David Eagleman
Dynamiczny mózg. Historia nieustannych przeobrażeń

Tytuł oryginału
Livewired: The Inside Story of the Ever-Changing Brain

ISBN

Copyright © 2020 by David Eagleman
All rights reserved
Copyright © for the Polish translation by Zysk i S-ka Wydawnictwo s.j., Poznań 2023

Redakcja
Agnieszka Czapczyk

Projekt graficzny okładki
Tobiasz Zysk

Opracowanie graficzne i techniczne
Barbara i Przemysław Kida

Wydanie 1

Zysk i S-ka Wydawnictwo
ul. Wielka 10, 61-774 Poznań
tel. 61 853 27 51, 61 853 27 67
dział handlowy, tel./faks 61 855 06 90
sklep@zysk.com.pl
www.zysk.com.pl

Wszelkie prawa zastrzeżone. Niniejszy plik jest objęty ochroną prawa autorskiego i zabezpieczony znakiem wodnym (watermark).

Uzyskany dostęp upoważnia wyłącznie do prywatnego użytku. Rozpowszechnianie całości lub fragmentu niniejszej publikacji w jakiejkolwiek postaci bez zgody właściciela praw jest zabronione.

Konwersję do wersji elektronicznej wykonano w Zysk i S-ka Wydawnictwo.

Każdy człowiek rodzi się jako wielu
i umiera jako jeden.

Martin Heidegger

Elektryczna żywa tkanka

Wyobraźmy sobie, że zamiast wysyłać na Marsa dwustukilogramowego łazika, po prostu wystrzeliwujemy tam pojedynczą drobinkę, mogącą zmieścić się na czubku szpilki. W wyniku podziału pod wpływem energii pobieranej z otaczających ją źródeł kuleczka pączkuje — i mamy cały legion podobnych, aczkolwiek zróżnicowanych sfer. Przylegają one do siebie i przekształcają się w poszczególne wyspecjalizowane elementy: koła, soczewki, czujniki temperatury i w pełni zintegrowany wewnętrzny system naprowadzania. Z pewnością bylibyśmy zszokowani, widząc, jak taki system samoczynnie się modyfikuje.

Wystarczy udać się do dowolnego przedszkola, aby na żywo zobaczyć taki proces specjalizacji poszczególnych elementów składowych. Ujrzymy tam grupkę rozbrykanych dzieci, których życie zaczęło się od pojedynczej, mikroskopijnej zapłodnionej komórki jajowej, a dziś są na drodze do uzyskania statusu pełnowymiarowych ludzi, wyposażonych w ogromne ilości detektorów fotonów, mających połączone licznymi stawami kończyny, dysponujących czujnikami ciśnienia, pompą krwi oraz maszynerią pozwalającą na metabolizowanie energii z wszystkiego, co ich otacza.

Ale nie jest to jeszcze najważniejsza cecha rodzaju ludzkiego; istnieje coś o wiele bardziej zdumiewającego. Maszyneria naszych organizmów nie jest w pełni zaprogramowana, a jej kształtowanie jest skutkiem interakcji z otoczeniem. W trakcie rozwoju nieustannie przemodelowujemy obwody naszego mózgu, aby stawiać czoło wyzwaniom, wykorzystywać możliwości i rozumieć otaczające nas skomplikowane struktury społeczne.

Nasz gatunek z powodzeniem opanował niemalże każdy zakątek globu, ponieważ z najwyższą biegłością posługujemy się trikiem obmyślonym przez Matkę Naturę, mianowicie: nie predefiniuj mózgu w stu procentach; po prostu wyposaż go jedynie w podstawowe elementy konstrukcyjne i wyślij w świat. Zawodzące dziecko w końcu przestaje płakać, zaczyna się rozglądać i fascynować otaczającym je światem. Dopasowuje się do otoczenia. Potrafi przyswoić wszystko, począwszy od lokalnego języka, poprzez szerzej rozumianą kulturę, aż po globalną politykę. Reprezentuje dalej przekonania i uprzedzenia tych, którzy je wychowują. Każde miłe wspomnienie, które zachowa, każda lekcja, z której wyciągnie naukę, każda kropla informacji, którą spije — wszystko to kształtuje jego obwody po to, by stworzyć coś, co nigdy wcześniej nie było zaplanowane, a mimo to odzwierciedla otaczający je świat.

W tej książce wykażę, w jaki sposób mózg nieustannie przekonfigurowuje własne połączenia nerwowe i jakie to ma znaczenie dla naszego przeżycia i naszej przyszłości. Opowieść ta przyniesie również odpowiedzi na wiele pytań: Dlaczego ludziom w latach osiemdziesiątych (i tylko w latach osiemdziesiątych) ubiegłego wieku wydruki na papierze wydawały się lekko czerwonawe? Dlaczego najlepszym na świecie łucznikiem jest zawodnik pozbawiony rąk? Dlaczego każdej nocy śnimy i co to ma wspólnego z ruchem wirowym planety? Co wspólnego ze sobą mają zespół odstawienny i zawód miłosny? Dlaczego wrogiem pamięci nie jest wcale czas, ale inne wspomnienia? Jak osoba niewidoma może się nauczyć widzieć językiem, a osoba niesłysząca nauczyć się słyszeć przez skórę? Czy pewnego dnia będziemy w stanie odczytać przybliżone informacje dotyczące czyjegoś życia z mikroskopijnej struktury utrwalonej w gąszczu komórek mózgowych?

Dziecko z zaledwie połową mózgu

Kiedy Valerie S. szykowała się do pracy, jej trzyletni syn, Matthew, osunął się na podłogę1i. Nie mogła go docucić. Usta dziecka zrobiły się sine. Valerie w panice zadzwoniła do męża, Jima.

— Po co dzwonisz do mnie? — ryknął. — Dzwoń po pogotowie!

Pierwsza wizyta na izbie przyjęć stanowiła dopiero początek niekończących się badań. Pediatra zalecił zbadanie serca Matthew. Kardiolog zainstalował na ciele dziecka monitorujące jego pracę urządzenie, które Matthew stale odłączał.

Badania nie wykazały niczego szczególnego. Czy zatem to dramatyczne wydarzenie miało się okazać jedynie odosobnionym incydentem? Miesiąc później, podczas posiłku, twarz Matthew przybrała dziwny wyraz. Wytrzeszczył oczy, wyprostowana nad głową prawa ręka zesztywniała i przez blisko minutę nie było z nim kontaktu. Valerie popędziła z synem do lekarza; i po raz kolejny nie usłyszała jednoznacznej diagnozy. Następnego dnia powtórzyło się to samo. Neurolog założył chłopcu czepek elektrodowy do badania aktywności mózgu i dopiero wtedy zauważył charakterystyczne oznaki epilepsji. przepisał dziecku leki przeciwpadaczkowe.

Leki wprawdzie pomogły, ale nie na długo. Wkrótce Matthew doświadczył serii długotrwałych napadów. Najpierw co godzinę, potem co czterdzieści pięć minut, a następnie co trzydzieści. Po pewnym czasie atak pojawiał się już co dwie minuty. Valerie i Jim pędzili z synem do szpitala za każdym razem, gdy zaczynała się taka seria, a dziecko pozostawało pod opieką lekarzy przez kilka dni lub tygodni. Po paru takich epizodach czekali, aż przerwy pomiędzy „skurczami” skrócą się do dwudziestu minut, i dopiero wtedy dzwonili do szpitala, wsiadali w samochód, a po drodze w McDonaldzie kupowali synkowi jeszcze coś do jedzenia.

Tymczasem pomiędzy kolejnymi napadami Matthew starał się po prostu cieszyć życiem.

Rodzina meldowała się w szpitalu po dziesięć razy w roku. Taki stan rzeczy trwał przez trzy lata. Valerie i Jim zaczęli już opłakiwać utratę zdrowego dziecka — nie dlatego, że miało umrzeć, ale dlatego, że w przyszłości miało już nie zaznać normalnego życia. Przeszli przez fazę gniewu i zaprzeczenia. Normalność zaczęła oznaczać co innego. W końcu, podczas pewnego trzytygodniowego pobytu w szpitalu, neurolodzy musieli przyznać, że problem jest poważniejszy, niż myśleli, i że nie są w stanie poradzić sobie z nim w tamtejszej placówce. Rodzina została więc przetransportowana ambulansem lotniczym ze swojego domu w Albuquerque w stanie Nowy Meksyk do szpitala Johnsa Hopkinsa w Baltimore. Tam, na oddziale intensywnej terapii pediatrycznej, zorientowano się, że Matthew cierpi na zapalenie mózgu Rasmussena, rzadką, przewlekłą chorobę zapalną, która nie atakuje jakiegoś niewielkiego fragmentu mózgu, ale od razu całą półkulę. Valerie i Jim dopytywali się o dostępne możliwości pomocy dziecku i z przerażeniem usłyszeli, że istnieje tylko jedna znana metoda leczenia schorzenia, które dotknęło Matthew: hemisferektomia, inaczej — chirurgiczne usunięcie chorej połowy mózgu.

— Nie jestem w stanie powtórzyć nic z tego, co dalej tłumaczyli mi lekarze — powiedziała Valerie. — Po prostu się wyłączyłam, jakby wszyscy oni mówili do mnie w obcym języku.

Valerie i Jim starali się poszukać innego rozwiązania, niestety, ich wysiłki spełzły na niczym. Kiedy kilka miesięcy później Valerie zadzwoniła do szpitala Johnsa Hopkinsa, aby umówić zabieg hemisferektomii, lekarz zapytał ją:

— Czy na pewno?

— Tak — odpowiedziała.

— Czy będzie pani potrafiła codziennie spojrzeć sobie w twarz w lustrze z przekonaniem, że zdecydowała się na coś, co było konieczne?

Valerie i Jim nie mogli spać targani głębokim niepokojem. Czy Matthew przeżyje operację? Czy można w ogóle żyć z połową mózgu? A nawet jeśli tak, to czy usunięcie jednej półkuli nie będzie tak upośledzające, że ich dziecku przyjdzie żyć na warunkach, na które nie warto się godzić?

Ale nie było innych opcji. Nie można wieść normalnego życia w cieniu ryzyka wystąpienia licznych napadów każdego kolejnego dnia. Znaleźli się w sytuacji, w której musieli na jednej szali położyć niezaprzeczalny fakt istnienia choroby, na jaką cierpiał Matthew, na drugiej zaś ryzyko niepomyślnego wyniku operacji.

Rodzice Matthew zawieźli go do szpitala w Baltimore. Za pomocą małej dziecięcej maski do wziewów chłopca wprowadzono w stan narkozy. Ostrze skalpela ostrożnie nacięło i odchyliło fragment ogolonej uprzednio skóry na jego głowie, a wiertło trepanacyjne wydrążyło w czaszce okrągły otwór.

Cierpliwie, operując przez kilka godzin, chirurg usunął połowę delikatnej, różowej tkanki, która niegdyś mogła stanowić podstawę intelektu, emocji, języka, poczucia humoru, lęków i miłości Matthew. Wyjętą tkankę mózgową, zupełnie bezużyteczną poza swoim środowiskiem biologicznym, złożono do małych pojemników. Pusta połowa czaszki chłopca powoli wypełniała się płynem mózgowo-rdzeniowym, która na skanach uzyskanych w wyniku neuroobrazowania jawiła się jako czarna pustka2.

Na sali pooperacyjnej jego rodzice, wspomagani litrami szpitalnej kawy, czuwali, aż Matthew otworzy oczy. Jakie teraz będzie ich dziecko? Kim można być z zaledwie połową mózgu?

* * *

Pod względem złożoności nic, co nasz gatunek odkrył na tej planecie, nie jest w stanie równać się z naszym mózgiem. Ludzki mózg składa się z osiemdziesięciu sześciu miliardów komórek zwanych neuronami: komórek, które szybko przekazują informacje, wykorzystując skoki napięcia elektrycznego3. Neurony są połączone ze sobą w gęstą, skomplikowaną, przypominającą leśną knieję sieć, a całkowita liczba połączeń między wszystkimi neuronami w twojej głowie to setki bilionów (około 0,2 biliarda). By wyobrazić sobie tę skalę, pomyśl o tym w ten sposób: w milimetrze sześciennym tkanki kory mózgowej jest dwadzieścia razy więcej połączeń niż ludzi na całej planecie.

Ale to nie liczby poszczególnych elementów czynią mózg tak fascynującym. Intryguje nas raczej sposób, w jaki te elementy ze sobą współdziałają.

W podręcznikach, reklamach medialnych i kulturze popularnej mózg jest zwykle przedstawiany jako narząd z wyróżnieniem poszczególnych obszarów przeznaczonych do określonych zadań. W myśl tych schematów dany obszar odpowiada za widzenie, inny jest niezbędny, żeby wiedzieć, jak posługiwać się narzędziami, następny ulega uaktywnieniu, gdy opieramy się przed sięgnięciem po cukierka, a jeszcze inny zaczyna świecić, gdy rozważamy jakiś problem natury moralnej. Wszystkie te obszary można zgrabnie oznaczyć i skategoryzować.

Ale ten podręcznikowy model jest znacznie zubożony, gdyż pomija najciekawszą część całej opowieści. Mózg jest systemem dynamicznym, stale przemodelowującym własne obwody, aby dopasować się do wymagań środowiska i możliwości danego organizmu. Gdybyśmy mieli magiczną kamerę wideo, za pomocą której można by zajrzeć w żywy, mikroskopijny kosmos zamknięty wewnątrz czaszki, zauważylibyśmy, jak mackowate przedłużenia neuronów chwytają się wzajemnie, czule obejmują, odbijają się od siebie, szukając właściwych połączeń na zasadzie „stwórzmy razem związek” lub „dajmy sobie raczej spokój”, zupełnie niczym obywatele danego kraju nawiązujący przyjaźnie, zawierający małżeństwa, tworzący dobrosąsiedzkie stosunki, partie polityczne lub wręcz wrogie obozy albo sieci społecznościowe. Pomyślmy o mózgu jako o żywej wspólnocie bilionów przeplatających się organizmów. Mózg, o wiele bardziej złożony niż przedstawia to obrazek w podręczniku, stanowi zagadkową kategorię materii obliczeniowej, żywe trójwymiarowe tworzywo, które porusza się, reaguje i dopasowuje się tak, aby zmaksymalizować swoją wydajność. Skomplikowany układ połączeń mózgowych — mianowicie obwody — tętni życiem: połączenia między neuronami nieustannie a to rozkwitają, a to znów obumierają i ulegają rekonfiguracji. Jesteście dziś kimś innym niż w zeszłym roku, ponieważ w gigantyczny gobelin utkany wewnątrz waszego mózgu wplecione już zostały nowe doświadczenia.

Kiedy uczycie się czegoś nowego (np. lokalizacji ulubionej restauracji), poznajecie kolejne plotki o szefie lub następną wpadającą w ucho nową piosenkę w radiu, mózg ulega fizycznym przeobrażeniom. To samo dzieje się, gdy doświadczacie sukcesu finansowego, porażki w życiu towarzyskim lub przebudzenia emocjonalnego. Kiedy rzucacie piłką do koszykówki, kiedy nie zgadzacie się z kolegą, kiedy lecicie po raz pierwszy samolotem do innego miasta, kiedy patrzycie na budzące wewnętrzne poczucie nostalgii zdjęcie lub kiedy słyszycie melodyjne tony głosu ukochanej osoby, wówczas nieprzebrane, gęste, splątane pnącza w waszym mózgu tworzą coś nieco innego niż to, co reprezentowały jeszcze przed chwilą. Suma tych zmian buduje nasze wspomnienia: wynik tego, jak żyliśmy i jak kochaliśmy. Akumulacja dokonująca się na przestrzeni minut, miesięcy i dekad, wszystkie te niezliczone zmiany w mózgu odpowiadają temu, co możemy określić mianem „ja”. A przynajmniej „ja” w danym momencie. Wczoraj byliście nieco inni. A jutro też będziecie kimś jeszcze innym.

Kolejna tajemnica istnienia

W 1953 roku Francis Crick wbiegł do pubu Eagle and Child. Ogłosił zaskoczonym bywalcom, że wraz z Jamesem Watsonem odkryli właśnie tajemnicę życia: rozszyfrowali podwójną spiralną strukturę DNA. To był jeden z tych wielkich momentów nauki, które wstrząsnęły wszystkimi pubami.

Ale okazuje się, że Crick i Watson odkryli tylko połowę sekretu. Drugiej połowy nie da się znaleźć w zapisie sekwencji par zasad tworzących DNA, a tym bardziej w podręcznikach. I nie chodzi o to, że nie da się tego zrobić tu i teraz, ale o to, że nie da się jej odkryć nigdy. Druga połowa tkwi bowiem w tym, co nas otacza. Chodzi o każdy rodzaj interakcji ze światem: konsystencje i smaki, pieszczoty i wypadki samochodowe, języki świata i historie miłosne4.

By to docenić, wyobraźcie sobie, że rodzicie się trzydzieści tysięcy lat temu. Macie dokładnie to samo DNA, ale wyślizgujecie się z łona matki i otwieracie oczy, a otoczenie reprezentuje zupełnie inny okres dziejów. Jakimi bylibyście ludźmi? Czy z ochotą tańczylibyście odziani w skóry wokół ogniska i podziwiali gwiazdy? Czy ryknęlibyście z wierzchołka drzewa, aby ostrzec innych przed zbliżającymi się tygrysami szablozębnymi? Czy potrafilibyście spać pod gołym niebem, gdy nad głową zbierają się deszczowe chmury?

Cokolwiek sobie pomyślicie o sobie w tym wydaniu, jesteście w błędzie. Były to dość podchwytliwe pytania. Ponieważ nie bylibyście wówczas sobą. Nawet z grubsza biorąc. Ten jaskiniowiec z identycznym DNA może wyglądać trochę jak my, ponieważ skonstruowany był według tego samego przepisu z genomowej książki kucharskiej. Ale ten jaskiniowiec nie myślałby tak jak my. Ten jaskiniowiec również by nie planował, nie kształtował wyobrażeń, nie kochał ani nie tworzył obrazów przeszłości i przyszłości w ten sam co my sposób.

Dlaczego? Ponieważ doświadczenia jaskiniowca różnią się od naszych. DNA stanowi zaledwie niewielką część historii życia, dopełnieniem są bardzo liczne szczegóły osobistych doświadczeń i bodźców środowiskowych — to one wszystkie rzeźbią nieogarniony, mikroskopijny gobelin utkany z naszych komórek mózgowych i ich połączeń. To, co mamy na myśli, mówiąc „my”, jest naczyniem laboratoryjnym, do którego wlewa się niewielką próbkę czasu i przestrzeni. Własnymi zmysłami przyswajamy swoją lokalną kulturę i technologię. To, kim jesteśmy, zawdzięczamy tak samo swojemu otoczeniu, jak i posiadanemu DNA.

Zestawmy historię warana z Komodo urodzonego dzisiaj z przeżyciami warana z Komodo urodzonego trzydzieści tysięcy lat temu. Przypuszczalnie trudniej byłoby je rozróżnić na podstawie ich zachowania. Skąd ta różnica? Smoki z Komodo przychodzą na świat z mózgiem, który za każdym razem rozpakowuje się do mniej więcej tej samej struktury. Umiejętności opisane w ich życiorysach są w większości zaplanowane na stałe (Jedz! Krzyżuj się! Pływaj!), a to pozwala im wypełnić stabilną niszę w ekosystemie. Ich mózgi to jednak urządzenia zupełnie pozbawione elastyczności. Gdyby przetransportować warany samolotem z ich siedlisk w południowo-wschodniej Indonezji i umieścić w zasypanej śniegiem Kanadzie, smoki z Komodo szybko przeszłyby do historii.

W przeciwieństwie do tych stworzeń, ludzie świetnie funkcjonują w rozmaitych środowiskach ekologicznych rozsianych po całym świecie i wkrótce być może znajdziemy także dla siebie miejsce poza naszym globem. Na czym polega ta sztuczka? Nie chodzi o to, że jesteśmy bardziej niezłomni, niezniszczalni lub bardziej wytrzymali niż inne stworzenia; pod każdym z tych względów przegrywamy z niemalże każdym innym zwierzęciem. Przychodzimy jednak na świat wyposażeni w mózg, który jest w dużej mierze nie do końca rozwinięty. Ceną, jaką należy za to zapłacić, jest dzieciństwo, które stanowi wyjątkowo długi okres ludzkiej nieporadności. Ale zdecydowanie opłaca nam się pogodzić z tą oczywistą niedogodnością, ponieważ w zamian nasz mózg pozwala, by zastany świat miał wpływ na jego kształtowanie — i to dlatego tak ochoczo pragniemy przyswajać sobie języki, kultury, mody, politykę, religie i zasady moralne funkcjonujące w naszym otoczeniu.

Wyruszanie na podbój świata z jedynie na wpół wykształconym mózgiem okazało się dla ludzi strategią zwycięską. Wygrywamy z wszystkimi gatunkami zamieszkującymi naszą planetę, pokonując lądy, podbijając morza i stawiając stopę na Księżycu. Trzykrotnie wydłużyliśmy średnią oczekiwaną długość życia. Komponujemy symfonie, wznosimy drapacze chmur i z coraz większą precyzją dokonujemy pomiarów najmniejszych parametrów funkcjonowania naszego własnego mózgu, chociaż żadne z tych podejmowanych przez nas przedsięwzięć nie było od początku genetycznie zaprogramowane. A przynajmniej nie zostały one zakodowane w sposób bezpośredni. Genetyka człowieka kieruje się prostą zasadą: nie warto wyposażać organizmu w układ wykluczający modyfikację, należy budować system, który dostosuje się do otaczającego go świata. DNA nie stanowi z góry ustalonego schematu budowy organizmu; tworzy raczej system dynamiczny, który nieustannie przekształca swoje obwody, aby móc odwzorować otaczający go świat i zoptymalizować szanse powodzenia.

* * *

Pomyślmy o tym w ten sposób. Uczeń spojrzy na kulę ziemską i przyjmie, że granice państw mają charakter konstytutywny i niezmienny; zawodowy historyk zrozumie natomiast, że granice państw są funkcją określonych zdarzeń i że pomniejsze incydenty historyczne mogły zmieniać ich kształt: następca tronu umiera przedwcześnie, nie dożywszy wieku dorosłego, albo udaje się uniknąć zarazy zbóż obniżającej plony, albo okręt wojenny tonie i szala zwycięstwa w bitwie przechyla się na stronę wroga. Niewielkie incydenty mogą uruchomić kaskadę zmian na mapie świata.

Podobnie jest z mózgiem. Chociaż ryciny tradycyjnie zamieszczane w podręcznikach sugerują, że neurony w mózgu są zadowolone z tego, że zostały upakowane obok siebie jak żelki w słoiku, to nie dajmy się zwieść tym obrazkom: neurony rywalizują ze sobą, walcząc o przetrwanie. Tak samo jak sąsiadujące ze sobą narody, neurony starają się poszerzyć swoje terytoria i stale strzegą swych granic. Walczą o strefy wpływów i egzystencję na każdym poziomie systemu: każdy neuron, a także każde połączenie między neuronami walczy o zasoby. A ponieważ wojny graniczne między nimi to nieprzerwany stan, obserwowany w całym cyklu życia mózgu, mapy kreślone są w taki sposób, że doświadczenia i pragnienia danego człowieka zawsze znajdują odzwierciedlenie w strukturze jego mózgu. Jeśli księgowa porzuci karierę, by zostać pianistką, obszar neuronalny poświęcony kontroli ruchów palców powiększy się, jeśli natomiast zostanie laborantką pracującą z mikroskopem, jej kora wzrokowa rozwinie wyższą rozdzielczość pozwalającą dostrzegać drobniejsze szczegóły, których szuka, jeśli zaś zostanie perfumiarką, rozrosną się te obszary mózgu, które odpowiadają za zmysł węchu.

Mózg jawi się nam jako kula ziemska z predestynowanymi i ostatecznie wytyczonymi granicami dopiero wtedy, gdy przyglądamy się mu z daleka, pobieżnie i beznamiętnie. Dysponuje swoimi zasobami zgodnie z tym, co uważa za ważne, i robi to, stymulując rywalizację między wszystkimi swoimi elementami na zasadzie „działaj albo giń”. Ta podstawowa zasada wyjaśni kilka kwestii, z którymi wkrótce się zmierzymy. Dlaczego czasami wydaje nam się, że telefon komórkowy właśnie zabrzęczał w kieszeni, by w rzeczywistości za chwilę przekonać się, że leży na stole? Dlaczego urodzony w Austrii aktor Arnold Schwarzenegger ma tak silny akcent, gdy mówi amerykańskim angielskim, podczas gdy u urodzonej w Ukrainie aktorki Mili Kunis w ogóle nie zauważa się obcych naleciałości? Dlaczego autystyczne dziecko z zespołem sawanta jest w stanie ułożyć kostkę Rubika w czterdzieści dziewięć sekund, ale nie jest w stanie przeprowadzić normalnej rozmowy z rówieśnikiem? Czy ludzie są w stanie wykorzystać technologię do budowania nowych zmysłów, zyskując w ten sposób bezpośrednią percepcję światła widzianego w podczerwieni, globalnych wzorców pogodowych lub tendencji na giełdzie papierów wartościowych?

Jeśli brakuje narzędzia, trzeba je stworzyć

Pod koniec 1945 roku Japonia znalazła się w niemałych tarapatach. Począwszy od wojny rosyjsko-japońskiej, jak również w czasie dwóch kolejnych wojen światowych Tokio przez czterdzieści lat przeznaczało swoje zasoby intelektualne na rozwój struktur wojskowych. Skutkowało to tym, że w narodzie stawiano na rozwój głównie tych talentów, które najlepiej służyły tylko jednemu celowi: coraz większej ekspansji militarnej. Ale zrzucenie dwóch bomb atomowych i wyczerpanie zasobów w wyniku prowadzonych działań wojennych powstrzymało apetyt Japończyków na podbój Azji i Pacyfiku. Wojna się skończyła. Świat się zmienił, a razem z nim zmienić się musiały także priorytety narodu japońskiego.

Jednak zmiana ta sprawiła, że kraj musiał się zmierzyć z trudnym pytaniem: co zrobić z ogromną rzeszą inżynierów wojskowych, którzy od początku stulecia byli szkoleni do tego, by opracowywać coraz to lepsze typy broni? Inżynierowie ci po prostu nie pasowali do nowo ukształtowanego społeczeństwa japońskiego, które właśnie zapragnęło pokoju.

A przynajmniej tak się wszystkim wydawało. Jednak w ciągu kilku kolejnych lat Tokio zdołało przemodelować swoje struktury społeczne i gospodarcze, kierując swoich inżynierów do wypełniania innych zadań. Tysiące z nich otrzymało polecenie zajęcia się budową superszybkiego, a swoją stylistyką przypominającego pocisk artyleryjski pociągu, znanego jako Shinkansen5. Ci, którzy wcześniej projektowali aerodynamiczne samoloty dla marynarki wojennej, teraz budowali smukłe składy kolejowe. Ci, którzy pracowali wcześniej nad samolotem myśliwskim Mitsubishi Zero, teraz opracowywali projekty kół, osi i torów pozwalających na bezpieczną jazdę pociągu rozwijającego duże prędkości. Władze w Tokio umiały tak wykorzystać swoje zasoby kadrowe, by te jak najlepiej dopasowały się do nowego środowiska. Skutecznie przekuły miecze na lemiesze. Przekształciły park maszynowy, aby sprostać wymaganiom teraźniejszości.

Tokio zrobiło dokładnie to, czego dokonać potrafi także mózg, nieustannie dostosowujący swoje struktury, aby jak najlepiej odzwierciedlać wyzwania i cele. Dopasowuje swoje zasoby do wymagań stawianych przez zastane okoliczności. Kiedy nie ma struktur, których akurat mu potrzeba, tworzy je od zera.

Dlaczego dla mózgu taka strategia uważana jest za korzystną? Wszak technologia stworzona przez człowieka odniosła też duży sukces, prezentując inną strategię: wykorzystujemy ściśle określone elementy konstrukcyjne i dopiero potem manipulujemy oprogramowaniem, aby skutecznie osiągnąć to, czego potrzebujemy. Jaka zatem korzyść płynie z zatarcia różnicy pomiędzy warstwą sprzętową a warstwą oprogramowania, tak aby maszyny mogły stale modyfikować swoje struktury pod wpływem działania uruchamianych programów?

Pierwszą zaletą będzie szybkość6. Potrafimy pisać szybko na klawiaturze laptopa, ponieważ nie musimy się skupiać na szczegółach ułożenia palców i celowaniu w klawisze. To wszystko po prostu dzieje się samoczynnie, na pozór magicznie. Maszynopisanie na klawiaturze stało się częścią okablowania w mózgu. Dzięki rekonfiguracji tego typu obwodów nerwowych zadania stają się zautomatyzowane, co pozwala na podejmowanie szybkich decyzji i działań. Miliony lat ewolucji nie zapowiadały wcale nadejścia ery języka pisanego, a tym bardziej posługiwania się klawiaturą, a mimo to nasz mózg nie ma problemu ze skorzystaniem z tej innowacji.

Porównajmy to z uderzaniem we właściwe klawisze instrumentu, na którym ktoś nigdy wcześniej nie grał. W przypadku tego rodzaju niepoprzedzonych treningiem zadań bazujemy z początku tylko na świadomym działaniu, a jest ono stosunkowo powolne. Różnica w szybkości między amatorstwem a wirtuozerią sprawia, że osobie grywającej w piłkę okazjonalnie inni gracze stale ją odbierają, natomiast doświadczony gracz odczytuje sygnały wysyłane przez przeciwników, popisuje się fantazyjną pracą nóg i kieruje piłką z dużą precyzją. Nieświadome działania są szybsze niż świadome rozważania. Pługi poradzą sobie szybciej z zaoraniem pola niż miecze.

Drugą zaletą wyspecjalizowania maszynerii mózgowej do ważnych zadań jest efektywność energetyczna. Początkujący piłkarz po prostu nie wie, w jaki sposób skoordynować wszystkie swoje ruchy na boisku, podczas gdy zawodowiec jest w stanie manipulować grą na wiele sposobów, by ostatecznie trafić do bramki. W takim razie — czyj mózg będzie wykazywać większą aktywność? Można by założyć, że mózg profesjonalisty osiągającego wysokie wyniki, ponieważ kontroluje on strukturę gry i błyskawicznie rozważa wszelkie możliwości, decyzje i skomplikowane ruchy. Niestety, nic bardziej mylnego. Mózg eksperta wykształcił obwody neuronowe specyficzne dla zawodnika piłki nożnej, co pozwala mu wykonywać ruchy przy zaskakująco niskim poziomie pobudzenia mózgu. W pewnym sensie doszło do scalenia gracza z grą w jedno. Mózg amatora przeciwnie — niemalże gotuje się od nadmiaru pobudzenia. Próbuje rozgryźć, które ruchy mogą się okazać istotne. Dokonuje szeregu interpretacji sytuacji i próbuje ustalić, które, o ile w ogóle którekolwiek, okażą się skuteczne.

W wyniku utrwalenia zasad gry w piłkę nożną w obwodach mózgowych wyczyny zawodowca są zarówno szybkie, jak i efektywne. Zoptymalizował on swoje wewnętrzne okablowanie pod kątem tego, co w jego świecie zewnętrznym jest najważniejsze.

 Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Przypisy

1 Osobiste spotkanie z rodziną Matthew.

2 Zaskakujące, choć prawdziwe: chirurgiem operującym Matthew był dr Ben Carson, który później zgłosił swoją kandydaturę na prezydenta Stanów Zjednoczonych z ramienia Partii Republikańskiej, lecz wycofał się jeszcze na etapie prawyborów, w których konkurował z Donaldem Trumpem.

3 By sprawę nieco bardziej skomplikować, neurony są wspierane przez równą liczbę komórek zwanych komórkami glejowymi. Podczas gdy komórki glejowe odgrywają ważną rolę w utrzymaniu funkcji układu nerwowego, to neurony są tymi, które są odpowiedzialne za szybkie przekazywanie informacji. Kiedyś uważano, że komórek glejowych jest dziesięć razy więcej niż neuronów; dzięki wykorzystaniu nowych metod (na przykład frakcjonatora izotropowego) wiemy obecnie, że stosunek liczby każdej z tych rodzajów komórek wynosi w przybliżeniu jeden do jednego. Zob. C.S. Von Bartheld, J. Bahney, S. Herculano-Houzel, The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain: A review of 150 years of cell counting, „J Comp Neurol” 524 (18/2016), s. 3865–3895. Jeśli zaś chodzi o konkretne liczby, zob. również G.S. Shepherd, The Synaptic Organization of the Brain, Oxford University Press, New York 2004.

4 Oto niewielka próbka doświadczeń, które mogą być udziałem każdego dwulatka w ciągu jednego dnia, a wszystkie z nich w jakiś nieuchwytny sposób będą kształtować jego przyszłą ścieżkę życiową: słucha on opowieści o chłopcu z długim ogonem, którym ogania się od much. Przyjaciółka jego matki, Josette, przychodzi z wizytą, niosąc błyszczący i parujący garnek pełen domowej roboty gorących klopsików. Trzech starszych chłopców, jeżdżąc na rowerach, wrzeszczy obok jego domu. Widzi białego kota wylegującego się na ciepłej masce ciężarówki. Jego matka mówi do ojca: „To tak jak wtedy w Nowym Meksyku” i oboje zaczynają się śmiać. Jego ojciec stoi nad zlewem, zajada brukselki z pojemnika Tupperware i mówi z pełnymi ustami. Chłopiec kładzie policzek na chłodnej drewnianej podłodze. Widzi dużego mężczyznę w stroju bobra rozdającego orzeszki ziemne. I tak dalej. Każde z tych doświadczeń kształtuje go w jakiś minimalny sposób. Gdyby zaś jego doświadczenia były nieco odmienne, mógłby wyrosnąć na zgoła innego człowieka. Tego typu rozważania mogą w sposób uzasadniony skłaniać rodziców do większej odpowiedzialności w kształtowaniu dziecka w odpowiednim kierunku. Ale bezmiar oceanu ewentualnych doświadczeń uniemożliwia sprawne sterowanie wychowaniem. Nie sposób zawczasu przekonać się o wyższości wpływu jednych książek, decyzji czy doznań nad innymi. Ścieżka życia — nawet w obrębie jednego dnia — jest zbyt skomplikowana, aby przewidzieć konkretne skutki. Chociaż nie umniejsza to obowiązków i trosk rodzica, to w końcu nieuchwytność tych skutków może być nieco rozgrzeszająca.

5 T. Nishiyama, Swords into plowshares: Civilian application of wartime military technology in modern Japan, 1945–1964 (rozprawa doktorska na Uniwesytecie Stanowym w Ohio, 2005).

6 Główna myśl tej części rozdziału została już poruszona w: D. Eagleman, Mózg incognito. Wojna domowa w twojej głowie, Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań 2021.

i Aby idee zawarte w tej książce były powszechnie zrozumiałe, pisałem językiem prostym, stroniąc od fachowego żargonu. Podejście takie ma swoje plusy i minusy. Aby zminimalizować powstałe mankamenty, przypisy (zebrane po każdym rozdziale) umożliwiają zainteresowanym czytelnikom dotarcie do oryginalnej literatury, subtelniejszych szczegółów i terminologii naukowej.