Mózg. Podręcznik użytkownika - ebook

NA POCZĄTEK

NA POCZĄ­TEK

Gra­tu­lu­jemy naby­cia wyjąt­ko­wego, sper­so­na­li­zo­wa­nego pro­duktu. Pro­simy o uważne zapo­zna­nie się z pod­ręcz­ni­kiem użyt­kow­nika i prze­cho­wy­wa­nie go w bez­piecz­nym miej­scu, by móc odwo­ły­wać się do niego w razie potrzeby.

Twój mózg świad­czy ci nie­po­wta­rzalne i nie­za­stą­pione usługi. Jed­no­cze­sna zdol­ność układu zmy­sło­wego do per­cep­cji oto­cze­nia i układu ner­wo­wego do kon­troli apa­ratu ruchu oraz świa­do­mość potra­fiąca doko­ny­wać ocen i podej­mo­wać decy­zje zapew­niają ci dłu­gie lata nie­prze­rwa­nego ist­nie­nia.

Jak mawiał słynny wyna­lazca Tho­mas Alva Edi­son, „ciało służy do nosze­nia mózgu”. To nie­ty­powy spo­sób wyra­że­nia myśli, że _jeste­śmy_ swo­imi mózgami.

Świat zarzu­cony jest milio­nami instruk­cji. Tylko na stro­nie www.manu­al­son­line.com znaj­dziemy ich ponad 700 tysięcy. Można z nich nauczyć się obsługi dowol­nego urzą­dze­nia, od zamra­żarki po kosiarkę, od elek­trycz­nej szczo­teczki do zębów po auto­ma­tyczną bramę do garażu. Jed­nak w tym mikro­ko­smo­sie dro­bia­zgo­wych infor­ma­cji nie zwraca się uwagi na naj­waż­niej­szą ze wszyst­kich maszyn, którą każdy z nas ma do dys­po­zy­cji.

Mózg jest maszyną. Przy­naj­mniej w tym sen­sie, że wyko­nuje skom­pli­ko­waną serię rów­no­le­głych obli­czeń, by w cza­sie rze­czy­wi­stym deko­do­wać infor­ma­cje docie­ra­jące do niego z licz­nych wza­jem­nie powią­za­nych pery­fe­ryj­nych urzą­dzeń zmy­sło­wych, z któ­rych naj­bar­dziej skom­pli­ko­wany jest wzrok. Odpo­wiedź mózgu można porów­nać do algo­rytmu, jakby umysł był opro­gra­mo­wa­niem dzia­ła­ją­cym na sprzę­cie mózgo­wym.

Mózg nie jest jed­nak kom­pu­te­rem w sen­sie dosłow­nym. Nie jest ani har­dware’em ani software’em. Nie­któ­rzy nazy­wają go _wetware’em_ – słowo _wet_ (mokry) pod­kre­śla bio­lo­giczną naturę mózgo­wego kom­pu­tera.

To naj­wspa­nial­szy – i naj­bar­dziej tajem­ni­czy – owoc ewo­lu­cji. Jest wspa­niały, ponie­waż w całym wszech­świe­cie nic nie może się z nim rów­nać pod wzglę­dem zło­żo­no­ści. Utwo­rzony jest z tych samych ato­mów układu okre­so­wego, z któ­rych skła­dają się gwiazdy, cier­pli­wie uło­żo­nych tak, by mogły powsta­wać myśli, słowa i czyny. A w kon­se­kwen­cji mnó­stwo innych rze­czy: od histo­rii po filo­zo­fię, od muzyki po naukę.

Jest zaś tajem­ni­czy, ponie­waż nauka – wytwór samego mózgu – wciąż nie wie o nim wystar­cza­jąco dużo. A wła­ści­wie nie wie pra­wie nic. Nie tylko nie wia­domo zbyt dużo na temat jego funk­cjo­no­wa­nia, ale nie ma nawet zgody co do tego, czym on wła­ści­wie jest. Tym bar­dziej nie ma zgody co do zna­cze­nia świa­domości, najbar­dziej nie­zwy­kłej z jego cech, będą­cej przez stu­le­cia zarze­wiem nie­po­ro­zu­mień i zażar­tych spo­rów, i to nie tylko wśród teo­lo­gów i filo­zo­fów. Do dziś nie zapa­no­wała jed­no­myśl­ność w kwe­stii regu­lar­nego tra­ce­nia świa­domości, które nazy­wamy snem. Ist­nieje ponad dwa­dzie­ścia alter­na­tyw­nych teo­rii co do tego, czemu mózgo­wie ma potrzebę zasy­pia­nia (choć nie prze­rywa w tym cza­sie pracy). A skoro już przy tym jeste­śmy, nie ma też jasno­ści co do natury zabu­rzeń snu i ich nie­bez­piecz­nych kon­se­kwen­cji, takich jak depre­sja. Zresztą nie zga­dzamy się rów­nież co do istoty depre­sji – i tak dalej, i tak dalej.

Jed­nak co nieco też wiemy. Pierwsi filo­zo­fo­wie zasta­na­wiali się, czy umysł mie­ści się w mózgu czy w sercu, i za tym dru­gim opo­wia­dały się słynne auto­ry­tety, jak choćby Ary­sto­te­les. Dzi­siaj wiemy już, że mózg sta­nowi cen­trum dowo­dze­nia układu ner­wo­wego u wszyst­kich krę­gow­ców i u spo­rej czę­ści bezkrę­gow­ców. Znamy sta­dia jego ewo­lu­cji. Wiemy, z czego się składa. Wiemy, że w każ­dej jego komórce znaj­duje się kod gene­tyczny, i potra­fimy ten kod odczy­tać. Mamy nowe metody badaw­cze, takie jak fMRI (funk­cjo­nalny rezo­nans magne­tyczny) czy MEG (magne­to­en­ce­fa­lo­gra­fię), które pozwa­lają obser­wo­wać aktyw­ność poznaw­czą mózgu. W sen­sie retro­spek­tyw­nym, pozna­jemy ten sys­tem z zawrotną pręd­ko­ścią.

Instruk­cja obsługi lodówki pisana jest przez jej kon­struk­tora. Gdy mówimy o mózgu, będą­cym owo­cem milio­nów lat ewo­lu­cji, jego tajem­nicę mogą odkryć jedy­nie wnio­ski wywie­dzione z całych poko­leń ludz­kich umy­słów. Inte­li­gen­cja stara się tu zro­zu­mieć samą sie­bie, jakby była to nie­uchronna ewo­lu­cja ewo­lu­cji.

Wyczer­pu­jący tom, pod­su­mo­wu­jący wszystko, co nam wia­domo o mózgu – lub co wydaje nam się, że wia­domo – byłby olbrzymi i zro­zu­miały tylko dla neu­ro­bio­lo­gów. Tym­cza­sem niniej­szy pod­ręcz­nik jest prze­zna­czony dla zwy­kłych użyt­kow­ni­ków ludz­kiego mózgu. Zawiera zestaw uprosz­czo­nych wyja­śnień tego naj­bar­dziej skom­pli­ko­wa­nego mecha­ni­zmu świata, ale też – mam nadzieję – prak­tyczną instruk­cję uła­twia­jącą codzienne korzy­sta­nie z tego urzą­dze­nia.

„Gdyby ludzki umysł był dość pro­sty, by można go było pojąć, byli­by­śmy zbyt pro­ści, by to zro­bić” – głosi słynna mak­syma, tak słynna, że jej autor­stwo przy­pi­suje się trzem róż­nym oso­bom¹.

Jeste­śmy jed­nak prze­ko­nani, że osta­tecz­nie ród ludzki zatrium­fuje. To tylko kwe­stia czasu. Może nie jutro, ale za dwa­dzie­ścia, sto czy dwie­ście lat mózgi _Homo sapiens_ zdo­łają zro­zu­mieć mózg. Zaj­mie im to jed­nak, licząc od początku ich ewo­lu­cji, kil­ka­set stu­leci.

Prze­wod­nik ten – jak instruk­cja obsługi dowol­nego pro­duktu – nie zagłę­bia się w mroki naszej prze­szłej nie­wie­dzy ani w świa­tłość nie­wy­obra­żal­nej dziś przy­szłej wie­dzy. Zaj­muje się tym, jak można real­nie wyko­rzy­sty­wać ludzki mózg już dzi­siaj. A można znacz­nie, znacz­nie sze­rzej, niż ludzie sądzą.

Postęp tech­no­lo­giczny oraz nie­zwy­kła liczba odkryć neu­ro­bio­lo­gicz­nych w ostat­nich dwu­dzie­stu latach codzien­nie potwier­dzają intu­icję jed­nego z ojców neu­ro­nauk San­tiaga Ramóna y Cajala, zapi­saną w zamierz­chłym 1897 roku: „Każdy czło­wiek, jeśli tylko zechce, może zostać rzeź­bia­rzem wła­snego mózgu”. Dobrze, by mózg twój – i każ­dego innego użyt­kow­nika – znał różne swoje mecha­ni­zmy.

1.

Cytat ten został przy­pi­sany Emer­so­nowi Pughowi przez jego syna Geo­rge’a w książce _The Bio­lo­gi­cal Ori­gin of Human Values_. Był też jed­nak przy­pi­sy­wany Larry’emu Chan­gowi w książce _Wis­dom for The Soul_ i mate­ma­ty­kowi Ianowi Ste­war­towi.1.0 OGÓLNY PRZEGLĄD PRODUKTU

1.0 Ogólny prze­gląd pro­duktu

W każ­dej upły­wa­ją­cej sekun­dzie – z tą włącz­nie – nasz ośrod­kowy układ ner­wowy (zwany popu­lar­nie „cen­tral­nym”) działa jak labo­ra­to­rium, w któ­rym zacho­dzą miliony reak­cji che­micz­nych, mimo że nawet nie zda­jemy sobie z tego sprawy. Reak­cje te są swo­istym języ­kiem, w któ­rym mózg odbiera, prze­twa­rza i prze­ka­zuje infor­ma­cje.

Od dawna mózg postrzega się jako maszynę. Ponie­waż każda idea jest wytwo­rem swych cza­sów, Kar­te­zjusz porów­nał go do pompy hydrau­licz­nej, Zyg­munt Freud do sil­nika paro­wego, a Alan Turing do kom­pu­tera. Jak się pew­nie domy­śla­cie, Turing był naj­bliż­szy prawdy. Mózg nie działa cał­kiem tak jak kom­pu­ter, ale podo­bień­stwa są nie­za­prze­czalne.

Jeden i drugi prze­ka­zują infor­ma­cje za pośred­nic­twem sygna­łów elek­trycz­nych. W kom­pu­te­rze są one cyfrowe (wyra­żone w binar­nym sys­te­mie zero-jedyn­ko­wym), w mózgu zaś ana­lo­gowe (wyra­żone w zmien­nym spek­trum mili­wol­tów). Sprawa jest jed­nak bar­dziej skom­pli­ko­wana, ponie­waż jeśli suma ana­lo­go­wych wia­do­mo­ści prze­kra­cza pewien próg, neu­ron „odpala” i prze­ka­zuje impuls elek­tryczny dal­szym komór­kom ner­wo­wym. Jeśli nato­miast próg nie zostaje osią­gnięty, nic się nie dzieje. Jest to więc także sys­tem binarny: „tak” albo „nie”, włą­czony albo wyłą­czony.

Oba zaj­mują się doko­ny­wa­niem obli­czeń. O ile jed­nak kom­pu­ter sto­suje metodę seryjną, to zna­czy liczy według uprzed­nio usta­lo­nej sekwen­cji, o tyle mózg działa w try­bie rów­no­le­głym, wyko­nu­jąc mnó­stwo obli­czeń jed­no­cze­śnie. Z dru­giej strony mikro­pro­ce­sory gra­ficzne (zwane GPU) wkra­czają już w tech­no­lo­gię rów­no­le­głą.

Oba potrze­bują ener­gii: kom­pu­ter w postaci elek­tro­nów, mózg w postaci tlenu i glu­kozy .

U obu można roz­bu­do­wy­wać pamięć: w kom­pu­te­rze wystar­czy dodać lub wymie­nić krze­mowe banki pamięci, w mózgu wystar­czy zwięk­szyć liczbę połą­czeń synap­tycz­nych przez ucze­nie się, ćwi­cze­nia, powta­rza­nie.

Oba ewo­lu­owały w cza­sie. Kom­pu­ter gwał­tow­nie, co dwa lata podwa­ja­jąc swoje moce obli­cze­niowe. Mózgowi _Homo sapiens_ (powsta­łemu z pry­mi­tyw­nego mózgu pry­mi­tyw­nych bez­krę­gow­ców) zajęło to 500 milio­nów lat, tak że w ciągu ostat­nich 50 tysięcy nie zmie­nił się szcze­gól­nie. To wciąż ten sam model pod­sta­wowy, któ­rym wszy­scy dys­po­nu­jemy, Dro­dzy Użyt­kow­nicy.

Przez wieki i mile­nia sądzono, że – pomi­ja­jąc okres dzie­ciń­stwa, kiedy uczymy się mówić i cho­dzić – ludzki mózg jest zasad­ni­czo sta­tyczny i nie­zmienny; że fizycz­nego urazu mózgu nie da się w żaden spo­sób napra­wić; że dziecko mające trud­no­ści w nauce jest ska­zane na trwałe ogra­ni­cze­nia umy­słowe, co zresztą umac­niało nie­rów­no­ści spo­łeczne. Uwa­żano, że złe nawyki i uza­leż­nie­nia to prze­kleń­stwo, które pozo­staje z czło­wie­kiem na całe życie, albo że osiem­dzie­się­cio­la­tek nie może mieć rów­nie dobrej pamięci, co pięć­dzie­się­cio­la­tek.

Dopiero w latach sie­dem­dzie­sią­tych XX wieku zaczę­li­śmy odkry­wać, że prawda jest zupeł­nie inna: mózg nie­ustan­nie się zmie­nia. Prze­miana sta­nowi wręcz istotę jego funk­cjo­no­wa­nia. Kon­se­kwen­cje tej cechy, zwa­nej neu­ro­pla­stycz­no­ścią, są wręcz nie­wy­obra­żalne. Mózg jest potęż­nym, asyn­chro­nicz­nym i rów­no­le­głym kom­pu­te­rem, w dodatku zdol­nym samo­dziel­nie regu­lo­wać swój har­dware.

Na har­dware ten, utwo­rzony z genial­nie uło­żo­nych ato­mów i czą­ste­czek, składa się około 86 miliar­dów neu­ro­nów w ważą­cym pół­tora kilo­grama mózgo­wiu. Ponie­waż każdy z tych neu­ro­nów może aż 200 razy na sekundę odpa­lić, zale­wa­jąc sygna­łami tysiące neu­ro­nów do niego przy­le­ga­ją­cych, według nie­któ­rych sza­cun­ków mózg potrafi doko­ny­wać nawet 38 milio­nów ope­ra­cji na sekundę. Prze­ko­na­nie, że ludzie wyko­rzy­stują tylko 10 pro­cent swo­jego mózgu, to bzdura. A naj­wspa­nial­sze, że robiąc to wszystko, mózg nie zużywa nawet 13 watów. Żaden super­kom­pu­ter nie jest jesz­cze w sta­nie dorów­nać mocy obli­cze­nio­wej ludz­kiego mózgu (przy czym for­mami „obli­czeń” są rów­nież wzrok, słuch czy wyobraź­nia), a tym bar­dziej jego nie­zwy­kłej wydaj­no­ści ener­ge­tycz­nej. A to dopiero począ­tek.

Pra­wie wszyst­kie komórki w ludz­kim ciele bez końca rodzą się i obumie­rają. Wszyst­kie oprócz komó­rek ner­wo­wych – jedy­nych, które towa­rzy­szą nam przez całe życie, od pierw­szego do ostat­niego dnia. Tak naprawdę wła­śnie one deter­mi­nują, kim jeste­śmy. Oso­bo­wość, zdol­no­ści i talent, wykształ­ce­nie i słow­nic­two, gusta i skłon­no­ści, a nawet wspo­mnie­nia są zapi­sane w indy­wi­du­al­nej archi­tek­tu­rze neu­ro­no­wej. Jest ona tak indy­wi­du­alna, że nie ist­nieją na świe­cie dwa iden­tyczne mózgi, nawet u bliź­niąt.

Co wię­cej, rze­czona maszyna jest zdolna w pew­nych gra­ni­cach napra­wiać swoje usterki sprzę­towe. Kiedy jakiś frag­ment mózgu zostaje uszko­dzony, mózg czę­sto potrafi się prze­pro­gra­mo­wać, odtwo­rzyć bra­ku­jące połą­cze­nia w innym miej­scu i prak­tycz­nie sam się napra­wić. Dzieje się to zarówno na wielką skalę (jak w przy­padku utraty wzroku, kiedy bez­czynne frag­menty mózgu zaczy­nają słu­żyć innym zmy­słom), jak i na małą, ponie­waż pod­czas pro­cesu sta­rze­nia się wiele neu­ro­nów obumiera i już nie wraca. Te jed­nak, które pozo­stają przy życiu, potra­fią się tak prze­or­ga­ni­zo­wać, by bieg lat nie niósł nam fatal­nych kon­se­kwen­cji.

Nie ma co marzyć o tym w przy­padku krze­mo­wego pro­ce­sora, w któ­rym nie­kiedy jeden wadliwy tran­zy­stor blo­kuje całe urzą­dze­nie. Nato­miast w razie koniecz­no­ści prze­gru­po­wa­nia synaps, czyli około 150 tysięcy miliar­dów połą­czeń mię­dzy neu­ro­nami, mózg nie staje w sytu­acji kry­zy­so­wej. Po pro­stu sam robi to spon­ta­nicz­nie.

Wpływ wywie­rany przez jeden neu­ron na każdy z setek innych z nim powią­za­nych może być bar­dzo silny, bar­dzo słaby albo pośredni, zależ­nie od trwa­ło­ści i siły poszcze­gól­nych synaps. Poza tym, zgod­nie z regułą sfor­mu­ło­waną w 1949 roku przez kana­dyj­skiego naukowca Donalda Hebba, _neu­rons that fire toge­ther, wire toge­ther_ – neu­rony odpa­la­jące jed­no­cze­śnie, złą­czają się. Dzięki temu mózg nie­ustan­nie się prze­bu­do­wuje: two­rzy nowe synapsy, wzmac­nia stare, likwi­duje te, które prze­stają być potrzebne. Wiele funk­cji mózgu (przede wszyst­kim ucze­nie się) bazuje na tej cią­głej regu­la­cji połą­czeń synap­tycz­nych, ich siły i trwa­ło­ści. Toteż w odróż­nie­niu od tego, co sądzono przez wieki, ludzki mózg by­naj­mniej nie jest sta­tyczny i nie­zmienny:

- W nie­któ­rych przy­pad­kach może sam się napra­wiać.
- Dziecko mające „trud­no­ści z nauką” może nauczyć się uczyć. Wystar­czy poka­zać mu, jak to zro­bić, i zachę­cać je, zamiast upo­ka­rzać.
- Każdy zły nawyk, zarówno zabój­czy, jak i nie­winny, można porzu­cić. Nawet poważne uza­leż­nie­nie, choćby od hazardu, można kon­tro­lo­wać i poko­nać.
- Sta­ru­szek może mieć rów­nie dobrą pamięć, co młod­szy czło­wiek, jeśli nie prze­sta­nie uczyć się nowych rze­czy i ćwi­czyć mózgu.
- Z dru­giej strony prze­dłu­ża­jąca się sytu­acja stre­sowa, a tym bar­dziej zespół stresu poura­zo­wego przy­nosi nie­po­żą­dane zmiany, które prze­ry­wają połą­cze­nia mózgowe. Uwaga: cza­sami nie­po­prawne funk­cjo­no­wa­nie maszyny mózgo­wej może wyni­kać z cho­roby czy innych nie­po­żą­da­nych oko­licz­no­ści, które wykra­czają poza zakres mery­to­ryczny tej uprosz­czo­nej instruk­cji.

Użyt­kow­nik spraw­nego mózgu może odkryć, że pra­wie zawsze za pomocą celo­wego dzia­ła­nia – odwo­ła­nia się do woli – jest w sta­nie przy­naj­mniej w czę­ści mody­fi­ko­wać, popra­wiać i dostra­jać kon­fi­gu­ra­cję synap­tyczną będącą do jego dys­po­zy­cji. W prak­tyce ozna­cza to po pro­stu życie.

Póki nie pozna­li­śmy kosmi­tów o wyż­szej inte­li­gen­cji od naszej, mózg _Homo sapiens_ pozo­staje naj­bar­dziej skom­pli­ko­wa­nym, nie­zwy­kłym i fan­ta­stycz­nym two­rem we wszech­świe­cie. Wła­śnie ta zło­żo­ność pozwala neu­ro­nom na wytwa­rza­nie myśli, pamięci i inte­li­gen­cji, przy­sto­so­wa­nych do indy­wi­du­al­nych potrzeb każ­dego użyt­kow­nika. Zdu­miewa to, że ta bio­lo­giczna maszyna wciąż zde­cy­do­wa­nie prze­wyż­sza swo­imi zdol­no­ściami obli­cze­nio­wymi i efek­tyw­no­ścią wszyst­kie kom­pu­tery. Wspa­niale będzie ją poznać.

1.1 Specyfikacja techniczna

1.1 SPE­CY­FI­KA­CJA TECH­NICZNA

1.2 Wersja systemu

1.2 WER­SJA SYS­TEMU

Ten mózg to wer­sja 4.3.7 (G-3125)¹ sys­temu ner­wo­wego, który wyewo­lu­ował w toku setek milio­nów lat gene­tycz­nych udo­sko­na­leń, by zapew­nić cało­ściowe doświad­cze­nie ludz­kiego ist­nie­nia na tej pla­ne­cie.

W spra­wie upgrade’ów (obec­nie nie­do­stęp­nych) patrz sek­cja Przy­szłe wer­sje

1.

Ozna­cze­nie numeru wer­sji 4.3.7 (G–3125):\ 4 → bez­krę­gowce/krę­gowce/ssaki/naczelne\ 3 → czło­wie­ko­wate/austra­lo­pi­teki/homo\ 7 → Homo habi­lis/Homo erga­ster/Homo erec­tus/Homo ante­ces­sor/Homo heidel­ber­gen­sis/Homo sapiens/Homo sapiens sapiens\ G–3125 → (sza­cun­kowa) liczba gene­ra­cji od poja­wie­nia się mózgu czło­wieka współ­cze­snego (_Homo sapiens sapiens_) do ukształ­to­wa­nia się waszego mózgu.