Как технологията вдъхнови невролозите да преосмислят мозъка

Паспрабуйце Наш Інструмент Для Ліквідацыі Праблем

Телеграфите и компютрите помогнаха на учените да преосмислят ума, пише Матю Коб в The Idea of ​​the Brain.

Трудно е да се говори за човешкия мозък, без неволно да говорим за компютри. Все още обработвам, бихте ли казали, или Можем ли да изтеглим бързо вашите открития? След това има любимата фраза на служителите в офиса, които са твърде тънки: нямам честотна лента.

Според Матю Коб, зоолог и автор на книгата, има причина компютърните метафори да се пишат в академични статии и лекции за мозъка. Идеята за мозъка, да се дълбоко потапяне в историята на неврологията . Докато гледаше векове назад към ранните изследвания на мозъка, той продължаваше да се натъква на все по-стари и по-стари механични метафори.

Разбрах, че в различно време един от начините, по които хората са си представили мозъка, е бил да нарисуват метафора между това, което смятат, че мозъкът прави, и най-високата технология на своето време, обяснява той. Различни поколения изследователи нарисуваха връзки между мозъка и автоматите, електрическите вериги и телеграфа.

Тези технологични метафори не само служат като илюстрации на съществуващите концепции за мозъка. Вместо това Коб казва, че сравненията с изобретения като телеграфния проводник - който може да предава информация от централен възел до далечни точки в провинцията - всъщност помогна на изследователите да преосмислят мозъка, стимулирайки скокове в тяхното разбиране за структурата и функцията на мозъка.

След като разбрах, че учените използват тези метафори или тези аналогии, това всъщност ми позволи да разбера сам защо е имало промени и промени в нашето разбиране, казва Коб.

Последният епизод на Необяснимо , подкастът на Vox за неразкрити мистерии в науката, проследява въздействието на нови инструменти като fMRI, които изследват многото тайни на мозъка. Но инструментите не са достатъчни, твърди Коб: изследователите също се нуждаят от концепции или рамки, за да интерпретират данните, които събират от своите инструменти. А технологиите, които нямат много общо с изследванията на мозъка, често са вдъхновявали и влияли върху изследванията на ума.

Препис на нашия разговор, редактиран за яснота и дължина, е по-долу.

И така, каква е времевата линия тук? Кога за първи път започнахме да правим това?

Е, първото нещо, което трябва да осъзнаем, е, че дори интересът към мозъка [дойде] доста късно. През по-голямата част от човешката история мозъкът не е бил в центъра на вниманието при мисленето за възприятието, емоциите, духа, ума – както и да го наречете. Това е някакъв орган в тялото като черния дроб, бъбреците или сърцето.

Споменавате във вашата книга, че фрази като сърдечна болка или дърпане на сърдечни струни датират от идеята, че мисълта се появява в сърцето. И така, кога изследователите в Европа започват да казват: О, може би все пак е мозъкът?

Не в един момент. Не трябва да разбирате, че някой изведнъж е направил експеримент и е казал: Аха! Вместо това има това бавно натрупване на сигурност. Първо, има анатомична демонстрация, че вътрешните органи като сърцето имат други функции. Сърцето е помпа, което е демонстрирано в началото на 17-ти век - така че то няма средства да върши мистериозния бизнес, свързан с възприятието и мисленето и т.н.

От друга страна, мозъкът, както показаха анатомичните изследвания, има всички тези неврони и е свързан от невроните с всички сетивни органи и всичко останало. Така постепенно, особено в хода на 17-ти век, хората стават все по-уверени, че мозъкът е този, който прави мисленето. Как го направи, те не бяха съвсем сигурни. Декарт, френският философ, го погледна механични, задвижвани с вода, аниматронни статуи , и той си помисли, че може би имаме някаква хидравлична система вътре в нас.

Ние не го правим и много скоро беше показано, че в нашите неврони няма никаква водна сила. Но това е пример за хора, които се опитват да използват технологията, за да обяснят и разберат мозъчната функция.

[По-късно изследователите бяха вдъхновени от часовникови автомати, като този по-долу.]

Мисля, че телеграфът беше примерът, който най-добре ми помогна да разбера как наличието на технологична метафора наистина помогна на изследователите да разберат мозъка. Можете ли да ми кажете какво се случи там?

Телеграфът най-накрая е овладян в средата на 1830-те и 40-те години и невероятно бързо се разпространява на цели континенти. И практически веднага учените направиха паралел между тези телеграфни мрежи и нервната система и мозъка.

Тази метафора на комуникацията, на проводниците и преди всичко, че в тези проводници има информация - новини, факти и заповеди - минаваща от центъра към периферията, за да се случват нещата. Това промени много как виждаме мозъка.

Как мисленето за мозъка като телеграф, изпращане на сигнали по електричество от една точка до друга, как това помогна на изследователите?

Те погледнаха, например, структурата на подводните кабели, които пренасяха телеграфни съобщения през Атлантика, и можеха да видят, че има централна медна сърцевина, а след това около нея е изолация. И тогава те погледнаха невроните, нервите и казаха: Е, това е абсолютно същото. Има тази външна обвивка, която изглежда го изолира. Така че дори нашето разбиране за най-основните звена на нервната система започна да се слива напълно с нашето разбиране за технологията.

Кога стигнаха до момент, в който разбраха, че може би тази телеграфна метафора има своите граници или не е перфектна аналогия за мозъка?

Е, основният проблем с телеграфната система е, че тя е фиксирана и окабеляването е статично. не се променя. Изпращате съобщение от централата до вашия клон в някое крайградско място и това е всичко. Не можете да решите вместо това да пренасочите това съобщение към главния офис, до клона или някъде в съседство.

Така че това, което се случи, беше, че се появи нова технология и хората започват да си мислят: Е, всъщност мозъкът е много повече като телефонна централа. Защото това беше следващото голямо развитие.

Оператор на комутатор в Канзас Сити, Мисури.

Джак Делано/Администрация за сигурност на фермите (Библиотеката на Конгреса)

Телефонна централа — това ли е като операторите на комутаторите да включват и изключват кабели?

Телефонна централа в края на 19-ти век се състоеше от мрежа от слотове с проводници, влизащи в нея. И ако искате да се обадите на някого, ще вземете слушалката си у дома и ще светне лампичка в местната централа. И един от телефонните оператори, който обикновено е жена, след това ще включи кабел във вашия слот.

Тогава тя щеше да каже: Какъв номер искате? И тогава тя ще свърже този проводник с номера, с който искаш да говориш. Така че ключовият момент тук е, че съобщенията могат да променят местоназначението си. Окабеляването е гъвкаво, тъй като се променя в зависимост от това, което правите, и това съвпада с осъзнаването на структурата на нервната система. Някаква удивително красива невроанатомия, с нови петна, които хората развиваха, означаваше, че те могат да видят тези структури по-специално под микроскоп.

Тези структури и техните взаимовръзки, те се промениха с времето и те нараснаха, а нашата нервна система не е фиксирана. И това е много повече като телефонна централа, отколкото като телеграфна система. Все още имате идеята съобщенията да минават по проводниците, но сега това може да се промени - може да се променя и е пластмасово.

В края на 19 век испанският лекар Сантяго Рамон и Кахал картографирани невронни мрежи в мозъка , правене наистина красиви рисунки . Той се бори с телеграфа като метафора, защото анатомичната му работа показва твърде много пластичност и гъвкавост. Вместо това той гравитира към растителните метафори.

Институт Кахал, Испански национален изследователски съвет (CSIC)

И какво следва след телефона?

Е, доминиращата метафора е, че мозъкът е нещо като компютър. Извършва някакъв вид изчисления. И тази идея, която се появи през 40-те и началото на 1950-те, все още доминира над 70 години по-късно.

Има ясни граници за тази метафора. Няма много учени, които биха казали, буквално мозъкът е като компютър с централен процесор, с графична платка. Ако извадя графичния си модул от компютъра си, той няма да има никакво изображение, докато ако Увреждам определена част от мозъка си, ако имам късмет, може да има достатъчно пластичност от другите части на мозъка ми, за да възстановя някои аспекти на тези функции. Мозъците са живи.

Ако виждаме границите на тази метафора, с която работим от 70 години, това ли е защото компютърната метафора е надживяла? Има ли по-добра метафора?

Е, ако знаех това, щях да бъда много богат. Не съм сигурен, че простото казване: Да, имаме нужда от нова метафора, ще ни помогне. Когато бях студент, холограмите бяха голяма работа, но хората ги изоставиха. Съвсем наскоро, с навлизането на облачните изчисления, хората започнаха да казват: Е, мозъкът може да прилича малко повече на система за изчисления в облак. Но всъщност не е имало експерименти, които са се появили от използването на метафората.

Мозъкът е еволюирал в продължение на може би 600 милиона години. Всяка животинска линия има различен вид мозък, който реагира и обработва света по различни начини поради своето еволюционно минало. Така че може би мозъкът ни няма едно-единствено обяснение. Може би това е грешка. Може би просто ще трябва да се задоволим с много малки обяснения.