W zakamarkach mózgu - ebook

WSTĘP

Naukowcy są wyszko­leni w pre­cy­zyj­nym wypo­wia­da­niu się na temat swo­jej pracy. Dla­tego wła­śnie lubię dopro­wa­dzać moich kole­gów po fachu do stanu lek­kiego odu­rze­nia. Przez lata czę­sto­wa­łem alko­ho­lem lub mari­hu­aną bada­czy zaj­mu­ją­cych się mózgiem, a następ­nie zada­wa­łem im to samo pro­ste pyta­nie: „Jaką kon­cep­cję doty­czącą funk­cjo­no­wa­nia mózgu naj­bar­dziej chcia­ła­byś/chciał­byś wyja­śnić światu?”. Byłem zachwy­cony ich odpo­wie­dziami. Nie zagłę­biali się w szcze­góły swo­ich ostat­nich eks­pe­ry­men­tów ani nie popa­dali w naukowy żar­gon. Pro­sto­wali się lekko, odro­binę sze­rzej otwie­rali oczy, po czym udzie­lali kla­row­nej, wni­kli­wej odpo­wie­dzi, czę­sto zaska­ku­ją­cej lub nie­in­tu­icyj­nej.

Pomysł tej książki zro­dził się w wyniku takich wła­śnie roz­mów. Popro­si­łem grupę czo­ło­wych neu­ro­nau­kow­ców, mój wyma­rzony zespół nie­zwy­kle docie­kli­wych, cechu­ją­cych się wielką eru­dy­cją i jasno­ścią myśle­nia bada­czy i bada­czek, żeby odpo­wie­dzieli mi na wspo­mniane wyżej pyta­nie w for­mie krót­kiego eseju. Mia­łem oczy­wi­ście na uwa­dze to, by zapro­sić osoby zaj­mu­jące się odmien­nymi zagad­nie­niami, ale nie było moim zamia­rem stwo­rze­nie nie­for­mal­nego, kom­plet­nego pod­ręcz­nika neu­ro­nauki w minia­tu­rze. I cho­ciaż wybra­łem zróż­ni­co­wany zespół naukow­ców, to jed­nak zachę­ci­łem każ­dego z nich, by sam zde­cy­do­wał, który temat naj­bar­dziej pra­gnie przy­bli­żyć czy­tel­ni­kom.

Pamię­tajmy, że więk­szo­ści ksią­żek o mózgu wcale nie piszą bada­cze mózgu i że więk­szość tych ksią­żek pre­zen­tuje nie naj­lep­szy poziom. Mnó­stwo jest nud­nych, a te, które z zain­te­re­so­wa­niem się czyta, czę­sto przed­sta­wiają nie­ści­słe lub nawet fał­szywe infor­ma­cje. Żyjemy w epoce mózgu, ale osoby myślące zaczęły scep­tycz­nie pod­cho­dzić do dostęp­nych publi­ka­cji z tej dzie­dziny. I nic dziw­nego, skoro jeste­śmy zasy­py­wani lawiną neu­robz­dur w rodzaju „patrze­nie na nie­bie­ski kolor zwięk­sza twoją kre­atyw­ność” lub „mózgi repu­bli­ka­nów i demo­kra­tów róż­nią się budową”. Jestem prze­ko­nany, że czy­tel­nicy łakną mia­ro­daj­nych i cie­ka­wie przed­sta­wio­nych infor­ma­cji o bio­lo­gicz­nych pod­sta­wach ludz­kiego doświad­cze­nia. Chcą się dowie­dzieć, co w dzie­dzi­nie funk­cjo­no­wa­nia układu ner­wo­wego jest już wia­dome, co przy­pusz­czamy, ale czego jesz­cze nie potra­fimy udo­wod­nić, oraz co wciąż pozo­staje dla nas zagadką. I chcą wie­rzyć w to, co czy­tają.

Celem tej książki nie jest wypi­sy­wa­nie ela­bo­ra­tów pole­mi­zu­ją­cych z bzdur­nymi teo­riami na temat mózgu, tylko przed­sta­wie­nie rze­tel­nej, kon­kret­nej wie­dzy o bio­lo­gii leżą­cej u pod­staw naszego codzien­nego doświad­cze­nia. Chcemy też podzie­lić się pew­nymi spe­ku­la­cjami doty­czą­cymi per­spek­tyw dal­szego zro­zu­mie­nia układu ner­wo­wego, lecze­nia jego cho­rób i kon­tak­to­wa­nia się z urzą­dze­niami elek­tro­nicz­nymi. Jed­no­cze­śnie zba­damy gene­tyczne pod­stawy oso­bo­wo­ści, neu­ro­lo­giczne pod­łoże reak­cji este­tycz­nych oraz pocho­dze­nie nie­uświa­do­mio­nego sil­nego pra­gnie­nia miło­ści, seksu, jedze­nia i sub­stan­cji psy­cho­ak­tyw­nych. Zba­damy rów­nież źró­dła ludz­kiego indy­wi­du­ali­zmu, empa­tii i pamięci. Mówiąc krótko, zro­bimy wszystko, żeby obja­śnić bio­lo­giczne pod­stawy naszego ludz­kiego życia psy­chicz­nego i spo­łecz­nego oraz spo­soby, w jakie wcho­dzą one w inte­rak­cje z jed­nost­ko­wym doświad­cze­niem, z kul­turą i nie­usta­ją­cym pro­ce­sem ewo­lu­cji oraz jak same są przez nie kształ­to­wane. I będziemy szcze­rze wyja­śniać, co wiemy, a czego nie. Zapra­szamy do zgłę­bia­nia zaka­mar­ków mózgu!

_David J. Lin­den_

Bal­ti­more, USAPod­stawy

LUDZKI MÓZG NIE ZOSTAŁ ZAPRO­JEK­TO­WANY OD ZERA, CAŁY JED­NO­CZE­ŚNIE, PRZEZ GENIAL­NEGO WYNA­LAZCĘ

DAVID J. LIN­DEN

W tym roz­dziale podej­muję próbę przy­go­to­wa­nia z pod­sta­wo­wych infor­ma­cji neu­ro­nauki komór­ko­wej miseczki smacz­nej zupy. Jeśli już stu­dio­wa­łeś neu­ro­nauki albo chęt­nie czy­tasz o funk­cjach mózgu, to zapewne w prze­wa­ża­ją­cej mie­rze znasz ten mate­riał. Nie poczuję się ura­żony, jeśli zre­zy­gnu­jesz z tej czę­ści posiłku. Nato­miast jeśli to dla cie­bie nowa dzie­dzina lub chcesz odświe­żyć sobie wie­dzę, ten roz­dział nada ci roz­pędu i dobrze cię przy­go­tuje do ese­jów zamiesz­czo­nych w dal­szej czę­ści książki.

* * *

Około 550 milio­nów lat temu bycie zwie­rzę­ciem było pro­ste. Mogłeś być mor­ską gąbką przy­cze­pioną do skały i machać podob­nymi do biczy­ków wiciami, żeby powo­do­wać prze­pływ wody przez swoje ciało i w ten spo­sób dostar­czać sobie tlenu i odfil­tro­wy­wać bak­te­rie oraz inne drobne cząstki pokar­mowe. Mia­łeś wyspe­cja­li­zo­wane komórki odpo­wie­dzialne za powolne kur­cze­nie się pew­nych czę­ści ciała w celu regu­la­cji tego prze­pływu, ale nie potra­fi­łeś się prze­miesz­czać po dnie mor­skim. Mogłeś rów­nież być dziw­nym, pro­stym zwie­rzę­ciem nazy­wa­nym pła­sko­wcem, przy­po­mi­na­ją­cym naj­mniej­szy na świe­cie nale­śnik – spłasz­czo­nym krąż­kiem tkanki o śred­nicy około dwóch mili­me­trów z rzę­skami wyra­sta­ją­cymi z czę­ści brzusz­nej jak wło­sie obró­co­nego do góry nogami dywanu. Dzięki tym rzę­skom wędro­wa­łeś powoli po dnie morza w poszu­ki­wa­niu bytu­ją­cych na nim kępek bak­te­rii, które sta­no­wiły twoje poży­wie­nie. Kiedy znaj­do­wa­łeś szcze­gól­nie sma­ko­witą ich grupkę, mogłeś owi­nąć wokół niej ciało i do tego pro­wi­zo­rycz­nego woreczka wydzie­lić soki tra­wienne, żeby przy­spie­szyć przy­swa­ja­nie skład­ni­ków odżyw­czych. Po skoń­cze­niu tra­wie­nia roz­wi­ja­łeś się i peł­zną­łeś dalej na swo­ich rzę­skach. Co cie­kawe, i jako gąbka, i jako pła­sko­wiec wyko­ny­wa­łeś sporo przy­dat­nych prac – wyczu­wa­łeś śro­do­wi­sko i reago­wa­łeś na nie, znaj­do­wa­łeś poży­wie­nie, poru­sza­łeś się i repro­du­ko­wa­łeś – cho­ciaż nie mia­łeś mózgu ani wyspe­cja­li­zo­wa­nych komó­rek zwa­nych neu­ro­nami, które są głów­nym budul­cem mózgu i ner­wów.

Neu­rony są wspa­niałe. Cechują je wyjąt­kowe wła­ści­wo­ści, dzięki któ­rym mogą szybko odbie­rać, prze­twa­rzać i wysy­łać sygnały elek­tryczne do innych neu­ro­nów, mię­śni czy gru­czo­łów. Według naj­bar­dziej praw­do­po­dob­nych sza­cun­ków pierw­sze neu­rony poja­wiły się około 540 milio­nów lat temu u zwie­rząt podob­nych do współ­cze­snych meduz. Nie jeste­śmy pewni, dla­czego w toku ewo­lu­cji powstały neu­rony, wiemy nato­miast, że nastą­piło to mniej wię­cej w tym samym cza­sie, kiedy zwie­rzęta zaczęły zja­dać się nawza­jem, co wią­zało się z pości­giem i ucieczką. Logiczne jest zatem przy­pusz­cze­nie, że neu­rony wyewo­lu­owały, by umoż­li­wić szyb­sze odbie­ra­nie bodź­ców i poru­sza­nie się, czyli zacho­wa­nia, które stały się uży­teczne w świe­cie, gdzie stwo­rze­nia są dla sie­bie nawza­jem pokar­mem.

* * *

Neu­rony róż­nią się wiel­ko­ścią i kształ­tem, ale mają wiele struk­tur takich samych. Na przy­kład we wszyst­kich komór­kach zwie­rzę­cych neu­ron jest oto­czony cienką zewnętrzną błoną. Neu­rony mają ciało komórki, w któ­rym znaj­duje się jądro będące maga­zy­nem instruk­cji gene­tycz­nych zako­do­wa­nych w DNA. Ciało komórki może mieć kształt trój­kątny, okrą­gły lub owalny, a jego śred­nica mie­ści się w prze­dziale wiel­ko­ści od 4 do 30 mikro­nów. Zapewne łatwiej sobie wyobra­zisz, jaki to odci­nek, jeśli powiem, że trzy ciała komórki poło­żone jedno przy dru­gim zmie­ściłyby się w sze­ro­ko­ści ludz­kiego włosa. Z ciała komórki wyra­stają duże, zwę­ża­jące się ku koń­cowi gałązki zwane den­dry­tami. To przez nie neu­ron odbiera więk­szość sygna­łów che­micz­nych od innych komó­rek ner­wo­wych. Den­dryty mogą być krót­kie lub dłu­gie, wrze­cio­no­wate lub roz­ga­łę­zione, a cza­sem nie ma ich wcale. Nie­które są gład­kie, pod­czas gdy inne pokry­wają wypustki zwane kol­cami den­dry­tycz­nymi. Więk­szość neu­ronów ma co naj­mniej kilka roz­ga­łę­zia­ją­cych się den­dry­tów, a ponadto jedną długą i cienką wypustkę wyra­stającą z ciała komórki. Jest to akson, któ­rego rola polega na wysy­ła­niu infor­ma­cji. Wpraw­dzie z ciała komórki wycho­dzi tylko jeden akson, ale czę­sto roz­ga­łę­zia się on, a poszcze­gólne gałę­zie mogą docie­rać do róż­nych miejsc orga­ni­zmu. Nie­które aksony są bar­dzo dłu­gie, na przy­kład bie­gną od pal­ców stóp czło­wieka do szczytu krę­go­słupa.

Infor­ma­cje są prze­ka­zy­wane z aksonu jed­nego neu­ronu do den­drytu następ­nego w wyspe­cja­li­zo­wa­nym miej­scu kon­taktu zwa­nym synapsą. Przy synap­sie zakoń­cze­nia akso­nów jed­nego neu­ronu docho­dzą bar­dzo bli­sko do następ­nego neu­ronu, ale nie sty­kają się z nimi (rysu­nek 1). W zakoń­cze­niach akso­nów znaj­dują się liczne małe kuleczki utwo­rzone z błony komór­ko­wej. Są to tak zwane pęche­rzyki synap­tyczne, z któ­rych każdy zawiera około tysiąca czą­ste­czek spe­cjal­nego związku che­micz­nego – neu­ro­prze­kaź­nika. Pomię­dzy zakoń­cze­niem aksonu jed­nego neu­ronu a den­dry­tem następ­nego ist­nieje bar­dzo wąska szcze­lina wypeł­niona roz­two­rem soli, tak zwana szcze­lina synap­tyczna. Śred­nio każdy neu­ron otrzy­muje sygnały z około 5 tysięcy synaps utwo­rzo­nych głów­nie na den­dry­tach, ale część może się two­rzyć także na ciele komórki neu­ronu, a nie­liczne na akso­nie. Kiedy pomno­żymy 5 tysięcy synaps na neu­ron przez 100 miliar­dów neu­ronów przy­pa­da­ją­cych na ludzki mózg, otrzy­mujemy zawrotną sza­cun­kową liczbę synaps w mózgu: 500 bilio­nów. W wyobra­że­niu sobie tej wiel­ko­ści może ci pomóc infor­ma­cja, że gdy­byś chciał roz­dać swoje synapsy, każda osoba na świe­cie (w 2017 roku) otrzy­ma­łaby ich po około 64 tysięcy.

RYSU­NEK 1. Główne czę­ści typo­wego neu­ronu i prze­pływ infor­ma­cji elek­trycz­nych od jed­nego neu­ronu do następ­nego

Synapsy są punk­tem prze­łą­cza­nia dwóch form szyb­kiego prze­sy­ła­nia sygna­łów w mózgu – sygnału elek­trycz­nego oraz uwal­nia­nia i nastę­pu­ją­cego zaraz potem dzia­ła­nia neu­ro­prze­kaź­ni­ków. Pod­sta­wową jed­nostką sygnału elek­trycz­nego w mózgu jest bły­ska­wiczny skok zwany poten­cja­łem czyn­no­ścio­wym lub igli­co­wym, w skró­cie iglicą. Iglice to krót­kie, lecz silne skoki poten­cjału komór­ko­wego trwa­jące około jed­nej do dwóch mili­se­kund. Są one zapo­cząt­ko­wy­wane w miej­scu połą­cze­nia ciała komórki z akso­nem, czyli we wzgórku aksonu. Mózg ską­pany jest w pły­nie mózgowo-rdze­nio­wym, spe­cjal­nym roz­two­rze róż­nych soli, który zawiera duże stę­że­nie sodu i znacz­nie niż­sze potasu. Sód i potas są w nim obecne w postaci jonów o jed­nej jed­no­stce ładunku dodat­niego każdy. Stę­że­nie jonów sodu po obu stro­nach błony komór­ko­wej neu­ronu jest różne – na zewnątrz neu­ronu około pięt­na­stu razy wyż­sze niż wewnątrz. W przy­padku jonów potasu róż­nica jest odwrotna. Ich stę­że­nie wewnątrz błony ota­cza­ją­cej neu­ron jest około pięt­na­stu razy wyż­sze niż na zewnątrz. Te warunki mają decy­du­jące zna­cze­nie dla elek­trycz­nych funk­cji mózgu. Powo­dują one bowiem powsta­nie ener­gii poten­cjal­nej, podob­nie jak nakrę­ce­nie sprę­żyny w dzie­cię­cej zabawce, i ta ener­gia w odpo­wied­nich oko­licz­no­ściach może zostać uwol­niona i wytwo­rzyć sygnały elek­tryczne w neu­ronach. Nie­po­bu­dzone komórki ner­wowe mają zatem poten­cjał spo­czyn­kowy mię­dzy obiema stro­nami błony komór­ko­wej, przy czym wewnątrz nich jest wię­cej ujem­nych ładun­ków niż na zewnątrz. Kiedy bodziec wyzwoli wytwo­rze­nie poten­cjału igli­co­wego, znaj­du­jące się w bło­nie komór­ko­wej wyspe­cja­li­zo­wane białka w kształ­cie obwa­rzan­ków, zwane kana­łami sodo­wymi, otwie­rają wcze­śniej zamknięty otwór w środku, żeby prze­pu­ścić jony sodowe do środka neu­ronu. Mniej wię­cej w mili­se­kundę póź­niej otwie­rają się podobne kanały pota­sowe, pozwa­la­jąc jonom potasu szybko wydo­stać się na zewnątrz komórki, i w rezul­ta­cie poten­cjał czyn­no­ściowy szybko zanika.

Iglice prze­su­wają się wzdłuż aksonu aż do jego zakoń­cze­nia, a kiedy tam dotrą, pobu­dzają cykl reak­cji che­micz­nych. Te reak­cje powo­dują z kolei łącze­nie się pęche­rzy­ków synap­tycz­nych z zewnętrzną błoną zakoń­cze­nia aksonu i uwol­nie­nie ich zawar­to­ści, w tym czą­ste­czek neu­ro­prze­kaź­ni­ków, do szcze­liny synap­tycz­nej. Czą­steczki neu­ro­prze­kaź­nika dyfun­dują w poprzek wąskiej szcze­liny i wiążą się z recep­to­rami znaj­du­ją­cymi się w bło­nie zewnętrz­nej następ­nego neu­ronu w łań­cu­chu prze­ka­zy­wa­nia sygnału. Jedną z form takich recep­to­rów są recep­tory jono­tro­powe, które otwie­rają się, dopiero kiedy przy­łą­czy się do nich czą­steczka neu­ro­prze­kaź­nika. Jeśli kanał jonowy w danym recep­to­rze umoż­li­wia wpły­wa­nie do środka jonów dodat­nich, pobu­dza to neu­ron odbie­ra­jący sygnał. I odwrot­nie, jeśli kanał jonowy otwarty przez neu­ro­prze­kaź­nik umoż­li­wia wypły­wa­nie jonów dodat­nich z neu­ronu (albo wpły­wa­nie do niego jonów ujem­nych, na przy­kład chloru), hamuje to powsta­wa­nie poten­cjału czyn­no­ścio­wego w neu­ronie doce­lo­wym.

Sygnały elek­tryczne z pobu­dzo­nych recep­to­rów przy synap­sach na całym den­dry­cie i ciele komórki doce­lo­wej płyną do wzgórka aksonu. Jeśli dotrze tam dosta­tecz­nie dużo pobu­dza­ją­cych sygna­łów elek­trycz­nych i nie zostaną one wyga­szone przez jed­no­cze­sne sygnały hamu­jące, docho­dzi w tym miej­scu do wyzwo­le­nia nowego poten­cjału igli­co­wego, który jest prze­sy­łany wzdłuż aksonu tego neu­ronu. Więk­szość sub­stan­cji psy­cho­ak­tyw­nych – zarówno leków, jak i uży­wek – działa w obrę­bie synaps. Na przy­kład środki uspo­ka­ja­jące, takie jak np. Xanax (alpra­zo­lam), nasi­lają dzia­ła­nie neu­ro­prze­kaź­nika hamu­jącego i w ten spo­sób zmniej­szają ogólną liczbę poten­cja­łów czyn­no­ścio­wych wzbu­dza­nych w danym obsza­rze mózgu.

W kate­go­riach bio­lo­gicz­nych prze­pływ sygnału elek­trycz­nego przez mózg jest szybki (rzędu mili­se­kund), ale i tak około miliona razy wol­niej­szy niż w obwo­dach two­jego lap­topa czy smart­fonu. Dla naszego orga­ni­zmu ważne jest jed­nak, żeby nie wszyst­kie sygnały były tak szybko prze­ka­zy­wane na synap­sach. Dla­tego oprócz recep­to­rów jono­tro­po­wych dzia­ła­ją­cych w cza­sie mili­se­kund ist­nieje też grupa znacz­nie wol­niej­szych recep­to­rów meta­bo­tro­po­wych. Nie mają one kana­łów jono­wych, tylko pobu­dzają lub blo­kują reak­cje che­miczne w neu­ro­nie odbie­ra­ją­cym sygnał, wyko­nu­jąc swoje zada­nie w cza­sie sekund lub nawet minut. Szyb­kie recep­tory jono­tro­powe są przy­datne, gdy cho­dzi o bły­ska­wiczne prze­ka­za­nie infor­ma­cji, na przy­kład wzro­ko­wych z siat­kówki do mózgu lub pole­ceń z mózgu do mię­śni, żeby wyko­nały ruch dowolny. Z kolei wolne recep­tory meta­bo­tro­powe, reagu­jące mię­dzy innymi na takie neu­ro­tran­smi­tery jak dopa­mina i sero­to­nina, czę­ściej uczest­ni­czą we wpły­wa­niu na twój ogólny stan psy­chiczny, na przy­kład na nastrój i poziom czu­wa­nia czy pobu­dze­nia sek­su­al­nego.

* * *

Poje­dyn­cze neu­rony są nie­mal bez­u­ży­teczne, ale w gru­pie, wza­jem­nie ze sobą powią­zane, potra­fią wyko­ny­wać ważne zada­nia. Meduzy mają pro­stą sieć połą­czo­nych neu­ro­nów, co umoż­li­wia im dosto­so­wy­wa­nie ruchów pod­czas pły­wa­nia w reak­cji na dotyk, nachy­le­nie ciała, zapa­chy pokarmu i inne wra­że­nia czu­ciowe. U śli­ma­ków i zwie­rząt roba­ko­po­dob­nych ciała komó­rek ner­wo­wych zbiły się w grupy zwane zwo­jami ner­wo­wymi i te zwoje są wza­jem­nie ze sobą połą­czone ner­wami, które wyglą­dają jak kable utwo­rzone z wiązki akso­nów. W gło­wach homa­rów, owa­dów i ośmior­nic doszło do sca­le­nia się zwo­jów i utwo­rze­nia pro­stych mózgów. Mózg ośmior­nicy zawiera około 500 milio­nów neu­ro­nów, co wydaje się dużą liczbą, ale sta­nowi zale­d­wie około jed­nej dwu­set­nej wiel­ko­ści ludz­kiego mózgu. Nawet jed­nak z tak małym mózgiem ośmior­nica potrafi doko­ny­wać god­nych podziwu wyczy­nów poznaw­czych. Na przy­kład może obser­wo­wać drugą ośmior­nicę, która otwiera pudełko-łami­główkę, żeby dostać się do ukry­tego w nim przy­smaku. Potem, kiedy sama po raz pierw­szy dosta­nie takie pudełko, potrafi zasto­so­wać naukę wycią­gniętą z tych obser­wa­cji i natych­miast je otwo­rzyć. W miarę postę­pów ewo­lu­cji krę­gow­ców, od żab przez myszy i małpy do ludzi, mózgi prze­waż­nie się powięk­szały (w sto­sunku do wiel­ko­ści ciała), a znaj­du­jące się w nich neu­rony łączyła coraz bar­dziej skom­pli­ko­wana sieć wza­jem­nych powią­zań, przy czym naj­więk­sza eks­pan­sja nastą­piła w korze nowej, najbar­dziej zewnętrz­nej czę­ści mózgu.

Ewo­lu­cja mózgu i innych struk­tur bio­lo­gicz­nych jest swego rodzaju pro­ce­sem maj­ster­ko­wa­nia. Pro­ces ten odbywa się zry­wami, czę­sto pro­wa­dzi w ślepe uliczki i towa­rzy­szy mu wiele błę­dów. Co naj­waż­niej­sze, nie można wyma­zać do czy­sta tabliczki i zacząć wszyst­kiego od nowa. Nasz mózg nie został zapro­jek­to­wany od zera, cały jed­no­cze­śnie, przez genial­nego wyna­lazcę. Jest raczej skła­danką, koszem roz­ma­ito­ści peł­nym pro­wi­zo­rycz­nych roz­wią­zań, które gro­ma­dzą się i zmie­niają od czasu poja­wie­nia się pierw­szych neu­ro­nów. To skle­cony naprędce bała­gan, zdolny jed­nak do impo­nu­ją­cych doko­nań.

Stwier­dze­nie, że kon­struk­cji ludz­kiego mózgu daleko do dosko­na­ło­ści, nie jest mało zna­czą­cym spo­strze­że­niem, jej nie­opty­mal­ność bowiem sil­nie wpływa na pod­sta­wowe ludz­kie doświad­cze­nia. Ogólny model neu­ronu nie­wiele się zmie­nił od czasu powsta­nia tej komórki, a ma on pewne poważne ogra­ni­cze­nia. Jest powolny, zawodny i nie­szczelny. Chcąc uzy­skać inte­li­gent­nego czło­wieka z tak kiep­skich czę­ści, potrze­bu­jemy wiel­kiego mózgu z mnó­stwem wza­jem­nych połą­czeń mię­dzy neu­ro­nami i z 500 bilio­nami synaps. Wszystko to wymaga dużo miej­sca – około 1200 cm³. Tak duży mózg nie prze­szedłby przez kanał rodny. Z kolei zmiany w budo­wie mied­nicy, które dopro­wa­dzi­łyby do powięk­sze­nia tego kanału, mogłyby prze­szka­dzać w cho­dze­niu w posta­wie wypro­sto­wa­nej. W rezul­ta­cie mamy nie­zbyt zado­wa­la­jące roz­wią­za­nie pole­ga­jące na tym, że ludz­kie dzieci rodzą się z mózgiem o wiel­ko­ści około 400 cm³ (zbli­żo­nej do wiel­ko­ści mózgu doro­słego szym­pansa). Nawet z tak małym mózgiem głowa dziecka z tru­dem prze­ci­ska się przez drogi rodne. (Śmierć potom­stwa w cza­sie porodu, tak czę­sta w ludz­kiej histo­rii, nie­mal nie zda­rza się u innych ssa­ków). Po uro­dze­niu ludzie prze­ży­wają nie­zwy­kle długi okres dzie­ciń­stwa, pod­czas któ­rego ich mózg rośnie i doj­rzewa, co trwa do mniej wię­cej dwu­dzie­stego roku życia. W kró­le­stwie zwie­rząt czło­wiek jest jedy­nym gatun­kiem, któ­rego ośmio­let­nie potom­stwo nie potrafi prze­żyć bez rodzi­ców. Ten tak wydłu­żony okres dzie­ciń­stwa decy­duje o wielu aspek­tach naszego życia spo­łecz­nego, w tym o domi­nu­ją­cym sys­te­mie wią­za­nia się w pary na wiele lat, co jest bar­dzo rzad­kie w świe­cie ssa­ków. Ujmu­jąc to ina­czej, gdyby kon­struk­cję neu­ro­nów można było opty­mal­nie prze­pro­jek­to­wać na jakimś eta­pie ewo­lu­cji, zapewne mał­żeń­stwo nie byłoby wystę­pu­jącą we wszyst­kich ludz­kich kul­tu­rach domi­nu­jącą insty­tu­cją.

* * *

Różne obszary mózgu peł­nią różne funk­cje. Na przy­kład nie­które mają za zada­nie współ­pracę ze zmy­słami, takimi jak wzrok, smak czy dotyk. Infor­ma­cje zmy­słowe docie­ra­jące do mózgu są czę­sto przed­sta­wiane w postaci mapy, czyli obszary wzro­kowe mają mapę pola widze­nia czło­wieka, a obszary prze­twa­rza­jące sygnały doty­kowe – mapę powierzchni ciała. W mózgu jest rów­nież wiele obsza­rów, które nie spe­cja­li­zują się w poje­dyn­czym zada­niu, takim jak np. widze­nie. Zamiast tego łączą one infor­ma­cje docie­ra­jące z róż­nych zmy­słów, podej­mują decy­zje lub pla­nują dzia­ła­nia. W końcu mózg ist­nieje po to, żeby podej­mo­wać dzia­ła­nia, a te są wyko­ny­wane dzięki wysy­ła­nym przez niego sygna­łom pobu­dza­ją­cym mię­śnie do kur­cze­nia się lub roz­kur­cza­nia czy gru­czoły do wydzie­la­nia hor­mo­nów. Co ważne, więk­szość pracy wyko­ny­wanej przez mózg odbywa się auto­ma­tycz­nie, jak choćby zwięk­sza­nie ciśnie­nia tęt­ni­czego krwi, żebyś nie zemdlał, wsta­jąc z krze­sła, albo obni­ża­nie tem­pe­ra­tury głę­bo­kiej two­jego ciała pod­czas snu. Za te nie­uświa­da­miane sobie przez nas regu­la­cje odpo­wia­dają w więk­szo­ści ewo­lu­cyj­nie stare struk­tury znaj­du­jące się w głę­bo­kich par­tiach mózgu.

Neu­rony w mózgu otrzy­mują infor­ma­cje z recep­to­rów zlo­ka­li­zo­wa­nych w oczach, uszach, skó­rze, nosie i na języku (oraz innych miej­scach). Ale infor­ma­cje czu­ciowe napły­wają nie tylko z czuj­ni­ków zwró­co­nych na świat zewnętrzny, lecz rów­nież ze skie­ro­wa­nych do wnę­trza naszego orga­ni­zmu i kon­tro­lu­ją­cych na przy­kład prze­chy­le­nie głowy, ciśnie­nie krwi czy wypeł­nie­nie żołądka. Neu­rony są ze sobą powią­zane gęstą sie­cią połą­czeń. Jed­no­cze­śnie, co nie­zwy­kle ważne, to „oka­blo­wa­nie” skła­da­jące się z akso­nów bie­gną­cych w różne miej­sca musi być sil­nie wyspe­cja­li­zo­wane. Na przy­kład sygnały z siat­kówki oka muszą wędro­wać do czę­ści mózgu prze­twa­rza­ją­cych widze­nie, pole­ce­nia z obsza­rów odpo­wie­dzial­nych za ruch muszą osta­tecz­nie dotrzeć do mię­śni itp. Jeśli w tych połą­cze­niach wystą­pią błędy, choćby nie­wiel­kie, skut­kiem mogą być roz­liczne pro­blemy neu­ro­lo­giczne i psy­chia­tryczne.

Jak two­rzy się ta sieć połą­czeń u każ­dego czło­wieka? Ma na to wpływ mie­szanka czyn­ni­ków gene­tycz­nych i śro­do­wi­sko­wych. Instruk­cje gene­tyczne okre­ślają ogólny kształt i sche­mat połą­czeń układu ner­wo­wego na dużą skalę. Ale w więk­szo­ści miejsc te połą­cze­nia są pre­cy­zyj­nie dopra­co­wy­wane w wyniku lokal­nych inte­rak­cji i doświad­czeń. Na przy­kład gdyby dziecko po naro­dzi­nach miało z jakie­goś powodu stale zamknięte oczy, i trwa­łoby to przez dłuż­szy czas, czę­ści jego mózgu odpo­wie­dzialne za widze­nie nie roz­wi­nę­łyby się pra­wi­dłowo i nawet jeśli w wieku doro­słym jego oczy zosta­łyby otwarte, mogłoby nie widzieć. W okre­sie pło­do­wym i krótko po przyj­ściu na świat w mózgu two­rzy się około dwu­krot­nie wię­cej neu­ro­nów, niż osta­tecz­nie jest wyko­rzy­sty­wa­nych, a wiele synaps powstaje, a następ­nie jest eli­mi­no­wane. Ponadto prze­wod­nic­two synaps, które prze­trwają, może zostać osła­bione lub wzmoc­nione, zależ­nie od doświad­cze­nia. Pro­ces, w ramach któ­rego doświad­cze­nia poma­gają kształ­to­wać mózg, nazy­wamy neu­ro­pla­stycz­no­ścią. Pełni on bar­dzo ważną rolę w okre­sie roz­wo­jo­wym, ale ta zdol­ność w zmie­nio­nej for­mie zostaje zacho­wana rów­nież po osią­gnię­ciu doro­sło­ści. Przez całe życie doświad­cze­nia, także spo­łeczne, dostra­jają struk­turę i funk­cje układu ner­wo­wego, w ten spo­sób two­rząc wspo­mnie­nia i poma­gając kształ­to­wać nas jako odrębne jed­nostki.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki