Od wieków naukowcy wiedzieli, że ludzie potrafią „widzieć” bez użycia oczu — przywołują żywe obrazy przeszłości lub konstruują plany na przyszłość. Ta wyobraźnia mentalna jest niezbędna do wszystkiego, od poruszania się po znajomym pokoju po pisanie symfonii. Jednak podstawowe pytanie pozostało otwarte: czy mózg faktycznie używa tych samych mechanizmów biologicznych do wyobrażenia sobie obiektu, co do jego rzeczywistego widzenia?
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Science daje jednoznaczną odpowiedź na to pytanie.
Pomost między wizją a myśleniem
Chociaż poprzednie badania z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wykazały, że te same obszary mózgu są aktywne zarówno podczas percepcji, jak i wyobraźni, metodom tym brakowało precyzji potrzebnej do badania poszczególnych komórek. Mogli pokazać nam „sąsiedztwo”, w którym występowała aktywność, ale nie mogli potwierdzić, czy aktywowane były te same „domy” (neurony) w tym obszarze.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy z Cedars-Sinai Medical Center wykorzystali wyjątkową okazję kliniczną. Przebadali 16 dorosłych pacjentów chorych na padaczkę, którym wszczepiono już do mózgu elektrody monitorujące aktywność napadów. Umożliwiło to zespołowi zarejestrowanie wzorców odpalania ponad 700 pojedynczych neuronów w brzusznej korze skroniowej, głównym obszarze mózgu odpowiedzialnym za przetwarzanie obiektów wizualnych.
Mechanika rekonstrukcji psychicznej
W badaniu wykorzystano rygorystyczny, dwuetapowy proces, aby zidentyfikować związek między rzeczywistością a myślą:
- Percepcja: Uczestnicy oglądali setki obrazów podzielonych na kategorie: twarze, tekst, rośliny, zwierzęta i przedmioty codziennego użytku. Naukowcy odkryli, że wiele neuronów było wysoce wyspecjalizowanych i reagowało na określone kategorie lub nawet najmniejsze szczegóły wizualne.
- Wyobraźnia: Kiedy uczestnicy zostali poproszeni o przypomnienie sobie w myślach tych samych obiektów, badacze monitorowali reakcję neuronową.
Wyniki były niesamowite. Około 40% neuronów, które zadziałały podczas rzeczywistej percepcji, zadziałało również podczas wyobrażeń mentalnych. Aby udowodnić, że nie był to statystyczny zbieg okoliczności, naukowcy wykorzystali uczenie maszynowe do rekonstrukcji obrazów w oparciu wyłącznie o dane neuronowe, skutecznie odtwarzając obrazy, które uczestnicy próbowali zapamiętać.
Dlaczego to odkrycie jest ważne
Odkrycie to dostarcza fizycznych podstaw dla teorii „generatywnego modelu” poznania. Zgodnie z tą teorią mózg nie tylko rejestruje świat niczym kamera; zamiast tego tworzy „kod” obiektów, które można „odtworzyć” w celu symulacji rzeczywistości.
Ten przełom ma konsekwencje daleko wykraczające poza teoretyczną neuronaukę:
- Zdrowie psychiczne: Wiele zaburzeń psychicznych, w tym schizofrenia i zespół stresu pourazowego, wiąże się z zniekształceniami w sposobie, w jaki dana osoba postrzega lub wyobraża sobie rzeczywistość. Zrozumienie dokładnych mechanizmów neuronalnych wyobrażeń może prowadzić do bardziej ukierunkowanych terapii tych zaburzeń.
- Ewolucja poznawcza: badanie oferuje wgląd w ewolucję ludzkości od prostego przetwarzania sensorycznego do złożonego, kreatywnego myślenia.
- Granice kreatywności: chociaż badanie potwierdza, w jaki sposób zapamiętujemy znane przedmioty, rodzi nowe pytania dotyczące tego, jak mózg radzi sobie z „nowymi” obrazami – na przykład snami o przedmiocie, który nigdy nie istniał w prawdziwym świecie.
„To badanie, na które czekała cała dziedzina nauki” – stwierdziła Nadine Dijkstra, neurobiolog z University College London, podkreślając, że praca ta w końcu dostarcza empirycznych dowodów na poparcie długoterminowych hipotez naukowych.
Wniosek
Wykazując, że mózg ponownie wykorzystuje określone neurony, aby wypełnić lukę między widzeniem a myśleniem, badanie to pokazuje, że nasza wyobraźnia nie jest oddzielnym procesem, ale złożonym „ponownym tłumaczeniem” naszych doświadczeń zmysłowych. Odkrycie to stanowi ważny krok w kierunku zrozumienia, w jaki sposób ludzki umysł konstruuje własną rzeczywistość.
