Надмірне опромінення спотворило науку про дзеркальні нейрони | Журнал Quanta

Влітку 1991 року нейробіолог Вітторіо Галлезе вивчав, як рух відображається в мозку, коли він помітив щось дивне. Він і його науковий радник Джакомо Ріццолатті з Університету Парми відстежували, які нейрони стають активними, коли мавпи взаємодіють з певними об’єктами. Як спостерігали вчені раніше, ті самі нейрони спрацьовували, коли мавпи або помічали предмети, або брали їх.

Але потім нейрони зробили те, чого дослідники не очікували. Перед формальним початком експерименту Галлезе схопив об’єкти, щоб показати їх мавпі. У цей момент активність тих самих нейронів, які спрацювали, коли мавпа схопила об’єкти, зросла. Це був перший раз, коли хтось спостерігав, як нейрони кодують інформацію як для дії, так і для іншої особи, яка виконує цю дію.

Ці нейрони нагадували дослідникам дзеркало: дії, за якими спостерігали мавпи, відображалися в їх мозку через ці своєрідні рухові клітини. У 1992 році Галлезе і Ріццолатті вперше описано клітинки в журналі Експериментальне дослідження мозку а потім у 1996р назвав їх «дзеркальних нейронів» в Brain.

Дослідники знали, що знайшли щось цікаве, але ніщо не могло підготувати їх до того, як відреагує решта світу. Протягом 10 років після відкриття ідея дзеркального нейрона стала рідкісною концепцією нейронауки, яка захопила уяву громадськості. З 2002 по 2009 рік науковці різних дисциплін приєдналися до популяризаторів науки в сенсації цих клітин, приписуючи їм більше властивостей, щоб пояснити такі складна людська поведінка as співпереживання, альтруїзм, навчання, наслідування, аутизм і мова.

Потім, майже так само швидко, як дзеркальні нейрони засвоїли, наукові сумніви щодо їхньої пояснювальної сили заповзли. Протягом кількох років ці клітини знаменитостей були сховані в шухляду надто обіцяних, недостатньо виконаних відкриттів.

Проте початкові експериментальні результати все ще залишаються в силі. Нейрони в премоторній корі та пов’язаних з нею областях мозку діють дзеркально. Навіть якщо вони не можуть зручно пояснити величезні категорії людського досвіду, дзеркальні нейрони «живі й працюють», — сказав Галлезе. Зараз нове покоління соціальних нейробіологів відновлює роботу над покинутими клітинами, щоб дослідити, як нейрони з дзеркальними властивостями в усьому мозку кодують соціальну поведінку.

Підйом і падіння

Частина того, що спочатку було настільки захоплюючим у дзеркальних нейронах, полягала в тому, що вони були разюче недоречними. У ділянці мозку, присвяченій моторному плануванню, були клітини з унікальними властивостями, які реагували під час сприйняття. Крім того, дослідники з Парми інтерпретували свої результати як доказ того, що називається «розумінням дій» у мозку: вони стверджували, що мавпи могли інтуїтивно сприймати, що робить інша особина, і що ця інтуїція вирішувалася в одній клітині.

Таким чином, дзеркальний нейрон був «негайно доступним способом пояснити механізм, який є набагато складнішим». Лука Боніні, професор психобіології в університеті Парми, який не брав участі в оригінальному дослідженні. Охоплені цією інтерпретацією, дослідники почали проектувати «розуміння» на будь-яку кількість клітин, які здавалися дзеркальними.

Захоплені фанфари спотворили дослідження дзеркальних нейронів і підірвали кар'єру дослідників. На початку 2000-х когнітивіст Грегорі Хікок з Університету Каліфорнії в Ірвайні виявили, що нейрони в моторних областях мозку, пов’язані з продукуванням мови, стають активними, коли учасники слухають мову. Хоча це не було шокуючим відкриттям — «саме так працює система», — сказав Гікок, інші вчені почали переглядати його результати через лінзу дзеркального нейрона. Він знав, що ця теорія не може бути застосована до його роботи. Треті припустили, що коли слухачі сприймають мову, нейрони моторної кори «віддзеркалюють» те, що вони чують.

Щоб відштовхуватися від ентузіастів дзеркальних нейронів, Хікок на початку своїх дослідницьких розмов почав заявляти, що його робота не має нічого спільного з дзеркальними нейронами — вибір, який ненавмисно поставив його в центр дискусії. У 2009 році головний редактор журналу Журнал когнітивної неврології запросив Хікока написати критика теорії. Він використовував мову як тестовий приклад, щоб спростувати грандіозне твердження про те, що дзеркальні нейрони в моторній корі дозволяють мавпі розуміти дії іншого. Якщо, стверджував Гікок, існує єдиний нейронний механізм, який кодує створення дії та розуміння цієї дії, то пошкодження цього механізму має запобігти виникненню обох. Гікок зібрав досьє досліджень, які показують, що пошкодження зон виробництва мови не порушує розуміння мови. Ці дані, писав він, «однозначно демонструють, що теорія дзеркального нейрона сприйняття мови невірна в будь-якій сильній формі».

Часто цитована критика призвела до того, що а книга угода і в 2015 році запрошення до публічне обговорення Галлезі в Центрі розуму, мозку та свідомості Нью-Йоркського університету. Ділячи сцену вперше, пара була дружньою суперницею: двоє видатних науковців обмінювалися конкуруючими точками зору з деякими легкими кепками, а потім посмішки над пивом.

Хоча ця конфронтація була дружньою, негативної реакції на ажіотаж із дзеркальними нейронами загалом не було. Сьогодні Галлезе залишається здивованим «гостротою», з якою він зіткнувся в науковому співтоваристві. «Я не думаю, що нікого ще так ретельно перевіряли, як ми», — сказав він. І вплив на дослідження цих клітин мозку був глибоким. За роки, що минули після дебатів Нью-Йоркського університету, дзеркальні нейрони впав з наукового дискурсу. У 2013 році, на піку ажіотажу, вчені опублікували понад 300 робіт із «дзеркальним нейроном» у назві. До 2020 року ця кількість скоротилася вдвічі до менше ніж 150.

Перевизначений дзеркальний нейрон

Цей епізод є прикладом того, як хвилювання навколо певних ідей може змінити хід їхніх досліджень. Ґаллезе пояснює зменшення кількості досліджень дзеркальних нейронів колективним страхом і самоцензурою. «[Дослідники] бояться [що], якщо вони виведуть тег «дзеркальні нейрони», стаття може бути відхилена», — сказав він.

У результаті дослідники прийняли іншу термінологію — наприклад, «мережа активації дій» — для пояснення дзеркальних механізмів у мозку. Термін «дзеркальний нейрон» також став туманним. На початку його визначення було чітким: це була моторна клітина, яка запускалася під час руху, а також під час сприйняття того самого чи подібного руху. Однак, коли дослідники використали цей термін для пояснення соціальних явищ, визначення стало настільки громіздким, що стало «неперевіреною теорією», — сказав Гікок.

Сьогодні, після періоду охолодження, соціальні нейробіологи витягують клітини з біологічного бруду. Дивлячись за межі рухових зон мозку, вони виявляють щось підозріло схоже на дзеркальні нейрони. Минулого року команда Стенфордського університету повідомили в Осередок відкриття нейронів, які відображають агресію у мишей. Цей набір клітин спрацьовував як тоді, коли миша поводилася агресивно, так і коли спостерігала за бійкою інших. Оскільки клітини стали активними в обох контекстах, дослідники припустили, що вони є дзеркальними нейронами.

«Це був перший приклад, який демонструє існування дзеркальних нейронів у складних соціальних областях мозку», — сказала Емілі Ву, ад’юнкт-доцент кафедри неврології Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, яка не брала участі в дослідженні.

Цей висновок додає до a зростаючий доказ що нейрони за межами премоторної кори мають дзеркальні властивості, коли дві тварини соціально взаємодіють. Ці самі клітини спрацьовують під час особистих дій або емоції і у відповідь на те, що інші переживають такий же досвід.

Технічно, згідно з початковим визначенням, ці клітини не є дзеркальними нейронами, Гікок сказав: дзеркальні нейрони є руховими клітинами, а не соціальними клітинами. Однак Ву не напружується над визначеннями. Замість того, щоб обговорювати, що таке дзеркальний нейрон, а що ні, вона вважає, що важливіше каталогізувати функціональні дзеркальні властивості, які характеризують клітини, де б вони не існували в мозку.

Мета полягала б у тому, щоб описати, наскільки широко поширені ці нейрони та як на електрофізіологічному рівні вони поводяться так само, як вони. Таким чином ці вчені розчищають хмару галасу, щоб побачити ці клітини такими, якими вони є насправді.

Корекція: Квітень 2, 2024
Речення було переглянуто, щоб уточнити, що Ву особисто не каталогізує дзеркальні нейрони.