Nauka

Umysł po drugiej stronie lustra

Prawdy i mity o neuronach lustrzanych

Choć anatomicznie są to zupełnie „normalne” komórki nerwowe, ich właściwość została uznana niemal za nadzwyczajną. Choć anatomicznie są to zupełnie „normalne” komórki nerwowe, ich właściwość została uznana niemal za nadzwyczajną. Cary Wolinsky / Getty Images
Neurony lustrzane miały zrewolucjonizować wiedzę o mózgu i umyśle. Ich cudowne właściwości okazują się jednak w dużym stopniu mitem.
materiały prasowe

Nadano im wiele przydomków, by wymienić tylko – za Vilayanurem Ramachandranem z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego – „neurony, które ukształtowały cywilizację”. Z kolei w ich wadliwym działaniu dopatrywano się przyczyn m.in.: autyzmu, schizofrenii, psychopatii, uzależnienia od papierosów i otyłości. Niektórzy popularyzatorzy nauki poszli jeszcze dalej, spekulując, że ewolucja neuronów lustrzanych umożliwi kiedyś telepatię, a teoretycy tzw. neurodydaktyki – także rodzimi, m.in. Marzena Żylińska – twierdzą, że trening neuronów lustrzanych może polepszyć osiągnięcia edukacyjne uczniów. W ten sposób owe specyficzne komórki nerwowe przedostały się ze specjalistycznych czasopism naukowych do szerokiego obiegu, gdzie zaczęły żyć własnym życiem.

Ale znalazły się również „na celowniku” sceptyków. Nieformalnym przywódcą opozycji wobec tej naukowej mody został Gregory Hickok, profesor nauk kognitywnych na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine, który w 2009 r. na łamach czasopisma „Journal of Cognitive Neuroscience” zakwestionował kluczowe funkcje przypisywane tym komórkom, a niedawno opublikował książkę pod wymownym tytułem: „Mit neuronów lustrzanych” (wydaną również po polsku w 2016 r.).

Wielka kariera neuronów lustrzanych zaczęła się 25 lat temu za sprawą publikacji, która ukazała się w specjalistycznym periodyku „Experimental Brain Research”. Jej autorami byli włoscy neuronaukowcy z uniwersytetu w Parmie, kierowani przez Giacomo Rizzolattiego, którzy zainteresowali się mózgowymi podstawami kontroli ruchów u małp, a konkretnie makaków (Macaca nemestrina).

Wykorzystując precyzyjną metodę rejestracji aktywności pojedynczych komórek nerwowych za pomocą wszczepionych bezpośrednio do tkanki mózgowej mikroelektrod, śledzili aktywność neuronów obszaru F5 brzusznej kory przedmotorycznej, kodujących m.in. ruchy dłoni. I odkryli, że około 17 proc. pojedynczych neuronów aktywowało się zarówno, gdy makak sam sięgał po kawałki owoców, jak i gdy obserwował analogiczną czynność wykonywaną przez innego osobnika. Innymi słowy, pewne neurony – nazwane później lustrzanymi – zdawały się zarówno kodować ruchy wykonywane własnoręcznie, jak i obserwowane.

Choć anatomicznie są to zupełnie „normalne” komórki nerwowe, ich właściwość została uznana niemal za nadzwyczajną. Nikt nie spodziewał się takiego wyniku, gdyż panowało powszechne przekonanie, że zlokalizowane w płacie czołowym mózgu struktury odpowiedzialne za planowanie i wykonanie ruchów nie są bezpośrednio zaangażowane w ich postrzeganie (za które odpowiada kora wzrokowa zlokalizowana w płacie potylicznym).

Jednak punktem wyjścia do daleko idących spekulacji na temat neuronów lustrzanych był kolejny artykuł zespołu Rizzolattiego, opublikowany w 2001 r. pod znamiennym tytułem „I know what you are doing: a neurophysiological study” (Wiem, co robisz: badanie neurofizjologiczne). Tym razem małpa obserwowała najpierw owoc, który następnie zasłaniano kotarą w ten sposób, że widzieć mogła tylko dłoń eksperymentatora wędrującą za kotarę, by po niego sięgnąć. Okazało się, że te same neurony reagują analogicznie w sytuacji, gdy małpa chwytała przedmiot, jak i gdy obserwowała czynność zmierzającą do chwycenia przedmiotu. Wyprowadzono stąd wniosek, że neurony lustrzane potrafią kodować także cele, a co za tym idzie stanowią podstawę dla rozumienia działań. Można zatem powiedzieć, że gdy obserwujemy czynność wykonywaną przez innego człowieka, nasz mózg „symuluje” ją, tak jakbyśmy sami to robili.

Niektórzy uczeni poszli nawet o krok dalej: że być może taka automatyczna symulacja dotyczy nie tylko prostych ruchów dłonią. Vittorio Gallese, jeden ze współautorów obydwu wspomnianych publikacji, stwierdził: podstawą empatii odczuwanej w stosunku do innych osób jest właśnie aktywność neuronów lustrzanych.

Głos sceptyków

Twierdzeniom entuzjastów zaczęli wnikliwie przyglądać się sceptycy. Pierwsza wątpliwość, jaką podniesiono, dotyczyła kwestii fundamentalnej: istnienia neuronów lustrzanych u ludzi. Odkryte zostały one u makaków za pomocą metody wymagającej ingerencji chirurgicznej, a więc nienadającej się do zastosowania u zdrowych ochotników. Wiele zespołów naukowców przeprowadziło więc eksperymenty z udziałem ludzi, tyle że zamiast rejestracji aktywności pojedynczych neuronów za pomocą mikroelektrod zastosowano nieinwazyjną metodę obrazowania aktywności mózgu rezonansem magnetycznym (fMRI). W ten sposób m.in. neuronaukowcy Valeria Gazzola i Christian Keysers odkryli, że struktury ludzkiej kory ruchowej homologiczne do obszaru F5 u makaka są aktywne zarówno w trakcie własnoręcznego wykonywania jakiejś czynności, jak i samej jej obserwacji. Co ciekawe, odpowiednikiem małpiego obszaru F5 u człowieka jest ośrodek Broki, który uznawany jest za odpowiedzialny za generowanie mowy i jej rozumienie. Pojawiła się więc kolejna spekulacja: neurony lustrzane muszą mieć wiele wspólnego ze zdolnościami językowymi.

Gazzola i Keysers zaobserwowali dodatkowo „lustrzane” aktywacje w wielu innych strukturach mózgowych poza korą przedmotoryczną. Zaczęto twierdzić, że istnieje system neuronów lustrzanych rozproszony w licznych rejonach mózgu, także tych uznawanych za zaangażowane w odczuwanie empatii. W tym kontekście pojawiły się spekulacje, że u psychopatów system neuronów lustrzanych musi działać nieprawidłowo. Podobnymi nieprawidłowościami zaczęto tłumaczyć autyzm. Ramachandran twierdzi, że z powodu niesprawności działania systemu neuronów lustrzanych osoby z zaburzeniami ze spektrum autystycznego przejawiają deficyty językowe i mają trudności w relacjach społecznych. Pogląd ten nazywa się niekiedy „hipotezą rozbitych luster”.

Podsumowując: z dotychczasowych badań wynika, że raczej na pewno mamy w swoich mózgach coś takiego jak neurony lustrzane. Ale jaka jest ich geneza oraz funkcja? Część badaczy uważa, że przychodzimy na świat z systemem neuronów lustrzanych „na wyposażeniu”, co sugerują niektóre badania z udziałem dzieci. Zwolennicy tej tezy, m.in. Giacomo Rizzolatti, twierdzą, że komórki te stanowią ewolucyjne przystosowanie do życia społecznego, gwarantując zdolność odczytywania zamiarów innych osób, a może nawet empatii. Inni, jak np. Cecilia Heyes z Uniwersytetu Oksfordzkiego, uważają, że neurony lustrzane kształtują się dopiero we wczesnym dzieciństwie jako wynik kojarzenia przez mózg działań własnych i analogicznych cudzych (na zasadzie: to, co podobne, kodowane jest podobnie) i nie są predysponowane do żadnych szczególnych funkcji.

Wspomniany już Gregory Hickok wysuwa jeszcze inny argument przeciw tezie, jakoby neurony lustrzane miały być adaptacją umożliwiającą rozumienie czyichś zamiarów. Znaczenie czynności zależy bowiem od sytuacji czy kontekstu. Filiżankę można chwycić z zamiarem napicia się kawy, podania jej komuś innemu czy po prostu przestawienia w inne miejsce, by nie zalać leżącej na stoliku gazety. Za każdym razem czynność motoryczna jest jednak taka sama. Hickok podkreśla, że nie wskazano dotychczas żadnych wiarygodnych hipotez na temat mechanizmów sprawiających, iż neurony lustrzane aktywują się w odpowiednich kontekstach. W podobnym tonie wypowiada się neurofilozofka Patricia Churchland: symulowanie przez neurony lustrzane zamiarów innych osób nie może zadziałać bez „odrobiny magii”. Innymi słowy: by rozumieć czyjeś intencje, trzeba znacznie więcej niż wyładowań pojedynczych neuronów w jakimś rejonie mózgu.

W swojej książce Hickok podaje również w wątpliwość związek neuronów lustrzanych z ludzkimi kompetencjami językowymi, a w szczególności z rozumieniem języka. Gdyby komórki te, znajdujące się u ludzi w ośrodku Broki, były zaangażowane także w rozumienie mowy, to u osób z uszkodzeniami tego obszaru, skutkującymi zaburzeniami mowy, powinniśmy obserwować również problemy z rozumieniem języka mówionego. Badania z udziałem pacjentów neurologicznych (np. po udarach) przeczą jednak tej hipotezie, co wskazuje, że rozumienia mowy nie można sprowadzić do aktywacji neuronów lustrzanych.

Ponadto Hickok wątpi w zaangażowanie neuronów lustrzanych w empatię – nie polega ona bowiem tylko na automatycznym naśladowaniu emocji, ale wymaga też komponentu poznawczego: rozumienia, w jakim stanie znajduje się druga osoba i co do tego doprowadziło, a to – podobnie jak rozumienie zamiarów – wykracza poza aktywację pojedynczych neuronów. Nie znaczy to jednak, że neurony lustrzane nie istnieją – Hickok podkreśla, że nigdy w to nie wątpił. Tytułowym mitem są więc nie tyle one same, ile ich własności.

Czy odczarowując neurony lustrzane, nie wylewamy dziecka z kąpielą, pozbawiając się np. wyjaśnienia genezy autyzmu? Współcześnie coraz częściej przyczyn deficytów społecznych i komunikacyjnych u osób z zaburzeniami ze spektrum autyzmu upatruje się nie w „rozbitych lustrach”, ale w nieprawidłowościach sensorycznych. Ujmując rzecz najprościej, może być tak, że niektóre osoby autystyczne angażują się w relacje z innymi ludźmi niechętnie, gdyż bodźce społeczne, które większość z nas odczytuje jako przyjemne lub neutralne, odbierane są przez nie tak intensywnie, że wręcz boleśnie.

Podkreślane często deficyty komunikacyjne osób autystycznych wcale nie muszą być więc spowodowane nieprawidłowościami systemu neuronów lustrzanych, ale mogą być pokłosiem uboższych relacji interpersonalnych. Podobnie jest w innych przypadkach – neuronauka i psychologia dysponują alternatywnymi, często dobrze ugruntowanymi empirycznie, wyjaśnieniami w zasadzie każdego przejawu ludzkiego zachowania, w którym upatruje się (sprawnego lub niesprawnego) działania systemu neuronów lustrzanych.

Dlaczego ich odkrycie było tak pociągające dla uczonych i popularyzatorów, że znaleźli się po drugiej stronie lustra? Daniel Dennett, filozof i kognitywista z Tufts University, uważa, że w nauce chodzi o to, by odkryć, „jak wspaniałe osoby powstają z bezdusznych, mechanicznych części”. Neurony zdawały się to umożliwiać.

Postrzeganie i działanie

Kolejna kwestia to poszukiwanie teorii jednoczącej wiedzę o mózgu i umyśle. Odkrycie neuronów lustrzanych było sporym zaskoczeniem, gdyż mało kto spodziewał się znaleźć komórki związane z postrzeganiem w strukturach mózgowych odpowiedzialnych za ruch. Miały one zatem być pomostem między postrzeganiem i działaniem. Wspomniane „zjednoczenie wiedzy” ma jeszcze inny wymiar: neurony lustrzane zdawały się stanowić wspólną podstawę dla wielu różnych zdolności, a ich deficyty dla zaburzeń rozwojowych i psychopatologii.

O ile badaczom i popularyzatorom trudno odmówić szczytnych intencji, o tyle trzeba jednak zauważyć, że „zachłyśnięcie się” neuronami lustrzanymi nie jest wolne od negatywnych konsekwencji: na dość wątłych podstawach empirycznych próbowano zbudować gmach nowej wiedzy o mózgu i umyśle. Z jeszcze gorszą sytuacją mamy do czynienia, gdy odnosząc się do neuronów lustrzanych, próbuje się uzasadniać praktyczne rozstrzygnięcia w sferze pedagogiki czy edukacji.

***

Autor jest kognitywistą, adiunktem w Instytucie Filozofii i Socjologii PAN, członkiem krakowskiego Centrum Kopernika i laureatem Nagrody Naukowej POLITYKI.

Więcej na ten temat
Reklama

Czytaj także

Historia

Wojna polsko-bolszewicka w oczach de Gaulle’a

Wojna polsko-bolszewicka 1920 r. w oczach Charlesa de Gaulle’a.

Marek Mikołajczyk
12.08.2019
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną