Zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, z Janisem Hessem na czele, zaobserwował w mózgach makaków bardzo szybki rytm aktywności. Neurony przełączały się w nim między obrazem widzianym świadomie a tym, który pozostawał poza świadomością. Wyniki mogą zmienić sposób, w jaki naukowcy szukają śladów świadomości w mózgu.

Spór o to, gdzie mieszka świadomość

Jak z aktywności komórek nerwowych wyłania się świadome doświadczenie, to jedna z największych zagadek neurobiologii. Od lat badacze spierają się, czy kluczowe mechanizmy leżą raczej w przedniej, czy w tylnej części mózgu.

• Obóz „przedni” opiera się na koncepcjach takich jak globalna przestrzeń robocza neuronów oraz modele wyższego rzędu.
• Obóz „tylny” wiąże świadomość z obszarami z tyłu mózgu, odwołując się do teorii zintegrowanej informacji i przetwarzania rekurencyjnego.

Nowe badanie sugeruje, że obie strony mogą spierać się o niewłaściwą kwestię.

Jak sprawdzono, co widzi makak

Aby odróżnić to, co zwierzę świadomie widzi, od tego, co przed jego świadomością ukryte, badacze użyli techniki zwaną binokularnym tłumieniem błyskiem. Gdy jednemu oku pokaże się obraz, a potem błyśnie innym obrazem w drugim oku, pierwszy obraz znika ze świadomości. Metodę sprawdzono najpierw na 14 dorosłych ludziach, a gdy zadziałała, zastosowano ją u makaków.

Dwa makaki oglądały serię zdjęć, między innymi twarzy i innych obiektów, i miały utrzymywać wzrok na małej kropce pośrodku ekranu. Za to dostawały sok. Gdy nauczyły się tego zadania, zaczął się właściwy eksperyment: do jednego oka trafiał nowy obraz, który przejmował percepcję, a pierwotny miał pozostać niewidoczny. Podczas gdy zwierzęta patrzyły na kropkę, sondy rejestrowały aktywność setek pojedynczych komórek mózgu jednocześnie.

Rytm około 15 razy na sekundę

Okazało się, że mniej więcej 15 razy na sekundę komórki mózgu przełączały się między reagowaniem na obraz widziany a reagowaniem na ten ukryty. Co ważne, takie szybkie przełączanie nie ograniczało się do jednego miejsca. Podobne wzorce wykryto zarówno w przedniej, jak i w tylnej części mózgu.

Wniosek jest taki, że w widzeniu świadomym liczy się nie tylko to, gdzie neurony są aktywne, ale też kiedy. Autorzy piszą: „Nasze ustalenia ujawniają ograniczenie szukania neuronalnych korelatów świadomości w średniej aktywności określonych obszarów mózgu”. Uśrednianie aktywności w czasie może więc zacierać różnice, które widać dopiero przy analizie bardzo krótkich odcinków.

Co to oznacza w praktyce

Dla przeciętnego czytelnika, także w Polsce i w Unii Europejskiej, to na razie wiedza podstawowa, bez bezpośrednich zastosowań. Nie wynikają z niej ani nowe terapie, ani testy diagnostyczne. Badanie dotyczy tylko dwóch makaków i jednego rodzaju zadania wzrokowego, więc nie wiadomo jeszcze, jak szeroko można uogólniać te wyniki.

Warto też pamiętać, że praca ukazała się jako preprint w serwisie bioRxiv. Oznacza to, że przed publikacją w czasopiśmie nie przeszła jeszcze pełnej recenzji naukowej, a wnioski mogą się zmienić. Jeśli jednak rytm przełączania się potwierdzi się w kolejnych badaniach, może zmienić sposób projektowania eksperymentów nad świadomością, również tych prowadzonych w europejskich ośrodkach. Spór o przód i tył mózgu mógłby wtedy ustąpić pytaniu o czas.

Źródło: Medical Xpress – „A hidden brain rhythm challenges ideas about where consciousness comes from”