Pomiędzy trąbą słonia a posiłkiem żachwy

W poprzednim artykule ^{[ 1 ]} podjąłem próbę zainteresowania czytelników funkcjami pełnionymi przez podstawowe struktury mózgu (półkule, płaty, etc.), schodząc do poziomu relacji elektrochemicznych pomiędzy poszczególnymi neuronami. Starałem się tam, w krótkim wszakże omówieniu, przekazać jak najwięcej informacji, choć stając przed ogromem problematyki dotyczącej zawartości naszych głów szybko uświadomiłem sobie ograniczenia wynikające zarówno z braku dostatecznych kompetencji, jak i ze zrozumiałej zasady, aby w popularyzującej naukę publicystyce nie wchodzić w zbyt specjalistyczną wiedzę. Dlatego też, pomimo że ciekawym byłoby dalsze uszczegółowienie przebiegających w mózgu procesów czy nawet jego opis w kategoriach fizyki molekuł, atomów lub nawet kwarków, proponuję podążyć w stronę bardziej mi bliską, to znaczy, by pełnione przez mózg funkcje opisać w kategoriach reguł myślenia, tworzenia pojęć i magazynowania wiedzy. Czyli zająć się umysłem.

Sto miliardów z wypustkami w dwu kilogramach

Kierująca naszymi działaniami dwukilogramowa masa komórek nerwowych i ich wypustek jest najwspanialszym, a zarazem najbardziej tajemniczym wytworem ewolucji. Z organizacji układu nerwowego wyłania się umysł, będący funkcją mózgu. Świadomość jest wytworem materii. Filozoficznie są to różne byty i niemożliwością jest sprowadzenie jednego do drugiego. Powstają pytania: Jak dwie całkowicie różne rzeczy wpływają na siebie. Jak powiązać wewnętrzną konceptualną świadomość z ciałem, w tym z mózgiem? Jak świadomość porusza np. ręką czy nogą?

Umysł i świadomość ludzka są efektem działalności niezwykle złożonego układu, którego istnienie wyjaśnić można cudem lub odwołując się do ewolucyjnego wyjaśniania zjawisk - teorią przyczynowo-skutkową. Pomiędzy sprawnym działaniem organicznej złożoności adaptacyjnej a sposobem jej powstania zachodzi związek przyczynowy. Nie sposób przecenić w nim roli pamięci. Począwszy od przekazu genetycznego, aż po memetyczny jest ona podstawą replikacji, a więc organicznego uporządkowania i rozwoju. Uznając, że człowiek jest częścią świata ożywionego, nie znajdujemy podstaw do wyłączania umysłu z zasad ewolucyjnego wyjaśniania zjawisk. Biologiczny podział na ciało i umysł nie istnieje. Organizmy stanowią jedność.

Podstawą działania umysłu jest system fizyczny (układ nerwowy), którego zwieńczenie stanowi mózg. Mózg magazynuje, analizuje i przetwarza informacje (bodźce) otrzymane ze zmysłów za pośrednictwem układu ośrodkowego oraz z wnętrza organizmu za pośrednictwem układu obwodowego. Pobudzenia te są przyczyną reakcji odruchowych, czyli realizacji prawidłowych adaptacji do zmieniającego się otoczenia. Systemy neuronalne (moduły) zostały wytworzone w procesie ewolucji dla rozwiązywania problemów, które organizm napotykał w przeszłości. Jak pisze G. M. Edelman — mózg wyłania się z działania dwóch procesów selekcji: doboru naturalnego i selekcji somatycznej. „W efekcie powstaje bardzo skomplikowana i wielopoziomowa organizacja, złożona z pętli i warstw. Od genów po proteiny, od komórek po uporządkowany rozwój, od elektrycznych impulsów do uwolnienia przekaźników synaptycznych, od pól sensorycznych do map, od kształtu do funkcji i zachowania, od komunikacji społecznej do któregokolwiek i wszystkich poziomów — wszędzie mamy do czynienia z selekcją somatyczną, będącą pod ciągłym działaniem doboru naturalnego". Warto przy tym pamiętać, że do przetrwania nie była nam potrzebna logika formalna i inteligencja ogólna, natomiast były bardzo potrzebne reguły wyspecjalizowanego myślenia i bardzo uszczegółowiona inteligencja cząstkowa.

Ogromne postępy nauki w ostatnim półwieczu przybliżyły nas do rozplątania struktur i funkcji układu nerwowego, ale dały też pewność, iż efektu działań złożonych systemów organicznych nie można zrozumieć tylko na podstawie ich budowy. Umysł jest cechą mózgu, ale od jakiego momentu możemy mówić o umyśle? Czy wystarczy jeden neuron z jedną synapsą? Nie. Aby można było mówić o umyśle musi zaistnieć jakaś biochemiczna i bioelektroniczna różnica (odkształcenie) między minimum dwoma punktami. Droga od praktycznie niemożliwego układu dwu neuronów połączonych dwoma synapsami, do myśli czy świadomości jest bardzo długa. Ale taka najmniejsza różnica, odpowiadająca komputerowemu bitowi (tak/nie) może być przyczyną absolutnie innego zachowania całego umysłu. Mamy około 100 miliardów neuronów odbierających i przekazujących impulsy za pośrednictwem od kilkuset do kilku tysięcy swoich połączeń — synaps. To wystarcza, aby uzmysłowić nam ogrom i komplikacje budowy mózgu, a przecież są to tylko funkcje podstawowe, dalece jeszcze nie zamykające problemów wynikających z prób jego zrozumienia. Wraz z uświadamianiem sobie stopnia złożoności struktur i procesów zachodzących w mózgach poszukujemy coraz precyzyjniejszych metod i narzędzi pozwalających na ich zrozumienie.

Pytania o umysł pojawiły się wraz z ludzką samoświadomością. Kto lub co odpowiada za nasze myślenie, reakcje, uczucia, możliwości poznawcze i pamięć? Przez wieki brak zweryfikowanej naukowo wiedzy pozwalał na tworzenie fantastycznych teorii i w żadnej innej gałęzi nie ma tylu dziwacznych poglądów co w filozofii umysłu, a im niższy był poziom wiedzy o budowie i funkcjach mózgu wraz całym układem nerwowym, tym łatwiej było można pozwolić sobie na swobodę intelektualnych spekulacji. Jedną z najbardziej powszechnych i długowiecznych teorii jest wyposażenie nas w duszę. Byt niematerialny odpowiedzialny za funkcjonowanie bytu materialnego. Przez wieki zastanawiano się nad trudnościami w logicznym rozumieniu nieprzestrzennej natury umysłu zlokalizowanej w przestrzennym mózgu. Wyjaśnienie powiązań i odrębności między nimi stanowi problem nawet dla współczesnych.

Czynności psychiczne, niewątpliwie związane z budową i pracą mózgu, są dla neurofizjologów nadal zagadką i to nawet wtedy, gdy mają oni możliwość umiejscowienia reakcji na określone pobudzenia, choć najczęściej złożoność i wielotorowość pobudzeń nie pozwala na jednoznaczne umiejscowienie i opisanie tej reakcji. Aparatura ujawniająca pobudzenia pokazuje mapę naszego mózgu jako układankę niezwykle wyspecjalizowanych stref współpracujących z ośrodkami nerwowymi usytuowanymi w innych regionach. Do dalszego zrozumienia psychiki konieczną jest możliwość w czasie rzeczywistym obserwacji i analizy mechanizmu rozprzestrzeniania informacji i łączenia wyników otrzymanych z poszczególnych obszarów mózgu w jedną całość, a na to musimy jeszcze poczekać.

Jaka wiedza jest potrzebna do zrozumienia procesów przebiegających w mózgu? Neurobiologia, neurochemia? Czy procesy biologiczne można zredukować do chemii i fizyki? Biologia molekularna jest częścią biochemii, ale już modelowanie białek to domena biofizyki. Możliwości naszego umysłu są ograniczone i w istocie nie jesteśmy zdolni w pełni poznać żadnego obiektu fizycznego, nie mówiąc o tak złożonych strukturach jak układy nerwowe. Nie oznacza to jednak, abyśmy nie mogli poznać ich ogólnego planu działania oraz sposobu, w jaki ich funkcjonowanie wiąże się ze stanami mentalnymi. Tylko czy ogólne zasady jego budowy i działania mogą wystarczyć do pełnego zrozumienia umysłu?

Współczesna psychologia ewolucyjna usiłuje połączyć dwie naukowe rewolucje. Jedną jest kognitywizm ^{[ 2 ]} próbujący wyjaśniać mechanizmy poznawcze (myślenie, tworzenie pojęć, percepcja, wyobraźnia, uczenie języka) w kategoriach informacji i procedur obliczeniowych. Druga to rewolucja ewolucyjna w biologii, wyjaśniająca złożoną konstrukcję adaptacyjną żywych organizmów w kategoriach doboru między replikatorami.

Wiedza ta jest w dużym stopniu komplementarna, gdyż o ile nauki poznawcze pomagają zrozumieć jakiego rodzaju urządzeniem jest umysł i w jakiego rodzaju procedury jest wyposażony, to biologia ewolucyjna pomaga zrozumieć dlaczego ten umysł wyposażony jest w takie a nie inne procedury. Można powiedzieć, że nauki o poznaniu pomagają zrozumieć umysł w aspekcie równoległym, nauki biologiczne pomagają zrozumieć umysł w aspekcie następstwa procesów.

Naczelni

Gdy ujmiemy umysł w perspektywie ewolucyjnej, wiele jego cech traci swój tajemniczy charakter. Staje się on jednym z „wynalazków" usprawniających funkcjonowanie organizmu w otoczeniu i dającym mu większe szanse na przetrwanie. Mózg jest ogromnie energożernym organem i gdyby nie przyczyniał się do zwiększenia szans przetrwania, organizm po prostu by się go pozbył. Umysł staje się potrzebny dopiero organizmom przemieszczającym się. Dla roślin przytwierdzonych do podłoża — nawet dla tych, które wykazują się złożonymi reakcjami na otrzymywane bodźce - jest nadmiernym obciążeniem. Spektakularnym przykładem jest tu żachwa — małe żyjątko morskie. Młodociana forma tego zwierzęcia pływa we wszystkich kierunkach, na podobieństwo kijanek. Po osiągnięciu dojrzałości przytwierdza się do podwodnych skał i żywi planktonem. W tym stadium rozwoju żachwie mózg nie jest już potrzebny i po prostu go zjada. W końcu, po co marnować energię na bezużyteczny organ? Czyż nie lepiej zużyć go na pożywny posiłek?

Zwierzęciu żyjącemu w jednym, zmieniającym się w niewielkim stopniu środowisku, dającym łatwość unikania zagrożeń i zdobywania pożywienia, duży mózg nie jest potrzebny. Rola umysłu wzrasta wraz ze wzrostem zadań adaptujących organizm do różnorodnych i zmiennych środowisk, ale raz zdobyta umysłowa potencja nigdy nie jest ograniczona tylko do zadań przystosowawczych i często przynosi możliwość jej wykorzystania w nowych zadaniach, stając się w ewolucyjnym procesie sprzężeniem zwrotnym. Taki proces, choć w różnym stopniu, zaistniał w rozwoju wszystkich zwierząt o wyższym stopniu inteligencji.

[ 1 ] Ponad literaturę wymienioną w poprzednim artykule poświęconemu mózgowi „Na początku jest mózg gadzi" zainteresowanym problemami umysłu polecam poniższe pozycje, z których głównie teraz korzystałem pisząc o umyśle: John Brockman — red, Trzecia kultura, Warszawa 1996; Zdzisław Chlewiński — red, Modele umysłu, Warszawa 1999; Richard Dawkins Rozplatanie tęczy. Nauka, złudzenia i apetyt na cuda, Warszawa 2001; Gerald M. Edelman, Przenikliwe powietrze, jasny ogień. O materii umysłu, Warszawa 1998; Steven Pinker, Jak działa umysł, Warszawa 2002; John R. Searle, Umysł na nowo odkryty, Warszawa 1999. Sporo ciekawych przemyśleń polskich uczonych zajmujących się kogniwistyką można znaleźć w Internecie. Poszukiwania można rozpocząć od strony profesora Wodzisława Ducha, znajdując tam ciekawe linki.

[ 2 ] Kognitywistyka jest nowopowstałą gałęzią nauki badającą procesy poznawcze — a więc działanie umysłu. Łączy ona wiedzę takich nauk jak filozofia, informatyka, lingwistyka, logika, neurofizjologia, psychologia poznawcza, robotyka, socjologia itd. Zdaniem kongnitywistów żadna z nich nie jest w stanie samodzielnie wypracować adekwatnej teorii umysłu i stąd potrzeba multidyscyplinarności.