Jak mózg buduje indywidualną rzeczywistość

Dlaczego dwie osoby mogą przeżyć tę samą sytuację w zupełnie inny sposób? Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge twierdzą, że odpowiedź może kryć się w tzw. sieci stanu domyślnego mózgu. To właśnie ona splata wspomnienia, emocje i przekonania w osobiste poczucie „ja” i sprawia, że świadomość każdego człowieka wygląda trochę inaczej

Nasz mózg działa w różnych trybach przetwarzania informacji. Niektóre z nich, takie jak systemy odpowiedzialne za uwagę i zmysły, sprawiają, że odbieramy świat w podobny sposób: widzimy ten sam kolor nieba albo odczuwamy zbliżoną temperaturę.

Istnieje jednak głębsza warstwa działania mózgu, która splata wspomnienia, cele, przekonania i emocje w ciągłe poczucie własnego „ja”. Dzięki niej doświadczamy świata nie takim, jaki jest, lecz takim, jaki ma znaczenie właśnie dla nas.

Ten unikalny wewnętrzny świat wspiera tzw. sieć stanu domyślnego mózgu, czyli DMN (default mode network). Łączy ona kilka obszarów mózgu, między innymi korę przedczołową znajdującą się z przodu mózgu oraz płat ciemieniowy z tyłu.

Z perspektywy ewolucji są to stosunkowo nowe struktury. Kiedy między około 800 tys. a 200 tys. lat temu ludzki mózg gwałtownie zwiększał swoją objętość, regiony te również stały się większe i bardziej złożone niż u naszych najbliższych krewnych wśród naczelnych. Częściej aktywują one także geny charakterystyczne wyłącznie dla człowieka, związane z rozwojem i funkcjonowaniem mózgu.

Najnowsze badania autorów tekstu próbują odpowiedzieć na pytanie, w jakim stopniu DMN odpowiada za to, co czyni każdego z nas niepowtarzalnym. Innymi słowy: co sprawia, że jesteś właśnie sobą.

Co właściwie czyni nas ludźmi?

Starsze, głęboko położone struktury mózgu, wspólne dla wszystkich kręgowców, odpowiadają za podstawowe doświadczenia, takie jak strach czy pragnienie. Natomiast bardziej złożona i ewolucyjnie młodsza sieć DMN wydaje się związana z tym, co najbardziej ludzkie.

Aby lepiej zrozumieć różnice między tymi systemami, naukowcy poprosili 16 dorosłych ochotników o wysłuchanie fragmentu hollywoodzkiego filmu „Taken” (znanego w Polsce pod tytułem „Uprowadzona”). W tym czasie rejestrowano aktywność ich mózgów.

Badacze wykorzystali samą ścieżkę dźwiękową filmu. Dzięki temu mogli porównać aktywność mózgu uczestników zarówno wtedy, gdy byli świadomi, jak i wtedy, gdy znajdowali się pod wpływem znieczulenia ogólnego.

Ochotników badano za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Naukowcy śledzili zmieniające się wzorce komunikacji między regionami mózgu. Szczególnie interesowały ich sieci uwagi, sieci sensoryczne oraz właśnie DMN. Wyniki zestawiano z opisami subiektywnych doświadczeń uczestników.

Kiedy uczestnicy byli świadomi, aktywność DMN stawała się jednocześnie bardziej złożona i bardziej zróżnicowana między poszczególnymi osobami. Gdy badani tracili świadomość pod wpływem anestetyków, ich indywidualne „podpisy” aktywności zanikały – wzorce stawały się prostsze i bardziej podobne do siebie.

Sieci odpowiedzialne za uwagę i odbiór bodźców zachowywały się odwrotnie. W stanie czuwania były bardzo podobne między uczestnikami, co sugeruje, że ludzie korzystają ze wspólnych mechanizmów odbierania i interpretowania świata za pomocą wzroku czy słuchu.

Prywatny świat w naszych głowach

Wyniki badań wzmacniają hipotezę, że DMN odpowiada za bardziej osobisty wymiar świadomości. Sieć ta zmienia się z chwili na chwilę, odzwierciedlając myśli, wspomnienia i wewnętrzne doświadczenia konkretnej osoby.

Poszczególne części DMN pełnią jednak różne funkcje. Niektóre obszary pomagają nam zastanawiać się nad sobą, wyobrażać sobie możliwe scenariusze i budować osobistą narrację. Inne, zwłaszcza regiony związane z pamięcią w płacie skroniowym, pomagają odtwarzać sceny z przeszłości oraz porządkować znaczenia i powiązania między ideami.

Autorzy zwracają uwagę, że DMN prawdopodobnie różni się tak mocno między ludźmi właśnie dlatego, że odpowiada za najbardziej osobiste cechy definiujące jednostkę: osobowość, wartości czy sposób interpretowania doświadczeń.

Przywołują też słowa Williama Jamesa, który pisał, że „każdy stan mózgu jest częściowo determinowany przez całą wcześniejszą historię doświadczeń”. Innymi słowy, identyczne odtworzenie całego stanu mózgu jest praktycznie niemożliwe.

DMN współpracuje z resztą mózgu, pozwalając nam płynnie przełączać się między światem takim, jaki istnieje, a światem takim, jaki sobie wyobrażamy. Niektóre badania sugerują nawet, że zakłócenie działania tej sieci może osłabiać kreatywność.

Co to oznacza dla psychiatrii i neurologii?

Zmiany w połączeniach DMN powiązano z wieloma zaburzeniami psychicznymi, szczególnie tymi dotyczącymi pamięci, narracji o sobie samym i funkcjonowania społecznego.

Zdaniem badaczy dokładne mapowanie działania DMN mogłoby pomóc lepiej zrozumieć indywidualne trudności poszczególnych osób, na przykład problemy z pamięcią czy relacjami społecznymi. W przyszłości mogłoby to prowadzić do bardziej spersonalizowanych metod terapii.

Problem polega na tym, że stworzenie szczegółowych map aktywności mózgu wymaga długotrwałych badań i złożonych analiz danych. Dlatego coraz większą rolę zaczynają odgrywać techniki precyzyjnego mapowania funkcjonalnego oraz systemy sztucznej inteligencji.

Precyzyjne mapowanie pozwala analizować ogromne ilości danych dotyczących pojedynczej osoby i rekonstruować indywidualne sieci neuronalne. Modele uczenia maszynowego mogłyby następnie łączyć takie mapy z informacjami genetycznymi i objawami klinicznymi, wspierając diagnostykę i leczenie.

Pozostają jednak także pytania wykraczające poza medycynę. Ludzie są silnie społecznymi istotami żyjącymi w złożonych społeczeństwach. Jeśli wewnętrzny świat każdej osoby jest naprawdę unikalny, może to mieć znaczenie także dla decyzji etycznych, na przykład dotyczących odpowiedzialności karnej czy priorytetów leczenia.

Autorzy podkreślają, że DMN odgrywa ważną rolę w naszej zdolności do wyobrażania sobie różnych przyszłości. Dotyczy to również pytania o to, jaką rolę nauka o mózgu powinna odgrywać w ich kształtowaniu.

Artykuł How individual consciousness works – and makes us unique ukazał się w serwisieThe Conversation.

• Nauki medyczne