Foundational Concepts in Neuroscience – A brain-mind odyssey (2015) [Θεμελιώδεις έννοιες στη νευροεπιστήμη – Μια οδύσσεια εγκεφάλου-μυαλού]

by

David E. Presti

Πρόλογος: Από τα μόρια στη συνείδηση

Η νευροεπιστήμη, η επιστήμη του εγκεφάλου και της συμπεριφοράς, είναι ένα από τα πιο συναρπαστικά πεδία στο τοπίο της σύγχρονης επιστήμης. Η ταχεία ανάπτυξη του πεδίου τις τελευταίες δεκαετίες έχει προκαλέσει πολλές ανακαλύψεις και μεγάλο αριθμό δημοφιλών βιβλίων. Οι σύγχρονες ειδήσεις είναι γεμάτες με ιστορίες για τον εγκέφαλο, τη χημεία του εγκεφάλου και τη συμπεριφορά. Φωτογραφίες και σχέδια εγκεφάλων και νευρικών κυττάρων κοσμούν τις σελίδες των εφημερίδων και των περιοδικών. Η νευροπλαστικότητα, η ικανότητα των νευρικών συνδέσεων να αλλάζουν και να αναδιοργανώνονται, έχει γίνει ένα τσιτάτο. Η ιδέα ότι το μυαλό μας μπορεί να αλλάξει τον εγκέφαλο μας είναι διάχυτη.

Διαβάζουμε ότι τα φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία ψυχικών καταστάσεων όπως η κατάθλιψη, το άγχος και η ψύχωση είναι από τα φαρμακευτικά προϊόντα με τις μεγαλύτερες πωλήσεις στην ιστορία. Οι διαφημίσεις για αυτά τα φάρμακα απεικονίζουν νευρώνες και μόρια νευροδιαβιβαστών. Ακούγεται ότι η επιστήμη του εγκεφάλου χρησιμοποιείται ολοένα και περισσότερο στις αίθουσες των δικαστηρίων, ότι η δομή του εγκεφάλου και η λειτουργική δραστηριότητα χρησιμοποιούνται για την επιχειρηματολογία για ενοχή ή αθωότητα σε κατηγορίες για εγκληματική συμπεριφορά. Λέγεται ότι οι διαφημιστικές εταιρείες ξοδεύουν εκατομμύρια δολάρια για να μελετήσουν τη νευρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο των ανθρώπων όταν βλέπουν διαφημίσεις ή χρησιμοποιούν προϊόντα. Τι συμβαίνει με όλα αυτά; Πώς μπορούμε να κατανοήσουμε και να διακρίνουμε το γεγονός από τη μυθοπλασία;

Η πρόθεση μου σε αυτό το βιβλίο είναι να παράσχω το παρασκήνιο, μια περιγραφή του πώς λειτουργούν τα νευρικά συστήματα και πώς η λειτουργία του νευρικού μας συστήματος σχετίζεται με το μυαλό και τη συμπεριφορά μας. Η περιγραφή μου είναι συνοπτική αλλά εμπεριστατωμένη, αυστηρή αλλά εύκολη στην παρακολούθηση (και, ελπίζω, διασκεδαστική στην ανάγνωση). Για περισσότερα από είκοσι χρόνια έχω διδάξει ένα μάθημα εισαγωγικής νευροεπιστήμης στο University of California στο Μπέρκλεϊ. Εκατοντάδες φοιτητές παρακολουθούν αυτό το μάθημα κάθε χρόνο. Πολλοί είναι πρωτοετείς στο πρώτο έτος του κολεγίου. Μερικοί είναι μεγαλύτεροι λίγο πριν την αποφοίτηση. Οι φοιτητές που έχουν κάθε είδους επιστημονικό ενδιαφέρον παρακολουθούν το μάθημα μου, προέρχονται από επιστήμες όπως βιολογικές και φυσικές επιστήμες, κοινωνικές επιστήμες, μηχανική, οικονομικά, επιχειρήσεις, καθώς και από τις τέχνες και τις ανθρωπιστικές επιστήμες. Μερικοί έρχονται στην τάξη έχοντας ήδη πάθος για την επιστήμη. Άλλοι φοβούνται την επιστήμη και μερικές φορές έχουν ιδιαίτερα έντονες αποτρεπτικές αντιδράσεις στη χημεία. Περιστασιακά μερικοί μαθητές λυκείου ή λίγοι μεταπτυχιακοί φοιτητές παίρνουν το μάθημα. Και γενικά υπάρχουν μερικοί συνταξιούχοι επαγγελματίες και άλλοι άνθρωποι από την κοινότητα του Μπέρκλεϊ που κάθονται και παρακολουθούν τις διαλέξεις.

Ο στόχος μου ως εκπαιδευτής είναι να παρέχω μια ολοκληρωμένη επισκόπηση της δομής και της λειτουργίας του εγκεφάλου, ξεκινώντας από τα άτομα και τα μόρια, την οικοδόμηση σε μεμβράνες και κύτταρα, προχωρώντας σε νευρώνες, τα νευρικά κυκλώματα και τα αισθητήρια όργανα και στη συνέχεια στην αντίληψη, τη μνήμη, τη γλώσσα, τα συναισθήματα, τον ύπνο και τα όνειρα. Ένα θέμα σε όλο αυτό είναι το μυστήριο του τρόπου με τον οποίο η διανοητική εμπειρία (που είναι το μόνο που πραγματικά είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε) σχετίζεται με τη λειτουργία του εγκεφάλου και του σώματος μας, το βαθύ μυστήριο του νου και της συνείδησης.

Αυτό είναι το πλαίσιο για αυτό το βιβλίο. Ως εκ τούτου, το βιβλίο είναι αρκετά περιεκτικό για να χρησιμοποιηθεί ως κείμενο σε ένα εισαγωγικό μάθημα για τις νευροεπιστήμες. Δίνει αρκετές λεπτομέρειες σχετικά με τη δομή και τη λειτουργία, σε μεγάλο βαθμό σε μοριακό και κυτταρικό επίπεδο, του ανθρώπινου νευρικού συστήματος. Το μεγαλύτερο μέρος του υλικού αυτού του βιβλίου είναι αρκετά βασικό που δε θα γίνει εύκολα ξεπερασμένο. Τα εγχειρίδια που προσπαθούν να συμβαδίζουν με τις πιο πρόσφατες εξελίξεις πρέπει να ξαναγράφονται και να ενημερώνονται συχνά. Ένας εκπαιδευτής που χρησιμοποιεί αυτό το βιβλίο για μια τάξη μπορεί πάντα να κρατά τα πράγματα επίκαιρα συμπληρώνοντας πρόσθετο υλικό που προέρχεται από τη σύγχρονη έρευνα νευροεπιστήμης. Αυτό το βιβλίο παρέχει τη βάση.

Έχω διδάξει αυτό το θέμα όχι μόνο σε πανεπιστημιακές τάξεις αλλά και σε ποικίλα εργαστήρια συνεχιζόμενης εκπαίδευσης για άτομα κάθε είδους που ενδιαφέρονται. Έχω διδάξει διάφορα στοιχεία αυτού του υλικού σε εργαστήρια που πραγματοποιήθηκαν στο μοναδικό περιβάλλον του Esalen Institute στην ακτή της Καλιφόρνια και είχα το προνόμιο να διδάξω νευροεπιστήμη σε Θιβετιανούς βουδιστές μοναχούς και καλόγριες στην Ινδία ως μέρος ενός προγράμματος επιστημονικής εκπαίδευσης που ξεκίνησε από τον Δαλάι Λάμα. Σε όλα αυτά τα διαφορετικά περιβάλλοντα, αυτή η προσέγγιση του θέματος, απαιτητική αλλά και συμπαθητική, έχει γίνει αποδεκτή.

Όχι μόνο για χρήση στην τάξη, αυτό το βιβλίο προορίζεται επίσης για όποιον ενδιαφέρεται να μάθει πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος. Απευθύνεται σε όσους από εσάς επιθυμούν να καταλάβουν από πού προέρχεται ένα άρθρο ειδήσεων για τις σαρώσεις εγκεφάλου ή πώς να εκτιμήσουν μια ιστορία σχετικά με τα αντικαταθλιπτικά φάρμακα. Αναπτύσσω τα πάντα όσο το δυνατόν περισσότερο από την αρχή, έτσι ώστε να μην απαιτείται συγκεκριμένο τεχνικό υπόβαθρο για την ανάγνωση αυτού του βιβλίου. Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με τα διαγράμματα μοριακής δομής, ελπίζω ότι θα καταλάβετε γρήγορα την απλότητα, την ομορφιά και τη χρησιμότητά τους. Πρόθεση μου είναι να κάνω ακόμα και το πιο περίπλοκο υλικό ευκολονόητο και διασκεδαστικό, τουλάχιστον στα βασικά του χαρακτηριστικά.

Ένας στόχος είναι οι αναγνώστες να αποκτήσουν κάποια διαίσθηση για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος, να εκτιμήσουν την ομορφιά και τη δύναμη των μοριακών και κυτταρικών εξηγήσεων, και ταυτόχρονα να εκτιμήσουμε ότι η ανεξιχνίαστη πολυπλοκότητα των ζωντανών συστημάτων θέτει ουσιαστικά όρια σε κάθε είδους φαινομενικά απλή εξήγηση. Αυτό το τελευταίο σημείο συχνά ξεχνιέται.

Οι σύγχρονες φυσικές, χημικές και βιολογικές επιστήμες έχουν γνωρίσει τρομερή επιτυχία τους τελευταίους αρκετούς αιώνες, λαμβάνοντας υπόψη πολλά από αυτά που παρατηρούμε. Από τα πιο απομακρυσμένα σημεία του σύμπαντος, πολλά έτη φωτός μακριά, μέχρι την εσωτερική δομή των πυρήνων των ατόμων, οι φυσικές θεωρίες παρέχουν ένα εκπληκτικά ισχυρό και συνεκτικό επεξηγηματικό πλαίσιο. Τα ζωντανά συστήματα, ακόμη και με την εξαιρετική πολυπλοκότητα τους, φαίνεται να εμπίπτουν όμορφα σε αυτό το αξιοσημείωτο επεξηγηματικό πλαίσιο. Ωστόσο, η επιστημονική κατανόηση του ανθρώπινου μυαλού, και το πώς η ικανότητα μας για συνειδητή επίγνωση σχετίζεται όχι μόνο με τον εγκέφαλο αλλά και με οτιδήποτε άλλο πιστεύουμε ότι γνωρίζουμε για το φυσικό σύμπαν, θεωρείται ότι είναι ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στη σύγχρονη επιστήμη, ίσως το μεγαλύτερο μυστήριο. Ελπίζω ότι αυτό το βιβλίο θα αποτελέσει τη βάση για να εκτιμήσουμε βαθύτερα αυτό το φοβερό θέμα.

Περιεχόμενα

1. Προέλευση

2. Νευρικά συστήματα και εγκέφαλοι

3. Χημεία και ζωή

4. Γονίδια και ιστορία της μοριακής βιολογίας

5. Πώς οι νευρώνες παράγουν σήματα

6. Συνάψεις, νευροδιαβιβαστές και υποδοχείς

7. Νευροανατομία και διεγερσιμότητα

8. Δηλητήριο, ιατρική και φαρμακολογία

9. Ψυχοδραστικά φάρμακα

10. Νευρική ανάπτυξη και νευροπλαστικότητα

11. Αισθητηριακή αντίληψη

12. Μύτη και όσφρηση

13. Γλώσσα και γεύση

14. Μάτια και όραση

15. Αυτιά και ακοή

16. Δέρμα, αφή και κίνηση

17. Απεικόνιση του εγκεφάλου

18. Συνδεσιμότητα, γλώσσα και νόημα

19. Μνήμη

20. Ρυθμοί, ύπνος και όνειρα

21. Συναίσθημα

22. Νους, συνείδηση και πραγματικότητα

Βιβλιογραφικές αναφορές

(το βιβλίο σε μορφή αρχείου PDF)