Nadmierna ekspozycja zniekształciła naukę o neuronach lustrzanych | Magazyn Quanta

Latem 1991 roku neurobiolog Vittorio Gallese badał, w jaki sposób ruch jest reprezentowany w mózgu, kiedy zauważył coś dziwnego. On i jego doradca ds. badań, Giacomo Rizzolatti z Uniwersytetu w Parmie, sprawdzali, które neurony stają się aktywne, gdy małpy wchodzą w interakcję z określonymi obiektami. Jak naukowcy zaobserwowali wcześniej, te same neurony uruchamiały się, gdy małpy zauważyły ​​przedmiot lub je podniosły.

Ale potem neurony zrobiły coś, czego naukowcy się nie spodziewali. Przed formalnym rozpoczęciem eksperymentu Gallese chwycił przedmioty, aby pokazać je małpie. W tym momencie aktywność tych samych neuronów, które zadziałały, gdy małpa chwyciła przedmioty, gwałtownie wzrosła. Po raz pierwszy ktoś zaobserwował, że neurony kodują informacje zarówno na temat czynności, jak i innej osoby wykonującej tę czynność.

Neurony te przypominały badaczom lustro: działania obserwowane przez małpy odbijały się w ich mózgach za pośrednictwem tych osobliwych komórek motorycznych. W 1992 roku Gallese i Rizzolatti pierwszy opisany komórki w dzienniku Eksperymentalne badania mózgu a następnie w 1996 r nazwał je „neurony lustrzane” w Mózg.

Naukowcy wiedzieli, że odkryli coś interesującego, ale nic nie było w stanie przygotować ich na reakcję reszty świata. W ciągu 10 lat od odkrycia koncepcja neuronu lustrzanego stała się rzadką koncepcją neuronauki, która pobudziła wyobraźnię opinii publicznej. W latach 2002–2009 naukowcy z różnych dyscyplin dołączyli do popularyzatorów nauki, robiąc sensację tym komórkom, przypisując im więcej właściwości, aby wyjaśnić takie zjawiska złożone zachowania ludzkie as empatia, altruizm, uczenie się, naśladownictwo, autyzm i mowa.

Następnie, niemal tak szybko, jak neurony lustrzane przyjęły się, wkradły się naukowe wątpliwości co do ich mocy wyjaśniającej. W ciągu kilku lat komórki tych celebrytów odłożono do szuflady zawierającej nadmiernie obiecane i niedostarczone odkrycia.

Jednak oryginalne wyniki eksperymentów są nadal aktualne. Neurony w korze przedruchowej i powiązanych obszarach mózgu zachowują się lustrzanie. Nawet jeśli nie wyjaśniają w wygodny sposób rozległych kategorii ludzkiego doświadczenia, neurony lustrzane „żyją i mają się świetnie” – powiedział Gallese. Teraz nowe pokolenie neuronaukowców społecznych wznawia prace nad porzuconymi komórkami, aby zbadać, w jaki sposób neurony o właściwościach lustrzanych w całym mózgu kodują zachowania społeczne.

Wzlot i upadek

Częścią tego, co początkowo było tak fascynujące w neuronach lustrzanych, było to, że były uderzająco nie na miejscu. W obszarze mózgu odpowiedzialnym za planowanie motoryczne znajdowały się komórki o unikalnych właściwościach, które reagowały podczas percepcji. Poza tym badacze z Parmy zinterpretowali swoje wyniki jako dowód na tak zwane „rozumienie działania” w mózgu: argumentowali, że małpy potrafią wyczuć, co robi inna osoba, i że ta intuicja jest przetwarzana w pojedynczej komórce.

Neuron lustrzany był zatem „natychmiast dostępnym sposobem wyjaśnienia mechanizmu, który jest całkowicie bardziej złożony” – stwierdził Luca Bonini, profesor psychobiologii na Uniwersytecie w Parmie, który nie był zaangażowany w pierwotne badanie. Ożywieni tą interpretacją badacze zaczęli rzutować „rozumienie” na dowolną liczbę komórek, które wydawały się lustrzane.

Entuzjastyczne fanfary wypaczyły badania neuronów lustrzanych i zakłóciły kariery badaczy. Na początku XXI wieku kognitywista Grzegorz Hickok z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkryli, że neurony w obszarach motorycznych mózgu związanych z produkcją mowy stają się aktywne, gdy uczestnicy słuchają mowy. Chociaż nie było to szokujące odkrycie – „tak po prostu działa system” – powiedział Hickok – inni naukowcy zaczęli przyglądać się jego wynikom przez soczewkę neuronów lustrzanych. Wiedział, że tej teorii nie można zastosować w jego pracy. Jeszcze inni sugerowali, że kiedy słuchacze postrzegają mowę, neurony w korze ruchowej „odzwierciedlają” to, co słyszą.

Aby odeprzeć entuzjastów neuronów lustrzanych, Hickok na początku swoich rozmów badawczych zaczął stwierdzać, że jego praca nie ma nic wspólnego z neuronami lustrzanymi — wybór ten nieumyślnie umieścił go w centrum debaty. W 2009 roku redaktor naczelny Journal of Cognitive Neuroscience zaprosił Hickoka do pisania krytyka teorii. Wykorzystał mowę jako przypadek testowy, aby obalić wspaniałe twierdzenie, że neurony lustrzane w korze ruchowej pozwalają małpie rozumieć działania innej osoby. Jeśli, argumentował Hickok, istnieje pojedynczy mechanizm neuronowy, który koduje wywołanie działania i zrozumienie tego działania, wówczas uszkodzenie tego mechanizmu powinno zapobiec wystąpieniu obu. Hickok zgromadziła dokumentację badań wykazujących, że uszkodzenie obszarów wytwarzających mowę nie zakłóca rozumienia mowy. Dane, napisał, „jednoznacznie pokazują, że teoria neuronów lustrzanych dotycząca percepcji mowy jest niepoprawna w jakiejkolwiek mocnej formie”.

Często cytowana krytyka doprowadziła do: oferta książkowa a w roku 2015 zaproszenie na publiczną debatę Gallese w Centrum Umysłu, Mózgu i Świadomości Uniwersytetu Nowojorskiego. Po raz pierwszy dzieląc scenę, para była przyjacielskimi rywalami: dwóch wybitnych naukowców wymieniało konkurencyjne punkty widzenia, lekko dokuczając, po czym uśmiecha się nad piwami.

Chociaż ta konfrontacja była przyjacielska, reakcja na szum wokół neuronów lustrzanych na ogół nie była taka. Dziś Gallese pozostaje zaskoczony „zawziętością”, z jaką spotkał się w środowisku naukowym. „Nie sądzę, żeby kogokolwiek innego poddano tak dogłębnej analizie jak my” – powiedział. Wpływ na badanie tych komórek mózgowych był ogromny. W ciągu lat, które upłynęły od debaty na Uniwersytecie Nowojorskim, neurony lustrzane tak zrobiły porzucone z dyskursu naukowego. W 2013 r., w szczytowym okresie szumu, naukowcy opublikowali ponad 300 artykułów z tytułem „neuron lustrzany”. Do 2020 roku liczba ta zmniejszyła się o połowę i wynosi mniej niż 150.

Neuron lustrzany na nowo zdefiniowany

Odcinek jest studium przypadku pokazującym, jak podekscytowanie określonymi pomysłami może zmienić przebieg ich badań. Gallese przypisał spadek badań nad neuronami lustrzanymi zbiorowemu strachowi i autocenzurze. „[Naukowcy] obawiają się, że jeśli przywołają hasło „neurony lustrzane”, artykuł może zostać odrzucony” – powiedział.

W rezultacie badacze przyjęli inną terminologię – na przykład „sieć aktywacji działania” – aby wyjaśnić mechanizmy lustrzane w mózgu. Termin „neuron lustrzany” również stał się niejasny. Na początku jego definicja była jasna: była to komórka motoryczna, która zapalała się podczas ruchu, a także podczas postrzegania tego samego lub podobnego ruchu. Jednak w miarę jak badacze używali tego terminu do wyjaśnienia zjawisk społecznych, definicja stała się nieporęczna do tego stopnia, że ​​stała się „teorią nie do sprawdzenia” – powiedział Hickok.

Dziś, po okresie uspokojenia, neurobiolodzy społeczni wydobywają komórki z biologicznego błota. Kiedy patrzą poza obszary motoryczne mózgu, znajdują coś, co podejrzanie przypomina neurony lustrzane. W zeszłym roku zespół z Uniwersytetu Stanforda zgłoszone w Komórka odkrycie neuronów odzwierciedlających agresję u myszy. Ten zestaw komórek uruchamiał się zarówno wtedy, gdy mysz zachowywała się agresywnie, jak i gdy patrzyła, jak inni walczą. Ponieważ komórki stały się aktywne w obu kontekstach, badacze zasugerowali, że są to neurony lustrzane.

„To był pierwszy przykład wykazujący istnienie neuronów lustrzanych w złożonych obszarach mózgu społecznego” – powiedziała Emily Wu, adiunkt neurologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles, która nie była zaangażowana w badania.

To odkrycie dodaje A coraz więcej dowodów że neurony poza korą przedruchową mają właściwości lustrzane, gdy dwa zwierzęta wchodzą w interakcje społeczne. Te same komórki uruchamiają się podczas działań osobistych lub emocje oraz w odpowiedzi na to, że inni mają takie same doświadczenia.

Technicznie rzecz biorąc, zgodnie z pierwotną definicją, komórki te nie są neuronami lustrzanymi, powiedział Hickok: Neurony lustrzane są komórkami motorycznymi, a nie komórkami społecznymi. Jednak Wu nie przejmuje się definicjami. Zamiast debatować, czym jest, a czym nie jest neuron lustrzany, jej zdaniem ważniejsze jest skatalogowanie funkcjonalnych właściwości lustrzanych, które charakteryzują komórki, niezależnie od tego, gdzie one występują w mózgu.

Celem byłoby opisanie, jak szeroko rozpowszechnione są te neurony i jak na poziomie elektrofizjologicznym zachowują się w wyjątkowy sposób. W ten sposób naukowcy rozwiewają chmurę szumu i chcą zobaczyć, czym naprawdę są te komórki.

KorektaKwiecień 2, 2024
Poprawiono zdanie, aby wyjaśnić, że Wu osobiście nie kataloguje neuronów lustrzanych.