Author Archives: Autorius

Ar tabletės gali pakeisti moralinius įsitikinimus?

Ar tabletės galėtų pakeisti tai, kaip suvokiame gera ir bloga? Molly Crockett su kolegomis Wellcome Trust Centre for Neuroimaging siekia ištirti, ar manipuliacija  antidepresantais gali paveikti smegenyse vykstančias chemines reakcijas ir taip daryti įtaką mūsų elgesiui, kai susiduriame su  moraline dilema.

Klasikinis minties eksperimentas, vadinamas Vagono problema: atitrūkęs traukinio vagonas nesuvaldomai juda link penkių darbuotojų, dirbančių ant bėgių. Jei nesiimsite jokių veiksmų, darbuotojai žus. Turite galimybę nusukti vagoną ant kitų bėgių, kur dirba tik vienas darbininkas. Jei perjungsite svirtį, žus vienas darbininkas, bet bus išgelbėti penki. Ar svirties perjungimas būtų morališkai pateisinamas?

Iš tiesų, žiūrint nešališkai, nėra vieno teisingo ar neteisingo atsakymo. Visgi galime pasitelkti dvi, viena kitai prieštaraujančias, moralinės minties mokyklas. Pavyzdžiui, utilitarinė mokykla, propaguota filosofo David Hume, vertina veiksmus pagal rezultatą: moraliai priimtini veiksmai yra tie, kurie suteikia daugiausiai naudos didžiausiam kiekiui žmonių. Priešingai šiam požiūriui, deontologinė mokykla, atstovaujama Immanuel Kant, kritikuoja pačius veiksmus: yra geri bei blogi poelgiai, o  jų išeigos nesvarbios. Vagono problemą sprendžiantys utilitaristai teigtų, jog yra priimtina nužudyti vieną, kad išgeltum kitus penkis. Tuo tarpu deontologai tvirtintų, jog nepriimtina nužudyti vieną dėl penkių, nes pats žudymo veiksmas yra neteisingas.

 

Molly Crockett ir jos kolegos pasitelkė trisdešimties savanorių pagalbą tam, kad įvertintų veiksmų moralumą panašiose į Vagono problemą situacijose. Tyrėjų komanda siekė išsiaiškinti, ar galima pakeisti žmogaus nusistatymą apie „gera“ ir „bloga“, naudojant neuromediatorių serotoniną. Neuromediatoriai yra cheminiai junginiai, kurie paverčia elektrinį nervinį impulsą, keliaujantį neuronu, cheminiu signalu. Tai reikalinga todėl, kad neuronai nėra tarpusavyje fiziškai susijungę – egzistuoja tarpai, vadinami sinapsėmis. Tam, kad nervinis impulsas pereitų iš vieno neurono į kitą, tarpas turi būti įveiktas; šią informacijos pernešimo funkciją ir atlieka neuromediatoriai. Eksperimente buvo naudojamas vaistas vadinamas selektyviu serotonino reabsorbcijos inhibitoriumi (slopintoju), SSRI. Vaisto veikimo principas: po to, kai serotoninas išleidžiamas sinapsėje, SSRI nebeleidžia serotonino įsiurbti atgal į ką tik signalizavusį neuroną. Tai reiškia, jog serotoninas lieka sinapsėje ir toliau aktyvuoja neuroną gavėją. Serotoninas liaudiškai vadinamas laimės hormonu (nors nėra hormonas!), nes reguliuoja nuotaiką. Depresija sergantieji dažniausiai turi nepakankamą serotonino kiekį. Antidepresantai, tokie kaip Prozac, šį kiekį reliatyviai padidina naudodami SSRI mechanizmą.

 

Vienoje bandymo dalyje savanoriai sprendė moralines problemas paveikti SSRI, o kitoje – išgėrę placebo vietoje tikros tabletės. Mokslininkus domino savanorių atsakymai dviem skirtingais scenarijais – „nuasmenintame” bei „suasmenintame”. „Nuasmenintas“ scenarijus primena jau minėtą problemą – reikia perjungti svirtį. Tuo tarpu „suasmeninto” scenarijaus atveju dilema iš savanorių reikalauja fiziškai agresyvesnio veiksmo:  vietoj svirties perjungimo, sunkvežimį galima sustabdyti po jo ratais pastumiant žmogų.

Nors abu scenarijai, perjungus svirtį ar pastūmus žmogų, baigiasi bent vieno asmens žūtimi, kad būtų išgelbėti penki, dauguma blogiau vertino „suasmenintą” veiksmą, fiziškai  susijusį su auka. Mokslininkų spėjimu taip yra todėl, jog vadinama „suasmeninta” situacija sukelia stipresnes emocijas, todėl savanoriai „jaučia“, kad toks veiksmas morališkai neteisingas.

Paaiškėjo, jog SSRI iš tiesų gali paveikti savanorių moralinį vertinimą. Po placebo piliulės vartojimo (t.y. nepaveikti cheminėmis medžiagomis) bandymo dalyviai buvo mažiau linkę pabrėžti „suasmenintą” žalą „nuasmeninto” poelgio atžvilgiu. O kai serotonino poveikis buvo padidintas naudojant SSRI, savanoriai buvo labiau linkę atsisakyti nuomonės, jog yra moralu užmušti vieną žmogų, jog išgelbėtum kitus, ypač „suasmenintose” situacijose. Kitaip sakant, savanoriai atsisakė utilitaristinio požiūrio.

 

Minutėlę atitrūkime nuo mokslinio tyrimo ir prisiminkime, jog argumentų kova tarp deontologistų ir utilitaristų truko ne vieną šimtmetį, todėl neįtikėtinai atrodo tai, jog šią dilemą galime išspręsti žmonių moralinius vertinimus paveikę tabletėmis. Ar Kant‘o ir Hume‘o nesutarimas nulemiamas keletos chemikalų smegenyse? Dar svarbiau, kokią įtaką tai gali turėti kitiems etiniams klausimams?

Eksperimento metu serotonino poveikis buvo specialiai suintensyvintas, visgi reikėtų įsidėmėti, jog realiame gyvenime serotonino kiekis natūraliai svyruoja dėl išorinių veiksnių, pavyzdžiui, dietos pokyčių ar padidėjusio streso. Tokia prielaida leidžia daryti išvadą, jog mūsų moralinės vertybės natūraliai kažkiek kinta, patiems mums apie tai nieko nenutuokiant.

Kodėl tai svarbu? Pasirodo, jog paprastas žinojimas, jog įsitikinimai gali būti pakeičiami, turi fundamentalią įtaką žmonių bendradarbiavime, paskatinant vienos pusės norą  derėtis su oponentais.

Pastarąjį teiginį pritaikykime realiam atvejui. Štai Izraelio ir Palestinos konfliktas yra vienas didžiausių ideologinių prieštaravimų šiuolaikiniame pasaulyje. Eran Halperin, Carol Dweck ir jų kolegos tvirtina, jog žinojimas, kad polemizuojančios grupių įsitikinimai yra kintantys, gali paveikti Izraelio ir Palestinos nusistatymą ir norą prieiti kompromiso . Mokslininkų eksperimente izraeliečiams bei  palestiniečiams buvo atsitiktinai duotas vienas iš dviejų straipsnių. Viename iš jų teigiama, jog ekstremistų grupėms būdingi nusistovėję, nekintantys įsitikinimai, kitame – jog grupių įsitikinimai gali pasikeisti. Skaičiusieji apie kintamas nuostatas rodė didesnį norą susitikti su oponentais bei ieškoti kompromiso sprendžiant probleminius klausimus tokius kaip Jeruzalės statusas ar izraeliečių gyvenvietės Jordano Vakarų krante ir Gazos ruože.

Sumuojant prielaidas atrodo, jog užtenka suprasti nuostatų kintamumą tam, kad taptumėme sukalbamesni ir geresni klausytojai vienas kitam. Neaišku, ar kada nors bus sukurtas „moralės vaistas”; į ši klausimą sunku atsakyti visų pirma todėl, jog turime nustatyti, kas yra moralė. Antra, kaip cheminės reakcijos keičia moralę dar nėra visiškai suprasta. Vis dėlto, preliminarūs tyrimai atskleidžia, jog turime nesibaidyti sveiko skepticizmo mūsų pačių supratimo kas morališkai bloga ar gera atžvilgiu.

 

 

Pagal: http://thinkneuroscience.wordpress.com/2013/02/25/can-pills-change-our-morals/

Menas ir neuromokslas. Mona Lizos šypsenos paslaptis

Mona Liza yra vienas garsiausių paveikslų pasaulyje. Leonardo Da Vinci mokėjo meistriškai manipuliuoti žmogaus rega, taip priversdamas mus pamatyti kai ką gražaus, sudėtingo ar net keliančio nerimą. Tai Džokondos šypsenos paslaptis.

Margaret Livingstone, vizualinės neuropsichologijos daktarė Harvard universitete, regis, šią paslaptį įminė:

“Kartais ji atrodo visai linksma, o kartais mįslinga ir ne itin gerai nusiteikusi. Kaip vizualinės neuropsichologijos specialistė pastebėjau, kad žiūrint į Džokondos akis ar foną, ji plačiai šypsosi. Bet pažiūrėjus tiesiai į burną, ji nustodavo. Toks efektas sistemiškai fokusuojant žvilgsnį pirmyn ir atgal stebina; jis veikia net su vidutiniška reprodukcija, o žiūrint į originalą Luvre tiesiog kelia šiurpą. Mona Lizos išraiška keičiasi priklausomai nuo to, kiek žvilgsnio centras nutolęs nuo jos lūpų.

Žvilgsnio centre galime matyti smulkiausias detales, o periferinė rega geriau mato susiliejusius vaizdus. Mona Lizos šypsena yra žemų erdvinių dažnių, t.y., susiliejusi. Leonardo naudojo sfumato techniką: jis suliejo šypsenos kontūrus. Todėl matant Džokondą periferine rega (arba per žemų erdvinių dažnių filtrą), ji šypsosi nuo ausies iki ausies, bet jeigu naudojamas aukštų erdvinių dažnių filtras, ji nei trupučio nesišypso. Todėl apžiūrinėjant paveikslą, jos išraiška keičiasi.”

Paveikslas per erdvinių dažnių filtrus: nuo žemų iki aukštų. Daugiau informacijos: http://www.mindsmachine.com/asf07.04.html

 

Regos sistemos funkcija – gauti informaciją iš aplinkos. Menas irgi yra mūsų aplinka, todėl kaip matome meną iš neuromokslo perspektyvos niekuo nesiskiria nuo to, kaip matome visa kita. Vienintelis skirtumas: tokie menininkai kaip Da Vinci intuityviai žinojo, kaip išnaudoti žmogaus regos veikimą savo darbuose. Pavyzdžiui, mes matome gylį paveiksle, nors jis ir egzistuoja dviejų dimensijų plokštumoje – drobėje.

Mūsų regos sistema naudoja daug algoritmų atstumui ir gyliui apskaičiuoti; naudojama perspektyva, šešėliavimas, santykinis judėjimas. Kadangi mūsų akys yra kelių centimetrų atstumu, kiekviena jų rodo šiek tiek kitokį vaizdą. Tai vadinama stereoskopiniu efektu.

Žiūrint į paveikslą mūsų stereoskopinis regėjimas sako, jog tai yra plokščia drobė. Todėl geriausias būdas pamatyti trijų dimensijų vaizdą – užmerkti vieną akį. Dr. Livingstone tyrimai parodė, kad daug menininkų turi prastą stereoskopinį regėjimą ir tai greičiausiai padeda jiems sukurti gylį paveiksle.

 

 

Dovilė Meliauskaitė

Pagal: http://www.huffingtonpost.com/2013/01/07/neuroscience-art-margaret-livingstone_n_2339429.html

Interviu su neuromokslininku Jokūbu Žiburkumi

Jokūbas Žiburkus – JAV lietuvis, dirbantis Houston universitete. Neuromokslininkas specializuojasi elektrofiziologijos srityje ir yra gavęs nemažai apdovanojimų už epilepsinių ligų tyrimus.Apie savo darbą ir pasiekimus  Lietuvos Neuromokslų asociacijos valdybos narys pasakojaneuromokslas.lt skaitytojams.

Neuromokslas Lietuvoje nėra populiarus, vaikai užaugę nesvajoja tapti neuromokslininkais. Kaip atradote šią sritį?

Norėčiau pakomentuoti klausimą: neuromokslas Lietuvoje nėra nepopuliarus. Jis tiesiog yra dar nepakankamai žinomas ir „išlavintas“, todėl šiam mokslui (ypatingai nerodegeneraciniu ligų srityje) trūksta finansavimo. Labai svarbu, kad šis požiūris greitai keistųsi.

Na, o neuromokslas ir aš atradome vienas kitą. Smegenis, kaip organą, pirmiausia pažinau, kai po meningito mane pradėjo kankinti migrenos skausmai.  Tada, dar budamas aštuonerių metų vaikas, nesupratau, ką bendro smegenys turi su daugybe sensorinių, motorikos ir kognityvinių funkcijų. 1991 metais būdamas biologijos studentu Hillsdale College (Michigan valstijoje) susipažinau su profesoriais Townsend ir Tsao. Townsend – biologas ir anatomas, o Tsao – psichologas. Townsend‘as tapo mano biologijos bakalauro preceptoriumi. Mane iš karto sužavėjo šio vyro netipiškas dėstymo būdas naudojant juodąjį humorą, kartu susiejant jį su žmogaus anatomija. Kaip anatomas, Townsend‘as buvo nuostabus chirurgas ir patologas. Pavyzdžiui, dar prieš mums išimant sukietėjusią plaučių dalį iš lavono mokomojo preparato, Townsend’as jau diagnozuodavo galimas žmogaus mirties priežastis. Remdamasis užuominomis, tokiomis kaip pageltonavę tarpupirščiai ir lieknas kūnas, jis nesunkiai nustatydavo, jog žmogus turbūt chroniškai vartojo tabaką,  tad greičiausiai mirė nuo plaučių vėžio.

Tuo tarpu Tsao išaiškino ir nepaprastai sudomino mane neuronų funkcijomis, neuroniniais tinklais, psicholginiais ir neurologiniais smegenų aspektais. Todėl neuromokslo atradimo procesas buvo gana ilgas, prasidėjęs bakalauro studijų metu ir toliau jau pratęstas doktarantūros ir habilitacijos metu.

Kaip sutiktam „paprastam žmogui“ aiškinate, kuo užsiimate laboratorijoje?

Atvirai pasakius, ir „paprastų žmonių“ yra gana platus diapazonas. :) Paprastai paaiškinu, kad dėstau neuromokslą ir studijuoju neurodegeneracines ligas, pavyzdžiui, epilepsija ir Alzheimerį. Ypatingai mane šiuo metu domina katastrofinės, aršiosios pediatrinės epilepsijos, o be to ir ryšys tarp atminties netekimo Alzheimerio ligos metu ir epileptinių priepuolių. Po šio paaiškinimo, „paprastas žmogus“ man paprastai papasakoja esąs susidūręs su viena iš šių ligų asmeniškai arba žino atvejus nutikusius jo šeimai, draugams bei kolegoms. Aišku, dauguma domisi, ar yra nauji vaistai, atradimai, bet ne daug kas nori užsiimti neuromokslo „mistika“ ir klausytis apie biologinius eksperimentus arba procesus. „Nauju vaistų, kurie išgydo epilepsijas arba Alzheimerio ligas kol kas dar nėra” – paprastai atsakau,o  mes laboratorijoje būtent ir bandome suprasti procesus, sukeliančius šias ligas ir surasti naujų terapinių taikinių.

Kalbant konkrečiau, tai normali smegenų funkcija priklauso nuo dviejų rūšių neuronų – žadinančiųjų ir slopinančiųjų. Tyrimuose su Alzheimerio ligos modeliais atradome, kad kai kurios iš šitų slopinančiųjų ląstelių praranda savo fundamentalią funkciją generuoti veiksmo potencialus – elektrinius impulsus. Šis elektrinis potencialas yra unikali neuroninių (ir raumeninių) audinių funkcija, kuri išskiria neuronus iš kitų, pagalbinių glijos lastelių smegenyse. Neuronų veiksmingumo praradimas smegenų dalyse, atsakingose už atmintį ir emocijas, gali buti vienas iš pirminių Alzheimerio ligos požymių, sukeliančių trumpalaikės atminties praradimą. Kodėl? Nes patikima neuronų elektrcheminė (veiksmo potencialais ir cheminėmis medžiagomis) komunikacija būtina neuronams „susirišti“ su kitais neuronais ir jų tinklais. Sujungiamumas ir lemia „normalias“ aplinkos suvokimo, atminties ir emocijų funkcijas.Pridursiu ir tai, kad mes tiriame, kaip dinamiškai įvairūs neuronai elgiasi epilepsijos priepuolių metu. Pagal tradicinį supratimą, epilepsijos priepuolis, kaip ir nekontroliuojama audra, vienodai sužadina ir perkrauna visus neuroninius tinklus. Tačiau mūsų tyrimai rodo, kad tai yra heterogeninis procesas ir epilepsijos priepuolis primena tikslingai suplanuotą simfoninį koncertą: jo metu kiekvienas įvairaus tipo slopinantysis ir žadinantysis neuronas (o jų centrinėje nervų sistemoje yra apie 140 rūšių) atlieka savo rolę visai kaip instrumentai orkestre. Tačiau ta rolė nebūtinai yra sinchronizuota su kitais neuronais. Kontraversiškas aspektas besikeičiančiai dogmai yra tai, kad slopinančiosios, o ne žadinančiosios ląsteles pradeda normas ribas peržengiančią sinchroniją, kuri sukelia epiletpinį priepuolį.

Iš to, ką galima perskaityti apie Jūsų darbą, panašu, jog turite toliaregišką strategiją: gydyti epilepsijos priežastis, o ne simptomus. Kodėl ši problema Jums pasirodė svarbi? Juk yra daug nervų sistemos ligų… Kokioje šios misijos stadijoje esate dabar?

Epilepsijos mokslu „užsidegiau“  būdamas George Mason University (Virginia valstijoje) ir darydamas savo antrąjį habilitacinį darbą su neurochirurgu ir neuromoksliniku Steven J. Schiff (dabartinis Penn Satte University Neuroinžinerijos centro direktorius). Nors mano specialybė jau tada buvo neurofiziologija, tik Steve’o laboratorijoje supratau, kad epileptologai, kaip turbūt niekas daugiau, gilinasi butent į detalią (ląstelių lygmens) ir visuotinę ( susijusią su tinklais, elektroencefalogramomis) smegenų elektrofiziologiją. Visgi, įkvėpimas atėjo ne tik iš pačių epilepsijos tyrimų, bet ir dėl Steve’o, kuris yra unikalus chirurgas, neuromokslininkas, matematikas, ir neuroinžinierius. Tokių žmonių, turinčių begalinius medicinos, mokslinių ir kultūrinių žinių lobius šiame pasaulyje yra nedaug, todėl man pasisekė dirbti su Steve‘u  ir toliau tęsti bendradarbiavimą jau turint savo nepriklausomą laboratoriją Houston’o universitete. Be viso to, epileptologų tarpe yra, ko gero, garsiausi neurofiziologai, su kuriais tenka garbė bendrauti per ypatingus mokslinius suvažiavimus, tokius kaip Gordon Conferences. 2006 metais aš išgirdau vieno iš savo mokslinių idealų paskaitą apie eplepsiją ir epileptologus. Tai buvo garsusis David Prince iš Stanford’o universiteto, kuris pasakė, kad „ norint suprasti epilepsiją, mes turime suprasti smegenų funkcijas“.

Apie smegenis galvoju, kaip apie struktūriškai ir funkcionaliai plastišką ir dinamišką tinklą. Tai pastoviai besikeičianti sistema, egzistuojanti už ekvilibriumo ribų. Šis plastiškumas suteikia mums galimybes įgyti žinias ir atsiminimus, lavinti ir manipuliuoti egzistuojančiais gamtos įstatymais. Mane labai domina plastiškumo procesas epilepsijose, ryšys tarp smegenų plastiškumo ir neurologinių ligų.

Epilepsijos ir jų priepuoliai yra kitų ligų išraiška. Pavyzdžiui, ir autizmo spektro, ir Alzheimerio ligų pacientai taip pat kenčia ir nuo epilepsijos. Aš svarstau, kad, žinodmai plastiškumo ir neurononių tipų sutrikimų mechanizmus, mes galėsime slopinti epileptinius priepuolius ir kartu pagerinti kitų koegzistuojančių ligų, tokių kaip autizmas arba alzheimeris, pacientų būklę.

Manau, kad tai ne tik mano misija. Galvojant apie ligas, visada yra svarbiau ir dažniausiai sudėtingiau surasti ligų priežastis. Dėl to, kad nežinome daugelio ligų priežasčių, mes toliau gydome jų simptomus. Aš manau, kad per šį amžių sužinosime ir suprasime daugumą smegenų funkcijų, pradėsime vykdyti genų ir kamieninių ląstelių terapiją, vis mažiau invaziškai stėbėsime visų individualių neuronų veiklą smegenų tinkluose ir net galėsime kontroliuoti smegenų funkcijas neinvaziniais būdais. Ar tai mokslinė fantastika? Tai tiek pat nerealu, kiek ir namų kompiuterių egzistavimas praėjusio amžiaus viduryje. Bet nepaisant viso neuro-progreso, tik dalis ligų bus išgydomos, o kitoms bus atrasti tiesiog geriau veikiantys medikamentai. Tačiau atsiras ir naujų ligų, nes ir evoliucija nestovi vietoje.

Esate Society for Neuroscience narys. Ar kolegos perklausia išgirdę, kad esate iš Lietuvos?

Jeigu manęs kolegos neklausia, ar aš esu iš Lietuvos, tai aš jiems pats apie tai pasakoju :) Daug iš mano kolegų žino ne tik, iš kur esu, bet kai kurie jau yra aplankę Lietuvą (priverčiau :) ). Bet iš tikrųjų, kalbant rimtai,pasaulis darosi vis mažesnis, informacijos priėjimas ir jos įsisavinimas vyksta labai greitai ir globaliniu lygiu. Kaip bet kuris mokslas, neuromokslas – interdisciplininė ir tarptautinė sritis. Deja, Lietuva gana nežinoma neuromokslų srityje kaip, sakysime, vengrai (iš buvusiųjų sovietų bloko šalių). Tačiau tai mes galime pakeisti gana greitai, per porą dešimtmečių! Todėl atraskime neuromokslą, platinkime ir svajokime, nepasiduokime standartiniam mąstymui ir dirbkime toliau, kurdami unikalų Baltijos neuromokslų kampelį pasaulio žemėlapyje.

Interviu su neuromokslininku Giedriumi Tomu Buraču

Tarp Vilniaus ir San Diego gyvena Salk instituto neurobiologijos mokslų daktaras Giedrius Tomas Buračas. Kaune gimęs mokslininkas JAV sprendžia neuroinžinerines problemas ir dalinasi savo pasaulinio lygio atradimais su Lietuvos skaitytojais.

 

 

Karjerą pradėjote nuo biofizikos. Neuromokslas – tik atsitiktinumas ar aistra?

Į Vilniaus Universiteto Biofizikos programą stojau būtent dėl neuromokslų. Gamtos fakultete tuomet docentai Dobilas Kirvelis ir Vygandas Vanagas vedė pasaulinio lygio programą Neurokibernetikos ir Psichofizikos laboratorijoje, kurioje dirbau nuo pirmo kurso. Ten buvo atliekami tuometiniu požiūriu modernūs regėjimo elektrofiziologijos eksperimentai su katėmis, psichofizikiniai eksperimentai su žmogaus rega ir kuriamos robotinio regėjimo sistemos – tiek elektronika, tiek ir kompiuterinės programos. Visos šios tyrimų sritys patenka į modernių neuromokslų apibrėžimą. Kai pakilus geležinei uždangai ištrūkau į Vakarus, paaiškėjo, kad šios VU laboratorijos darbai yra neblogai žinomi, pavyzdžiui, Kopenhagos Niels Bohr institute ir Oxford universitete Didžiojoje Britanijoje.

Nors VU daugiausiai užsiėmiau teorija, įstojęs į doktorantūros studijas Kalifornijos Universitete San Diego mieste pradėjau nuo eksperimentų, nes buvau nusprendęs, kad tai yra geriausias būdas gerai susipažinti su smegenų veiklos principais. Tačiau be eksperimentavimo užsiėmiau ir mano eksperimentų rezultatais paremtų teorijų kūrimu.

Mano didžiausias tikslas – suprasti neurobiologinius žmogiškosios sąmonės mechanizmus. Ši aistra gimė bendraujant su Francis Crick, kuris, gavęs Nobelio premiją už DNR struktūros išaiškinimą, savo interesus buvo nukreipęs neuromokslų linkme. Su juo teko ištisą dešimtmetį dirbti ir gan glaudžiai bendrauti Salk Institute. Nors Salk institutas yra mažai kam girdėtas, tačiau tai etaloninis mokslo šventyklos pavyzdys.

Pavyzdžiui, žmogaus ir kitų gyvūnų regos sistema apdoroja regimąją informaciją, atpažįsta aplinkos objektus, scenas, padeda valdyti objektus. Tai sudėtingi uždaviniai, kurių dirbtinės sistemos (robotai, autonominės mašinos ir t.t.) nepajėgia atlikti taip sėkmingai kaip žmonės ar netgi musės. Todėl inžinieriai nuo seno įkvėpimo semiasi iš gamtos; pirmasis teorinis kompiuterio modelis (Tiuringo mašina) buvo sukurtas remiantis tuo, kaip žmonės daro sprendimus. Pastaruoju metu vis labiau vystosi neuroinžinierija – dirbtinių, praktines problemas sprendžiančių, sistemų kūrimas, kuris remiasi neuromokslų atradimais. Aš šiuo metu turiu galimybę užsiimti vien teorija bei neuroinžinerija – kuriu algoritmus sudėtingos informacijos signalus  apdorojančioms sistemoms.

 

Pagal 2011-ųjų straipsnius referuojamuose mokslo žurnaluose, panašu, jog savo laboratorijoje tyrinėjate regos centrus naudojant magnetinį rezonansą. Kokie klausimai dar yra neatsakyti šioje srityje?

Žmogaus ir kitų primatų regos sistema kol kas yra suprasta tik dalinai. Ji yra padalinta į regimosios informacijos apdorojimo etapus, ir kiekviename šių yra keletas modulių, kurių kiekvienas specializuojasi ties vienu regimosios informacijos aspektu (spalva, objekto judėjimo kryptimi ir greičiu, objekto forma ir t.t.). Smegenys pasirenka, kuriuos požymius pavaizduoti detaliau (vadinamus statistiškai dominuojančius požymius), o kuriuos – grubiau, remdamosi į akis srūvančių vaizdų statistikos pagrindu.  Praeitame šimtmetyje buvo surinkta labai daug informacijos apie tai, kaip tie moduliai skaido regimąją informaciją į dalis (t.y. kelis skirtingus požymius), bet nežinome, kaip tos sudedamos dalys yra vėl susintetinamos į vientisą regimąją patirtį. Pavyzdžiui, mes juk nepatiriame atskirai objekto spalvos, judėjimo ir formos. Viską patiriame vienu metu kaip kažkokios spalvos ir formos objektą, judantį kuria nors kryptimi (arba stovintį). Buvo atrasta apie trisdešimt regos sričių smegenų žievėje, kurios atlieka įvairių vaizdo savybių analizę, tačiau smegenų mechanizmai, kurie „sulipdo“ tuos įvairius požymius, reprezentuojamus skirtinguose smegenų lygiuose ir moduliuose, yra iki šiol menkai suprasti. Vis gausėja duomenų, kad sintezė bent dalinai yra atliekama per sinchronizuotus neuronų virpesius. Šią hipotezę dar prieš 20 metų iškėlė Singer bei Gray, su kuriuo irgi teko dirbti Salk institute. Deja, kol kas eksperimentiniai duomenys yra gan prieštaringi ir nėra galutinai aišku, kokį vaidmenį  virpesiai atlieka vizualios informacijos sintezėje.

Naudojant fMRI galima tirti didelių neuronų ansamblių veiklą. Mano interesų centre – kaip regimosios informacijos apdorojimas priklauso nuo aktyvaus dėmesio kreipimo į regimuosius objektus. Esu atradęs gan netikėtą dėmesio mechanizmą: pasirodo, kad regos sistemos neuronai gali padidinti savo jautrumą įvairiems objekto, kuriuo domimasi, požymiams. Pavyzdžiui, kai mes ieškome knygos raudonu viršeliu, visi raudoną spalvą atvaizduojantys neuronai pasidaro jautresni dėl požymiams specifiško dėmesio mechanizmo aktyvavimo, taip palengvindami ieškomos knygos pastebėjimą. Tokie dėmesio mechanizmai bent iš dalies yra atsakingi už minėtąją regimosios sistemos analizės rezultatų sintezę.

Daugiau informacijos:

http://www.pnas.org/content/106/39/16853.full.pdf+html?sid=eb0c0e1b-5d28-4cba-85bd-7a84de60d258

http://www.klab.caltech.edu/~saenz/pdf/saenz_NN02.pdf

http://www.klab.caltech.edu/~saenz/pdf/Saenz_VR03.pdf

 

Dalyvaujate Pasaulio Lietuvių veikloje, populiarinate mokslą Lietuvoje. Ar ateities planuose yra Lietuva?

Lietuva visada buvo, yra ir bus mano planuose. Reguliariai įvairiomis progomis skaitau paskaitas Lietuvoje. Dar 2000 metais kartu su profesoriumi O. Rukšėnu suorganizavau Aukštųjų Studijų Institutą Nidoje, į kurį dėstyti atvažiavo profesoriai iš geriausių pasaulio universitetų. Mokslo daktarai, kurie dalyvavo šiame renginyje vėliau pateko į tokias prestižines mokyklas kaip Caltech, MIT ir t.t. Nemažai tautiečių jo metu užmezgė tarptautinius ryšius, išvažiavo stažuotėms į užsienius. Tikiuosi, kad man dar  pasitaikys progų suorganizuoti panašių renginių Lietuvoje.

Kuo skiriasi išskirtinai ir vidutiniškai protingų žmognių smegenys?

Pasitvirtino seni mokslininkų spėjimai, jog  nuo smegenų dydžio priklauso apie 6.7% individo intelekto. Naujesni tyrimai parodė, kad smegenų  šoninės prefrontalinės žievės regionas, esantis už smilkinio, yra kritinis protinės veiklos centras. Būtent šios smegenų zonos aktyvumas nulemia dar apie 5% individualaus intelekto variacijų.

Washington University in St Louise universitete atlikti tyrimai rodo, kad dar 10% intelekto pajėgumo priklauso nuo smegenyse išsiraizgiusio neuronų kelio, kuris jungia šoninės prefrontalinės žievės regioną su likusiomis smegenimis.

Tyrimai parodė, jog 10% žmogaus intelekto nulemia neuronų jungčių tarp šoninės prefrontalinės žievės ir likusių smegenų stiprumas.

Leidinio Journal of Neuroscience straipsnis teigia, jog „globalus smegenų sujungiamumas“ yra naujas žingsnis link žmogaus intelekto suvokimo.

„Mūsų tyrimai, rodo, kad jungtys su tam tikromis prefrontalinės žievės dalimis gali nulemti individo intelektą,“ – teigia pagrindinis autorius, daktaras Michael W. Cole iš Washington universiteto.

Cole teigimu, šie tyrimai pirmieji patvirtina teiginį, jog neuronų ryšiai tarp šoninės prefrontalinės žievės ir likusių smegenų sudaro unikalią paspirtį kognityviam mąstymui, kuris ir yra kertinis, žmogaus intelektą lemiantis veiksnys.

„Tyrimai rodo, jog, iš dalies, būti intelektualiu – tai turėti puikiai veikiantį šoninės prefrontalinės žievės regioną; kitaip tariant, ši smegenų dalis turi efektyviai susisiekti su likusiomis smegenimis,“– teigia tyrimo bendraautorius, psichologijos profesorius Todd Braver.

Tyrimo komanda apibūdina šoninės prefrontalinės žievės regioną kaip  „lankstų centrą“. Ši smegenų dalis tikslams pasiekti naudoja išplėstą, per visas smegenis einančią jungtį, skirtą stebėti ir kontroliuoti kitus smegenų regionus.

„Yra įrodymų, kad šoninė prefrontalinė žievė yra smegenų regionas, kuris „įsimena“ tikslus ir instrukcijas, reikalingas kokiai nors užduočiai atlikti,“–  sako daktaras Cole. „Šis regionas efektyviai komunikuoja su kitomis smegenų zonomis, smegenų „stebėtojais“ ir „darytojais“, tam, kad padėtų atlikti užduotį intelektuliai (naudojant visus galimus protinių sugebėjimų resursus).“

Kol kiti smegenų regionai savaip prisideda prie mąstymo proceso, šoninė prefrontalinė žievė palaiko koncentravimąsi ties atliekamu darbu; panašiai kaip simfonijos dirigentas reguliuoja gyvą orkestro pasirodymą.

„Mes manome, jog šoninė prefrontalinė žievė funkcionuoja kaip grįžtamąjį ryšį kontroliuojanti sistema, kokia dažnai sutinkama inžinerijoje. Grįžtamojo ryšio kontrolė palaiko kognityvinę kontrolę,“ sako Cole.

Radiniai grindžiami analize, atlikta fMRI metodu gautais atvaizdais. Tyrimo dalyviai pasyviai ilsėjosi, o po to turėjo atlikti protinių pastangų reikalaujantį uždavinį: nustatyti, ar rodomas paveikslėlis yra toks pat, kaip matytasis anksčiau.

Rezultatai įrodo, kad loginį intelektą ir kognicijos kontroliavimo galimybes galima nuspėti pagal globalaus smegenų susijungimo su kairiąja šoninės prefrontalinės žievės dalimi lygį.

Nors daug tyrimo detalių liko dar neišaiškintos, nauji smegenų funkcijų modeliai rodo, jog šie moksliniai įrodymai gali būti labai naudingi suprantant žmogaus intelektą.

Be to, pasak M.W.Cole, „globalaus smegenų sujungiamumo“ atradimas gali padėti išsiaiškinti, kaip šių jugčių trūkumai prisideda prie kognicijos kontroliavimo sutrikimų, sukeliamų šizofrenijos ar kitų protinių ligų .

 

Pagal Science Daily straipsnį.