Ylivalotus vääristi peilineuronien tieteen | Quanta-lehti

Kesällä 1991 neurotieteilijä Vittorio Gallese tutki, kuinka liike esitetään aivoissa, kun hän huomasi jotain outoa. Hän ja hänen tutkimusneuvojansa Giacomo Rizzolatti Parman yliopistosta seurasivat, mitkä hermosolut aktivoituivat, kun apinat olivat vuorovaikutuksessa tiettyjen esineiden kanssa. Kuten tiedemiehet olivat havainneet aiemmin, samat neuronit laukaisivat, kun apinat joko huomasivat esineet tai poimivat ne.

Mutta sitten neuronit tekivät jotain, mitä tutkijat eivät odottaneet. Ennen kokeen virallista alkamista Gallese tarttui esineisiin näyttääkseen ne apinalle. Sillä hetkellä aktiivisuus kiihtyi samoissa hermosoluissa, jotka olivat laukanneet, kun apina tarttui esineisiin. Se oli ensimmäinen kerta, kun kukaan oli havainnut hermosolujen koodaavan tietoa sekä toiminnasta että toisesta yksilöstä, joka suorittaa sen.

Nuo neuronit muistuttivat tutkijoita peilistä: apinoiden havaitsemat toiminnot heijastuivat heidän aivoihinsa näiden erikoisten motoristen solujen kautta. Vuonna 1992 Gallese ja Rizzolatti kuvataan ensin päiväkirjan solut Kokeellinen aivotutkimus ja sitten vuonna 1996 nimesi heidät "peilihermosolut" sisään Aivot.

Tutkijat tiesivät löytäneensä jotain mielenkiintoista, mutta mikään ei olisi voinut valmistaa heitä siihen, miten muu maailma reagoisi. 10 vuoden sisällä löydöstä peilineuronista oli tullut harvinainen neurotieteen käsite, joka vangitsi yleisön mielikuvituksen. Vuodesta 2002 vuoteen 2009 eri tieteenalojen tutkijat yhdistivät tieteen popularisoijien kanssa sensaatiomaisia ​​soluja ja antoivat niille enemmän ominaisuuksia selittämään tällaisia monimutkaisia ​​ihmisten käyttäytymismalleja as empatia, altruismi, oppiminen, jäljittely, autismi ja puhe.

Sitten, melkein yhtä nopeasti kuin peilihermosolut tarttuivat, tieteelliset epäilykset niiden selittävyydestä hiipivät sisään. Muutaman vuoden kuluessa nämä julkkissolut joutuivat ylilupattujen, alitoimitettujen löytöjen laatikkoon.

Alkuperäiset koetulokset ovat kuitenkin edelleen voimassa. Premotorisen aivokuoren ja siihen liittyvien aivoalueiden neuronit heijastavat käyttäytymistä. Vaikka ne eivät kätevästi selitä valtavia ihmiskokemuksen luokkia, peilihermosolut "ovat elossa ja potkivat", Gallese sanoi. Nyt uusi sosiaalisen neurotieteilijöiden sukupolvi elvyttää työtä hylättyjen solujen parissa tutkiakseen, kuinka neuronit, joilla on peiliominaisuuksia kaikkialla aivoissa, koodaavat sosiaalista käyttäytymistä.

Nousu ja tuho

Osa siitä, mikä oli alun perin niin kiehtovaa peilineuroneissa, oli se, että ne olivat silmiinpistävän epäpaikoillaan. Motoriselle suunnittelulle omistetulla aivoalueella oli soluja, joilla oli ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka reagoivat havainnoinnin aikana. Tämän lisäksi Parman tutkijat tulkitsevat tulokset todisteeksi niin sanotusta "toiminnan ymmärtämisestä" aivoissa: He väittivät, että apinat pystyivät intuitioimaan, mitä toinen yksilö teki ja että tämä intuitio ratkesi yhdessä solussa.

Peilineuroni oli siksi "välittömästi saatavilla oleva tapa selittää mekanismia, joka on täysin monimutkaisempi", sanoi Luca Bonini, Parman yliopiston psykobiologian professori, joka ei ollut mukana alkuperäisessä tutkimuksessa. Tämän tulkinnan johdosta tutkijat alkoivat projisoida "ymmärrystä" mihin tahansa määrään peilimäiseltä vaikuttavia soluja.

Innostunut fanfaari väänsi peilihermosolujen tutkimuksen ja häiritsi tutkijoiden uraa. 2000-luvun alussa kognitiivinen tiedemies Gregory Hickok Kalifornian yliopiston Irvinessä totesi, että puheentuotantoon liittyvien aivojen motoristen alueiden neuronit aktivoituivat, kun osallistujat kuuntelivat puhetta. Vaikka se ei ollut järkyttävä havainto - "niin järjestelmä toimii", Hickok sanoi - muut tutkijat alkoivat tarkastella hänen tuloksiaan peili-neuronilinssin läpi. Hän tiesi, ettei teoriaa voinut soveltaa hänen työhönsä. Toiset taas ehdottivat, että kun kuulijat havaitsivat puheen, motorisen aivokuoren neuronit "peilasivat" kuulemansa.

Peilihermosolujen harrastajien torjumiseksi Hickok alkoi tutkimuskeskustelujensa alussa todeta, että hänen työllään ei ollut mitään tekemistä peilihermosolujen kanssa – valinta, joka sai hänet vahingossa keskustelun keskipisteeseen. Vuonna 2009 päätoimittaja Kognitiivisen neurotieteen lehti kutsui Hickokin kirjoittamaan teorian kritiikkiä. Hän käytti puhetta testitapauksena kumotakseen suurenmoisen väitteen, jonka mukaan motorisen aivokuoren peilihermosolujen ansiosta apina pystyi ymmärtämään toisen toimia. Jos Hickok väitti, että on olemassa yksi hermomekanismi, joka koodaa toiminnan tuottamista ja sen ymmärtämistä, tämän mekanismin vaurioitumisen pitäisi estää molempien esiintyminen. Hickok kokosi aineiston tutkimuksista, jotka osoittivat, että puheentuotantoalueiden vauriot eivät häirinneet puheen ymmärtämistä. Tiedot, hän kirjoitti, "osoittavat yksiselitteisesti, että puheen havaitsemisen peilihermosoluteoria on väärä kaikissa vahvassa muodossa".

Paljon siteerattu kritiikki johti a kirjakauppa ja vuonna 2015 kutsun julkista keskustelua Gallese New Yorkin yliopiston mielen, aivojen ja tietoisuuden keskuksessa. Ensimmäistä kertaa lavalla jaettu pari oli ystävällisiä kilpailijoita: kaksi arvostettua tiedemiestä vaihtoivat kilpailevia näkökulmia kevyellä kiusoituksella, jota seurasi smiles oluiden yli.

Vaikka vastakkainasettelu oli sovinnollinen, peili-neuronihypeen vastareaktio ei yleensä ollut. Nykyään Gallese on edelleen yllättynyt tiedeyhteisössä kohtaamasta "pikaruudesta". "En usko, että ketään muuta on tutkittu niin syvällisesti kuin meitä", hän sanoi. Ja vaikutus noiden aivosolujen tutkimukseen on ollut syvä. NYU-keskustelun jälkeisinä vuosina peilihermosolut ovat tehneet putosi tieteellisestä keskustelusta. Vuonna 2013, hypetyksen huipulla, tutkijat julkaisivat yli 300 artikkelia, joiden otsikossa oli "peilihermosolu". Vuoteen 2020 mennessä määrä oli puolittunut, alle 150:een.

Peilineuroni, uudelleenmääritelty

Jakso on tapaustutkimus siitä, kuinka jännitys tiettyjen ideoiden ympärillä voi muuttaa heidän tutkimuksensa kulkua. Gallese katsoi, että peilihermosolujen tutkimusten väheneminen johtuu kollektiivisesta pelosta ja itsesensuurista. "[Tutkijat] pelkäävät, että jos he tuovat esiin tunnisteen "peilihermosolut", paperi saatetaan hylätä", hän sanoi.

Tämän seurauksena tutkijat ovat omaksuneet erilaisen terminologian - esimerkiksi "toiminnan aktivointiverkoston" - selittääkseen aivojen peilimekanismeja. Termistä "peilihermosolu" on myös tullut hämärä. Alussa sen määritelmä oli selvä: Se oli moottorisolu, joka ampui liikkeen aikana ja myös saman tai samankaltaisen liikkeen havaitsemisen aikana. Kuitenkin, kun tutkijat rekrytoivat termiä selittämään sosiaalisia ilmiöitä, määritelmästä tuli hankala niin pitkälle, että siitä tuli "kestämätön teoria", Hickok sanoi.

Tänään, harkinta-ajan jälkeen, sosiaaliset neurotieteilijät ruoppaavat soluja biologisesta somasta. Kun he katsovat aivojen motoristen alueiden ulkopuolelle, he löytävät jotain, joka näyttää epäilyttävästi peilihermosoluilta. Viime vuonna joukkue Stanfordin yliopistossa raportoitu Solu hermosolujen löytäminen, jotka heijastavat aggressiota hiirissä. Tämä solusarja ampui sekä kun hiiri käyttäytyi aggressiivisesti että kun se katseli muiden taistelevan. Koska solut aktivoituivat molemmissa yhteyksissä, tutkijat ehdottivat, että ne ovat peilihermosoluja.

"Tämä oli ensimmäinen esimerkki, joka osoitti peilihermosolujen olemassaolon monimutkaisilla sosiaalisilla aivoalueilla", sanoi Emily Wu, Kalifornian yliopiston Los Angelesin neurologian apulaisprofessori, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.

Tämä havainto lisää a yhä enemmän todisteita että esimotorisen aivokuoren ulkopuolella olevilla neuroneilla on peiliominaisuuksia, kun kaksi eläintä ovat sosiaalisesti vuorovaikutuksessa. Nämä samat solut ampuvat henkilökohtaisten toimien aikana tai tunteet ja vastauksena muiden kokevan samoja kokemuksia.

Teknisesti, alkuperäisen määritelmän mukaan, nämä solut eivät ole peilihermosoluja, Hickok sanoi: Peilihermosolut ovat motorisia soluja, eivät sosiaalisia soluja. Wu ei kuitenkaan hikoile määritelmiä. Sen sijaan, että kiistettäisiin siitä, mikä on peilihermosolu ja mikä ei, hän pitää tärkeämpää luetteloida toiminnalliset peiliominaisuudet, jotka luonnehtivat soluja missä tahansa aivoissa niitä esiintyykin.

Tavoitteena olisi kuvata, kuinka laajalle levinneitä nämä neuronit ovat ja kuinka ne elektrofysiologisella tasolla käyttäytyvät ainutlaatuisella tavalla. Näin tekemällä nämä tutkijat tyhjentävät hype-pilven nähdäkseen nämä solut sellaisina kuin ne todella ovat.

Korjaus: Huhtikuu 2, 2024
Lause tarkistettiin sen selventämiseksi, että Wu ei henkilökohtaisesti luetteloi peilihermosoluja.