"Wetenschappers hebben het mysterie van het denken opgelost"? Tot dusverre helaas nog niet, maar het proces is aan de gang. Ik zou natuurlijk graag ooit een populair-wetenschappelijke notitie willen schrijven met zo'n titel, maar het is onwaarschijnlijk dat we zullen blijven leven. Er was zelfs een verleiding om dit artikel te noemen, dus van tevoren ging de hand vanzelf. Maar we hielden ons nog steeds in, want zo worden dingen niet gedaan in de neurowetenschappen. Alles gebeurt hier geleidelijk. De wetenschappelijke werken van de afgelopen maand zijn slechts een paar stappen om de vraag te beantwoorden: "Wat is bewustzijn en hoe werkt het?" Maar voor ons, naïeve leken, is het ook beter om dit geheim geleidelijk te begrijpen (anders, God verhoede, zullen we op het belangrijkste moment niets begrijpen en zullen we van streek zijn).
Dus vandaag - drie stappen, drie eenvoudige feiten over het werk van uw hersenen.
1. De hersenen denken met het lichaam
Hier nam je het bijvoorbeeld in je hoofd om de oude dichter Catullus * te lezen. Je ogen gaan door de lijnen:
Attis rende over de zeeën in een vliegende, lichte boot, Haastte zich met een snelle vlucht de wildernis van de Frygische wouden in, In dat struikgewas van dichte bosjes, naar de heilige plaatsen van de godin.
Promotie video:
We zetten aan met een gewelddadige passie die rolde in dronken woede, Hij castreerde zijn jonge lichaam met een scherpe steen.
Bij deze laatste zin zal de mannelijke lezer waarschijnlijk een onaangename kilte voelen in het onderste deel van het lichaam ('waar de krachtige sikkel liep', zoals een andere dichter, Fyodor Tyutchev, het bij een andere gelegenheid verwoordde). Kijk wat dat betekent in neurowetenschappelijke taal: terwijl je een zin aan het lezen was, waren je hersenen bezig met het herkennen van woorden. Daarin, in de hersenen, zijn er speciale zones die gespecialiseerd zijn in het begrijpen van de taal. Een onaangename kilte, bijna fysiek voelbaar op het moment dat we het gekoesterde woord lezen, vertelt ons dat om de een of andere reden totaal verschillende hersengebieden bij de casus betrokken waren - degenen die verantwoordelijk zijn voor het verwerken van signalen van perifere delen van het lichaam. Vraag: is het toevallig zo gebeurd tijdens het waarnemen van een literaire tekst, of is er een belangrijk aspect van de hersenen?
Zelfs als onze lezer denkt dat dit een domme vraag is, denken neurowetenschappers van niet. Bovendien bestuderen ze dit fenomeen al geruime tijd. In het begin van de jaren 2000 werd ontdekt dat wanneer een persoon de werkwoorden "rennen", "slaan" en "kussen" hoort, er een bloedstroom is naar de hersengebieden die respectievelijk de benen, armen en lippen besturen. In het licht van het gedachte-experiment met de tekst van Catullus die we aan het begin van deze paragraaf hebben uiteengezet, lijken dergelijke resultaten helemaal niet verrassend. De belangrijkste vraag is deze: is deze activiteit van de motorische en sensorische cortex echt nodig om te begrijpen wat de hersenen zojuist hebben gehoord of gelezen? Misschien is dit slechts een bijwerking: ten eerste begrijpen de delen van de hersenen die gespecialiseerd zijn in taal wat er wordt gezegd, en pas daarna raken andere delen licht opgewonden, hoewel niemand dat vraagt?
Bij de eerste taak was het nodig om snel te bepalen of het woord enige betekenis heeft. Bijvoorbeeld: "tekenen" - druk op de rechterknop, "shmakish" - druk op de linker.
Een alternatief standpunt is dat dit fenomeen een integraal onderdeel is van het begrijpen van de taal. Het wordt ondersteund door het feit dat de motorische gebieden zeer snel reageren op werkwoorden die een actie betekenen, na slechts 80 milliseconden, duidelijk sneller dan het begrijpen van het woord. Dit standpunt wint aan populariteit, maar het definitieve vonnis is nog niet uitgesproken.
Het is deze hypothese die neurowetenschappers van de Higher School of Economics in Moskou, waaronder Yuri Shtyrov en Andrey Myachikov, probeerden te onderbouwen. Dit onderwerp is het onderwerp van hun recente wetenschappelijke werk gepubliceerd in het tijdschrift Neuropsychologia.
Om een van de twee verklaringen te kiezen, moet u het volgende doen: op de een of andere manier voorkomen dat de motorische cortex deelneemt aan het werk om de tekst te begrijpen. Als het begrip verslechtert of vertraagt, betekent dit dat de hersenen echt verschillende gebieden moeten betrekken, en niet alleen de beruchte taalcentra in de linkerhersenhelft. Zo niet, dan nee.
'Storen in de hersenen' wordt tegenwoordig geaccepteerd met behulp van transcraniële magnetische stimulatie: een magnetische veldpuls schakelt tijdelijk bepaalde delen van de cortex uit. Dit is niet schadelijker dan een MRI, en daarom waren 28 vrijwilligers voor de experimenten niet moeilijk te vinden. Zij waren het die twee taken kregen aangeboden. Bij de eerste was het nodig om snel (door op een knop te drukken) te bepalen of het woord dat op het scherm verscheen enige betekenis had. Bijvoorbeeld: "tekenen" - druk op de rechterknop, "shmakish" - druk op de linker. De tweede taak is iets moeilijker, omdat je niet alleen moet begrijpen dat het woord zinvol is, maar ook moet uitzoeken wat het betekent. De proefpersonen moesten onderscheid maken tussen concrete handelingen en abstracte, bijvoorbeeld: "schrijven" - een concrete handeling, "geloven" of "vergeven" - abstract.
Ondertussen waren de proefpersonen problemen aan het oplossen (of liever, binnen 200 milliseconden nadat het woord voor hun ogen verscheen) - een magnetische impuls snelde door hun schedel naar de motorische cortex, naar dat deel ervan dat de bewegingen van de rechterhand regelt. Het is je vast opgevallen dat je zowel "tekent" als "schrijft" - acties die door je hand worden uitgevoerd?
"Ik weet dat ik niets weet" - dit is een ijdel gepraat, maar Socrates was nog steeds een wijze
Als de lezer geïnteresseerd is in experimentele subtiliteiten, voorbehouden en correcties, sturen we hem door middel van verwijzing naar het artikel, het is niet zo moeilijk, vooral als je een neurowetenschapper bent met een diploma. Voor de rest rapporteren we het resultaat: ja, het effect werd inderdaad waargenomen. Dat wil zeggen, het vermogen om betekenisvolle woorden te onderscheiden van betekenisloze woorden werd niet beïnvloed door een magnetische schok voor de motorische cortex. Maar bij de keuze tussen abstracte en concrete actie (wanneer het nodig was om de betekenis van het woord te begrijpen), was het verschil duidelijk: wanneer de motorische cortex werd geremd, werden concrete werkwoorden 'tekenen' en 'schrijven' langzamer herkend en abstract 'je gelooft' en 'vergeeft' - integendeel, sneller … We hebben de motorische cortex dus niet alleen nodig om nutteloos met onze handen te zwaaien of dumbbells te tekenen, maar ook om de taal te begrijpen.
Een oplettende lezer moet een vraag hebben. Oké, "jij tekent" is een eenvoudig begrijpelijk werkwoord, neem een potlood in je hand en teken. Maar het kan ook op een andere manier worden gebruikt, bijvoorbeeld: "In je toespraak teken je heldere perspectieven" - hier is geen hand duidelijk bij betrokken. Of bijvoorbeeld: "Je werd gisteren zo dronken - zing niet en schilder niet." Heb je een motorische cortex nodig om zulke figuurlijke wendingen te begrijpen?
Niet allemaal tegelijk, gehaaste lezer. Wetenschappers van de Higher School of Economics werken hier momenteel aan, en de resultaten zullen eind maart op een conferentie in San Francisco worden gerapporteerd. Als je gelooft dat de gepubliceerde stellingen van hun bericht (en stellingen zijn een halve pagina tekst zonder enige details), in "figuurlijke uitdrukkingen" moet men onderscheid maken tussen metafoor en idioom. "Een steen gooien" is bijvoorbeeld een letterlijke betekenis. "Stoppen met roken" is een metaforisch gebruik waarbij u in plaats van "stoppen" het werkwoord "stoppen" of "stoppen" kunt gebruiken. "Een schaduw werpen" is een idioom: het is onmogelijk om het in afzonderlijke woorden te ontbinden en ze afzonderlijk van elkaar te begrijpen. Het lijkt erop dat de motorische cortex niet nodig is om de metafoor te begrijpen. Maar idiomen in deze zin gedragen zich precies als de letterlijke betekenis van werkwoorden …
… Maar shhh. De auteurs van de studie hebben er bij ons op aangedrongen niet in te gaan op de details van dit werk. We werden aangespoord om het alleen te vermelden door het feit dat niet al te vaak een wetenschappelijk resultaat van hoge kwaliteit wordt gepubliceerd door wetenschappers uit hun thuisland. Shtyrov, Myachikov en hun collega's (hoewel ze niet alleen in Moskou werken, maar ook in het Deense Aarhus en in het Engelse Newcastle) zijn precies de mensen aan wie de uitdrukking "Russische wetenschap" letterlijk kan worden toegeschreven. En aangezien we op 8 februari de Dag van deze zeer Russische wetenschap vieren, is dit een uitstekende gelegenheid om onze landgenoten te feliciteren en over hun prestaties te praten - hopelijk zonder iets te verdraaien of te verwarren.
En aangezien de volgende twee secties niet langer van toepassing zijn op de Russische wetenschap, zullen we ze op een veel kortere en beknoptere manier presenteren.
2. De hersenen weten wat ze niet weten
'En eda oti uden eda', zei Socrates naar verluidt (dat wil zeggen, het is mogelijk dat Plato het überhaupt heeft uitgevonden, en de uitdrukking werd zeker verkeerd geïnterpreteerd door degene die het van het Latijn in het Grieks vertaalde). Het lijkt mij dat Socrates dat niet zei, want "Ik weet dat ik niets weet" is een ijdel gepraat, maar hij was nog steeds een wijze. Een ander ding is om precies te weten wat je weet en wat je niet weet: dit wekt respect op. En daarvoor zou het fijn zijn om een soort register van je eigen kennis in je hoofd te hebben, gescheiden van kennis als zodanig.
Zo'n register bestaat zeker in ons hoofd. Dit bewijzen is eenvoudiger dan ooit: anders zouden er geen kwellingen zijn geweest bij de aanblik van het bekende gezicht van een acteur die je zeker kent, maar voor het leven van mij kan ik me zijn naam niet herinneren en waar hij werd gefilmd. De hersenen zijn er zeker van dat deze acteur in het geheugen zit. Om de een of andere reden is het echter niet onmiddellijk mogelijk om het overeenkomstige item te vinden. Er is ook het tegenovergestelde effect, "déjà vu": dit is wanneer de hersenen om de een of andere reden denken dat de situatie bekend is, maar in feite was er eerder zoiets niet mee, maar het leek gewoon.
Neurowetenschappers praten er zo over: naast het eigenlijke geheugen hebben de hersenen ook een "metageheugen" - dit is precies de herinnering van wat we ons herinneren (of zouden moeten onthouden) en wat niet. Maar wat neurowetenschappers tot voor kort niet wisten, was waar precies in de hersenen deze waardevolle archiefkast zich bevindt. Dat hebben Japanse onderzoekers nu pas ontdekt.
Er waren maar twee vragen aan de apen: “Heb je, o aap, deze foto eerder gezien? Hoe zeker ben je dat je haar niet hebt gezien (of gezien)?"
Ze deden hun experimenten niet op mensen, maar op makaken. De apen kregen een reeks foto's aangeboden en na een tijdje kregen ze een foto ter identificatie. Er waren maar twee vragen aan hen: “Heb je, o aap, deze foto eerder gezien? Hoe zeker ben je dat je haar niet hebt gezien (of gezien)? De apen werden natuurlijk niet in woorden gevraagd, maar op de manier waarop ze gewoonlijk met apen communiceren: met de juiste reacties ontvingen ze een beloning en voor fouten moesten ze betalen. Ondertussen werden de hersenen van de aap onderzocht met behulp van MRI.
En hier is het, metamorie: twee heldere brandpunten in de prefrontale cortex. De ene lijkt verantwoordelijk te zijn voor het herinneren van recente gebeurtenissen, de andere voor verre gebeurtenissen. En toen (wat een geluk dat het experiment op dieren werd opgevoerd, en niet op mensen!) De makaken werden uit de overeenkomstige hersencentra gezet en opnieuw gedwongen om weddenschappen te plaatsen op de vraag of ze de getoonde of verbeelde foto al hadden gezien. De resultaten verslechterden aanzienlijk. Tegelijkertijd, zoals de onderzoekers in een apart experiment waren overtuigd, is de herinnering aan de bekeken foto's niet verdwenen. Het was alleen dat het voor de aap veel moeilijker was om zelfverzekerd over de onbekende foto te zeggen dat ze hem nooit echt had gezien.
Dit werk is een kleine stap in de richting van het begrijpen van geheugenmechanismen. Wanneer deze mechanismen worden ontrafeld, zullen onze nakomelingen nooit in een vreselijke situatie terechtkomen, wanneer een bekende man naar hem toe lijkt te lopen, maar misschien is hij geen kennis, maar deed hij alsof hij dat was. Dan zullen mensen gelukkiger en harmonieuzer worden.
3. De hersenen slapen om te vergeten
Sommige mensen, vooral jonge mensen, denken vaak dat slapen gewoon tijdverspilling is. Terwijl we wakker zijn, leren we veel, doen we indrukken op, leren we soms zelfs iets. En dan weer! - en acht uur zwartheid uit het leven gerukt. En het gebeurt zo dat je wakker werd, maar je herinnert je niets van gisteren, voor het leven van mij. Recente artikelen van onderzoekers van de Johns Hopkins University in de Verenigde Staten laten zien dat dit eigenlijk is waar we voor slapen.
Gedurende de dag, wanneer de hoofdbeweging plaatsvindt, verwerken de hersenen de indrukken, onthouden ze en trekken conclusies. Erik Kandel, die hiervoor in 2000 de Nobelprijs ontving, vermoedde hoe dit ongeveer gebeurt. Hij bestudeerde de neuronen van het weekdier Aplysia en leerde haar eenvoudige weekdierlessen (bijvoorbeeld "als je aait op een sifon, zullen ze nu beginnen te slaan"). Het bleek dat deze specifieke les overeenkomt met de groei van een bepaalde synaps, dat wil zeggen de verbinding tussen neuronen. Dus terwijl we wakker zijn, onthouden de hersenen iets, en synapsen tussen neuronen groeien en versterken erin.
Welnu, zeggen Amerikaanse neurowetenschappers: als de hersenen slapen, nemen de synapsen af! Dat is niet alles: de belangrijkste en krachtigste synapsen worden alleen maar bozer, maar de secundaire onzin die tijdens de wakkere uren buitensporig opzwol, verliest daarentegen zijn kracht. Het resultaat is dat muizen (het waren hun hersenen en neuronen die werden gebruikt in de experimenten) herinneringen 'consolideren': ze houden belangrijke dingen in hun geheugen en vergeten onnodige onzin. De totale massa en kracht van synapsen neemt echter praktisch niet toe. Het proces kan dus vele malen worden herhaald: leer nieuwe dingen, slaap dan en leer opnieuw met een frisse geest. Als deze slaapfase er niet was geweest, zouden de synapsen in de hersenen van de muis extreem lang zijn gegroeid voordat de arme muis tijd heeft om merkbaar wijzer te worden.
De onderzoekers beperkten zich niet tot zo'n lapidaire conclusie, maar ontrafelden alle belangrijke moleculaire mechanismen die bij dit proces betrokken zijn. Als iemand daarin geïnteresseerd is, laat ze dan de originele artikelen in Science lezen. En als de lezer onze wetenschappelijke studies al beu is, laat hem dan naar bed gaan: alle synapsen die in zijn hersenen opzwollen tijdens het lezen van het artikel, zullen van de ene op de andere dag spoorloos oplossen, en dan zal hij met een frisse geest nog een notitie over iets anders lezen.
