2012. november 21., szerda

Agytérképek


Univerzumkutató agylaboratóriumok

 A tudomány végső tárgya

 A tudomány megmutathatja számunkra a külvilág rendjét. Mindazonáltal, amíg nem tudjuk, hogyan működik saját idegrendszerünk, gondolkodásunk központi szerve, az agy, addig a Világegyetem számunkra leglényegesebb tárgyát nem ismerjük, azt a „tárgyat", aminek segítségével az összes többit megismerjük. Lehet, hogy ha ezt az egyet, az agyat megértjük, akkor megértünk mindent, amit megérthetünk, hiszen mindez benne van agyunkban. Agyunk az Univerzum kitüntetett székfoglaló állomása, és az Univerzum szemlátomást mindent meg igyekszik tenni azért, hogy eljusson erre a helyre mint létének végcéljára, hiszen a megismerés szűnni nem akaró, parttalan törekvése éppen ezt célozza. Agyunk az, amely őrzi magában az evolúció teljes történetét, az érzékszervek kifejlődésének történetét, az emberi történelmet és az őstörténelem egészét, az élet történetét a kezdetektől, a Világegyetem születésétől.

Agyunk az a legfinomabb rendszer, amely képes mindezen információk folytonos tárolására, agyunk az a ma ismert egyetlen rendszer, amely biztosan állandóan képes szellemünk rezdüléseit meghallani és azokat rögtön átalakítani anyagi folyamatokká. Agyunk működésének alapja tehát olyan fizikai folyamat kell legyen, amely túlvezet az anyag mint élettelen tényező fogalmán, és elvezet az érző, érzékelő, vágyainkra, gondolatainkra fogékony, képlékeny ősanyag fogalmáig. Az agyban még szellem-társ az anyag, az ősanyag, és ha beszélni tudna, ha saját természetére még fogékonyak lennénk, biztosan elmondaná, hogy éppen agyunk révén mindannyiunknak természetadta mágikus realistáknak kéne lennünk, hiszen alapvető jellemzőnk, hogy agyunkban az ősanyag még él és gondolkozik, és épp ezért legfőbb akarata agyunknak nem lehetne más, mint a külvilágba szakadt, elidegenedett és mindent elfelejteni igyekvő testvér, a fizikai anyag visszafogadása, életbe visszaemelése.



Agyunk fizikai-biológiai vizsgálatát így fokozott szellemi jelenlétnek kell kísérnie, az agyunkban megtáltosodó anyag átváltozásának, feléledésének tudományos vizsgálatára kell majd irányulnia. Éppen emiatt a szoros közvetlen egymásmellettiség miatt az agy folyamatainak vizsgálata a szellem, az elme természetéről a legközelebbi felvilágosítást tartalmazza.

Az agy hajlamos az elmeműködések közvetlen, testhezálló testetöltését előidézni. Figyelemreméltó, hogy az elmeműködések önmaguk által választott tárgya furcsa előszeretettel egy soha nem látott valami, ami soha nem is látható, de ami mindent betölt, és ami mindent ad, ami látható, ez pedig a Világegyetem mint egész. A Világegyetem mint egész a filozófiák egy központi fogalma. Ha a mikrokozmosz, az ember és agya, a makrokozmosz, a Világegyetem foglalata, párja, könnyen előállhat, hogy az agyműködésben a Világegyetem legmélyebb törvényei tárulhatnak föl, érhetők tetten.

Nem titok, hogy 1991-ben a legnagyobb európai részecskekutató központ, a genfi CERN közel jutott ahhoz, hogy agytérképező szuperközpontot hozzon létre. Ha tervük valóra válhatott volna, ugyanabban a gigantikus laboratóriumban kutathatnák az agyat és az Univerzumot! Az agytérképező berendezések a pszichológiában olyan szerepet játszhatnak, mint a részecskefizikában a nagyteljesítményű gyorsítók: azaz a kísérleti kutatások legfontosabb eszközeivé léphetnek lassan elő. Valóban, az agytérképező műszerek figyelemreméltó hasonlóságot mutatnak a részecskegyorsítókhoz konstrukciójukban. Ahogy azt a New Scientist 1995 január 7.-ei száma írja, az agytérképezéshez is ugyanúgy szupravezető mágnesek és ultraérzékeny sugárzási detektorok szükségesek, mint a részecskegyorsítókhoz. Mindkét berendezéshez a legnagyobb teljesítményű számítógépek szükségesek a kvantum-skálájú események elcsípéséhez és rekonstruálásához. Vannak olyan agyletapogató műszerek, amelyek maguk is saját ciklotront, a részecskéket körpályákon gyorsító berendezéseket igényelnek azokhoz a rádióaktív izotópokhoz, amelyek segítségével mérik az agybéli vérellátottság helyi tetőzéseit vagy a gondolkodásunk alatti glukózfelhasználás szintjét. A beruházás tervét aztán az utolsó fázisban azonban végül elvetették. Néhányan személyi és politikai tényezőkre vezetik ezt vissza, mások finanszírozási nehézségekre és annak felismerésére, hogy az agyműködések elmélete ma még olyan terület, amely nem képes egyértelmű jóslatokat adni, kijelölni a valóban lényegi kísérleteket, azokat, amelyek dönthetnének a különböző agymodellek között, így az elméleti háttér az, ami még éretlen egy ilyen ambiciózus lépés megtételére.

 Agyletapogató készülékek

 Az agy működése elsősorban az agysejtek különösen erős mértékű ingerelhetőségében tér el testünk többi sejtjének működésétől. Az agy mintegy százmilliárd idegsejtje és a szomszédos mintegy billió gliasejt a mintegy százbillió (1014) sejtből álló test tömegének körülbelül 2%-át jelenti csupán, a teljes vérellátás 15%-a és a szervezet által felhasznált oxigén 25%-a jut az agy sejtjeire. Mihez szükséges, mire fordítódik az ezek által képviselt energia, ami 20 Watt elektromos teljesítménynek felel meg? Az oxigén az oxidáláshoz, azaz az elektronátadáshoz kell. Az agynak kell tehát a szervezet sejtjei közül a legtöbb (mintegy tízszeres) energia! A vér feladata is legnagyobbrészt az oxigén szállítása. Az agysejtek a testi sejteknél jóval nagyobb mértékben ingerlékenyek, azaz képesek elektromosan feltöltődni. Az energia egy -később pontosabban meghatározandó - része tehát agyi elektromos energiává alakul, az idegsejtek aktivációs potenciáljainak felépítéséhez szükséges. Hogy az energia maradék része milyen folyamatokra fordítódik, nem tudjuk. Agymodellem szerint azonban ( lásd G. A.: A tudat kvantumbiológiája, Harmadik Szem, 1994. október, november) az idegsejtek neuron-végvárai nagymolekulasúlyú neurotranszmitterek mozgására épülnek, és ezek időskálája nem elég gyors a gondolkodáshoz szükséges mélytudati folyamatokhoz, amiket elektronok, fény- és vákuumhullámok közvetítenek. Ahhoz, hogy a vákuumhullámok elektromágneses hullámokká alakuljanak, hogy az elektromágneses fényhullámok elektronokat tudjanak elmozdítani, elektromos áramokat tudjanak termelni, és hogy az elektronok a molekulákhoz kapcsolódva aktivációs potenciálokat tudjanak felépíteni, mozgósítható szabadenergiára van szükség. Úgy tűnik, hogy az agy képes a szükséges rendkívüli energiakoncentrációt rendelkezésre bocsájtani. Az agy tevékenysége elsősorban elektromágneses természetű, és az agyműködésre is elsőrban épp ebből az elektromágneses tevékenységből következtethetünk.

1935-ben született meg az első agyműködés-mérő eljárás, az elektroenkefalográfia (EEG), amely az agy felszínére helyezett elektródok segítségével, az ezek által észlelt elektromos térerősség-változásokból ad lehetőséget az agy belsejében lezajló folyamatok megismerésére. A magnetoenkefalográfia (MEG) folyékony hélium hűtötte szupravezetőket használ hogy elcsípje a Föld természetes mágnesességénél milliárdszor gyengébb agyi mágneses tereket. A pozitron-emissziós tomográfia (PET) rádióaktív molekulákat juttat a vérbe, a vércukorba és olyan fontos hírvivő molekulákba mint a dopamin. A kísérleti alanyok vérkeringésébe juttatva különböző elméleti feladatok megoldása közben mérik a fejet körülvevő detektorkristályok segítségével a rádióaktív anyagok által kibocsájtott gammasugarakat (ezek nagyenergiájú elektromágneses hullámok kvantumai). A PET letapogatónak 7-8 millió gammasugár jelet kell összevetnie ahhoz, hogy a nyomjelző rádióaktív anyag helyére következtetni tudjon. A PET pár tíz másodperc időtartamra vonatkozó jeleket képes milliméter pontossággal elhelyezni az agyban. Az MEG-EEG készülékek a másodperc ezredrésze alatt lezajló folyamatokat képesek megkülönböztetni, de térbeli elheelyezésre, hogy ezek mely agyterületről származnak, csak hozzávetőlegesen alkalmasak. Stephen Kosslyn, a PET módszer lelkes híve kísérletileg különbségeket volt képes kimutatni ahogy egy nagyon kis méretű objektum elképzeléséről az objektumot egyre nagyobb méretűnek képzelte el a kísérleti alany. Szerinte lehetséges kell legyen, hogy egy bizonyos képzet agybeli megformálásakor, elképzelésekor az ehhez tartozó agyfolyamatokat elkülönítsük az ehhez nem tartozóktól a PET segítségével. De egy kép szemlélése, vagy egy képzet elmebeli létrehozása az agy körzeteinek legalább egy tucat szintjén zajlik. Kérdés, mennyire követhető ennek a sok lépésnek időbeli kifejlődése majd a jövőben - hiszen egy gondolat tudatosításának időskálája egy ezred másodperc, a PET módszer pedig ma még nem képes ilyen rövid időskálákat megkülönböztetni.

Különösen érdekes lehet feltárni, mi történik, amikor a tudat mélyrétegeiből az éber tudatba jut valami. A londoni Hammersmith kórház kutatói emlékeztetnek arra a közkeletű tapasztalatra, hogy a háttérbeli gépzúgást hirtelen a zúgás abbamaradásakor utólag tudatosítjuk. Hogy képes legyen agyunk tudatosítani valamit ami elhallgatott, agyunknak érzékelnie kellett a gép zaját mielőtt tudatosította volna. Olyan mérés, amely egy ilyen tudatosítás során mérné az agytevékenység mintáit, megmutathatná, milyen agyi folyamatok járnak a teljes tudatosságba jutással. Ugyanakkor az agykutatás ma már biztosan tudja, hogy nincs egy helyre korlátozható tudatközpont az agyban. Michael Posner PET méréseivel kimutatta, hogy a homloklebeny egyik része, az elülső öv különösen aktív ha egy feladat megoldása kitartó figyelmet igényel. A poszt-parietális kortex a figyelem átkapcsolásában játszik kulcsszerepet. Tudjuk, hogy a hippokampusz és a homloklebeny más részei is lényegesek a tudatműködésben. Lehet, hogy az éber tudatosság az érzékelés, a válaszmozgások megtervezése és az emlékezet együttműködésével függ össze. Mások szerint viszont a tudat egy átfogóbb agytevékenységi szintet jelent.

Figyelemreméltó, hogy a mérések szerint álmaink alatt az agytevékenység jóval intenzívebb, mint ébrenlétünk során. Ez feltétlenül azt jelenti, hogy álmainkban jóval intenzívebben gondolkodunk, mint éber állapotban. Mi akadályoz meg bennünket éber állapotban az intenzívebb gondolkodástól? Miért működik tudatunk lelassulva épp akkor, amikor legéberebbeknek kéne lennünk? Ráadásul az agyi neurális gátlások ugyanúgy mérhetők, mint a neurális ingerületek, és tőlük általában nem könnyen különböztethetők meg. Akkor talán a gátlások erősebbek álomban? Álmaink ismerete bizony arra utal, hogy legtöbbször éber állapotban vagyunk jóval gátoltabbak. De akkor az álomban felhasznált energiatöbblet mire fordítódik ébrenlétünk alatt? Lehet, hogy álmainkban az energiaellátás jobban tud az agyra koncentrálódni, hiszen ilyenkor többnyire nemcsak hogy nyugalomban fekszünk, de egyfajta zsibbadásban, a testi mozgási vezérlés háttérbe szorul. Tehát tulajdonképpen célszerű álmainkra bízni legnehezebb feladataink megoldásának keresését?

 A tudatszintek fizikája

 Agymodellem szerint az agyműködés négy fő szinten folyik párhuzamosan: ezeken a neuronok, az elektronok, a fényhullámok és a vákuumhullámok a gondolathordozók. A fő tudatállapotok az éber, az álmodó, az alvó és a mélyen alvó más és más EEG hullámokat bocsájtanak ki, ezek a béta, alfa, delta és teta hullámok. Persze ezeket úgy értelmezik a mai agykutatásban, mint az agy kollektív neurontevékenységének eredményeit, hiszen a neurontevékenységen kívül nem ismernek más agyi gondolkodással kapcsolatos folyamatokat. Elméleti modellem azonban kísérletileg is ellenőrizhető. Az elektronok Szentgyörgyi Albert szerint is lényeges szerepet játszanak a gondolkodásban, ráadásul éppen gyorsaságuk révén, vagyis eszerint jelentős számú szabad elektron kell jelen legyen agyunkban. Ez az elektronfelhő kvantummechanikai kölcsönhatásokra is jóval fogékonyabb. Az elektronfelhő jelenléte olyan fizikai következményekkel jár, amelyek a detektorokkal közvetlenül kimutathatók kell legyenek. Az agyműködés következő, finomabb szintje, a fényhullámok szintje pedig közvetlenül és rendkívül egyszerűen mérhető - és ez az agymodell jóslata, amely megmondja, melyik kísérlet lehet lényeges, és amely igazsága felől a kísérlet képes dönteni. Ha a modellem igaz, akkor egy agyba a koponyán keresztül bejutttatott periszkóp, fényérzekelő elem, melyre kívül egy fényérzékelő detektor csatlakozik, képes az agyi fényhullámokat mérni. Olyan ablak mögött helyezhető el a fényérzékelő felület, amely nem engedi át az atomokat, elemi részecskéket, és csak bizonyos fénytartományra érzékeny. Egy ilyen méréssel az agyi fénytevékenység hullámhosszait is ki lehetne mérni. Fényérzékelő molekulák egyes atomjait rádióaktívvá téve és ezeket a PET módszerhez hasonlóan a véráramba juttatva a fény hatására fellépő reakcióra is következtetni lehet majd a módszer kellő kidolgozásával. A vákuumhullámokat mérő Mőbiusz-tekercsek pedig az agyműködés legfinomabb szintjének mérését teszik lehetővé.
forrás: Grandpierre Attila

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése