Neuroplastyczność mózgu w kontekście fizyki kwantowej

W dokumencie Tomaszowa koncepcja duszy wobec neuronauk. Wybrane aspekty (Stron 100-106)

4. Współczesna fizyka a dualizm

4.3. Neuroplastyczność mózgu w kontekście fizyki kwantowej

Jaegwon Kim zdaje się sugerować, że jedyną wiarygodną i w miarę spójną teorią świadomości i ramą dla problemu umysł-ciało może być jedynie redukcjonizm materialny. Zostaje w nim zachowana logika dowodzenia, w tym logika przyczynowości i podstawowe prawa tzw. klasycznej fizyki. Nieredukcyjny fizykalizm (NRM), w którym próbuje się wyjść z odczuwalnego dla wnikliwego i wieloaspektowego badacza naukowego asekuranctwa tegoż redukcjonizmu, rzeczywiście topi się w gąszczu niekoherencji i nieco wykrzywionej racjonalności. Ów badacz ma więc do wyboru: albo zachowawczy redukcjonizm, albo dość zaskakujący swym oksymoronem niematerialny-materializm, albo tzw. ciemną pieczarę dualizmu, jak określa go Kim. Odkrycia współczesnej i najnowszej fizyki, astrofizyki i szczególnie mechaniki kwantowej w zakresie przyczynowania dowodzą, że jest uzasadnionym empirycznie i bez pogwałcenia praw przyrody przyjęcie jakiejś formy dualizmu, a przez to możliwości istnienia niematerialnego umysłu. Ciemna pieczara okazuje się być coraz bardziej jasną i przejrzystą, harmonizując z potężnym bogactwem myśli chrześcijańskiej, która – różnie rozkładając akcenty – przekonuje o egzystencji niematerialnej i samoistnej duszy. Jeszcze mocniej zostanie to dostrzeżone przy analizie wpływu świadomego wyboru badacza (i jego koncentracji uwagi) na procesy fizyczne w mózgu.

4.3. Neuroplastyczność mózgu w kontekście fizyki kwantowej

Co szczegółowo wnosi mechanika kwantowa do nauki o mózgu? Jej propagatorzy, akcentując niemal ontyczny związek między obserwowanym obiektem a obserwatorem, dowiedli, iż cząstka w swej nieokreśloności bytu, otrzymuje stabilne istnienie dzięki aktowi ciągłej obserwacji. Ową regułę, zwaną efektem Zenona, zdaniem Jeffreya M. Schwartza,

101

psychiatry z Uniwersytetu Los Angeles (UCLA), Henry`ego P. Stappa, fizyka matematycznego z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, oraz Mario Beauregarda można i trzeba zastosować przy opisie funkcji mózgu, który wszak stanowi układ kwantowy. Tezę tę sformułowano na podstawie rezultatów prowadzonych eksperymentów i ich interpretacji. Naukowcy ci, odwołując się do badań nad jego plastycznością (własnych, jak również innych autorów), zaobserwowali jego niezwykłą zdolność do zmiany kształtu układu i cyrkulacji neuronalnej, która zachodzi pod wpływem systematycznego treningu i wysiłku decyzyjnego człowieka (wolnych aktów), jak i ćwiczeń ukierunkowanych na koncentrację uwagi. Ów empiryczny dowód, potwierdzający tę autoukierunkowaną neuroplastyczność, jest poświadczony wieloma publikacjami. Wpłynęło to na konieczność znalezienia teoretycznego wytłumaczenia tegoż zjawiska w innym niż klasycznym paradygmacie, który w całości nie przystaje do faktów eksperymentalnych, gdyż eliminuje twierdzenie o przyczynowej skuteczności wobec ciała świadomych i wolitywnych wysiłków, co wszak potwierdzają rzetelne badania311.

Autorzy akcentują, iż posiadanie i stosowanie odpowiedniej koncepcji przyczynowania mentalnego ma przecież brzemienne znaczenie dla leczenia rozmaitych chorób psychicznych i emocjonalnych. Przykładowo, u pacjentów ze zdiagnozowanymi zaburzeniami obsesyjno-kompulsyjnymi zaobserwowano wyraźne zmiany w metabolizmie jądra ogoniastego (nucleus caudatus), a także dostrzeżono funkcjonalny związek obwodów neuronalnych pomiędzy korą okołooczodołową (cortex orbitofrontalis), prążkowiem (striatum) a wzgórzem (thalamus) u osób, które podjęły się terapii bazującej na przekształcaniu (programowaniu) poznawczym i technikach skupiania uwagi. Zaś u pacjentów, których terapia arachnofobii odwoływała się do metod behawioralno-poznawczych, odkryto zmianę zgoła systematyczną w grzbietowo-bocznej części kory przedczołowej (cortex praefrontalis dorsolateralis) i w zakręcie przyhipokampowym (gyrus parahippocampalis)312. Ponadto Schwartz i pozostali prezentują,

311

Zob. Jeffrey M. Schwartz, Henry P. Stapp, Mario Beauregard, Quantum Physics in Neuroscience and

Psychology. A Neurophysical Model of Mind-Brain Interaction, „Philosophical Transactions of the Royal

Society B: Biological Sciences” 2005, s. 1309-1311. Wpływ świadomego wysiłku woli został zasygnalizowany przy omawianiu powstawania kolapsu kwantowego, a także przy tzw. kauzalnych lukach. W tym podrozdziale kwestie te zostaną podjęte szczegółowo w innym aspekcie. Też koniecznie należy zwrócić uwagę, że autoukierunkowana plastyczność koresponduje z inteligencją emocjonalną propagowaną przez Tomasza z Akwinu. Wprawdzie Akwinata nie operuje tym wyrażeniem, jak również nie zna biologicznej struktury mózgu (z oczywistych względów), niemniej jednak przekonuje o fakcie możliwości kontroli emocji oraz zmiany kierunku i natężenia ich treści przez władze poznawcze. Emocje również mogą być w różny sposób kierowane prze wolę. Neuronauki rozwijają intuicje świętego zgodnie z dzisiejszą znajomością człowieka oraz używając innego języka, wszelako istota problemu często pozostaje ta sama. Dzieje się tak w przypadku plastyczności Tomaszowej duszy. Zob. Peter King, Emotions, art. cyt., s. 216-217.

312

Najogólniej rzecz ujmując, wymienione elementy mózgowia w dużej mierze odpowiadają właśnie za procesy poznawcze i emocjonalne, chociaż do niedawna uznawano, iż ich rola ogranicza się do zwiększania dokładności ruchów. Jądrami podstawy nazywamy skupiska istoty szarej, umiejscowione w obszarze śródmózgowia i brzusznej części kresomózgowia. Składają się na nie m.in. wspomniane prążkowie, dzielące się

102

że obszarem mózgu, uaktywniającym się w związku z prowadzeniem samoukierunkowanej kontroli i regulacji reakcji emocjonalnych - podobnie jak w przypadku działań wolitywnych, zwłaszcza świadomie i bezpośrednio zainicjowanych - jest kora przedczołowa (cortex praefrontalis). Co więcej, oba niniejsze typy podmiotowej aktywności silnie sprzężają się w sytuacji czynności skupionej bezemocjonalnej samoobserwacji, inaczej nazywanej czystą obserwacją i uwagą tudzież uważnością – wszystkie te określenia odnoszą się do aktu wewnętrznego wglądu i obserwacji siebie oczyszczonym umysłem313

, która to czynność ma ugruntowaną tradycję szczególnie w kulturze buddyzmu, chociaż sama w sobie nie musi się łączyć z żadną religią. Schwartz dostrzega w niej uważne, spokojne i skupione przyglądanie się zarówno zewnętrznym, jak i wewnętrznym faktom i rzeczom (informacjom, które docierają do umysłu człowieka oraz myślom w nim przetwarzanych), akcentując, iż utrzymanie tegoż stanu przez dłuższy czas, szczególnie podczas sytuacji napięcia wewnętrznego, zgoła wymaga świadomego wysiłku314

.

Uważność wyjątkowo mocno wpływa na zmianę struktury i aktywności mózgu w jego obszarze kory przedczołowej, co znalazło odzwierciedlenie w praktyce terapeutycznej. Owa praktyczna perspektywa, tj. potwierdzona empirycznie i klinicznie, unaoczniająca rzeczywistą skuteczność przyczynowania poprzez świadomy wysiłek, koresponduje z tezami współczesnej fizyki. Toteż przyjęty w terapii termin – psychodynamiczny – zyskuje tu wyjątkowy i nowy sens. Schwartz podkreśla istotną relację między myśleniem a terapią. Jej efekty są zależne od tego, czy pacjent afirmuje przekonanie o powyżej opisanej skuteczności jego zmagań. Wówczas leczenie przynosi owoce, których brak, gdy tak leczący jak i leczony,

na jądro ogoniaste i skorupę. Przepływ informacji między jądrami a korą mózgu odbywa się dzięki licznym obwodom neuronalnym, do których należy obwód grzbietowo-boczny przedczołowy, łączący jądra z korespondującą częścią kory przedczołowej, i podobnie jak obwody oczodołowo-podkorowy i obręczowo-podkorowy przedni, mający udział w funkcjach emocjonalnych i poznawczych, takich jak: wybór celów, planowanie czy pamięć. Dotychczas za główne źródło funkcji poznawczych przyjmowano tylko korę przedczołową. Zob. Elżbieta Wrębiak, Zaburzenia procesów poznawczych w chorobach jąder podstawy, w:

Roczniki Pomorskiej Akademii Medycznej w Szczecinie. Neurokognitywistyka w patologii i zdrowiu 2009-2011. Sympozja I, red. Ireneusz Kojder, [online], [dostęp 2014-04-09], dostępny w WWW, http://www.pum.edu.pl/__data/assets/file/0009/47439/NK_2011_081-087.pdf, s. 81-83, 87. Zob. Karolina Jezierska, Tomasz Jezierski, Rola jąder podstawy w regulacji pamięci operacyjnej, w: tamże, [online], [dostęp 2014-04-09], dostępny w WWW, http://www.pum.edu.pl/__data/assets/file/0008/47447/NK_2011_151-155.pdf,

s. 151, 154-155. W niniejszym artykule autorzy szczegółowo prezentują mechanizmy i ich zasady dotyczące pamięci operacyjnej człowieka. Jednocześnie – co stanowi nagłówek tekstu – akcentują, że bogactwo rozmaitych elementów centralnego układu nerwowego, ich właściwości, wzajemne powiązanie czy różnorodność wzbudza podziw i zaskakuje nowymi odkryciami. Co się jeszcze tyczy jąder podstawy i ich połączeń, zob. Ilona Laskowska, Marcin Ciesielski, Edward Gorzelańczyk, Udział jąder podstawy w regulacji funkcji emocjonalnych, „Neuropsychiatria i Neuropsychologia” 2008 nr 3, s. 109-113. Zob. Rita Carter, Susan Aldridge, Martyn Page, Steve Parker, The Human Brain Book, dz. cyt., s. 58. M.in. w owych wymienionych strukturach mózgu można – zdaniem amerykańskich naukowców - dokonywać trwałych zmian.

313 Jest problem z podaniem jednej nazwy tej czynności (czy też stanu). Angielski termin – mindfulness – często nie jest tłumaczony, jedynie opatrzony definicją. Polskie towarzystwo tej formy ćwiczenia umysłu nosi nazwę: Polskie Towarzystwo Mindfulness, zob. http://www.mindfulness.com.pl/

314 Zob. Jeffrey M. Schwartz, Henry P. Stapp, Mario Beauregard, Quantum Physics in Neuroscience and

103

uznają mentalny wysiłek za iluzję lub koncepcję fałszywą. Ta konstatacja wyjaśnia, że przy analizie zjawisk psychicznych i ich zmianie należy wyjść poza prosty schemat podmiot-przedmiot, cechujący pozytywistyczne mówienie o świecie. Ponadto obserwowane zmiany nie mogą zostać ujęte jako proste fizyczne czy też materialne modyfikacje. Aktywności umysłu nie można wyczerpująco opisać jedynie przy pomocy mechanizmów mózgowych, gdyż modyfikując schematy i wzory jego aktywności w trakcie terapii samo ukierunkowanej dochodzi się do psychicznych i emocjonalnych doświadczeń, wprawdzie bazujących na np. układzie limbicznym czy podwzgórzu, jednakże nie ograniczających się do nich. Dlatego psychiatra przekonuje, że fundamentalną tezę tak ujętej neuroplastyczności można sformułować w zdaniu, iż sposób w jaki człowiek kieruje swoją uwagą, oddziałuje zarówno na stan doświadczany, jak i stan mózgu315.

Takie spojrzenie podważa przez lata istniejące przekonanie, iż struktura, tj. określone miejsce w mózgu, wskazuje na konkretnie przypisaną jego funkcję i nie można dokonywać tu zmian. Co akcentują Richard J. Davidson, profesor psychologii i psychiatrii z Uniwersytetu Wisconsin w Madison, oraz Sharon Begley, amerykańska dziennikarka zajmująca się tematami zdrowia i nauki, jako ojców tegoż poglądu trzeba wymienić Pierre`a Paula Broca, Korbiniana Brodmanna, Wildera Penfielda czy Ramona y Cajala, którzy – dzięki prowadzonym badaniom – przyczynili się do stworzenia tzw. mapy mózgu i dali podwaliny do stwierdzenia, iż zależność między strukturą a funkcją dojrzałego mózgu stanowi wartość stałą, niezmienną. Owo przekonanie zostało rozszerzone na wzorce jego aktywności: przyjęto, że również one, czyli odpowiedzialne m.in. za stany psychiczne, mają charakter trwały i podobnie jak funkcje, są zakorzenione w jego stałej przestrzennej budowie316

.

Zanim swoje tezy sformułował Jeffrey Schwartz i jemu współcześni, przełomowymi okazały się eksperymenty prowadzone przez Edwarda Tauba na małpach - makakach rezusach. Naukowiec, uprzednio przeciąwszy nerwy czuciowe w ich rękach, odkrył że obszar ich kory czuciowej z powodu braku przyjmowania sygnałów z tych kończyn z czasem przeprogramował swoje działania i zaczął pełnić inną funkcję – przetwarzania sygnałów z twarzy, co jednocześnie wpłynęło na powiększenie się korowego obszaru mózgu. Inne badania innych naukowców wykazały, że mózgi naczelnych mają zdolność do zmiany wielkości obszarów i ich funkcji, a także przejmowania przypisanych ról przez inne obszary

315

Zob. tamże, s. 1312-1313.

316

Zob. Richard J. Davidson, Sharon Begley, Życie emocjonalne mózgu, tłum. Beata Radwan, Kraków, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego 2013, s. 200-202. Broc wyznaczył obszar związany z mową, natomiast Brodmann określił wiele miejsc kory (nazwanych później polami Brodmanna), odpowiedzialnych m.in. za funkcje słuchu, ruchu, pamięci. Wszystkie te dokonania znalazły uznanie w świecie medycyny i są bezcenne po dziś dzień, wszelako uogólnienie, które na ich bazie powstało, nie wytrzymało próby dalszych badań. Co się jeszcze tyczy owych autorów, zob. Rita Carter, Susan Aldridge, Martyn Page, Steve Parker, The

104

pod wpływem nabywania doświadczenia, przystosowawczego uczenia się. Kolejne rezultaty badań, już z udziałem człowieka, tj. osób niewidomych i niesłyszących unaoczniły fakt, iż powyżej zasygnalizowana reguła plastyczności mózgu ma miejsce także w przypadku ludzi317. Co więcej, wbrew opiniom sceptycznie nastawionych komentatorów, którzy ograniczyli plastyczność do regeneracji miejsc uszkodzonych, odnosi się ona również do miejsc u osób zdrowych, gdyż – jak podkreśla Alvaro Pascual-Leone, profesor neurologii z Harvard Medical School – plastyczność należy do wrodzonych właściwości każdego ludzkiego mózgu, objawia się w niej ewolucyjna zdobycz umożliwienia systemu nerwowemu ucieczki od ograniczeń jego własnego genomu i adaptacji do różnych warunków środowiskowych, doświadczeń, wymagań i wyzwań otoczenia318

.

Dla poparcia tej tezy może posłużyć eksperyment Pascuala-Leone i współpracowników. Naukowcy zaangażowali do niego dwie grupy uczestników. Pierwsi mieli zadanie opanować – zgodnie z wytyczoną precyzyjną instrukcją co do czasu, przerw i innych faktorów – grę na fortepianie nieskomplikowanej linii melodycznej, jedną ręką. Zaobserwowane wyniki były następujące: wielkość obszaru kory ruchowej odpowiedzialnego za poruszanie przypisanymi mięśniami dłoni znacząco wzrosła, a także zostały przeorganizowane ruchowe sygnały z kory do mięśni. Co więcej, długotrwały trening ukierunkowany na wyćwiczenie automatycznych ruchów spowodował, iż swoisty wzór aktywności kory uległ przekształceniu, gdyż inne struktury neuronalne przejęły pewne funkcje, przyczyniając się do wytworzenia strukturalnych modulacji w połączeniach wewnątrzkorowych i podkorowych. Jednocześnie druga grupa uczestników została poproszona jedynie o symulację mentalną, tj. wyobrażanie sobie owej gry. Rezultat był taki, iż również u nich dostrzeżono podobne przeorganizowanie sygnałów i uaktywnienie części tych samych struktur319. M.in. owo doświadczenie dostarczyło przekonywających argumentów na rzecz powszechności zjawiska neuroplastyczności, a w punkcie eksperymentu nazwanym przez Davidsona – studium wirtualnego pianisty – ukazało przesłanki dla wręcz rewolucyjnej tezy, iż mózg może

317 Taub, dzięki kolejnym badaniom, stworzył metodę leczenia osób po przebytych udarach mózgu, nazwaną terapią wymuszenia ruchu (Constraint-induced movement therapy), wykorzystującą rezultaty obserwacji, iż funkcje danego obszaru mózgu mogą być zastąpione przez inny obszar. Wyniki takiej fizjoterapii są rzeczywiście zadziwiające. Por. Edward Taub, Gitendra Uswatte, Thomas Elbert, New Treatments in

Neurorehabilitation Founded on Basic Research, „Nature Reviews Neuroscience” 2002, nr 3, s. 228-230. Por.

Taub Therapy Clinic: Get Back What Your Stroke Took Away, w: UAB Health System, [online], [dostęp

2014-04-19], dostępny w WWW, http://www.taubtherapy.com/, brak stron.

318 Zob. Alvaro Pascual-Leone, Amir Amedi, Felipe Fregni, Lotfi B. Merabet, The Plastic Human Brain

Cortex, „Annual Review of Neuroscience” 2005, nr 28, s. 377-379, 396. 319

Zob. tamże, s. 379-382. Tam jest zaprezentowany szczegółowy opis eksperymentu, w tym również zawarto graficzne przedstawienie wyników. Por. Karolina Wójcik, Neurobiologia rozwojowa i inwolucyjna

plastyczności mózgu, w: Neurokognitywistyka w patologii i zdrowiu 2009-2011. Sympozja I, red. Ireneusz

105

przechodzić reorganizację nie tylko pod wpływem faktorów zewnętrznych, ale także własnych wytworów, jakimi są wyobrażenia czy myśli320

.

Tę niezwykłą właściwość przekształcania mózgu przez umysł opracował zespół pod kierownictwem Schwartza (co w zasadzie stanowi rozwinięcie intuicji Tomasza o kontroli emocji przez władze poznawcze i wolę). Nawiązując do zasygnalizowanej prawidłowości, iż trening autoukierunkowany oddziałuje i na przeżywane doświadczenie, i na sam mózg, po raz wtóry przekonuje on, że stoi to w całkowitej zgodności z postulatami fizyki kwantowej, której założenia i wyniki w przypadku świadomości człowieka realizują się na kilku polach. Prowokuje to więc zmianę paradygmatu nauki, tj. w opisie rzeczywistości uwzględnia się zasygnalizowany aspekt aktywności sprawcy (agent) w procesie poznania, który to sprawca zgłębia rzeczywistość. Wiążę się to fundamentalną „kwantową” kategorią wyboru. Do ściśle naukowego opisu świata włączono więc ów wybór człowieka jako konieczny jego element, co więcej – ten wybór, zgodnie z postulatem uzyskania rzetelnych danych doświadczenia, musi być wolny i zróżnicowany. Toteż Schwartz argumentuje, że dzięki teorii kwantowej została przekształcona koncepcja człowieka (pierwszoplanowo człowieka nauki) jako tego, którego wolny świadomy wybór oddziałuje na świat opisywalny fizycznie w sposób określony przez teorię. Stąd próba zrozumienia relacji między umysłem (czy świadomością) a mózgiem w klasycznym podejściu podmiot-przedmiot finalnie skutkuje absurdem321

.

Niels Bohr, jako kierownik kopenhaskiego instytutu fizyki kwantowej, ukuł słynne powiedzenie - iż w wielkim teatrze istnienia naukowcy są jednocześnie aktorami i widzami – czym zobrazował „metodę” tej mechaniki, uprawomocniając fakt wpływania przez badającego, przez jego decyzje, na przyczynową strukturę natury. Decyzja wolna i świadoma zostaje włączona do „łańcucha” przyczyn322

. Wszelako Bohr stał na stanowisku, że teorii kwantowej nie powinno się stosować do systemów z udziałem żywych organizmów, jakim przykładowo jest człowiek. Tę aplikację do osoby ludzkiej zawdzięcza nauka Johnowi von Neumannowi, który w kilku etapach włączył sprawców z wszystkimi ich komponentami poznawczymi (czyli obserwatora) do kwantowego opisu fizycznego, budując kluczowy pomost pomiędzy obserwowanym a systemem, który on obserwuje. Odtąd więc procesy mózgowe obserwatora zostały włączone do teorii323

.

320 Zob. Richard J. Davidson, Sharon Begley, Życie emocjonalne mózgu, dz. cyt., s. 212.

321 Zob. Jeffrey M. Schwartz, Henry P. Stapp, Mario Beauregard, Quantum Physics in Neuroscience and

Psychology. A Neurophysical Model of Mind-Brain Interaction, art. cyt., s. 1315-1316 322

Zob. tamże.

106

4.4. Wpływ umysłu na mózg

W dokumencie Tomaszowa koncepcja duszy wobec neuronauk. Wybrane aspekty (Stron 100-106)