Pogosto se zgodi, da se začnejo uspešni znanstveniki na stara leta ukvarjati s povsem drugim področjem znanosti, kot je bilo tisto, na katerem so sprva zgradili svojo kariero. Kar nekaj uglednih naravoslovcev je tako v drugem delu svojega delovanja v znanosti začelo zanimati vprašanje, za katero se je občasno celo zdelo, da ga empirična znanost morda nikoli ne bo znala pojasniti. Spopadli so se z razreševanjem zapletenega problema, kako možgani porajajo misli oziroma kaj se dogaja na ravni možganskih celic, da v človeški glavi sploh vznikne mišljenje.

Med znanimi imeni, ki so prešli z enega konca znanosti na drugega in pri tem ohranili vso znanstveno strogost, sta tudi nobelovca Francis Crick in Gerald M. Edelman. Oba sta s svojimi spoznanji zadnja desetletja pomembno prispevala k razvoju teorij o delovanju možganov in tako postala ugledni imeni tudi na novem področju, ki sta se ga lotila v drugem delu svoje znanstvene kariere.

Nobelovci brskajo po možganih in iščejo misli

Francis Crick je sprva zaslovel, ko sta z Jamesom Watsonom konec petdesetih let uspešno razjasnila veliko vprašanje o tem, kaj je “skrivnost življenja”. Odkrila sta namreč strukturo molekule DNK in tako sprožila pomembno revolucijo v znanosti, ki je povsem spremenila razumevanje živega sveta narave. Ko je Crick s sodelavci razrešil vprašanje “skrivnosti življenja”, se je lotil še drugega velikega problema, ki ga znanost še ne zna prav dobro pojasniti. Vse do svoje smrti leta 2004 se je aktivno ukvarjal z iskanjem mehanizmov, kako možgani porajajo misli in se vsaj pri ljudeh tudi zavedajo lastnega obstoja. Po pričevanju prijateljev je še nekaj ur pred smrtjo vnašal korekture v svoj zadnji znanstveni članek, v katerem je želel predstaviti nekaj novih idej o mehanizmih, po katerih delujejo možgani.

Poleg Cricka je v znanosti o delovanju možganov zelo veliko doprinesel tudi imunolog Gerald M. Edelman. Znan je postal, ko je s svojimi raziskavami pomembno prispeval k pojasnitvi, kako deluje imunski sistem, s katerim se naše telo brani pred virusi, bakterijami in podobnimi vsiljivci, ki lahko povzročijo bolezni, za kar je leta 1972 prejel Nobelovo nagrado za medicino. Nato se je preusmeril na novo področje, na katerem je zelo aktiven še danes.

Kot sam pravi, je ključno idejo o morebitnem mehanizmu delovanja možganov, ki jo zdaj že več desetletij intenzivno razvija in nadgrajuje, dobil leta 1976 na letališču v Zürichu, ko je po spletu okoliščin zamudil letalo. Sprva je bil zelo jezen sam nase, saj je moral na naslednji let čakati vso noč, a je jeza hitro popustila, ko se mu je naenkrat porodila pomembna ideja. Odločil se je, da ne bo iskal hotela in se poskušal odpočiti, ampak bo počakal naslednji let kar na letališču. Več kot šest ur je postopal po terminalu in si zapisoval svoje misli. Tisto noč je na papir spravil osnovne ideje o tem, kako naj bi po njegovem delovali možgani.

Možgani niso računalnik

Zelo preprosto rečeno je svoje bogato znanje s področja imunologije apliciral na možgane in poskušal tako pojasniti, kako se skupine nevronov v možganih organizirajo in izgrajujejo mreže povezav. Nikoli se namreč ni strinjal z idejo, da možgani delujejo na podoben način kot računalnik. Ta takrat zelo popularna analogija o možganih kot računalniku, ki je zgrajen tako, da ima posamezne dele, med katerimi vsak opravlja svoje specifično opravilo, se mu je zdela povsem zgrešena. Kot sam pravi, je bilo že takrat povsem jasno, da se možgani posameznikov med seboj bistveno razlikujejo. Vsaki možgani so povsem samosvoji in so posledica razvoja posamezne osebe od prvih stikov z okolico naprej, česar pa analogija z računalnikom ne zna pojasniti.

Prav zato, da bi se izognil navezavi na takrat popularno analogijo, se je raje močneje oprl na biologijo. Na nevrone je poskušal aplicirati Darwinovo teorijo naravne selekcije. Skozi delovanje možganov naj bi namreč neprestano prihajalo do prilagajanja povezav med nevroni po načelu, da se tisti nevroni, ki so hkrati aktivni, medsebojno bolje povežejo (“cells that fire together, wire together”).

Osnovni elementi Edelmanove teorije so skupine nevronov, ki se prožijo oziroma aktivirajo hkrati. Mehanizem, po katerem se tisti nevroni, ki so aktivni hkrati, tudi medsebojno vedno močneje povezujejo, tako da je potovanje signalov po njihovi poti lažje, je eden od osrednjih mehanizmov, kako se možgani učijo oziroma kako se v možganih sploh tvorijo strukture povezav. Najbolj povezani nevroni tvorijo tudi več tisoč sinaps oziroma povezav z drugimi nevroni, tako da gre za zelo razvejeno mrežo.

Edelman primerja to prilagajanje povezav med nevroni s prometnimi policisti, ki prepletene poti skozi mesto sprostijo tako, da je tista pot, ki je najbolj prometna, tudi najbolj pretočna. Po tem mehanizmu policisti na poti, kjer potuje največ avtomobilov, v križiščih uredijo promet podobno kot takrat, ko po cesti potuje kaka pomembna tuja delegacija. Postavijo se v križišča in iz navadnih cest tvorijo nekakšno avtocesto, po kateri lahko konvoj vozil delegacije hitro in brez ustavljanja prepelje z enega konca mesta na drugega.

Na področju imunologije je Edelman pomagal pokazati, da je specifičnost imunskih celic v krvi posameznika v večji meri posledica izkustva in zunanjih vplivov in ne dednosti. Podobno velja po njegovem tudi za možgane. Povezave med nevroni se krepijo z uporabo in rahljajo, ko jih ne uporabljamo. Tudi v tem primeru izbor opravlja okolje. Vsak posameznik skozi svoje življenje tako razvije povsem samosvojo možgansko strukturo.

Možgani se notranje oblikujejo skozi čas. Možgani otroka se postopoma izgrajujejo na osnovi vsega, kar otrok doživlja. Zato tudi možgani enojajčnih dvojčkov medsebojno niso enaki, ampak so vsaki možgani samosvoji in zgrajeni na osnovi preteklih izkustev in vsega, kar je vplivalo na njihov razvoj. V prvih mesecih življenja veliko nevronov odmre, a to je le del procesa, v katerem možgani postajajo v resnici uporabni.

Edelman govori o razvoju možganov kot o nevronskem darvinizmu. S tem ima v mislih selekcijo, ki krepi povezave tistih nevronov, ki so pogosteje aktivni. Nekaterim se zdi ta analogija s teorijo naravne selekcije malo za lase privlečena, a samo poimenovanje ni tako bistveno. Francis Crick je tako hudomušno pripomnil, da bi bilo idejo morda bolje poimenovati kar nevronski edelmanizen.

Poleg selekcije, ki poteka med nevronskimi skupinami na osnovi rabe oziroma vplivov okolice, je Edelman vpeljal še en pomemben mehanizem. Ključni del njegove teorije so tudi povratne povezave med raznimi konci možganov (re-entry), ki so neprestano aktivne in preko katerih se posamezni procesi sinhronizirajo. Prav te notranje povratne povezave med različnimi deli možganov naj bi bile zelo pomembne tudi za vznik višjih miselnih aktivnosti, ki so značilne za možgane ljudi.

Kot se za pravega znanstvenika spodobi, je Edelman svoja spoznanja najprej predstavil strokovni javnosti v seriji povsem tehničnih člankov in monografij, šele nato se je lotil tudi pisanja poljudnih knjig, v katerih je svojo teorijo poskušal predstaviti tudi širši javnosti.

Čeprav je danes Edelmanova hipoteza o mehanizmu, kako se med skupinami nevronov tvorijo povezave, že dokaj dobro sprejeta in omenjena v mnogih učbenikih, je njen pomen velik tudi v primeru, če se nekoč v prihodnosti ne bo izkazala za povsem pravilno. Velika imena znanosti, ki aktivno delujejo na področju, za katero so še nedavno mnogi trdili, da ga znanstveno sploh ne moremo raziskovati, so pomembna tudi zato, da s svojo avtoriteto in zgledom pokažejo, da ni nič narobe, če postavljamo tudi malo bolj drzne hipoteze. Pomembno je le, da vztrajamo pod okriljem znanstvene metode.