W ciągu stuleci badacze formułowali rozmaite teorie na temat tego, czy utrata pewnych funkcji umysłowych zależy od miejsca uszkodzenia, czy też od ilości uszkodzonej tkanki. Pierwotnie dominował pogląd, iż mózg jest narządem jednolitym (czyli decydującym czynnikiem jest ilość zniszczonej tkanki). Jednak w XIX w. dwaj wybitni neurolodzy: Francuz Paul Broca oraz Niemiec Karl Wernicke ostatecznie udowodnili powiązania pomiędzy konkretnymi okolicami mózgu a zdolnością mówienia i rozumienia mowy. Broca przedstawił przypadek pacjenta o pseudonimie Tan – człowieka, który rozumiał mowę oraz potrafił wyrazić emocje poprzez odpowiednią intonację i modulację głosu, natomiast nie był w stanie wydobyć ze swojego gardła niczego więcej prócz słowa tan. Pacjent Wernickego przeciwnie – produkował, zdawałoby się, bez problemu całe słowa i zdania, lecz były one tak niegramatyczne i dziwaczne, że nikt nie był w stanie go zrozumieć. Również on sam demonstrował oznaki niezrozumienia tego, co się do niego mówiło. Po śmierci obydwu pacjentów Broca i Wernicke obejrzeli ich mózgi. W przypadku Tana uszkodzenie zlokalizowane było w tylnej części lewego płata czołowego (to przednia część mózgu w dużej mierze znajdująca się właśnie pod czołem). Pacjent Wernickego również miał uszkodzoną lewą półkulę mózgu, lecz w zupełnie innym miejscu – w położonym nad uchem tzw. płacie skroniowym. Te dwa przypadki były dowodem, że różne funkcje (w tym przypadku mowy) mogą ulec zaburzeniu w wyniku uszkodzenia różnych części mózgu. Później, w dużej mierze dzięki obserwacjom rannych w głowę żołnierzy, lekarze ustalali powiązania pomiędzy uszkodzeniami konkretnych okolic mózgu a upośledzeniem poszczególnych funkcji umysłowych. Mózg w modułach Teza o modularności funkcjonalnej mózgu jest jednym z podstawowych założeń nadających sens neuroobrazowaniu. Oczywiście obecnie trwają gorące spory między naukowcami, na czym owa modularność polega i czy rzeczywiście istnieją w mózgu wyspecjalizowane obszary kontrolujące bardzo specyficzne funkcje. W skrajnym przypadku, gdy założymy, że każda funkcja, nieważne jak złożona, ma swoją unikatową lokalizację w mózgu, możemy zostać posądzeni o uprawianie tzw. współczesnej frenologii. Określenie to – przypomnijmy – nawiązuje do ruchu stworzonego w XVIII w. przez Franza Josefa Galla i głoszącego, że każda funkcja psychiczna ma swoje fizyczne podłoże w postaci konkretnego ośrodka korowego. A ponieważ ludzie różnią się między sobą pod względem cech psychicznych, więc powinno to znajdować swoje odzwierciedlenie w wielkości ośrodków korowych, co miałoby się przekładać na kształt czaszki i wielkości jej wypukłości. Pogląd ten został uznany za pseudonaukowy i niemający wiele wspólnego z rzeczywistością, jednak dzięki jego ogromnej popularności przyczynił się do rozwoju badań nad mózgiem – m.in. dzięki temu tak popularne i cytowane stało się odkrycie Paula Broki. W tym momencie nasuwa się pytanie – to jak z tym mózgiem jest? Czy jesteśmy w stanie wyróżnić poszczególne moduły kontrolujące konkretne funkcje poznawcze, czy działa on na innej zasadzie? Zanim odpowiemy na to pytanie, warto pokrótce przybliżyć, na jakich ogólnych zasadach opierają się najczęściej obecnie stosowane metody obrazowania pracy mózgu. Mózg magnetyczny Pod koniec XX w., gdy naukowcy dostali do ręki narzędzia pozwalające obserwować zdrowy mózg w akcji – PET (positron emission tomography, emisyjna tomografia pozytonowa) oraz fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging, funkcjonalny rezonans magnetyczny) – nastąpił ogromny przełom w metodach badania żyjącego zdrowego mózgu. Te potężne narzędzia pozwoliły zajrzeć w głąb ludzkiego mózgu i to bez narażania go na szwank. Zarówno PET, jak i fMRI opierają się przede wszystkim na określaniu poziomu metabolizmu komórek nerwowych oraz pomiarze przepływu i objętości krwi w tkance mózgowej. Nie mierzą więc bezpośrednio aktywności neuronów. Jak w takim razie działają? I na ile możemy założyć, że uzyskane za ich pomocą rezultaty rzeczywiście odzwierciedlają aktywność mózgu? Otóż komórki nerwowe, tak samo jak pozostałe komórki organizmu, aby żyć, muszą „jeść” i „oddychać”. Im intensywniej pracują, tym więcej zużywają tlenu oraz substancji odżywczych. Te dwa zjawiska wykorzystują obie wspomniane wyżej techniki. Z tym że w przypadku PET osobom badanym podaje się radioaktywne znaczniki, podczas gdy skanowanie techniką fMRI nie wymaga podawania żadnych potencjalnie szkodliwych substancji, gdyż wykorzystuje odmienne właściwości magnetyczne hemoglobiny natlenowanej i nienatlenowanej i w ten sposób szacuje zmiany objętości, prędkości przepływu oraz stopnia natlenowania krwi w reakcji na zwiększoną aktywność neuronów. Podczas standardowej procedury oblicza się w obrębie każdego tzw. voksela, czyli wirtualnego kawałka mózgu poddawanego analizie, proporcję hemoglobiny nienatlenowanej do tej natlenowanej. Te voksele, które mają wyższą koncentrację hemoglobiny natlenowanej, będą dawały silniejszy sygnał (jaśniejszy obraz). Tak wyposażeni badacze przystąpili do weryfikacji starych teorii oraz stawiania zupełnie nowych problemów dotyczących działania mózgu. W ciągu ostatnich kilkunastu lat niczym z rogu obfitości posypały się odkrycia i publikacje. Obecnie codziennie w prasie naukowej pojawia się co najmniej kilka doniesień kolejnych zespołów, którym udało się coś nowego zobaczyć dzięki fMRI. Natomiast na początku lat 90. badacze koncentrowali się przede wszystkim na odnajdowaniu obszarów mózgu zaangażowanych w konkretne zdolności. Pokuszono się np. o sprawdzenie, które obszary mózgu odpowiadają za inteligencję. Od prawie stu lat toczy się spór, czy inteligencja to pewna ogólna zdolność, czy też może suma rozmaitych uzdolnień (np. matematycznych, werbalnych czy związanych z wyobraźnią przestrzenną). Zespół brytyjskich i niemieckich naukowców pod kierunkiem Johna Duncana z Medical Research Council Cognition and Brain Sciences Unit w Cambridge stwierdził, że podczas rozwiązywania zadań angażujących rozmaite zdolności intensywnie „świeciła się” tylko jedna okolica. Była to boczna część kory czołowej. Według autorów, dane te zdają się potwierdzać hipotezę, że inteligencja nie jest zbiorem odrębnych zdolności. Wskazują również na korę płatów czołowych (które powstały w toku ewolucji człowieka najpóźniej) jako na jej „siedzibę”. Wyniki tego eksperymentu okazały się na tyle interesujące, że opublikował je jeden z najbardziej prestiżowych tygodników naukowych – amerykański „Science”. Wyniki kolejnych badań niestety nie potwierdziły tak selektywnej zależności między poziomem inteligencji płynnej a aktywnością tej jednej struktury mózgu, wskazując na to, że problem jej lokalizacji jest nieco bardziej złożony. Z kolei w innym badaniu angielscy uczeni dostarczyli dowodu na to, że uczucie miłości – jakże przecież niematerialne – ma swoje odbicie w funkcjonowaniu konkretnych obszarów mózgu. „Na podstawie aktywności mózgu możemy wskazać, kto jest naprawdę zakochany” – powiedział dr Andreas Bartels, jeden z autorów eksperymentu. Mózg w skanerze Na warsztat zostały również wzięte tak zdawałoby się niebiologiczne kwestie, jak dokonywanie moralnych wyborów czy odczuwanie empatii. Amerykańscy uczeni bowiem odkryli, że mówienie prawdy jest bardziej naturalną reakcją, natomiast posługiwanie się kłamstwem wymaga od naszego mózgu zwiększenia aktywności w obrębie obszarów odpowiedzialnych za tłumienie reakcji i kontrolę (mieszczą się one w płatach czołowych). Natomiast włoski uczony Giacomo Rizzolatti zidentyfikował za pomocą fMRI całą klasę komórek nerwowych, które nazwał lustrzanymi (mirror neurons). Są one odpowiedzialne za empatię – wczuwanie się w sytuację innych ludzi. Co więcej, okazuje się, że znajdują się one w regionie mózgu odpowiedzialnym za mowę. Niektórzy badacze uważają, że to właśnie dzięki tym komórkom nastąpił rozwój kulturowy człowieka. Oczywiście nie obyło się również bez eksperymentów nad różnicami w funkcjonowaniu mózgów kobiecych i męskich. Dzięki temu najprawdopodobniej raz na zawsze zostało dowiedzione, że przetwarzają informacje w nieco odmienny sposób. Okazało się bowiem, że mężczyźni i kobiety używają różnych części mózgu do wykonywania tych samych czynności, np. odnajdywania właściwej drogi w labiryncie. Również zakaz rozmawiania przez telefon komórkowy podczas prowadzenia pojazdu znalazł swoje uzasadnienie w badaniach z użyciem technik obrazujących pracę mózgu. Okazało się, że gdy wykonujemy dwa zadania jednocześnie, to aktywność neuronów w okolicach zaangażowanych w ich realizację jest mniejsza niż wtedy, gdy każde wykonywane jest oddzielnie. Jak widać, badania z początkowego okresu rozwoju maszyn obrazujących pracę mózgu, niczym wyprawy w okresie ery eksploracji i podboju świata, polegały głównie na mapowaniu funkcji poznawczych. Zachłyśnięcie się możliwościami skanerów, jak również atrakcyjność produkowanych rezultatów, powodowała prawie wykładniczy przyrost badań, których celem było odkrywanie obszarów kontrolujących coraz to wymyślniejsze funkcje. Ale do czasu. Co prawda istnieją wciąż jeszcze badacze twierdzący, że mózg da się podzielić na odrębne funkcjonalnie moduły, jednak większość liczących się znawców tematu zaprzecza tak uproszczonemu poglądowi. Mózg w sieciach Obecnie praktyka przypisywania etykietki konkretnemu obszarowi mózgu postrzegana jest jako d