A túlexponálás eltorzította a tükörneuronok tudományát | Quanta Magazin

1991 nyarán az idegtudós Vittorio Gallese azt tanulmányozta, hogyan jelenik meg a mozgás az agyban, amikor valami furcsaságot észlelt. Kutatási tanácsadójával, Giacomo Rizzolattival a Pármai Egyetemen nyomon követték, mely neuronok váltak aktívvá, amikor a majmok bizonyos tárgyakkal kölcsönhatásba léptek. Ahogy a tudósok korábban is megfigyelték, ugyanazok a neuronok tüzeltek, amikor a majmok vagy észrevették a tárgyakat, vagy felkapták azokat.

De aztán a neuronok olyasmit tettek, amire a kutatók nem számítottak. A kísérlet hivatalos megkezdése előtt Gallese megragadta a tárgyakat, hogy megmutassa egy majomnak. Abban a pillanatban az aktivitás ugyanazokban a neuronokban lendült fel, amelyek akkor tüzeltek, amikor a majom megragadta a tárgyakat. Ez volt az első alkalom, hogy valaki megfigyelte, hogy a neuronok információt kódolnak egy cselekvéshez és egy másik egyénhez, aki ezt a műveletet végrehajtja.

Ezek a neuronok egy tükörre emlékeztették a kutatókat: a majmok által megfigyelt tevékenységek ezeken a különös motorsejteken keresztül tükröződtek az agyukban. 1992-ben Gallese és Rizzolatti először leírták a cellák a naplóban Kísérleti agykutatás majd 1996-ban nevezte el őket „tükörneuronok” be Agy.

A kutatók tudták, hogy találtak valami érdekeset, de semmi sem készíthette fel őket arra, hogy a világ többi része hogyan reagál. A felfedezést követő 10 éven belül a tükörneuron ötlete ritka idegtudományi fogalommá vált, amely megragadja a közvélemény képzeletét. 2002 és 2009 között a különböző tudományágak tudósai csatlakoztak a tudomány népszerűsítőihez, hogy szenzációt keltsenek ezekben a sejtekben, és több olyan tulajdonságot tulajdonítottak nekik, amelyek megmagyarázzák ezeket. összetett emberi viselkedések as átélés, altruizmus, tanulás, utánzás, autizmus és a beszéd.

Aztán, majdnem olyan gyorsan, ahogy a tükörneuronok felkapaszkodtak, a magyarázó erejükkel kapcsolatos tudományos kétségek belopóztak. Néhány éven belül ezek a hírességsejtek a túlígért, alulteljesített felfedezések fiókjába kerültek.

Az eredeti kísérleti eredmények azonban továbbra is érvényesek. A premotoros kéregben és a kapcsolódó agyterületeken lévő neuronok tükrözik a viselkedést. Még ha nem is magyarázzák meg kényelmesen az emberi tapasztalat hatalmas kategóriáit, a tükörneuronok „élnek és rúgnak” – mondta Gallese. A szociális idegtudósok új generációja újjáéleszti az elhagyott sejtekkel kapcsolatos munkát, hogy kutassák, hogyan kódolják az agyban tükörtulajdonságokkal rendelkező neuronok a szociális viselkedést.

A felemelkedés és bukás

A tükörneuronokban kezdetben annyira lenyűgöző volt, hogy feltűnően nem voltak a helyükön. A motoros tervezésnek szentelt agyterületen egyedi tulajdonságokkal rendelkező sejtek voltak, amelyek érzékelés közben reagáltak. Ezen túlmenően a pármai kutatók eredményeiket az agyban „akciómegértésnek” nevezett bizonyítékként értelmezték: azzal érveltek, hogy a majmok megérzik, mit csinál egy másik egyed, és ez az intuíció egyetlen sejtben oldódott meg.

A tükörneuron ezért „azonnal elérhető módja egy sokkal összetettebb mechanizmus magyarázatának” – mondta Luca Bonini, a Parmai Egyetem pszichobiológia professzora, aki nem vett részt az eredeti vizsgálatban. Ezen értelmezés hatására a kutatók „megértést” kezdtek vetíteni tetszőleges számú, tükörszerűnek tűnő sejtre.

A lelkes fanfár megzavarta a tükörneuronok tanulmányozását, és megzavarta a kutatók karrierjét. A 2000-es évek elején a kognitív tudós Gregory Hickok Az Irvine-i Kaliforniai Egyetem kutatója azt találta, hogy az agy motoros területeinek beszédtermeléssel kapcsolatos neuronjai akkor váltak aktívvá, amikor a résztvevők beszédet hallgattak. Bár ez nem volt megdöbbentő felfedezés – „éppen így működik a rendszer” – mondta Hickok –, más tudósok tükör-neuronlencsén keresztül kezdték szemügyre venni eredményeit. Tudta, hogy ez az elmélet nem alkalmazható a munkájára. Megint mások azt sugallták, hogy amikor a hallgatók beszédet észleltek, a motoros kéreg neuronjai „tükrözték” a hallottakat.

A tükörneuron-rajongók kivédésére Hickok kutatási beszélgetései elején kijelentette, hogy munkájának semmi köze a tükörneuronokhoz – ez a választás akaratlanul is a vita középpontjába került. 2009-ben a főszerkesztő a Journal of Cognitive Neuroscience meghívta Hickokot, hogy írjon az elmélet kritikája. Próbaként a beszédet használta, hogy megcáfolja azt a grandiózus állítást, miszerint a motoros kéreg tükörneuronjai lehetővé tették a majom számára, hogy megértse mások cselekedeteit. Ha – érvelt Hickok – egyetlen neurális mechanizmus létezik, amely kódolja a cselekvés előidézését és annak megértését, akkor e mechanizmus károsodásának meg kell akadályoznia mindkettő előfordulását. Hickok összeállított egy dossziét olyan tanulmányokból, amelyek azt mutatják, hogy a beszédtermelési területek károsodása nem zavarja a beszédértést. Az adatok – írta – „egyértelműen bizonyítják, hogy a beszédészlelés tükörneuron-elmélete bármilyen erős formában helytelen”.

A sokat idézett kritika oda vezetett, hogy a könyvügylet és 2015-ben egy meghívást nyilvános vitát Gallese a New York-i Egyetem elme, agy és tudatközpontjában. A párosok, akik először álltak színpadra, baráti riválisok voltak: két kiváló tudós, aki enyhe kötekedéssel cserélt egymással versengő nézőpontot, majd mosolyog sörök fölött.

Noha ez a konfrontáció barátságos volt, a tükör-neuron hype elleni reakció általában nem. Gallese-t ma is meglepte a tudományos közösségben tapasztalt „vihar”. „Nem hiszem, hogy bárki mást is olyan mélyrehatóan megvizsgáltak volna, mint minket” – mondta. Az agysejtek tanulmányozására gyakorolt ​​hatás pedig mélyreható. A NYU-vita óta eltelt években a tükörneuronok igen csökkent tudományos diskurzusból. 2013-ban, a felhajtás csúcsán a tudósok több mint 300 cikket publikáltak, amelyek címében „tükörneuron” szerepel. 2020-ra ez a szám a felére csökkent, kevesebb mint 150-re.

A tükörneuron, újradefiniálva

Az epizód egy esettanulmány arról, hogy bizonyos ötletek körüli izgalom hogyan változtathatja meg kutatásuk menetét. Gallese a tükörneuronok tanulmányozásának hanyatlását a kollektív félelemnek és az öncenzúrának tulajdonította. „[A kutatók] attól tartanak, hogy ha felveszik a „tükörneuronok” címkét, a papírt elutasíthatják” – mondta.

Ennek eredményeként a kutatók különböző terminológiát – például „akcióaktiváló hálózatot” – alkalmaztak az agy tükörmechanizmusainak magyarázatára. A „tüköri neuron” kifejezés is homályossá vált. Kezdetben egyértelmű volt a definíciója: olyan motorsejt volt, amely egy mozgás közben tüzel, és az azonos vagy hasonló mozgás észlelésekor is. Azonban ahogy a kutatók a társadalmi jelenségek magyarázatára alkalmazták a kifejezést, a meghatározás annyira nehézkessé vált, hogy „ellenőrzhetetlen elméletté” vált – mondta Hickok.

Ma, egy lehűlési időszak után, a szociális idegtudósok kotrják ki a sejteket a biológiai sárból. Ahogy az agy motoros területein túlra tekintenek, olyan dolgokat találnak, amelyek gyanúsan hasonlítanak a tükörneuronokhoz. Tavaly egy csapat a Stanford Egyetemen számolt be Sejt az egerek agresszióját tükröző neuronok felfedezése. Ez a sejtkészlet akkor is tüzelt, amikor egy egér agresszíven viselkedett, és amikor mások harcát nézte. Mivel a sejtek mindkét összefüggésben aktívvá váltak, a kutatók azt sugallták, hogy tükörneuronok.

"Ez volt az első példa, amely bemutatta a tükörneuronok létezését összetett szociális agyterületeken" - mondta Emily Wu, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem neurológiai adjunktusa, aki nem vett részt a kutatásban.

Ez a megállapítás hozzáteszi a egyre növekvő bizonyítékok hogy a premotoros kérgen túli neuronok tükörtulajdonságokkal rendelkeznek, amikor két állat szociálisan kölcsönhatásba lép. Ugyanezek a sejtek személyes akciók során tüzelnek ill érzelmek és válaszul arra, hogy mások is hasonló tapasztalatokat tapasztalnak.

Technikailag az eredeti definíció szerint ezek a sejtek nem tükörneuronok, mondta Hickok: A tükörneuronok motorsejtek, nem társadalmi sejtek. Wu azonban nem izgatja a definíciókat. Ahelyett, hogy arról vitatkoznánk, hogy mi a tükörneuron és mi nem, sokkal fontosabbnak tartja a funkcionális tükörtulajdonságok katalogizálását, amelyek a sejteket jellemzik, bárhol is legyenek az agyban.

A cél az lenne, hogy leírják, mennyire elterjedtek ezek a neuronok, és elektrofiziológiai szinten hogyan viselkednek egyedi módon. Ezzel a tudósok megtisztítják a hype felhőjét, hogy olyannak lássák ezeket a sejteket, amelyek valójában.

Javítás: Április 2, 2024
Egy mondatot felülvizsgáltak annak tisztázására, hogy Wu nem személyesen katalogizálja a tükörneuronokat.