jau antrinių, analizuoja nebe visą vaizdą, o atskirus jo aspektus“, – pasakojo pašnekovas.

Norint geriau suprasti, kaip funkcionuoja žmogaus smegenys, atliekami eksperimentai su gyvūnais, iš kurių tinkamiausios yra beždžionės – artimiausi mūsų giminaičiai. Su žmonėmis negalima eksperimentuoti dėl etinių priežasčių. Neurobiologijos tyrimai daugiausia atliekami su šunbeždžionėmis.

Mokslininkas pripažino, kad su beždžionėmis dirbti buvo nepaprastai sunku. Jos turėdavo išmokti atpažinti tam tikrą spalvos ir judėjimo krypties kombinaciją ekrane. Mokymas trukdavo apie metus, o dar tiek – eksperimentai. Beždžionės labai įnoringos ir gali tiesiog nenorėti mokytis daryti to, ko reikia eksperimentui. Tada eksperimentas neįvyks.

„Tuo metu jau buvo pasirodę darbų, kurie atskleidė spalvą koduojančioje smegenų srityje dėmesio efektus. Neuronai regimojoje srityje yra gana tylūs. Jie pradeda reaguoti, kai regimojo lauko dalyje pasirodo koks nors vaizdas. Spalvą koduojančios srities neuronai jautriausiai reaguodavo į tam tikrą spalvą. Jeigu beždžionė atkreipia dėmesį į ekrane pasirodantį tam tikrą objektą ir registruotas iš spalvos srities neuronas reaguodavo stipriai, o jeigu beždžionei reikėdavo kreipti dėmesį į kitą ekrano pusę, bet vis tiek pasirodydavo tas objektas, neuronas reaguodavo, bet reakcija be dėmesio yra visada mažesnė. Dėmesys sustiprina neuronų reakciją“, – sakė G. Buračas.

Beždžionių, su kuriomis atliekami eksperimentai, nuotraukos nepublikuojamos. Gyvūnų teisių ekstremistai užsipuola mokslininkus dėl tokių tyrimų. Pašnekovo įsitikinimu, žmonės, kurie yra taip griežtai nusiteikę prieš tokius eksperimentus, pirmiausia turėtų atsisakyti naudoti vakcinas ir rinktis riziką susirgti cholera, maru ar kitomis baisiausiomis ligomis, nes tokios vakcinos yra išrastos būtent per eksperimentus su gyvūnais. Tokie eksperimentai padėjo sukurti daugybę vaistų, tarp jų – aspiriną, ir išgydyti daugybę ligų.

„Humaniško elgesio su gyvūnais esmė – kad jie nepatirtų skausmo ir nejaustų diskomforto. Per elektrofiziologinius eksperimentus reikėjo į makakų smegenis suleisti elektrodus, kad būtų galima registruoti neuronų aktyvumą. Smegenys nejaučia skausmo, o kaukolė atveriama laikantis labai griežtų reikalavimų ir gyvulėliai prižiūrimi kaip žmonės“, – kalbėjo mokslininkas.

Beveik prieš 20 metų buvo atrastas įdomus reiškinys. Magnetinio rezonanso vaizduose oksiduotas kraujas (arterijų kraujas turi daug deguonies, venų – mažai) yra ryškesnis. Pasirodo, jei kurios nors nedidelės smegenų dalies veikla smarkiai suaktyvėja, kapiliarai padidins kraujotaką milimetrų tikslumu tik toje vienoje vietoje. Taigi vien matuojant, kur stipresnė kraujotaka, galima sužinoti, kurios smegenų dalys tuo metu yra aktyvios.

G. Buračo netenkino deguonies kiekiu kraujagyslėse grindžiamas funkcinis smegenovaizdos metodas, nes jis neleidžia matyti, kaip tiesiogiai veikia neuronai. Mokslininkas stengiasi sukurti metodą, kuris leistų matuoti smegenų aktyvumą. Kai neuronai reaguoja į įvairius stimulus generuojasi magnetinis laukas, ir tai galima užfiksuoti magnetiniu rezonansu, tačiau reikia nepaprastai jautrios aparatūros.

Magnetinio rezonanso struktūrinis metodas jau seniai taikomas nustatant auglius smegenyse ar tikslią insulto vietą. Jau kuris laikas taikomas ir vadinamasis funkcinis magnetinio rezonanso metodas, kai, pavyzdžiui, gulėdami tomografe ligoniai turi atlikti tam tikrus kalbos uždavinius: ką nors kalbėti ar suprasti kokius nors sakinius.

Per tokias kalbos užduotis aktyvuojasi kalbos sritis. Ją svarbu nustatyti tokiais atvejais, kai, tarkim, epileptikui nepadeda vaistai. Tada vienintelis būdas padėti ligoniui yra operacija – daryti pjūvį toje smegenų vietoje, kur priepuolis prasideda.

Chirurgui labai svarbu žinoti, kur yra tas židinys, ir taip pat labai svarbu nepažeisti kritinių smegenų žievės sričių, pavyzdžiui, atsakingų už kalbos generavimą. Jei per chirurginį įsikišimą bus pažeistos kalbos sritys, po operacijos žmogus praras gebėjimą kalbėti arba suprasti kalbą. Funkcinis metodas padeda chirurgams užfiksuoti, kur jiems negalima kištis.

G. Buračas tariasi su vilniečiais kolegomis, kad panašūs tyrimai būtų pradėti ir Lietuvoje, nes magnetinio rezonansų aparatus turi ir Santariškių klinikos, ir Vilniaus medicinos diagnostikos centras.

Viena iš sričių, kurioje G. Buračas dar tik pradeda dirbti, yra labai įspūdinga – minčių skaitymas. Pasirodo, kad ir ką mes darytume, mintys yra susijusios su tam tikru smegenų aktyvacijos pasiskirstymu. Galima tiesiog skenuoti smegenų aktyvaciją ir bandyti nustatyti, kas gi darosi žmogaus galvoje. Aišku, iškyla klausimas apie privatumą, tačiau pirmi žingsniai minčių skaitymo kryptimi mokslo pasaulyje jau žengti.

„Mano kolegos San Diege įsteigė kompaniją ir bando išplėtoti metodą, kaip taikyti magnetinį rezonansą melo detekcijai. Idėja maždaug tokia: kai žmogus meluoja, jis turi sąmoningai nuslopinti informaciją, kurią žino, bet nenori atskleisti. Tos pastangos nuslėpti aktyvuoja papildomą smegenų dalį ir taip galima nustatyti, kad žmogus kažką slepia“, – pasakojo mokslininkas.

G. Buračas naujoje tyrimų srityje pasirinko gana paprastą, bet įdomų projektą. Tiesiog rodomi skaičiai ir pagal smegenų aktyvacijos pasiskirstymą mėginama nustatyti, kuris skaičius buvo rodomas. Pasirodo, yra nedidelė smegenų sritis, skirta vien skaičių reprezentacijai – skaičiavimui.

„Tokios pirminės smegenų žievės sritys kaip regos, klausos, lytėjimo ar motorikos yra labai gerai suprastos, bet smegenų žievėje egzistuoja hierarchija. Informacija, apdorota pirminėse srityse, vėliau keliauja papildomų smegenų žievės sričių kaskada. Lažinuosi, kad aiškinantis tos kaskados mechanizmus, atsivers dar sudėtingesni klausimai. Čia tik paviršius. Smegenų mokslas kol kas tik pradeda prisiliesti prie labai sudėtingų klausimų apie žmogaus prigimtį“, – teigia mokslininkas.

Lietuvos žinios

Komentarai (0)