Rockefeller University-ის მეცნიერებმა პირველად დაადგინეს ტვინის ის კონკრეტული უბანი, სადაც ყალიბდება ეგრეთ წოდებული აზროვნების სიმბოლოები — ნასწავლი ელემენტები, რომელთა ხელახალი კომბინირების უნარი საფუძვლად უდევს ადამიანის შემოქმედებით და ანალიტიკურ აზროვნებას. კვლევა სამეცნიერო ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.

მოქმედების სიმბოლოები

როდესაც ბავშვს სთხოვენ არარსებული ცხოველის დახატვას, ის ჩვეულებრივ ნაცნობი ცხოველების ნაწილებს აერთიანებს: მაგალითად, ლომის სხეულს შეუძლია თევზის კუდი მიამატოს, ან ფრინველის ფრთები ცხენს შესძინოს. ნეირომეცნიერები ამ უნარს კომპოზიციურ განზოგადებას უწოდებენ — ნასწავლი სიმბოლოების ახლებურად გაერთიანების შესაძლებლობას. ეს უნარი საფუძვლად უდევს ადამიანის მრავალ შესაძლებლობას: მათემატიკას, ზეპირ და წერილობით მეტყველებას, ხატვას, ცეკვას, მუსიკას. შესაძლოა, ის სხვა ცხოველებშიც გამოიხატებოდეს — მსჯელობის, საგნების მანიპულირებისა და იარაღის გამოყენების სახით.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს ჰიპოთეზა ათწლეულებია ცნობილია, სიმბოლოების ნეირომეცნიერული მტკიცებულება ჯერ კიდევ არ არსებობდა.

"კვლევის იდეა ასეთი იყო: თუ ეს ხელახლა გამოყენებადი კომპონენტები რეალურად არსებობს, მათი ნეირონული აქტივობა როგორ გამოიყურება?", — ამბობს კვლევის მთავარი ავტორი, პოსტდოქტორანტი ლუკას ტიანი — "თუ ერთი და იგივე ერთეულები სხვადასხვა სიტუაციაში გამოიყენება, ეს ნეირონულ მონაცემებში უნდა ჩანდეს".

მოულოდნელი აქტივობა

ადამიანებზე ექსპერიმენტის ჩატარება ტექნიკურად შეუძლებელია: ადამიანები ამ ამოცანებს ასრულებენ, თუმცა ადამიანის ტვინში ნეირონების გაზომვის არსებული მეთოდები საკმარის სიზუსტეს ვერ უზრუნველყოფს. ამიტომ ტიანმა მაკაკა მაიმუნებთან იმუშავა. "გვინდოდა შეგვექმნა ცხოველური მოდელი, რომელშიც შევძლებდით პირდაპირ დაგვენახა კომპოზიციურობა ცხოველის ქცევაში, ერთდროულად ნეირონული ჩაწერით", — განმარტავს ტიანი.

მაიმუნებს ასწავლეს მარტივი გეომეტრიული ფიგურების — ხაზების, კვადრატების, რკალების, წრეებისა და სამკუთხედების — გამოხატვა სენსორულ ეკრანზე დახაზვით. ყოველი ასეთი ფიგურა ჩაითვალა ცალკე მოქმედების სიმბოლოდ. შემდეგ მაიმუნებს ახალი, უფრო რთული ფიგურები წარუდგინეს.

"ერთი და იგივე მარტივი ამოცანის უსასრულოდ გამეორების ნაცვლად, მუდმივად ახალი და განსხვავებული გამოწვევები მივეცი. სწორედ ასეთ გარემოში — სადაც ყოველ ჯერზე ახალთან გამკლავება გიწევს — ვლინდება კომპოზიციური განზოგადების უნარი", — ამბობს ტიანი.

მიუხედავად იმისა, რომ მაიმუნებს შეეძლოთ უბრალოდ თითი გაეყოლებინათ ფიგურის კიდეზე და ასე დაეხატათ, მათ ნასწავლი სიმბოლოები ხელახლა გამოიყენეს და ახალი კომბინაციები შექმნეს. ეს ადასტურებს, რომ მოძრაობები არა უბრალო ჟესტებად, არამედ შენობის ბლოკებად — სიმბოლოებად — ჰქონდათ გათავისებული.

ტიანმა შუბლის წილის რვა სხვადასხვა უბანში ერთდროულად ასობით ნეირონის აქტივობის დასაკვირვებლად ელექტროდების სისტემა გამოიყენა. "ჩვენთვის მნიშვნელოვანი იყო ფართო ქსელის გაშლა, რადგან არავინ იცოდა — კომპოზიციური განზოგადება ტვინში საერთოდ ხდება თუ არა, და თუ ხდება, სად", — აღნიშნავს ის.

აღმოჩენა — შუბლის წილის პრემოტორული ქერქი

კვლევამ გამოავლინა, რომ ერთი კონკრეტული უბანი განსაკუთრებით აქტიურდებოდა: ventral premotor cortex — შუბლის წილის ის არე, რომელიც ტრადიციულად მოძრაობის, განსაკუთრებით ხელის მოძრაობების, დაგეგმვასა და შესრულებასთან იყო დაკავშირებული. ტიანმა და მისმა კოლეგებმა დაადგინეს, რომ ამ უბნის აქტივობა მოძრაობის უბრალო შესრულებას კი არ ასახავდა, არამედ მოქმედების აბსტრაქტულ, კოგნიტიურ წარმოდგენას.

ეს აღმოჩენა მოულოდნელია, რადგან სამეცნიერო წრეებში მოლოდინი იყო, რომ სიმბოლური პროცესები უფრო პრეფრონტალურ ქერქში ან მედიალურ საფეთქლის წილში მოიძებნებოდა.

"ლუკასის აღმოჩენა გვაიძულებს, ხელახლა გადავხედოთ ტვინის ამ ნაწილის როლს", — განაცხადა ლაბორატორიის ხელმძღვანელმა ვინრიხ ფრაივალდმა — "ეს არ არის უბრალოდ მოძრაობის მართვის სისტემის ნაწილი, არამედ ერთგვარი მენტალური საბეჭდი მანქანა — ის განსაზღვრავს, რომელ ღილაკს უნდა დააჭიროს, როდესაც თავის გამოხატვა წერით გინდა, და შემდეგ სხვა უბანს ავალებს ამ ღილაკის ფიზიკურ მოქმედებად გარდაქმნას".

"ეს აღმოჩენა წყვეტს კოგნიტიური ნეირომეცნიერების უპასუხო კითხვას: საიდან მოდის სიმბოლოები — აზრის ძირითადი ერთეულები?", — ამბობს ფრაივალდი — "ის ასევე მიუთითებს ახლო მომავალზე, სადაც შევძლებთ აზროვნების მექანიზმების გაგებას".

ახალი პერსპექტივა ადამიანის ტვინის დარღვევებისთვის

მკვლევრები ფიქრობენ, რომ მათი მიდგომა შეიძლება ადამიანებზე გამოყენებული ექსპერიმენტული მოდელის საფუძვლად იქცეს. ხატვა ფართოდ გამოიყენება კოგნიტიური დარღვევების დიაგნოსტირებისთვის — კონკრეტული დარღვევები კონკრეტულ ხატვის პრობლემებში ვლინდება.

"ერთი შესაძლებლობა ისაა, რომ ჩვენი დასკვნები ახალ ხედვას მოიტანს ფსიქიატრიული დარღვევების, მაგალითად შიზოფრენიის ან კონსტრუქციული აპრაქსიის შესახებ — სადაც ადამიანებს ურთულდებათ რთული მოქმედებების თანმიმდევრობის შედგენა, მიუხედავად იმისა, რომ ამოცანა ესმით და ძირითადი მოტორული შესაძლებლობა შენარჩუნებული აქვთ", — ამბობს ტიანი.

ამ მიზნით, მკვლევრები გეგმავენ ნეიროქირურგებთან და მათ პაციენტებთან თანამშრომლობას, რათა შეაგროვონ ტვინის აქტივობის მონაცემები იმ ადამიანებისგან, ვისაც ჩაუტარდა ოპერაცია ტვინის იმპლანტებით, მაგალითად ეპილეფსიის გამო.

მეცნიერები ასევე ხედავენ შესაძლებლობებს ტვინი-კომპიუტერის სისტემების გასაუმჯობესებლად — მოწყობილობებისა, რომლებიც ტვინის სიგნალებს პირდაპირ ციფრულ ბრძანებებად გარდაქმნიან. "იმის გაგება, როგორ მუშაობს აზროვნება, გვეხმარება ტვინის აქტივობის გაშიფვრასა და მის მეტყველებად ან მოქმედებად გარდაქმნაში — იმ ადამიანებისთვის, ვისაც ეს სხვაგვარად არ შეუძლია", — ამბობს ფრაივალდი.

"ეს ფუნდამენტური კვლევაა ადამიანის ბუნების განმსაზღვრელი თვისების — აზროვნების შესახებ, რომელიც მრავალ ფსიქიატრიულ დარღვევაში იცვლება. ჩვენ ამ სამუშაოს ადამიანის მდგომარეობის გაუმჯობესების მიზნით ვაწარმოებთ", — დასძენს ის.