Είναι ο εγκέφαλός μας μάντης;

Γυρίζετε στο σπίτι σας όπως κάθε μέρα από τη δουλειά, στρίβετε μηχανικά στη γωνία, φθάνετε στην είσοδο και ξαφνικά βλέπετε ότι η καγκελόπορτα δεν είναι πια πράσινη αλλά άσπρη. «Α, βάψανε τα κάγκελα!» σκέφτεστε και συνεχίζετε τον δρόμο σας αμέριμνοι. Η αλλαγή του χρώματος στην εξώπορτα σάς προκάλεσε μια μικρή έκπληξη, αλλά σε καμία περίπτωση ανησυχία. Την ώρα εκείνη όμως, χωρίς εσείς να το καταλαβαίνετε, μέσα στο κεφάλι σας σήμανε συναγερμός.

Στον εγκέφαλο δεν αρέσουν οι εκπλήξεις. Αντιθέτως, όπως όλα δείχνουν, ο «υπολογιστής» του οργανισμού μας κάνει τα πάντα για να τις αποφύγει. Νέες έρευνες υποστηρίζουν ότι ίσως τελικά η βασική λειτουργία του δεν είναι τόσο το να ανταποκρίνεται στα εξωτερικά ερεθίσματα όσο το να προβλέπει αυτά που πρόκειται να συναντήσει στο μέλλον. Οσο οι προβλέψεις του είναι σωστές όλα βαίνουν καλώς και μπορεί να λειτουργεί, κατά κάποιον τρόπο, στον «αυτόματο πιλότο» εξοικονομώντας ενέργεια και βαδίζοντας με ασφάλεια. Οταν όμως οι «μαντικές» του ικανότητες αποδεικνύονται εσφαλμένες τίθεται σε εγρήγορση. Και δικαίως. Τα λάθη του είδους δεν βοηθούν στην επιβίωση.

Το ότι ο εγκέφαλός μας κάνει προβλέψεις φαίνεται ίσως προφανές. Το «αισθανόμαστε» σε δεκάδες στιγμές της καθημερινότητάς μας. Στη νευροεπιστήμη όμως τα πράγματα είναι διαφορετικά. Παραδοσιακά ο εγκέφαλος αντιμετωπιζόταν από τους ειδικούς ως «δέκτης» πληροφοριών, ο οποίος έχει ως κύριο ρόλο να αντιδρά στα ερεθίσματα που λαμβάνει από το περιβάλλον και όχι να προσπαθεί να τα προλάβει. «Η ιδέα ότι ο βασικός σκοπός του εγκεφάλου είναι να προβλέπει τα εξωτερικά ερεθίσματα,να προβλέπει το περιβάλλον,δεν είναι διαδεδομένη στη νευροεπιστήμη» λέει μιλώντας στο «Βήμα» ο Λαρς Μούκλι, επιστήμονας του εγκεφάλου, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Γλασκώβης.

Αυτό, όπως εξηγεί, οφείλεται σε έναν βαθμό και στις ερευνητικές μεθόδους των επιστημών που μελετούν τον εγκέφαλο, οι οποίες βασίζονται συνήθως σε πειράματα στο εργαστήριο, σε ένα ελεγχόμενο περιβάλλον, όπου οι ειδικοί προκαλούν διάφορες αλλαγές και μετά παρακολουθούν τις αντιδράσεις. «Το 95% των πειραμάτων γίνονται έτσι» τονίζει. «Εμείς επιχειρούμε μια διαφορετική προσέγγιση, σχεδιάζοντας πειράματα ώστε να αποδείξουμε ότι η ιστορία και το γενικό πλαίσιο κάνουν τη διαφορά και ότι ο εγκέφαλος ασχολείται τελικά με το να κάνει προβλέψεις».

Αυτό ακριβώς αποδεικνύεται στην έρευνα που δημοσίευσε πρόσφατα μαζί με την Αριεν Αλινκ του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ της Γερμανίας στο επιστημονικό έντυπο «Journal of Νeuroscience», εντοπίζοντας νέες, «προγνωστικές» λειτουργίες στον πρωτογενή οπτικό φλοιό (V1), μια περιοχή του εγκεφάλου που ως πριν από μερικά χρόνια εθεωρείτο από τις πιο γνωστές στους επιστήμονες. Η παραδοσιακή άποψη ήταν ότι ο V1, ο οποίος δέχεται τις πληροφορίες μέσω των ματιών και του οπτικού νεύρου, σχετίζεται κυρίως με την επεξεργασία των οπτικών σημάτων χωρίς να έχει συμμετοχή σε «ανώτερες» λειτουργίες όπως η μνήμη ή οι νοητικές απεικονίσεις και ο συμβολισμός. Η έλευση της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fΜRΙ) άρχισε όμως να ανατρέπει τα δεδομένα αποκαλύπτοντας ότι ο οπτικός φλοιός δεν περιορίζεται μόνο στις απλές οπτικές λειτουργίες, αλλά έχει επίσης σημαντικά υψηλότερα καθήκοντα.

«Ο πρωτογενής οπτικός φλοιός σχετίζεται με τη μνήμη αλλά και με την οπτική χωρική προσοχή. Ακόμη και όταν δεν υπάρχει οπτικό ερέθισμα,αλλά κάποιος περιμένει κάτι να μπει στο οπτικό του πεδίο,η δραστηριότητα σε αυτή την περιοχή του φλοιού αυξάνεται υπερβολικά» εξηγεί ο ερευνητής. «Εχουμε πολλές ενδείξεις ότι η κύρια ασχολία του εγκεφάλου είναι το να “μιλάει” στον εαυτό του,οι διάφορες περιοχές του συνομιλούν διαρκώς μεταξύ τους και έχουν ανώτερες γνωσιακές λειτουργίες» . Ο οπτικός φλοιός εκτός από το να «βλέπει» παράλληλα «ακούει» πολλές πληροφορίες, τις οποίες επεξεργάζονται άλλες περιοχές του εγκεφάλου και φθάνουν ως αυτόν με τρόπο ο οποίος ακόμη παραμένει άγνωστος. «Στην έρευνα που δημοσιεύσαμε πρόσφατα» λέει ο κ. Μούκλι «δείχνουμε μόνο μια πλευρά αυτών των λειτουργιών, την εμπλοκή του οπτικού φλοιού στη συνεχή διατύπωση προβλέψεων. Αλλες μελέτες μας όμως, οι οποίες ακόμη δεν έχουν ολοκληρωθεί,δείχνουν ότι ο V1 σχετίζεται και με πολλά άλλα πράγματα,όπως για παράδειγμα με τις ψευδαισθήσεις».

Για να ελέγξουν την προβλεπτική ικανότητα του πρωτογενούς οπτικού φλοιού οι ερευνητές σχεδίασαν πειράματα που βασίζονται στην οφθαλμαπάτη της φαινόμενης κίνησης. «Εχουμε δύο φωτεινές κουκίδες που αναβοσβήνουν, σε απόσταση η μία από την άλλη» εξηγεί ο κ. Μούκλι «και όταν αυτό γίνεται εναλλάξ φαίνεται σαν να πρόκειται μόνο για μία κουκίδα η οποία κινείται επάνω κάτω». Επειδή ο V1 επεξεργάζεται κάθε σημείο του χώρου σε διαφορετική θέση, οι ερευνητές έχουν στην ουσία μπροστά τους έναν «χάρτη» του φλοιού στον οποίο μπορούν να δουν ποιες θέσεις ενεργοποιούνται κάθε φορά ανάλογα με το οπτικό σήμα που φθάνει στον εγκέφαλο. Δύο κουκκίδες που δεν αναβοσβήνουν με τρόπο που να δίνει την εντύπωση της κίνησης εμφανίζονται σε αυτό τον χάρτη σε απόσταση η μια από την άλλη. «Οταν όμως έχουμε την οφθαλμαπάτη της φαινόμενης κίνησης» λέει ο ερευνητής «βλέπουμε κάτι εκπληκτικό στον φλοιό,μια μικρή ενεργοποίηση του διαστήματος ανάμεσα στις δύο κουκκίδες. Δεν υπάρχει πραγματική κίνηση, όμως η οφθαλμαπάτη πυροδοτεί μια δραστηριότητα στο ενδιάμεσο διάστημα».

Ο κ. Μούκλι και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν πρώτοι αυτή την ενδιάμεση δραστηριότητα πριν από μερικά χρόνια και θέλησαν να δουν ποιος μπορεί να είναι ο σκοπός της. «Η θεωρία μου» λέει «ήταν ότι προβλέπει ότι υπάρχει ένα ερέθισμα που κινείται επάνω κάτω». Για να τη διερευνήσουν εισήγαγαν ένα πραγματικό ερέθισμα, μία ακόμη κουκκίδα, στη μέση της απόστασης. Ανάλογα με το αν η κουκκίδα αναβόσβηνε συντονισμένα με την πρόβλεψη ή όχι, η επεξεργασία του ερεθίσματος θα έπρεπε να είναι διαφορετική. Και αυτό ακριβώς συνέβη. «Οταν η οφθαλμαπάτη ταίριαζε στην πρόβλεψη,η δραστηριότητα που πυροδοτούσε ήταν μικρότερη.Οταν δεν ταίριαζε,η ενεργοποίηση ήταν μεγαλύτερη. Αυτό ήταν και το βασικό εύρημά μας, ότι αυτή η οπτική περιοχή, ο V1, μπορεί επίσης να μας πει αν ένα ερέθισμα ταιριάζει ή δεν ταιριάζει στις περιβάλλουσες πληροφορίες» .

Οταν οι προβλέψεις του αποδεικνύονται σωστές, ο εγκέφαλος παραμένει «ήρεμος», κάτι το οποίο του επιτρέπει να εξοικονομεί ενέργεια. Οταν τα πράγματα δεν συμφωνούν με τα αναμενόμενα, οι νευρώνες δραστηριοποιούνται. Οι ειδικοί δεν γνωρίζουν ακόμη ποια είναι η σημασία αυτής της δραστηριότητας. «Θα μπορούσε να σημαίνει δύο πράγματα» λέει ο κ. Μούκλι. «Ισως είναι ένα “σήμα σφάλματος”,η πρόβλεψη παραβιάστηκε και οι πρωτογενείς περιοχές στέλνουν σήμα στις άλλες λέγοντας “κάτι δεν πάει καλά και εμείς δεν το προβλέψαμε”.Μπορεί όμως και να συμβαίνει το άλλο, ίσως όταν η πρόβλεψη επαληθεύεται η επεξεργασία της να είναι πολύ αποτελεσματική και πολύ γρήγορη και να μην προκαλεί έντονη δραστηριότητα» .

Διαβάστε περισσότερα στο Βήμα (30.05.2010).