Novi alat otkriva kako funkcionira svijest

Svijest je poznato težak problem u znanosti. Ne znamo točno kako se fizička materija u našem mozgu prevodi u misli, osjete i osjećaje. No, novi istraživački alat nazvan transkranijalni fokusirani ultrazvuk mogao bi omogućiti istraživačima da saznaju više o tom fenomenu.

Tehnologija je ušla u upotrebu posljednjih godina, ali još nije u potpunosti integrirana u istraživanja. Sada dva istraživača s američkog tehnološkog instituta MIT, planiraju eksperimente s njom i objavili su novi rad koji nazivaju "planom puta" za korištenje alata za proučavanje svijesti.

"Transkranijalni fokusirani ultrazvuk omogućit će vam stimuliranje različitih dijelova mozga kod zdravih ispitanika na načine na koje to prije jednostavno niste mogli", kaže Daniel Freeman, istraživač s MIT-a i koautor novog rada na tu temu. "Ovo je alat koji nije koristan samo za medicinu ili čak temeljnu znanost, već bi mogao pomoći i u rješavanju teškog problema svijesti. Može istražiti gdje se u mozgu nalaze neuronski krugovi koji generiraju osjećaj boli, osjećaj vida ili čak nešto tako složeno kao što je ljudska misao."

Transkranijalni fokusirani ultrazvuk je neinvazivan i dopire dublje u mozak, s većom rezolucijom, od drugih oblika stimulacije mozga, poput transkranijalne magnetske ili električne stimulacije.

"Postoji vrlo malo pouzdanih načina manipuliranja moždanom aktivnošću koji su sigurni, ali i djeluju", kaže Matthias Michel , filozof s MIT-a koji proučava svijest i koautor novog rada.

Rad pod nazivom "Transkranijalni fokusirani ultrazvuk za identifikaciju neuronskog supstrata svjesne percepcije" objavljen je u časopisu Neuroscience and Biobehavioral Reviews.

Istraživanje mozga posebno je teško zbog izazova proučavanja zdravih pojedinaca. Osim neurokirurgije, postoje vrlo ograničeni načini za stjecanje znanja o najdubljim strukturama u ljudskom mozgu. S vanjske strane glave, neinvazivni pristupi poput magnetske rezonancije i drugih vrsta ultrazvuka daju neke slikovne informacije, dok elektroencefalogram (EEG) pokazuje električnu aktivnost u mozgu.

Suprotno tome, transkranijalnim fokusiranim ultrazvukom, akustični valovi se prenose kroz lubanju, fokusirajući se na ciljno područje od nekoliko milimetara, omogućujući stimulaciju specifičnih moždanih struktura kako bi se proučavao rezultirajući učinak. Stoga bi to mogao biti produktivan alat za robusne eksperimente.

Ključno je da tehnologija može pomoći istraživačima u određivanju uzročno-posljedičnih obrazaca, upravo zato što njezini ultrazvučni valovi moduliraju moždanu aktivnost. Mnoge studije svijesti danas mogu mjeriti moždanu aktivnost u odnosu na, recimo, vizualne stumule, budući da je vizualna obrada među ključnim komponentama svijesti. Ali nije nužno jasno predstavlja li mjerena moždana aktivnost stvaranje svijesti ili je samo posljedica svijesti. Manipuliranjem aktivnosti mozga, istraživači mogu bolje shvatiti koje radnje pomažu u konstituiranju svijesti ili su njezini nusprodukti.

Kako bi produktivno koristili transkranijalni fokusirani ultrazvuk, istraživači postavljaju niz specifičnijih pitanja na koja bi eksperimenti mogli odgovoriti: Koja je uloga prefrontalnog korteksa u svjesnoj percepciji? Generira li se percepcija lokalno ili su potrebne mreže na razini cijelog mozga? Ako svijest nastaje u udaljenim regijama mozga, kako su percepcije iz tih područja povezane u jedno jedinstveno iskustvo? I koja je uloga subkortikalnih struktura u svjesnoj aktivnosti?

Moduliranjem moždane aktivnosti u eksperimentima koji uključuju, recimo, vizualne podražaje, istraživači bi se mogli približiti odgovorima o područjima mozga koja su neophodna za proizvodnju svjesne misli. Isto vrijedi i za studije boli, još jednog temeljnog osjeta povezanog sa sviješću. Povlačimo ruku s vruće peći prije nego što nas bol pogodi. Ali kako nastaje svjesni osjećaj boli i gdje se to u mozgu događa?

"To je temeljno znanstveno pitanje, kako nastaje bol u mozgu", kaže Freeman. "I iznenađujuće je da postoji takva nesigurnost. Bol bi mogla proizlaziti iz kortikalnih područja ili bi mogla biti iz dubljih moždanih struktura. Zanimaju me terapije, ali me također zanima igraju li subkortikalne strukture veću ulogu nego što se misli. Moglo bi biti da je fizička manifestacija boli subkortikalna. To je hipoteza. Ali sada imamo alat da je ispitamo."