Nauka czytania w myślach. Co neuroobrazowanie może powiedzieć o naszych umysłach
„Jak niecałe półtora kilograma tkanki może osiągać umysłowe wyczyny przewyższające najpotężniejsze komputery świata, zużywając przy tym mniej energii niż słaba żarówka?” – to jedno z pytań, na które starają się odpowiedzieć neuronaukowcy.
Mózg wciąż pozostaje dla nas zagadką. Badacze nieustannie próbują zrozumieć, w jaki sposób działa. Najnowsza książka Russela A. Poldracka – profesora psychologii, dyrektora Stanfordzkiego Centrum na Rzecz Powtarzalności Badań Neuronaukowych – poświęcona jest nowym technologiom, które umożliwiły naukowcom na całym świecie prowadzenie badań dotyczących działania ludzkiego mózgu.
Poldrack skrupulatnie snuje opowieść o historii neurobrazowania od jego początków, przez rozwój w czasach współczesnych, aż po możliwości wykorzystania tej techniki w przyszłości. Neuroobrazowanie to najważniejsze narzędzie neuronauki poznawczej. Nowoczesne metody pozwalają zbadać, nie tylko z czego zrobiony jest nasz mózg, lecz również co robi. Choć rewolucję przyniosło już obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI), które bada strukturę mózgu, to jednak prawdziwym technologicznym przełomem stało się opracowanie funkcjonalnego obrazowania rezonansem magnetycznym (fMRI). Dzięki tej technice naukowcy mogą badać, co robi mózg. fMRI analizuje aktywność neuronów, a w szczególności sygnały wejściowe do nich, poprzez rejestrowanie utlenowania krwi w określonych obszarach mózgu.
Neuronaukowcy zastanawiają się, czy możliwe jest rekonstruowanie dowolnej myśli lub obrazu na podstawie aktywności mózgowej. Okazuje się, że tak. Kluczową częścią analizy danych fMRI jest odkodowywanie, czyli określanie stanu umysłowego na podstawie zebranych danych. Dla Poldracka odkodowywanie mózgu jest „próbą tłumaczenia z jednego języka na drugi: z biologicznego «języka» myśli w mózgu na język naturalny człowieka”. Jednak aby odkodować obrazy czy myśli z aktywności mózgu, trzeba wykorzystywać wcześniejsze informacje o cechach obrazów naturalnych, podobnie jak ma to miejsce w układzie wzrokowym, który przy rozpoznawaniu obrazów korzysta z wcześniejszych informacji. Amerykański badacz przyznaje: „Możemy odkodować z ogromną precyzją, czy oglądasz twarz, czy plener, ale zaskakująco trudno jest dowiedzieć się z danych neuroobrazowych, kogo oglądasz”.
Oprócz pytania, czy fMRI może odczytywać myśli, Poldrack zadaje również inne pytania, takie jak: czy uzależnienie i inne zaburzenia psychiczne są chorobami mózgu, czy obrazy mózgu będą w przyszłości wykorzystywane przez marketingowców do sprzedawania towarów, czy możliwe jest wykrywanie kłamstw za pomocą fMRI, a także czy obserwacja mózgu pozwoli przewidywać zachowanie ludzi.
Poldrack w ramach badania „Mój konektom” w ciągu 18 miesięcy ponad 100 razy poddał się skanowaniu MRI, aby odpowiedzieć na pytanie, jak pojedynczy mózg zmienia się w czasie. Określenie, jakie zmiany zachodzą w mózgu w różnym przedziale czasowym – w ciągu lat, miesięcy, tygodni, dni – jest szczególnie ważne w badaniach osób z chorobami psychicznymi, których funkcjonowanie może zmienić się z dnia na dzień. Neuroobrazowanie bywa też pomocne w badaniu pochodzenia zaburzeń psychicznych. Przeprowadzone analizy wykazały, że mózg osób z depresją, chorobą afektywną dwubiegunową i schizofrenią funkcjonuje inaczej niż u zdrowych osób. Dane pochodzące z badań fMRI wykorzystywano także w procesach sądowych. Poldrack słusznie jednak zauważa, że „nauka i prawo mają pod wieloma względami diametralnie różne cele”. Naukowcy dążą do odkrycia prawdy ogólnej (np. czy palenie powoduje raka?), prawo zaś decyduje o indywidualnych przypadkach (np. czy X miał ograniczoną zdolność do kontrolowania swoich emocji?). Ponadto neuronauka staje się coraz popularniejsza w biznesie. Prowadzone były m.in. badania związanie z mierzeniem reakcji mózgu na napoje marki Cola i Pepsi.
Przed analizami fMRI stoją liczne wyzwania, na które zwraca uwagę autor książki. Wiążą się one m.in. z jednoczesnym zbieraniem wielu danych (z ponad 100 000 lokalizacji w mózgu) oraz z możliwymi błędami popełnianymi podczas analizowania danych (np. błąd odwrotnego wnioskowania lub porównań wielokrotnych). Niektóre z badań mogą być także fałszywe ze względu np. na zbyt małą liczbę osób biorących udział w badaniu. Poldrack postuluje zatem, aby wszystko sprawdzać, weryfikować źródła, a najlepiej sięgać po artykuły w renomowanych czasopismach.
Książka Poldracka jest interesującą pozycją popularnonaukową z zakresu neuronauki. Badacz pokazuje zarówno zalety, jak i wady technik neuroobrazowania, a także wpływ najnowszej technologii fMRI na medycynę, prawo i biznes. Ponadto przywołuje wiele badań, które pozwoliły odkryć, jak działa mózg i w jaki sposób różne doświadczenia wpływają na niego. Autor stara się w jasny sposób wyjaśniać trudne zagadnienia związane z ludzkim mózgiem, jednak momentami trzeba się bardziej skupić, aby zrozumieć terminologię medyczną. Niemniej osoby niezaznajomione z tematem dowiedzą się wielu ciekawych rzeczy i poszerzą swoją wiedzę dotyczącą mózgu. „Neuroobrazowanie znajduje się z pewnością na wczesnym etapie niemowlęcym, ale nie ma wątpliwości, że nasza zdolność do odkodowywania umysłu stanie się znaczenie potężniejsza w nadchodzących latach” – podsumowuje badacz.