Prekomerna izpostavljenost je izkrivila znanost o zrcalnih nevronih | Revija Quanta

Poleti 1991 je nevroznanstvenik Vittorio Gallese preučeval, kako je gibanje predstavljeno v možganih, ko je opazil nekaj čudnega. On in njegov raziskovalni svetovalec Giacomo Rizzolatti z Univerze v Parmi sta spremljala, kateri nevroni postanejo aktivni, ko opice komunicirajo z določenimi predmeti. Kot so znanstveniki opazili že prej, so se isti nevroni sprožili, ko so opice opazile predmete ali jih pobrale.

Toda potem so nevroni naredili nekaj, česar raziskovalci niso pričakovali. Pred uradnim začetkom poskusa je Gallese prijel predmete, da bi jih pokazal opici. V tistem trenutku se je aktivnost povečala v istih nevronih, ki so se sprožili, ko je opica prijela predmete. To je bilo prvič, da je kdo opazil, da nevroni kodirajo informacije tako za dejanje kot za drugega posameznika, ki izvaja to dejanje.

Ti nevroni so raziskovalce spomnili na ogledalo: dejanja, ki so jih opazovale opice, so se odražala v njihovih možganih skozi te posebne motorične celice. Leta 1992 sta Gallese in Rizzolatti prvič opisano celice v dnevniku Eksperimentalne raziskave možganov in nato leta 1996 jih poimenoval »zrcalnih nevronov« v Brain.

Raziskovalci so vedeli, da so našli nekaj zanimivega, vendar jih nič ni moglo pripraviti na to, kako se bo odzval preostali svet. V 10 letih po odkritju je zamisel o zrcalnem nevronu postala redek nevroznanstveni koncept, ki je pritegnil domišljijo javnosti. Od leta 2002 do 2009 so se znanstveniki iz različnih disciplin pridružili popularizatorjem znanosti pri senzacionalizaciji teh celic in jim pripisali več lastnosti za razlago zapleteno človeško vedenje as empatija, altruizem, učenje, posnemanje, avtizem in govor.

Nato so se skoraj tako hitro, kot so se zrcalni nevroni ujeli, pojavili znanstveni dvomi o njihovi razlagalni moči. V nekaj letih so bile te celice slavnih pospravljene v predalu preveč obljubljenih in premalo izvedenih odkritij.

Vendar prvotni eksperimentalni rezultati še vedno veljajo. Nevroni v premotoričnem korteksu in sorodnih področjih možganov delujejo zrcalno. Tudi če ne razložijo priročno širokih kategorij človeških izkušenj, so zrcalni nevroni »živi in ​​brcajo«, je dejal Gallese. Zdaj nova generacija socialnih nevroznanstvenikov oživlja delo na opuščenih celicah, da bi raziskala, kako nevroni z zrcalnimi lastnostmi v možganih kodirajo družbeno vedenje.

Vzpon in padec

Del tega, kar je bilo sprva tako fascinantnega pri zrcalnih nevronih, je bilo to, da niso bili na svojem mestu. V predelu možganov, namenjenem motoričnemu načrtovanju, so bile tukaj celice z edinstvenimi lastnostmi, ki so se odzvale med zaznavanjem. Poleg tega so raziskovalci iz Parme razlagali svoje rezultate kot dokaz za tisto, kar je znano kot »razumevanje dejanj« v možganih: trdili so, da lahko opice intuitivno zaznavajo, kaj počne drug posameznik, in da se ta intuicija razreši v eni celici.

Zrcalni nevron je bil torej "takoj dostopen način za razlago mehanizma, ki je popolnoma bolj zapleten", je dejal Luca Bonini, profesorica psihobiologije na Univerzi v Parmi, ki ni sodelovala pri prvotni študiji. Spodbujeni s to razlago so raziskovalci začeli projicirati »razumevanje« na poljubno število celic, ki so se zdele podobne zrcalu.

Navdušeni fanfari so izkrivili študijo zrcalnih nevronov in prekinili kariero raziskovalcev. V začetku leta 2000 je kognitivni znanstvenik Gregory Hickok s kalifornijske univerze v Irvinu je ugotovil, da so nevroni v motoričnih področjih možganov, ki so povezani s proizvodnjo govora, postali aktivni, ko so udeleženci poslušali govor. Čeprav to ni bila šokantna ugotovitev - "tako sistem deluje," je dejal Hickok - so drugi znanstveniki njegove rezultate začeli gledati skozi zrcalno nevronsko lečo. Vedel je, da teorija ne more veljati za njegovo delo. Spet drugi so predlagali, da ko poslušalci zaznajo govor, nevroni v motorični skorji "zrcalijo", kar so slišali.

Da bi se odvrnil od navdušencev nad zrcalnimi nevroni, je Hickok na začetku svojih raziskovalnih pogovorov začel izjavljati, da njegovo delo nima nobene zveze z zrcalnimi nevroni – odločitev, ki ga je nenamerno pripeljala v središče razprave. Leta 2009 odgovorni urednik revije Journal of Cognitive Neuroscience povabil Hickoka k pisanju kritika teorije. Govor je uporabil kot testni primer, da bi ovrgel veličastno trditev, da zrcalni nevroni v motorični skorji omogočajo opici, da razume dejanja drugega. Če, je trdil Hickok, obstaja en sam nevronski mehanizem, ki kodira ustvarjanje dejanja in razumevanje tega dejanja, potem mora poškodba tega mehanizma preprečiti, da bi se oboje zgodilo. Hickok je sestavil dosje študij, ki kažejo, da poškodbe govornih predelov niso motile razumevanja govora. Podatki, je zapisal, "nedvoumno kažejo, da je teorija zrcalnih nevronov o zaznavanju govora napačna v kateri koli močni obliki."

Veliko citirana kritika je vodila do a knjižni posel in v letu 2015 povabilo k javno razpravo Gallese v Newyorškem univerzitetnem centru za um, možgane in zavest. Prvič sta si delila oder in si bila prijateljska tekmeca: dva ugledna znanstvenika sta izmenjevala nasprotujoča si stališča z rahlim zbadanjem, čemur je sledil nasmehne nad pivom.

Čeprav je bilo to soočenje prijateljsko, odziv na pomp zrcalnih nevronov na splošno ni bil. Danes je Gallese še vedno presenečen nad "jedljivostjo", s katero se sooča v znanstveni skupnosti. "Mislim, da nihče drug ni bil tako natančno preučen kot mi," je dejal. In učinek na preučevanje teh možganskih celic je bil velik. V letih po razpravi na NYU so zrcalni nevroni padla iz znanstvenega diskurza. Leta 2013, na vrhuncu navdušenja, so znanstveniki objavili več kot 300 člankov z "zrcalnim nevronom" v naslovu. Do leta 2020 se je to število prepolovilo, na manj kot 150.

Zrcalni nevron, na novo definiran

Epizoda je študija primera o tem, kako lahko vznemirjenje okoli določenih idej spremeni potek njihovega raziskovanja. Gallese je upad študij zrcalnih nevronov pripisal kolektivnemu strahu in samocenzuri. "[Raziskovalci] se bojijo [da], če bodo izpostavili oznako 'zrcalni nevroni', bo dokument lahko zavrnjen," je dejal.

Posledično so raziskovalci sprejeli drugačno terminologijo - na primer "mreža za aktiviranje delovanja" - da bi razložili zrcalne mehanizme v možganih. Tudi izraz "zrcalni nevron" je postal nejasen. Na začetku je bila njena definicija jasna: Gre za motorično celico, ki se sproži med gibom in tudi med zaznavo istega ali podobnega giba. Ko pa so raziskovalci uporabili izraz za razlago družbenih pojavov, je definicija postala okorna do te mere, da je postala "nepreizkusna teorija", je dejal Hickok.

Danes, po obdobju ohlajanja, socialni nevroznanstveniki izkopavajo celice iz biološke smeti. Ko pogledajo onkraj motoričnih področij možganov, najdejo nekaj, kar je sumljivo podobno zrcalnim nevronom. Lansko leto je ekipa na univerzi Stanford poročali v Celica odkritje nevronov, ki odražajo agresijo pri miših. Ta niz celic se je sprožil, ko se je miš obnašala agresivno in ko je opazovala, kako se drugi borijo. Ker so celice postale aktivne v obeh kontekstih, so raziskovalci predlagali, da so zrcalni nevroni.

"To je bil prvi primer, ki je pokazal obstoj zrcalnih nevronov v kompleksnih družbenih možganskih območjih," je povedala Emily Wu, pomožna docentka nevrologije na Univerzi v Kaliforniji v Los Angelesu, ki ni bila vključena v raziskavo.

Ta ugotovitev prispeva k a vedno več dokazov da imajo nevroni onkraj premotorične skorje zrcalne lastnosti, ko dve živali socialno komunicirata. Te iste celice se sprožijo med osebnimi dejanji oz čustva in kot odziv na to, da drugi doživljajo enake izkušnje.

Tehnično gledano po prvotni definiciji te celice niso zrcalni nevroni, je dejal Hickok: zrcalni nevroni so motorične celice, ne družbene celice. Vendar se Wu ne obremenjuje z definicijami. Namesto razprave o tem, kaj je in kaj ni zrcalni nevron, meni, da je bolj pomembno katalogizirati funkcionalne zrcalne lastnosti, ki označujejo celice, kjer koli v možganih obstajajo.

Cilj bi bil opisati, kako razširjeni so ti nevroni in kako se na elektrofiziološki ravni obnašajo tako, kot se edinstveno. S tem ti znanstveniki čistijo oblak navdušenja, da bi te celice videli takšne, kot so v resnici.

Popravek: April 2, 2024
Stavek je bil spremenjen, da se pojasni, da Wu osebno ne katalogizira zrcalnih nevronov.