Ülesäritamine moonutas peegelneuronite teadust | Ajakiri Quanta

1991. aasta suvel neuroteadlane Vittorio Gallese uuris, kuidas liikumine on ajus kujutatud, kui ta märkas midagi veidrat. Tema ja tema teadusnõunik Giacomo Rizzolatti Parma ülikoolist jälgisid, millised neuronid muutusid aktiivseks, kui ahvid suhtlesid teatud objektidega. Nagu teadlased olid varem täheldanud, tulistasid samad neuronid, kui ahvid objekte märkasid või need üles võtsid.

Kuid siis tegid neuronid midagi, mida teadlased ei oodanud. Enne katse ametlikku algust haaras Gallese objektidest kinni, et neid ahvile näidata. Sel hetkel kasvas aktiivsus samades neuronites, mis olid vallandanud, kui ahv objektidest kinni haaras. See oli esimene kord, kui keegi oli täheldanud, et neuronid kodeerivad teavet nii toimingu kui ka seda toimingut sooritava teise isiku kohta.

Need neuronid tuletasid teadlastele meelde peeglit: ahvide vaadeldud toimingud peegeldusid nende ajus läbi nende omapäraste motoorsete rakkude. 1992. aastal Gallese ja Rizzolatti esmakordselt kirjeldatud lahtrid ajakirjas Eksperimentaalne ajuuuring ja siis 1996. aastal nimetas neid "peegelneuronid" sisse Aju.

Teadlased teadsid, et olid leidnud midagi huvitavat, kuid miski poleks saanud neid ette valmistada selleks, kuidas ülejäänud maailm reageerib. 10 aasta jooksul pärast avastamist oli peegelneuroni ideest saanud haruldane neuroteaduse kontseptsioon, mis haarab avalikkuse kujutlusvõimet. Aastatel 2002–2009 ühinesid teadlased erinevatest teadusharudest teaduse populariseerijatega, et muuta need rakud sensatsiooniliseks, omistades neile rohkem omadusi selliste rakkude selgitamiseks. keerulised inimkäitumised as empaatia, altruism, õppimine, jäljendamine, autism ja kõne.

Seejärel, peaaegu sama kiiresti, kui peegelneuronid kinni haarasid, hiilisid sisse teaduslikud kahtlused nende seletusvõime suhtes. Mõne aastaga pandi need kuulsuste rakud ülelubatud ja vähetarvitatud avastuste sahtlisse.

Kuid esialgsed katsetulemused kehtivad endiselt. Neuronid premotoorses ajukoores ja sellega seotud ajupiirkondades peegeldavad käitumist. Isegi kui nad ei selgita mugavalt inimkogemuse tohutuid kategooriaid, on peegelneuronid "elusad ja löövad", ütles Gallese. Nüüd elavdab sotsiaalne neuroteadlaste uus põlvkond tööd hüljatud rakkudega, et uurida, kuidas kogu ajus peegliomadustega neuronid kodeerivad sotsiaalset käitumist.

Tõus ja langus

Osa sellest, mis peegelneuronite puhul algselt nii paeluv oli, oli see, et need olid silmatorkavalt paigast ära. Motoorsele planeerimisele pühendatud ajupiirkonnas olid siin ainulaadsete omadustega rakud, mis reageerisid taju ajal. Peale selle tõlgendasid Parma teadlased oma tulemusi kui tõendeid selle kohta, mida nimetatakse "tegevuse mõistmiseks" ajus: nad väitsid, et ahvid suudavad intuiteerida, mida teine ​​inimene teeb, ja et see intuitsioon lahendati ühes rakus.

Seetõttu oli peegelneuron "kohe juurdepääsetav viis täiesti keerulisema mehhanismi selgitamiseks", ütles Luca Bonini, Parma ülikooli psühhobioloogia professor, kes ei osalenud esialgses uuringus. Selle tõlgendusega tsingitud, hakkasid teadlased projitseerima "mõistmist" mis tahes arvule rakkudele, mis tundusid peegelkujulised.

Entusiastlik fanfaar moonutas peegelneuronite uurimist ja segas teadlaste karjääri. 2000. aastate alguses kognitiivteadlane Gregory Hickok California ülikoolis Irvine'is leidsid, et kõne tootmisega seotud aju motoorsete piirkondade neuronid muutusid aktiivseks, kui osalejad kuulasid kõnet. Kuigi see ei olnud šokeeriv leid – "just nii see süsteem töötab," ütles Hickok, hakkasid teised teadlased tema tulemusi vaatama läbi peegelneuroni läätse. Ta teadis, et teooriat ei saa tema töös rakendada. Teised aga väitsid, et kui kuulajad kõnet tajusid, "peegeldasid" motoorses ajukoores olevad neuronid kuuldut.

Peegelneuronihuviliste tõrjumiseks hakkas Hickok oma uurimisvestluste alguses väitma, et tema tööl pole peegelneuronitega mingit pistmist – see valik sattus ta tahtmatult arutelu keskmesse. 2009. aastal peatoimetaja Kognitiivse neuroteaduse ajakiri kutsus Hickoki kirjutama teooria kriitika. Ta kasutas kõnet proovijuhtumina, et kummutada suurejooneline väide, et motoorses ajukoores leiduvad peegelneuronid võimaldasid ahvil teise tegevust mõista. Kui Hickok väitis, et on olemas üksainus närvimehhanism, mis kodeerib tegevuse tekitamist ja selle mõistmist, siis peaks selle mehhanismi kahjustamine takistama mõlema esinemist. Hickok koostas uuringute toimiku, mis näitas, et kõne tootmispiirkondade kahjustused ei häirinud kõne mõistmist. Ta kirjutas, et andmed näitavad ühemõtteliselt, et kõne tajumise peegelneuroniteooria on mis tahes tugevas vormis vale.

Palju viidatud kriitika viis a raamatuleping ja 2015. aastal kutse avalik arutelu Gallese New Yorgi ülikooli mõistuse, aju ja teadvuse keskuses. Esmakordselt lava jaganud paar olid sõbralikud rivaalid: kaks silmapaistvat teadlast vahetasid konkureerivaid vaatenurki kerge kiusamisega, millele järgnes smiles õllede peale.

Kuigi see vastasseis oli sõbralik, ei olnud peegelneuronite hüppeline vastureaktsioon seda üldiselt. Tänapäeval on Gallese üllatunud teadusringkondades silmitsi seisvast "piinast". "Ma arvan, et kedagi teist pole nii põhjalikult uuritud kui meid," ütles ta. Ja mõju nende ajurakkude uurimisele on olnud sügav. Aastate jooksul pärast NYU arutelu on peegelneuronid seda teinud langes teaduslikust diskursusest. 2013. aastal avaldasid teadlased hüppe tippajal enam kui 300 artiklit, mille pealkirjas oli "peegelneuron". Aastaks 2020 oli see arv poole võrra vähenenud, alla 150.

Peegelneuron, uuesti määratletud

See episood on juhtumiuuring selle kohta, kuidas põnevus teatud ideede ümber võib nende uurimistöö kulgu muuta. Gallese omistas peegelneuronite uuringute vähenemise kollektiivsele hirmule ja enesetsensuurile. "[Teadlased] kardavad, et kui nad toovad esile sildi "peegelneuronid", võidakse paber tagasi lükata," ütles ta.

Selle tulemusena on teadlased aju peegelmehhanismide selgitamiseks kasutusele võtnud erineva terminoloogia - näiteks "tegevuse aktiveerimise võrgustik". Mõiste "peegelneuron" on samuti muutunud häguseks. Alguses oli selle määratlus selge: see oli motoorne rakk, mis tulistas liikumise ajal ja ka sama või sarnase liikumise tajumisel. Kuid kuna teadlased värbasid selle mõiste sotsiaalsete nähtuste selgitamiseks, muutus määratlus kohmakaks niivõrd, et sellest sai "kontrollimatu teooria", ütles Hickok.

Täna, pärast jahtumisperioodi, uuristavad sotsiaalneuroteadlased rakke bioloogilisest sodist. Kui nad vaatavad aju motoorsetest piirkondadest kaugemale, leiavad nad asju, mis näevad kahtlaselt välja nagu peegelneuronid. Eelmisel aastal Stanfordi ülikooli meeskond teatatud Rakk hiirte agressiooni peegeldavate neuronite avastamine. See rakkude komplekt tulistas nii siis, kui hiir käitus agressiivselt, kui ka siis, kui ta vaatas teiste võitlust. Kuna rakud muutusid aktiivseks mõlemas kontekstis, väitsid teadlased, et need on peegelneuronid.

"See oli esimene näide, mis näitas peegelneuronite olemasolu keerulistes sotsiaalsetes ajupiirkondades," ütles California ülikooli neuroloogia abiprofessor Emily Wu, kes ei osalenud uuringus.

See leid lisab a üha rohkem tõendeid et neuronitel, mis asuvad väljaspool premotoorset ajukoort, on kahe looma sotsiaalsel suhtlemisel peegelomadused. Need samad rakud tulistavad isiklike tegevuste ajal või emotsioone ja vastuseks teistele samade kogemuste nägemisele.

Tehniliselt ei ole need rakud esialgse määratluse järgi peegelneuronid, ütles Hickok: Peegelneuronid on motoorsed rakud, mitte sotsiaalsed rakud. Wu aga ei hinda määratlusi. Selle asemel, et arutleda selle üle, mis on ja mis ei ole peegelneuron, arvab ta, et olulisem on kataloogida funktsionaalsed peegliomadused, mis iseloomustavad rakke kõikjal, kus need ajus eksisteerivad.

Eesmärk oleks kirjeldada, kui laialt levinud need neuronid on ja kuidas nad elektrofüsioloogilisel tasandil käituvad nii, nagu nad unikaalselt käituvad. Seda tehes puhastavad need teadlased hüppepilve, et näha neid rakke sellistena, nagu nad tegelikult on.

Parandus: April 2, 2024
Lause muudeti, et selgitada, et Wu ei kataloogi isiklikult peegelneuroneid.