83176 SN grudzien 060

I Wzorzec aktywności w mózgu

byt reprezentacją konkretnej czynności, bez względu na to, kto ją wykonywał.

zeglad / Spotkanie umysłów

I W mózgu małpy i człowieka znajdują się neurony reagujące wzrostem aktywności zarówno na osobiste wykonywanie jakiejś czynności, jak i na widok jej wykonywania przez innych.

I Te „neurony lustrzane" zapewniają bezpośrednie, wewnętrzne odczucie, a tym samym rozumienie cudzych działań, intencji i emocji.

I Neurony lustrzane mogą również stanowić podstawę uczenia się przez naśladowanie cudzych działań, a mechanizm lustrzany - pomost zapewniający wielopoziomową komunikację między różnymi osobami.

frowania. Natomiast większość zwykłych czynności pojmujemy tak łatwo i szybko, że zjawisko to musi mieć dużo prostsze wyjaśnienie. Na początku lat dziewięćdziesiątych nasza grupa badawcza z Universita degli Studi di Parma we Włoszech, w skład której wchodził wówczas Luciano Fadiga, niejako przypadkiem znalazła odpowiedź. Odkryliśmy w mózgu małpy klasę neuronów, które uaktywniają się, kiedy zwierzę wykonuje proste czynności ruchowe mające określony cel, na przykład chwytanie owoców. Z ogromnym zaskoczeniem zauważyliśmy, że te same neurony są aktywne także podczas obserwacji innego osob

nika, wykonującego identyczną czynność. Ponieważ nowo odkryta grupa komórek wydawała się bezpośrednio odzwierciedlać w mózgu obserwatora czynności wykonywane przez kogoś innego, nazwaliśmy je neuronami lustrzanymi.

Tak jak wyspecjalizowane obwody neuronów w mózgu mają przechowywać poszczególne wspomnienia, tak w zespołach neuronów lustrzanych najwyraźniej zakodowane są wzory poszczególnych czynności. Możliwie, że ta własność pozwala jednostce nie tylko automatycznie wykonywać podstawkowe czynności, lecz również rozpoznawać, gdy wykonują je inni, bez potrzeby ich szczegółowego analizowania. John rozumie, co robi Mary, poniew'aż to, co w'idzi, w pew nym sensie odbywa się równocześnie w jego głowie. Filozofowie związani z tradycją fenomenologiczną już dawno temu postulowali, że aby coś naprawdę pojąć, trzeba tego doświadczyć samemu. Lecz dla neuronaukowców’ odkrycie materialnego podłoża tej idei - systemu neuronów lustrzanych - oznacza rewolucyjną zmianę w sposobie rozumienia... sposobu rozumienia.

Od pierwszego wejrzenia

nasza grupa badawcza wcale nie zamierzała dowodzić ani obalać jakiegokolwiek poglądu filozoficznego. Gdy odkryliśmy neurony lustrzane, zajmowaliśmy się badaniami kory ruchowej mózgu, szczególnie zaś obszaru nazywanego F5, który jest związany z ruchami dłoni i ust. Chcieliśmy się dowiedzieć, jak polecenia wykonania określonych czynności są kodowane w' postaci wzorów wyładowań neuronów. W tym celu rejestrowaliśmy aktywność pojedynczych komórek w mózgu makaków. W stymulującym otoczeniu naszego laboratorium małpy wykonywały rozmaite czynności, na przykład sięgały po zabawkę lub coś do jedzenia, a my mogliśmy obserwować wyładowania elektryczne odrębnych grup neuronów w trakcie wykonywania specyficznych czynności motorycznych.

W pewnym momencie dostrzegliśmy coś zdumiewającego: ilekroć ktoś z nas sięgał po jedzenie, neurony małp reagow ały tak, jakby małpy same chwytały pożywienie. Na początku zastanawialiśmy się, czy to zjawisko nie ma jakiegoś prostego wytłumaczenia - może makaki wykonywały niezauważalne ruchy, obserwując nasze zachowanie, albo po prostu spodziewały się jedzenia. Gdy jednak udało nam się wykluczyć tego rodzaju wyjaśnienia, zdaliśmy sobie sprawę, że wzór aktyw ności neuronów' związany z obserwowaną czynnością jest po prostu jej reprezentacją w mózgu, bez względu na to, kto ją wykonuje.

W badaniach biologicznych najbardziej bezpośredni sposób ustalenia funkcji jakiegoś genu, białka czy grupy komórek polega na ich wyeliminowaniu i próbie wychwycenia nieprawidłowości w funkcjonowaniu organizmu i jego zachow aniu. Niestety, nie mogliśmy tej metody zastosować, ponieważ jak stwierdziliśmy, neurony lustrzane są rozproszone w wielu ważnych obszarach po obu stronach mózgu, łącznie z korą przedczołową i ciemieniową. Zniszczenie całego systemu neuronów lustrzanych spowodowałoby tak rozległe upośledzenie zdolności poznawczych małp, że wyodrębnienie charakterystycznych oznak braku określonych komórek stałoby się niemożliwe.

Dlatego przyjęliśmy inną strategię. Aby sprawdzić, czy neurony lustrzane odgrywają rolę w rozumieniu czynności, a nie tylko w jej wzrokowym rejestrowaniu, oceniliśmy ich reakcje w' sytuacji, gdy małpy potrafiły uchwycić znaczenie działań, nie widząc ich. Założyliśmy, że jeżeli neurony lustrzane rzeczywiście pośredniczą w pojmowaniu czynności, to powinny uaktywniać się w odpowiedzi na istotę czynności, a nie jej w idoczne, powierzchowne cechy. W związku z tym przeprowadziliśmy dw'ie serie doświadczeń.

Najpierw sprawdziliśmy, czy neurony lustrzane w obszarze F5 są w stanie rozpoznawać czynności jedynie po dźwiękach wydawanych podczas ich wykonywania. Rejestrowaliśmy aktywność elektryczną neuronów lustrzanych w czasie, gdy zwierzę obserwowało wykonywane rękoma czynności, na przykład darcie kartki papieru czy rozgniatanie skorupki orzecha, które powodują charakterystyczne dźwięki. Później odtworzyliśmy małpie nagranie audio. Okazało się, że wiele neuronów lustrzanych w obszarze F5, które reagowały podczas obscrwacj i głośnych czynności, reagowało również na sam dźwięk. Nazwaliśmy te grupy komórek słuchowo-wzrokowymi neuronami lustrzanymi.

Domyślaliśmy się, że jeśli neurony lustrzane uczestniczą w rozumieniu

40 ŚWIAT NAUKI GRUDZIEŃ 2006