10. Działanie mózgu: najprostsze teorie.

Teoria Paula MacLeana: podział mózgu na trzy struktury.
Zespół R (reptilian), obejmuje pień i śródmózgowie; świat gadów.
System limbiczny - emocje, zachowania społeczne; świat ssaków.
Kora nowa - język, abstrakcje; świat ludzi i naczelnych.

Neuroanatomia i neurofizjologia porównawcza pokazują, że stare gatunki mają niewiele wyższych pięter mózgu.
Ryby mają głównie pień i środmózgowie, gady słabo rozwinięty układ limbiczny, ssaki (ptaki nieco mniej i w inny sposób) mają rozwiniętą korę nową.

Paul MacLean, pracując w Laboratorium Ewolucji i Zachowania się Mózgu, NIMH, USA, wprowadził w 1952 roku pojęcie układu limbicznego.
Prowadził systematyczne badania wpływu uszkodzeń struktur mózgu na zachowania się zwierząt, od jaszczurek do małych ssaków.
Dodatkowe informacje zdobyto tworząc chimery - fragmenty mózgu jednego zwierzęcia wszczepiano innemu i obserwowano jego zachowanie.

W ten sposób wyróżniono trzy struktury mózgu, o różnych funkcjach, poczuciu czasu i przestrzeni, rodzaju inteligencji.
Ewolucyjnie najstarszy jest rdzeń kręgowy, pień mózgu oraz śródmózgowie. Dokładniej mamy:

• Pień i podstawa neuronalna mózgu, zawierająca wszystkie układy regulacyjne i reproduktywne organizmu tworzy "zespół R" (Reptilians, gady).
  Twór siatkowaty (Reticular formation) - kontroluje stan pobudzenia umysłu, czuwania i przytomności, snu, motywacji do działania.
  Podwzgórze - reguluje homeostazę: termoregulację, rytmy biologiczne, współpracę z autonomicznym układem nerwowym, uczucie głodu i pragnienia.

Zespół R jest bardziej pierwotny niż emocje.
Realizuje instynkty terytorialne, zachowania agresywne, rytualne (np. godowe), hierarchie społeczne.
Mordowanie "z zimną krwią", czyli tak jak gady!
Wojny zaborcze u ludzi, szympansów, delfinów są przejawem tych instynktów.

• Układ limbiczny jest słabo rozwinięty u gadów, dobrze u ssaków, liczy ≤ 150 mln lat.
  Funkcje: emocje, zachowania opiekuńcze, typowe zachowania instynktowne dla danego gatunku.
  • Kora stara, w tym kora węchowa, reaguje na niespecyficzne pobudzenia zapachowe (dokładniejsza analiza w haku hipokampa); obejmuje korę gruszkowatą (piriform cortex), korę śródwęchową i przyległe obszary.
  • Hipokamp, tworzący z przyległościami "formację hipokampa", jest kluczową strukturą dla pamięci epizodycznej i dla orientacji przestrzennej, sądzono też, że jest odpowiedzialny za mechanizm walki-ucieczki (chociaż pień mózgu pełni tu ważniejszą rolę).
  • Podpora (część hipokampa), związana jest prawdopodobnie z mechanizmem oczekiwania i odkrywania nowości.
  • Jądra migdałowate (amygdala) są najważniejszą strukturą dla ekspresji i kontroli strachu, agresji, zachowań seksualnych (u kastratów jądra migdałowate zmniejszają się o 30%), pamięci zdarzeń emocjonalnych. Drażnienie prądem tych obszarów wywołuje psychozy i halucynacje.
  • Podwzgórze zawierające przysadkę mózgową odpowiedzialne jest za sprzężenie z układem hormonalnym, wpływa też wzbudzanie i ekspresję sygnałów stresu i przyjemnych emocji (oksytocyna, endorfiny).

Ssaki przeżywają silne emocje, również w snach.

• Kora nowa, najlepiej rozwinięta u naczelnych, jej szybki rozwój nastąpił dopiero kilkadziesiąt mln lat temu.
  Funkcje: procesy poznawcze, rozwiązywanie problemów, zachowania społeczne, kultura.

Uszkodzenia kory nie zmieniają zachowań typowych dla danego gatunku, za to uszkodzenia układu limbicznego tak.
Czy człowiek jest już zwierzęciem racjonalno-kortykalnym? Nie bardzo, i chyba nigdy do końca nie będzie, bo emocji nie da się oddzielić od racjonalnego działania.

Psycho-neuro-immunologia bada zachodzące przede wszystkim w układzie limbicznym sprzężenia pomiędzy stanami psychicznymi, pobudzeniami grup neuronów, poziomem neurotransmiterów i hormonów (endokrynologia), oraz aktywnością układu odpornościowego (immunologicznego).

Rytualistyczno-hierarchiczne aspekty zachowania realizowane są przez zespół R, który mają gady.
Emocjonalne, altruistyczne aspekty zachowania realizuje układ limbiczny, rozwiniety u ssaków i ptaków.
Racjonalne aspekty, związane z myśleniem, planowaniem, realizuje kora nowa, najlepiej rozwinięta u naczelnych, ale i u delfinów.
Zachowanie ludzi i zwierząt jest wynikiem zaintegrowanego oddziaływania tych trzech struktur mózgu.

Poważne upośledzenia umysłowe u ludzi są wynikiem niedorozwoju mózgu związanego ze zmianami korowymi i limbicznymi.
Korowe: skutkiem jest obniżona inteligencja, ale pozostają zachowania typowe ludzkie.
Limbiczne: mogą pozostać jedynie instynktowne zachowania typowe dla ssaków, takie jak komunikacja niewerbalna, obrona terytorium, poszukiwanie kontaktu i uczuć.

Rozwój mowy poprzedził język gestów i dźwięków, które wydają zwierzęta.
Stymulacja prądem struktur układu limbicznego jak i jąder w pniu mózgu (np. oliwek dolnych) u małp prowadzi do wydawania specyficznych wokalizacji (pisków, pomruków, świergotów, jęków) dla danego gatunku (Jurgens, 1979; 1982).
Antropolodzy zauważyli korelację rozwoju krtani i praworęczności, więc rozwój mowy i praworęczności był prawdopodobnie skorelowany.

Mit "szlachetnego dzikusa", gentlemena natury, pojawił się ok. 1580 r, i rozwinął w czasach romantyzmu w 18 wieku (J.J. Rousseau) i sentymentalizmu w 19 wieku, przetrwał do dzisiaj (np. historie Tarzana).
Richard Leakey, słynny antropolog, twierdził, że wojny pojawiły się dopiero po powstaniu rolnictwa.
Czy człowiek z natury rzeczy jest dobry, a cywilizacja jest źródłem zła?
To spaczony obraz natury! Inteligencja zwierząt służy do zabijania!
Etolodzy byli całkowicie zaskoczeni wojnami wśród szympansów (np. wojna szympansów z Gombe 1974-77, obserwowana przez Jane Goodall).
Cywilizacja pozwala zaspokajać potrzeby i tłumi instynkt agresji, ale jednocześnie daje możliwości zniszczenia w skali globalnej.

Spełnienie potrzeb podstawowych jest zwykle warunkiem koniecznym do aktywacji potrzeb wyższego rzędu. Hierarchia potrzeb człowieka opracowana została w ramach psychologii humanistycznej przez Abraham Maslowa i innych psychologów. Potrzeby fizjologiczne (jedzenie, picie, sen, ruch), Potrzeby bezpieczeństwa (ochrona osobista, stabilność i porządek), Potrzeby społeczne (przynależność do grupy, akceptacja społeczna). Potrzeby uznania osobistego (szacunek, status, potrzeba bycia lubianym/kochanym). Potrzeba samorealizacji, poznania, potrzeby transpersonalne (duchowe).

Zespół R umożliwia przetrwanie, ochronę przestrzeni życiowej.
Układ limbiczny realizuje potrzeby społeczne i potrzeby uznania osobistego.
Kora nowa po spełnieniu potrzeb podstawowych pozwala na rozwój, samorealizację.
Wyższe potrzeby mogą dominować, ale w procesie rozwoju muszą najpierw być spełnione potrzeby podstawowe!

Taki podział pozwala na nową interpretację starych idei.
Platon: czarny koń może być identyfikowany z zespółem R, a biały koń z układem limbicznym, jego woźnica to kora mózgu.

Sigmund Freud i jego podział psychiki (1920) na trzy warstwy: Id - ciemna, ukryta, niezgorganizowana natura zwierzęca, pęd do przyjemności, zaspokojenia, agresji, popęd seksualny i terytorialny, realizowany przez zespół R i układ limbiczny. Ego - kontroluje emocje, jest podstawową strukturą osobowości, tylko w połowie uświadamianą, zorganizowaną, defensywną; realizowane jest przez układ limbiczny i korę. Superego - zorganizowana część osobowości, świadomość społeczna, odpowiedzialność, sumienie, ideały, poznanie abstrakcyjne, realizowane przez korę nową. Skąd się bierze zło w człowieku? Według Freuda z id, zbyt słabego tłumienia przez korę starą i nową pierwotnych popędów. Psychopatia może wiązać się z brakiem zdolności do empatii: słabe sprzężenie kory, układu limbicznego i kompleksu R, pomimo normalnej inteligencji, mogą powodować działanie zdominowane przez kompleks R. Inny podział Freuda to przeżycia i działania świadome, przedświadome i nieświadome, czyli skryte pragnienia, traumatyczne wspomnienia, nieakceptowalne społecznie idee, kontrolujące nasze zachowanie. Bardziej pasuje to do podziału na dwie półkule i odrębne pragnienia obu; prawa półkula wpływa na nasze zachowanie zwykle w trudny do uświadomienia sposób. Niewłaściwe odwołania do nieświadomości (podświadomości) u Freuda pokutują do dzisiaj: nie jest to składnica mrocznych pragnień, chociaż niektóre stany umysłu moga być tłumione przez inne w wyniku konkurencyjnych procesów.

Z grubsza jest to użyteczny podział funkcji ale ...
U ssaków układ limbiczny uległ znacznemu przekształceniu, ewolucji podlegał cały mózg, nie można się całkiem cofnąć ale pewne struktury mogą się mocno zmienić.
Kora nie jest tylko dodatkiem! Tworzy z pozostałymi obszarami jedną, funkcjonalną i neuroanatomiczą całość, do pewnego stopnia kontrolując struktury podkorowe. Mechanizmy działania uwagi regulują jaka informacja do kory dopływa (LeDoux 2000, 2002).
Sens wyodrębnienia układu limbicznego od innych struktur podkorowych bywa kwestionowany, gdyż w normalnym mózgu nastąpiła integracja funkcji i nie można rozbić jego działania na niezależne elementy.
Uszkodzenie specyficznego obwodu scalonego prowadzi do specyficznych błędów w komputerze, ale to nie oznacza, że tylko ten element jest odpowiedzialny za daną funkcję. Ścisła lokalizacja funkcji wydaje się mało prawdopodobna, nawet takich ogólny podział funkcji jak u MacLeane'a.

Dlaczego po tylu latach ewolucji struktury gadów nie zostały wyeliminowane? Główne przyczyny są dwie:

1. Do czasu rozwoju społeczeństw osiadłych (a więc nie dawniej niż kilkanaście tysięcy lat) agresja stanowiła szansę na przetrwanie i ochronę swojego terytorium, nie było więc nacisku na selekcję pozbawiającą człowieka niższych instynktów.
   Nowe struktury mózgu pozwalają na pewien kompromis pomiędzy koniecznościa współpracy w grupie, a ochroną interesów osobistych.
   Natura eksperymentuje i widać duże zróżnicowanie, od altruistów poświęcających się całkowicie dla dobra innych, do egoistów, zajmujących się tylko sobą.
   Można to w pierwszym przybliżeniu interpretować jako dominację jednej z trzech struktur.
2. Ewolucja nie jest wszechmocna i nie projektuje inteligentnie swoich produktów.
   Z punktu widzenia genetyki niemożliwe jest cofnięcie się do punktu zero i zaczęcie od nowa; rozwój kory nowej mózgu (neocortex) pokazuje jak obecna, 6-warstwowa kora powstaje z prostszej kory starej, cofając się krok do tyłu i budując dalej nowe warstwy.
   Nie ma możliwości zmiany całego planu życia i zaczęcia od nowa, poza oczywiście zniszczeniem całego życia i rozpoczęcia od bakterii, ale wtedy historia się powtórzy, chociaż pewnie w całkiem inny sposób ... a istoty inteligentne zdziwią się i zapytają: "dlaczego my"?

Literatura

1. J. LeDoux, Mózg emocjonalny. Wyd. Media Rodzina, Poznań 2000.
2. J. LeDoux, Synaptic Self. How are brains become who we are. Viking 2002.
3. L. Janiszewski, G. Barbacka-Surowiak, J. Surowiak, Neurofizjologia porównawcza Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993.
4. Greater Good Magazine.
5. Akson.pl - upośledzenia umysłowe, choroby mózgu.