Slouží, nebo klame? Jak rozumíme nejkomplikovanějšímu orgánu lidského těla

Na 86 miliard neuronů se nachází v jednom z nejdůležitějších předmětů, jaké lidstvo zkoumá. Přičemž tento výzkum - výzkum lidského mozku - má stále větší význam nejen pro samotné badatelské průlomy, ale třeba i proto, že se mozek a jeho zdraví stává klíčovým problémem celé společnosti. Do tajů poznání mozku se v 5:59 noříme s neurovědkyní Natálií Kikoťovou.

„Když jako vědec zkoumáte mozek, je tam paradox toho, že se váš mozek snaží pochopit sám sebe,“ poukazuje hned úvodem na jeden z možná ne zcela jasně patrných aspektů své práce Natálie Kikoťová. A jak vzápětí dodává, může být proto někdy poměrně obtížné, aby se vědec od tohoto vědomí dokázal odosobnit.

Pokud však jde o samotné poznání toho, jak mozek - označovaný za nejkomplikovanější orgán lidského těla - funguje a co o něm lidstvo už dokázalo zjistit, je podle neurovědkyně Kikoťové zřejmé, že se každým rokem stále posouváme kupředu. „Už docela dobře rozumíme třeba tomu, jak se v mozku kódují informace o okolním světě. A že už nějakým způsobem dokážeme popsat, co je potřeba k tomu, aby vzniklo nějaké chování, nebo co se třeba v mozku děje špatně, když trpíme nějakou poruchou,“ říká mladá vědkyně, která se vydala cestou studia psychologie a neurovědy a která vedle působení např. v české výzkumné skupině SPEAKin Lab rovněž popularizuje poznatky o mozku na svém instagramovém profilu mozek.strucne.

Jak rychle postupuje zkoumání lidského mozku? Dokáže nás vlastní mozek oklamat a podávat nám zkreslené informace o realitě? A jak ho udržovat v kondici v pokročilém věku? To jsou jen některé z otázek, na něž přišla řeč v rámci živého natáčení podcastu 5:59 během letošní Noci vědy na pražském Albertově. Celý rozhovor si můžete poslechnout v přehrávači výše, jeho zkrácenou verzi nabízíme i v textové podobě.

Někdy se o mozku říká, že ho využíváme z deseti procent. Vím, že to je mýtus, ale chci se na tomto základě zeptat, kolik procent toho o mozku víme? Jak moc je pro nás stále ještě velkým neprobádaným kontinentem?

Podle mě se úplně nedá takto kvantifikovat na procenta, kolik toho víme a nevíme. Vlastně otázkou je, co by bylo těch 100 % - a to je také těžké říct. Ale je třeba zajímavé, že nyní s rozvojem AI a těchto metod, které jsou schopné zacházet s velkým množstvím dat, se hodně posouváme v ohledu třeba schopnosti vůbec popsat, kde přesně jsou v mozku různé neurony a podobně. Nedávno například vyšel soubor dat, který popisuje, kde přesně jsou v mozku mouchy lokalizovány všechny neurony. A bylo by vlastně skvělé, kdybychom byli schopni něčeho takového dosáhnout i třeba u myšího mozku a poté také u mozku lidského. Ale je to strašně náročné.

A proč tam ještě nejsme?

No, v lidském mozku je asi 86 miliard neuronů. Pro srovnání, v mozku mouchy je jich asi 150 tisíc. Takže se pohybujeme v úplně jiném řádu. A když si představíte, že každý neuron se může propojovat s každým dalším neuronem, tak naprosto astronomicky rostou různé kombinace toho, co kde jak může být rozložené.

Ale vlastně největší problém pro nás je ten technologický, protože když byste takto chtěli mozek skenovat, zaplýtváte tím strašné množství dat. A my opravdu zatím nemáme výpočetní kapacity na to vůbec lidský mozek takto do takového detailu zmapovat.

Čeho byste chtěla v oblasti neurovědy dosáhnout? Co je tou metou, u které byste se jednou chtěla zastavit a říct: tohle jsem o lidském mozku zjistila já?

Asi nemám takto konkrétní dosažitelnou otázku. Ale co mě motivuje k tomu dělat ten výzkum - a to, co si i myslím, že je z velké části tou otázkou neurověd - je, kde v mozku vzniká chování, či jakým způsobem vlastně vzniká. Protože my samozřejmě přesně víme, že v mozku jsou neurony, ale otázkou je, jak spolu komunikují, jak si vytváří ty neurální okruhy v mozku, které jsou potom schopné podporovat nějaké ty funkce, jaké známe z každodenního života - třeba že si uložíme vzpomínku do paměti, nebo že pohneme rukou. My se vlastně mechanisticky snažíme pochopit, jaké skupiny neuronů spolu musí komunikovat, jak spolu komunikují a jaké mechanismy tam fungují, aby právě nějaké takové chování mohlo vzniknout.

Vy také zkoumáte - a opravte mě, jestli jsem to nepochopil správně - to, jak mozek předvídá, co vzápětí ucítíme nebo zaznamenáme svými smysly. Tedy jestli tomu dobře rozumím, že svět nejen vnímáme, ale že si ho vlastně už i dopředu domýšlíme. Dá se to takhle říct?

To je vlastně obecně zajímavý princip, protože to, že mozek předvídá, co za informace z okolí přijde, je opravdu základním výpočetním mechanismem mozku. Protože v každý moment vašeho života na vás působí strašné množství informací z okolí a kdyby mozek měl dávat pozornost úplně všemu, byl by strašně přehlcený. Zkrátka by to žádným způsobem nebylo efektivní.

A vznikl takový trik, vlastně evoluční, že vy si budete vytvářet nějaké předpovědi, predikce, očekávání o tom, co ze světa přijde. A když poté ta věc skutečně přijde, už to jen srovnáváte s tím, jestli to odpovídá nebo odporuje vaší předpovědi. Takovým způsobem se zbavíte redundance v informacích a dokážete opravdu vnímat jen to, co se nějakým způsobem odchyluje od vašeho očekávání.

Jinými slovy, mozek nás tak trošku odřezává od části naší smyslové zkušenosti? Vybírá si ze světa okolo?

Dá se to tak říct. A mám pocit, že jde o jednu z věcí, co třeba odlišuje mozek od počítače. Protože myslím, že se často říká, že mozek je vlastně právě takový počítač. Přičemž samozřejmě na nějakých úrovních podobnosti existují, třeba že máme (v mozku) neurony, které také kódují informace v podstatě takovým binárním způsobem, jako bychom to mohli říct v případě počítače. Rozdíl je ale v tom, že mozek má zkrátka hodně omezenou kapacitu a musí se naučit s informacemi pracovat nějak flexibilně. Což dělá právě pomocí predikcí a predikčních mechanismů.

Mozek pracuje s predikcemi, vy pracujete s instagramem. A paradoxně na vašem účtu jsem mimo jiné našel vysvětlení toho, proč je instagram tak návykový. Jak to je?

S instagramem to funguje podobně jako s některými jinými závislostmi: roli hraje dopamin. Určitě jste se už také setkali s informacemi o tom, že bychom se neměli zaplavovat tím levným dopaminem ze sociálních sítí a podobně. Instagram funguje na principu, že my už máme nějaké očekávání ohledně toho, co uvidíme za obsah a jestli to, co uvidíme, bude pro nás nějakým způsobem zajímavé, nebo nebude.

Problém nastane ve chvíli, kdy si mozek navykne, že vždycky přijde něco zajímavého, ale nedokáže přesně určit, kdy to bude. Takže se poté dokážeme dostat do těch smyček, kdy mozek ví, že něco přijde, a tak dál skrolujeme a skrolujeme a čekáme, kdy už tedy přijde ta zajímavá věc.A když poté přijde, tak nás to zase upevní v tom pokračovat dál a dál donekonečna.

Ten problém je spojený rovněž s tím, že pokud se tohle děje dlouhodobě, mozek se začne nějakým způsobem adaptovat. Protože my máme nějaký nepřetržitý přísun dopaminu, což ale není dlouhodobě udržitelná situace, a mozek se snaží dát to zpět do rovnováhy. A poté třeba ubývá množství dopaminových receptorů, což následně dokážeme pocítit třeba v tom kontextu, že nějaká aktivita, například procházka nebo povídání si s někým, už v nás nevyvolá natolik uspokojivý pocit jako dříve.

Já se ještě zastavím u jednoho z možná menších, ale zajímavých témat, kterých jste se na sociálních sítích rovněž dotkla. A tím je vyvolání falešných vzpomínek. Skutečně to vědci dokáží?

To je takový senzační titulek, který jsem objevila a přišlo mi to hrozně zajímavé. A je potřeba podotknout, že tyto experimenty se dělají jen u zvířat a jsou velmi náročné a komplikované, takže se nemusíte bát, že by vám někdo nějakým očkováním nebo nějakým podobným způsobem z ničeho nic mohl změnit vzpomínku.

Každopádně platí, že vzpomínky se v mozku ukládají právě jako aktivita neuronů. A pokud víte, které neurony kódují nějakou danou vzpomínku, tak si poté můžete tyto neurony vlastně označit a v určité situaci je reaktivovat. A když si například představíte, že máte strach z nemocnice, tak to znamená, že jsou ve vašem mozku nějaké neurony, které zjednodušeně kódují vzpomínku tohoto charakteru, tuto „strachovou vzpomínku“, přičemž teď opravdu mluvím trochu v metaforách.

A když byste se poté ocitli doma, kde se cítíte bezpečně a beze strachu a někdo by vám v mozku najednou aktivoval ty neurony, které kódovaly vzpomínku na nemocnici, mohli byste tímto způsobem v podstatě vytvořit falešnou vzpomínku, protože se to nové prostředí najednou asociuje s nějakou vzpomínkou strachu a něčeho špatného. Přičemž už v dnešní době existují metody, většinou na bázi nějaké genetické modifikace, kde si zkrátka takto neurony v mozku „otagujete“ a následně můžete zkoušet, jak to konkrétní zvíře bude reagovat, když je zapnu v tomto nebo jiném kontextu - a jestli se najednou v místě, kde se nikdy nebálo, začne to zvíře bát.

V plné verzi rozhovoru s Natálií Kikoťovou uslyšíte mimo jiné o tom, proč se některé nepříjemné vzpomínky mohou člověku překlápět v podstatě až do fyzické bolesti. Anebo o tom, že pro lidský mozek je snazší předvídat další průběh konverzace, pokud je emočně zabarvená a vypjatá. Celý díl podcastu 5:59 si poslechněte v přehrávači v úvodu článku.