B1. Mózg i umysł: rozwój.

Ciągle wracają antyczne pomysły na temat ducha i duszy, jako synonimy umysłu i świadomości niezależnej od ciała.
Przez parę tysięcy lat ten kierunek myślenia prowadził jedynie do paradoksów, nie przyczyniając się do żadnego postępu.
Największe postępy w rozumieniu umysłu wynikły z badań nad mózgiem.
Umysł jest tym, co robi mózg, a raczej niewielką częścią tego, co robi mózg.
Do niedawna była to jedynie hipoteza, ale rozwój badań nad mózgiem w ostatnich dziesięcioleciach to całkiem zmienił i nie ma już wątpliwości, że tak jest.
Co więc robi mózg? Bez tej wiedzy trudno jest dyskutować na temat umysłu.

Najpierw należy scharakteryzować mózgi z grubsza. Spróbujemy zrozumieć sposób działania mózgu, powstawanie funkcji umysłowych, poświęcając mniej czasu na szczegółowy opis działania zmysłów.
Badaniem mózgu zajmują się liczne "neuronauki" (ang. neurosciences), od neurochemii po psychologię eksperymentalną i nauki medyczne.
W Polsce używa się terminu "neurobiologia", ale nie wszystkie neuronauki wywodzą się z biologii, dlatego powoli termin "neuronauki" będzie coraz szerzej stosowany.
Neuronauki badają zjawiska zachodzące w skali czasowej od nanosekund do lat, i rozmiarach od metra do ułamków nanometra.
Można je podzielić na:

• Neuronauki na poziomie molekularnym i komórkowym: neurochemia, neuroendokrynologia, neurogenetyka, neurochirurgia, neurofarmakologia, neuropsychofarmakologia, neurobiologia neuronów, biofizyka neuronów ...
• Neronauki zajmujące się rozwojem i dojrzewaniem układu nerwowego, od stadium embrionalnego.
• Neuroanatomia, anatomia porównawcza mózgów.
• Konektonomika, badająca połączenia grup neuronów w mózgach.
• Neuronauki związane z chorobami układu nerwowego, takie jak neuropatologia, neurologia, neuropsychiatria, neuropsychologia, psycho-neuro-immunologia ...
• Neuronauki systemowe, specjalizujące się w badaniu działania poszczególnych zmysłów i kontroli ruchów.
• Chronobiologię, zajmującą się rytmami biologicznymi i subiektywnym postrzeganiem upływu czasu.
• Neurofizjologię ogólną, zajmującą się badaniem funkcjonowania układu nerwowego metodami elektrofizjologicznymi i innymi.
• Neurofizjologię zachowania (behawioralną), która jest nauką na pograniczu zagadnień mózg/umysł, zajmuje się badaniem związków stanów mózgu i zachowania.
• Neuronauki poznawcze, takie jak neurolingwistyka, szukające mechanizmów tworzenia się funkcji afektywno-poznawczych, takich jak emocje, pamięć, uwaga, uczenie się ...
• Neuronauki komputerowe i systemowe, modelujące funkcje struktur neuronowych za pomocą symulacji komputerowych i teorii matematycznych.
• Informatyka neurokognitywna, próbująca czerpać inspiracje z analizy działania układu nerwowego do tworzenia użytecznych algorytmów.
• Neuroinżynieria, tworzenie interfejsów mózg-komputer, neuroprotez współpracujących z układem nerwowym
• Neuroergonomia dążąca do zrozumienia i udoskonalenia relacji pomiędzy zdolnościami poznawczymi i artefaktami techniki i biznesu.
• Neuroobrazowanie i rozwój sprzętu do prowadzenia badań, pełniące rolę usługową w badaniach nad mózgiem.

Każda z tych dziedzin wnosi specyficzną perspektywę i pozwala odpowiedzieć na szczegółowe pytania dotyczące wpływu czynników biologicznych na psychikę i zachowanie.
Co roku Society for Neuroscience organizuje konferencje, na które przyjeżdża 25-30 tysięcy uczestników prezentując ponad 15 tysięcy prac naukowych!
Można oddzielić dwie szerokie perspektywy patrzenia na działanie mózgu: ewolucyjną i opisową.

Perspektywa ewolucyjna: selekcja sposobów działania mózgu przydatnych do przetrwania dokonała się na poziomie odruchów naturalnych, percepcji (postrzegamy tylko to, co dla nas potencjalnie może być ważne), możliwości rozumowania, a może nawet zdolności językowych.
Ewolucja wytworzyła specyficzne struktury mózgu odpowiedzialne za określone zachowania.
Uczenie się jest procesem selekcji możliwości wybranych przez naturę na drodze doboru naturalnego, konkurencją pomiędzy neuronami, zespołami neuronów i całymi mózgami.

Dlaczego widzimy kolory? Dlaczego w takim, a nie innym zakresie?
Przyroda używa koloru w czterech celach:

• przyciągania owadów i innych zwierząt zapylających rośliny;
• przyciągania ofiar, kamuflażu i ukrywania się na różnym tle przez drapieżniki;
• ostrzegania drapieżników przez potencjalne ofiary - jestem trujący;
• doboru płciowego, przyciągania partnera lub zniechęcania konkurenta.

Widzenie kolorów przydatne było ssakom do odróżniania gatunków traw i postrzegania na odległość dojrzałych owoców (czerwień dobrze kontrastuje z zielonym).
Potrzebny jest specyficzny układ wzrokowy analizujący informację o kolorze, dlatego zwierzęta w różny sposób widzą kolory.

• Oko człowieka i małp naczelnych ma 3 receptory kolorów (czopki), o maksimum wrażliwości dla światła czerwono-żółtego (560 nm), zielonego (525 nm) i niebieskiego (420 nm).
• Inne ssaki mają tylko dwa rodzaje czopków, a ssaki morskie tylko jeden rodzaj, więc widzą monochromatycznie.
• Ryby tropikalne i ptaki mają cztery rodzaje czopków, a gołębie aż pięć!
• Pszczoły, bąki i niektóre inne owady mają 3 rodzaje czopków ale ich spektrum przesuniętej jest powyżej czerwieni w stronę ultrafioletu, białe (dla nas) kwiaty mają dla nich różne barwy - kolory kwiatów są dla owadów, a nie dla nas!
• Motyle mają 6 fotoreceptorów, a skorupiaki ustonogie aż 12, ale w dichromatycznych parach!

Każdy człowiek widzi kolory nieco inaczej.
Geny odpowiedzialne za widzenie w kolorze, np. gen OPN1LW w chromosomie X kodujący światłoczułe białko opsynę, biorące udział w detekcji czerwonego koloru, wykazuje bardzo dużą wariancję, prowadzącą do różnych form daltonizmu i odmiennego widzenia koloru u kobiet i mężczyzn.
Opsyna i inne białka związane z widzeniem koloru u różnych zwierząt około 500-800 milionów lat temu miały wspólnego przodka, a wieć pierwsze zwierzęta w kambrze już rozróżniały kolory.
Ssaki 220 milionów lat temu prowadziły głównie życie nocne i miały niebiesko-żółte widzenie dichromatyczne, podobnie jak większość ssaków do tej pory.
Antropoidy i kilka małp (pawiany, makaki, gerezy, wyjce) to jedyne znane ssaki trójchromatyczne; żółty pigment uległ mutacji wrażliwej na krótsze (zielone) i dłuższe (czerwone) długości fali około 50 mln lat temu. Wyjce są jedynymi małpami Nowego Świata u których widzenie trójchromatyczne rozwinęło się niezależnie. Zbiegło się to w czasie z redukcją o 60% liczby genów związanych z węchem u ludzi (u antropoidów 33% redukcją).
B. Verrelli, S. Tishkoff, American Journal of Human Genetics 2004.

Żmije widzą w podczerwieni, postrzegają bardziej ruch niż kształty, ich szczęka służy za receptor niskich drgań, węszą stereoskopowo za pomocą języka.

Orientacja i widzenie przestrzenne (stereoskopowe) przydatne jest drapieżnym ssakom, gadom i ptakom (np. sowom), które mają oczy z przodu głowy, ograniczony kąt widzenia (nie większy niż 100 stopni), ale potrafią dobrze oceniać odległość.
Ssaki roślinożerne i niektóre ptaki mają oczy z boku głowy, widzą pod znacznie szerszym kątem (nawet do 360 stopni), ale nie widzą przestrzennie, słabiej oceniają odległości.
Widzenie dostarcza informacji pozwalających utworzyć mapę orientacji przestrzennej, a więc przyczynia się do rozwoju specyficznych form pamięci i przetwarzania informacji.

Tylko ludzie posługują się mową, może to wynikać z istnienia specyficznych struktur neuronalnych odpowiedzialnych za mowę, których brakuje w mózgach zwierząt.
Uczenie się mowy zachodzi szybko pomimo ubogiej stymulacji, braku dużej liczby przykładów negatywnych, czyli nieprawidłowego użycia mowy.
Uczenie się danego języka nie jest oczywiście wynikiem selekcji, ale zdolność do rozumienia i nauki języka może nią być. Zdolność do modulacji ruchu języka i strun głosowych wymaga precyzyjnego sterowania, którego nie mogą się nauczyć zwierzęta.
Gen FOXP2 związany jest z zaburzeniami produkcji i rozumienia mowy u ludzi.
Gen ten jest też aktywny u ptaków w czasie uczenia się pieśni godowych, i gra rolę w rozwoju echolokacji u nietoperzy.
FOXP2 koduje białka, które znaleziono u ssaków, ptaków, ryb i gadów, a jego wersja (allel) u Neardentalczyków była taka jak u człowieka, sugerując podobny rozwój zdolności językowych.

Do czego potrzebny jest mózg?
Mózg potrzebny jest do kontroli złożonego zachowania.
Ptaki śpiewające zwiększają w okresie godowym rozmiary swojego mózgu.
Co może się stać jeśli mózg przestaje być potrzebny?

	Młoda żachwa pływa, ma mózg i powrózek nerwowy, podobna jest do kijanki.
	Po osiągnięciu dojrzałości przytwierdza się do skały tworząc często kolonie. Stopniowo wchłania swój mózg - nie jest jej już potrzebny o życia. Pozostaje tylko węzeł nerwowy przydatny do kontroli filtrowania pokarmu.

Wniosek: ruch jest bardzo ważny, kontrola ruchu wymaga przetwarzania informacji przez mózgi.
U ludzi istnieje również silna korelacja pomiędzy używaniem mózgu, jego sprawności i zapadaniem na różne choroby degeneracyjne, które zmniejszają zużywanie energii przez mało używane mózgi.
Use it or loose it, czyli używaj albo strać.

Generatory wzorców (CPG, Central pattern generators) wywołują rytmiczne skurcze mięśni.
CPG odpowiedzialne są za wężowate ruchy ryb, ruchy nagarniające u skorupiaków, filtrację pokarmu, ruchy stomatogastryczne, ruchy skrzydeł, ćwierkanie cykad i świerszczy, drżenie wibrysów, oddychanie, bicie serca.
Powielanie takich generatorów umożliwiło bardziej złożone ruchy u płazów i gadów, złożoną kontrolę oddechu potrzebną przy rozwoju mowy i połykaniu (u ludzi wymaga to koordynacji aż 25 mięśni).
Przetwarzanie informacji zmysłowej wymaga pamięci, która mogła powstać jako często powtarzające się wzorce pobudzeń korelujące działanie CPG, pozwalając wyjść poza proste odruchy i stworzyć złożone funkcje umysłowe.
Podstawową jednostką kory mózgu może być taki mikroobwód oscylacyjny, powstały z generatora ruchu, który może znajdować się w kilku stanach oscylacji.
Powielony w milionach egzemplarzy, realizujący proste odruchy, pamięć, a potem inne funkcje, znajduje się w pniu mózgu, hipokampie, korze.
Proces ewolucji takich generatorów można prześledzić badając je w prymitywnych zwierzętach, skorupiakach, minogach, rybach, salamandrach, gadach.

Ogólna anatomia i budowa komórkowa większości organizmów jest bardzo podobna.
Różnice zachowań gatunków zwierząt są wyrazem różnicy budowy mózgów.
Perspektywa ewolucyjna odpowiada na pytanie "dlaczego" dana funkcja istnieje, a opisowa na pytanie "jak jest realizowana" na poziomie genetycznym, budowy ciała i działania mózgu.
Antropologia ewolucyjna bada relacje pomiędzy zachowaniami społecznymi a ewolucją człowieka i małp naczelnych.

Biologa ewolucyjna widzi rozwój zdolności poznawczych człowieka z punktu widzenia problemów adaptacji.
"Neuronalny Darwinizm" rozciąga perspektywę ewolucyjną na procesy zachodzące w mózgu, skupiając się na uczeniu przez selekcję możliwości.
Niemowlę może nauczyć się wszystkiego, co ludziom dostępne, ale dorastanie i starzenie to utrata potencjalnych możliwości.
Skąd się biorą indywidualne różnice w szybkości uczenia? To jeszcze jeden przejaw kompromisu pomiędzy stabilnością i plastycznością, natura musi eksperymentować by w niesprzyjających warunkach ktoś przeżył: może to będą właśnie ci, którzy nie zmieniają zbyt łatwo poglądów.

Czego można się dowiedzieć z badania dzieci zdziczałych, wychowywanych w izolacji lub wśród zwierząt?
Znanych jest ponad 100 takich przypadków, pokazujących jak ważne jest wczesne wychowanie.
Czy pomimo braku kontaktów z mową będą w stanie się jej nauczyć?

Eksperymenty z deprywacją mowy prowadzono już w starożytności: jakim językiem mówili Adam i Ewa?
Historyk starożytny Herodotus pisał, że faraon Psammetichus I (Psamtik) nakazał wychować parę dzieci w izolacji przez pasterza niemowę; kiedy jedno z nich zawołało "bee" wywnioskowano, że to język frygijski, bo brzmiało to jak "chleb" w tym języku.
Jak pisał zakonnik Salimbene di Adam w Kronikach, w XIII wieku Cesarz Imperium Rzymskiego Frederick II próbował wychowywać niemowlęta bez kontaktu z mową, ale żadnych słów nie usłyszał.
Jakub V Stewart w XV wieku trzymał dwoje dzieci w pomieszczeniach pod opieką niemowy; ponieważ nie nauczyły się mówić słusznie wywnioskował, że język nie jest wrodzony.
Akbar Wielki zrobił podobny eksperyment i uznał, że słyszenie mowy jest konieczne do jej nauki.

Więcej na temat feral children, czyli dzieci zdziczałych, oraz Feral Children w Wikipedii.

Mało wiemy o osobach głuchych, których nie nauczono języka w dzieciństwie; takich osób jest dość dużo w krajach rozwijających się.
Chociaż nie potrafią zrozumieć wielu pojęć, rozwinąć "teorii umysłu" innych ludzi, radzą sobie w życiu wykonując proste prace.
Osoby głuche, które potrafią czytać, mogą mieć wrażenia słuchowe a ich myślenie ma charakter symboliczny, podobny do osób słyszących.
Znacznie trudniej jest doprowadzić do normalnego rozwoju umysłu w przypadku głuchoślepoty.

Chociaż język nie jest wrodzony to za taką trzeba uznać zdolność do nauki języka; świadczą o tym zaburzenia genetyczne uniemożliwiające z różnych przyczyn naukę języka.
Specyficzne zaburzenie rozwoju językowego (specific language impairment, SLI) wyraża się trudnościami w rozumieniu złożonych struktur językowych, uboższym słownictwem.
Na SLI cierpi około 5% ogólnej populacji, ma to podłoże genetyczne, daje podobne efekty do późnego uczenia języka migowego, które uznaje się za efekt czysto środowiskowy.

Ruch "kultury głuchych" (deaf culture) nie uznaje głuchoty za upośledzenie, tylko za odmienny rodzaj ludzkiego doświadczenia; stąd sprzeciw wobec implantów słuchowych i innych metod przywracania słuchu.
Możemy sobie wyobrazić w dalszej przyszłości alternatywne zmysły i ludzi tworzących odmienne kultury wykorzystujących takie zmysły, np. sonar pod wodą.

Literatura:

• M. Marschark, P.C. Hauser, Deaf Cognition, OUP 2008.
• Laurence B. Leonard, SLI - specyficzne zaburzenie rozwoju językowego, GWP 2006
• Sacks O, Zobaczyć głos: Podróż do świata ciszy (Seeing Voices. A Journey into the World the Deaf). Zysk i Ska, Poznań, 1998.

Czy możliwości człowieka są w pełni zdeterminowani przez geny?
Czy istnieje determinizm genetyczny i co by to oznaczało?
Czy ktoś takie poglądy głosi? Heredytyzm (przekonanie, że zachowanie wynika przede wszystkim z czynników dziedzicznych) wcale nie wynika z prac ewolucjonistów, chociaż media często wyciągają takie błędne wnioski przypisując je autorom popularnych książek o genetyce.
Określona strategia zachowań - np. niewierność małżeńska u ptaków lub ludzi - może być faworyzowana przez dobór naturalny: niewierni małżonkowie mają więcej potomków, ale jeśli mają zbyt wiele partnerek to nie wystarcza im czasu na obowiązki ojcowskie, przez co potomstwo ginie. Co się najbardziej opłaca?
Można w ten sposób wyliczyć statystyczne tendencje do zdrady w populacji, ale nie określa to zachowania konkretnego osobnika: nie ma tu determinizmu na poziomie jednostek tylko tendencje na poziomie populacji.
Niestety, geny nie są dobrą wymówką dla niewiernych mężów ...

Czy w genach jest dostatecznie dużo informacji by w pełni określić strukturę mózgu?

Złożoność informacji genetycznej.

Język genetyczny DNA ma 4 litery, kombinacje par zasad nukleinowych. A-T, T-A, G-C, C-G A=Adenina, T=Tymina, G=Guanina, C=Cytozyna

Kodony: 3 litery to jedna sylaba, 4*4*4=64=2⁶ możliwości.
Sylaby kodują wytwarzanie 20 aminokwasów łączących się w łańcuch białkowy, np. AAA to lizyna.
Gen to wyróżniony funkcjonalnie odcinek DNA (koduje zwykle kilka fragmentów zwanych egzonami, przedzielonych intronami), kodujący złożone z łańcuchów aminokwasów białka budujące komórki lub kontrolujące procesy w komórkach (enzymy).
Białka tworzą się w wyniku ekspresji i transkrypcji informacji zawartej w genach.

Rozmiary: od ziarnka kawy do atomu, i piękne wprowadzenie do genetyki.

Genom człowieka (mapowanie pierwszego ludzkiego genomu zakończono w 2003 roku po 13 latach) zawiera nie więcej niż 20-25 tysięcy genów kodujących białka, zaskakująco mało, bo robaki mają 19.000 a muszka owocowa 13.500!
Najprostsza bakteria ma ok. 500 genów, wirusy i fagi (wirusy atakujące bakterię) mają od kilku do kilkuset genów.
Niektóre rośliny, płazy, małże a nawet insekty mają znacznie dłuższe genomy niż ssaki (rośliny nawet 1000 razy!), ale liczba genów nie jest mocno większa.
Człowiek ma 3.2 mld par zasad (bp), a ameba ma najdłuższy znany genom, 670 mld bp, a akwaryjna rybka prapłetwiec abisyński ma 130 mld bp! Długi genom nie zawsze jest lepszy ...
Tylko około 1.5% DNA człowieka to geny kodujące białka, reszta to introny (fragmenty genów niekodujące białek), geny kodujące RNA, sekwencje regulacyjne, i "junk DNA", którego funkcji nie znamy.
Prawdopodobnie jest to materiał, na którym przyroda może poeksperymentować.
Złożoność sieci genetycznych, oddziaływań białkowych, może się znacznie różnić mimo podobnej liczby genów, w szczególności mają na na nią wpływ fragmenty niekodującego DNA, w których wykryto liczne polimorfizmy pojedynczych nukleotydów (SNP).

Białek jest znacznie więcej niż genów, z powodu różnych procesów postranslacyjnych.
Nieredundantna baza sekwencji białkowych zgromadzona w National Center for Biotechnology Information zawierała pod koniec 2010 roku ok. 8 mln sekwencji, i podwajała się co 28 miesięcy.

Nić DNA ma ok. 2 m długości i zwinięta jest w 23 parach chromosomów.
Chromosom 1 ma 245 milionów par zasad (liter), chromosom 21 ma 47 milionów par zasad.
Cały genom człowieka ma ok. 3.2 mld liter = 1 mld sylab.

Liczba komórek w ciele człowieka jest rzędu 5x10¹³ (50 bilionów = 50T), czyli podobna co liczba synaps, jak i liczba cząsteczek wody w jednym nanogramie (ok. 3.34x10¹³).
Całkowita długość nici DNA w naszym ciele jest więc rzędu 10¹⁴ metrów, lub 10¹¹ km, 100 mld kilometrów (prawie 4 dni świetlne).
Odległość Ziemi od Słońca to ok. 150 mln km, więc 666 razy mniej!

Liczba bakterii przewyższa liczbę komórek o ponad rząd wielkości ... jesteśmy hybrydami komórek i bakterii!

Informacja w DNA: sylaba to 3 pary liter, są 4 różne litery, czyli jest 64 możliwości. Do zapisu jednostki informacji potrzeba więc 6 bitów, bo 2⁶=64.
Do zapisania genomu potrzeba więc 6 bitów/sylabę x 1 mld sylab = około 6 Gbitów, mniej niż 1 GBajt.
Jest to 250 tomów po 1000 stron, ok. 12 metrów półek, ale obecnie mieści się na łebku szpilki w pamięci półprzewodnikowej.

Ilość informacji genetycznej nie wzrasta od miliardów lat, jedynie jej organizacja się zmienia.
Płeć genetyczną determinują chromosomy płciowe, czyli XX u kobiet a XY u mężczyzn.
Chromosom X ma wyjątkowo dużą liczbę genów związanych z mózgiem, więc większość zdolności dziedziczona jest po kądzieli.
Ewolucja pozagenetyczna zachodzi dzięki informacji gromadzonej w mózgu.
Jak ocenić ilość informacji w mózgu?

Mózg człowieka w liczbach.

• Masa: niemowlę średnio 350 gramów, ok. 12% całkowitej wagi ciała.
• Dorosły średnio 1375 gramów (od 1.0-2.5 kg), kobiety średnio 150 gramów mniej, ale ten sam stosunek masy mózgu do masy ciała.
• Mózg Einsteina miał 1230 gramów, a więc tyle co średnia dla kobiet, Anatol France miał mózg o masie 1017 gram, a Iwan Turgieniew 2021 gram.
• Masa mózgu to ok. 2% całkowitej masy ciała.
• Objętość to ok. 1.4 litra, z tego po odciśnięciu wody zostaje 130 gramów białka, niecałe 100 g. tłuszczów.

Ludzie > małpy naczelne > inne ssaki (rzędu 1/100) > ptaki > gady > płazy > ryby
Dinozaur o masie wieloryba miałby mózg 100 razy lżejszy.
Najcięższy mózg ważył 9.2 kg i należał do kaszalota.
Kora mózgu delfina butlonosa osiąga 3745 cm², znacznie więcej niż 2275 cm² u człowieka, jest za to o połowę cieńsza i ma trochę mniejszą objętość niż u ludzi.

Moc elektryczna mózgu: ok. 20-25 Watów, osiągana już w trzecim roku życia.
Zużycie energii: ok. 20% całkowitego zużycia tlenu i 25% zużycia glukozy, przy 2% masy całego ciała;
mózg zużywa energie 10 razy szybciej niż inne części ciała.
Liczba stanów, jakie może przyjąć mózg jest teoretycznie nieograniczona, w praktyce niezwykle duża - na pewno wystarczy by każdemu stanowi mentalnemu przypisać odrębny stan mózgu.

Liczba neuronów: rozbieżności w literaturze są znaczne, tu podaję oceny dla zwierząt z pracy G.M. Shepherd, The Synaptic Organization of the Brain (1998), i dla ludzi z pracy R. Lent i inn, "How many neurons do you have?" European Journal of Neuroscience, pp. 1–9, 2011.
Robak C. elegans, który ma 2/3 liczby genów człowieka, ma tylko 302 neurony, ale mrówki lub muchy już około 1/3 miliona, a karaluchy i pszczoły koło miliona.
Lista zwierząt uporządkowana w/g liczby ich neuronów.
Powierzchnia kory człowieka: ok. 2500 cm²; delfiny, słonie i wieloryby mają znacznie większą powierzchnię kory.
Dorosły człowiek ma ok. 86±8 mld neuronów w mózgu, w tym 69±7 mld w móżdżku, > 16±2 mld w korze, < 2 mld w obszarach podkorowych (pień, śródmózgowie, jądra podstawy mózgu).
Skalowanie masy, rozmairów i liczby neuronów zgodne z regułami dla gryzoni daje przy masie ciała 70 kg masę mózgu tylko 145 gram, lub dla osiagnięcia 100 mld neuronów masę mózgu 45 kg.
Liniowe skalowanie dla małp naczelnych pokazuje, że dla masy 75 kg i wielkości ludzkiego ciała mamy liczbę neuronów zgodną z oczekiwaniami (Azavedo i inn, 2009).
To orangutany i goryle są wyjątkami, mają nieporporcjonalnie małe mózgi nie pasujące do liniowego skalowania! Ich mózgi mają 0.5-1% masy ciała, nasze 2%.
Dlatego poprzednie porównania alometryczne uwzględniając te gatunki pokazywały wielokrotnie większe mózgi niż należało się spodziewać!

Synapsy neuronów:

• kora 4000/neuron, 3x10¹³ połączeń,
• móżdżek 3x10¹² połączeń,
• pozostałe 2x10¹³ połączeń,
• razem 5x10¹³, czyli 50 bilionów, ale niektóre opracowania podają nawet 2.4x10¹⁴, czyli 240 bilionów.

Około 3 roku życia człowiek ma 10¹⁵ synaps, liczba ta zmniejsza się kilkukrotnie wraz z wiekiem (uczenie następuje częściowo dzięki selekcji połączeń).
W szczytowym okresie powstaje 1-2 mln nowych połączeń na sekundę!
85% komórek w mózgu to komórki gleju, które też się miedzy sobą komunikują, chociaż stosunkowo powoli.
Mózg Einsteina miał nieco więcej komórek glejowych niż przeciętnie w obszarach ciemieniowych, ale różnice nawet o czynnik dwa w masie mózgu (1 lub 2 kg) nie mają większego wpływu, czemu z komórkami gleju miało by być inaczej? Porównania liczby komórek gleju w mózgu Einsteina były krytykowane.

Dla myszy: 16 milionów neuronów, średnio 7800 synaps/neuron (w/g Breitenberg, Schuz 1998).
Pojedyncza synapsa daje mały wkład do całkowitego potencjału postsynaptycznego (EPSP); potrzeba 5-300 niemal jednoczesnych pobudzeń by wywołać impuls.
Kora wzrokowa szczura: wkład synapsy rzędu 0.8mV, a minimalnie konieczna jest depolaryzacja rzędu 20mV.

Pojemność pamięci człowieka: naiwne oszacowanie, traktując stan każdej synapsy jako 10 bitów informacji, jest rzędu 10x10¹⁴ = 10¹⁵ bitów = 1 Petabit.

Oszacowanie tempa świadomego przepływu informacji (nieświadome jest znacznie większe).
Wzrok dostarcza nie więcej niż 5000 bitów/sek, pozostałe zmysły tylko 100 bitów/sek,
Oszacowanie: 5 sakkad/sek, pole ostrego widzenia to 2 stopnie;
Księżyc ma 1/2 stopnia łuku, widać na nim ok. 12 elementów o wielkości 0.5/12=0.04 stopnia.
W polu widzenia jest (2/0.04)² = 2500 pikseli, max. 20 bitów/pikseli, ok. 50 kbit/pole.
Zapamiętanie takiego obrazu wymaga ok. 10 sek, czyli szybkość to ok. 5 kbit/sek.
W ciągu 60 lat życia daje to około 10 Terabitów.

Oszacowanie mocy obliczeniowej: 1014 połączeń zmienia swój stan 100 razy na sekundę (100 Hz to bardzo wysoka częstość w mózgu), co daje 1016 operacji/sek = 10 Petaflopów. To raczej zawyżone oszacowanie, bo neurony nie działają niezależnie a operacje w komputerze są na 32, 64 lub 128 bitach, więc równoważna moc obliczeniowa nie przekracza 1 PFlopa. Szybkie reakcje możliwe są w 100-200 milisekund, co pozwala na jedynie 10-20 kroków (zmiany globalnego stanu, wymagające synchronizacji).

Ilość informacji genetycznej (w bitach) wykreślona w zależności od daty powstania (linia niebieska), oraz ilość informacji pozagenetycznej, gromadzonej w mózgach (linia czerwona). Na osi pionowej czas w latach w skali logarytmicznej.

Oszacowania neuroanatomiczne: mózg maksymalizuje ilość połączeń.
Jeśli każdy neuron połączyć z każdym innym to wypełnią kulę o promieniu 80 metrów!
Jeśli miedzy neuronami założyć 10.000 przypadkowych połączeń na neuron to nadal będzie kula o promieniu kilka metrów.
Wniosek: mózg ma specyficzną strukturę, chaos może panować w małej skali, ale w dużej skali panuje porządek i tylko nieliczne obszary się ze sobą komunikują.
Jakby nie patrzeć geny nie mogłyby określić dokładnie budowy nawet 1/1000 wszystkich synaps.

Mózgi zwierząt

	Ameby, powstałe prawie 4 mld lat temu nie mają układu nerwowego, podobnie wielokomórkowe gąbki; dopiero meduzy mają zaczątki nerwów.
	Pierścienice, jak ich poprzedniczki sprzed 500 milionów lat (Kambr), mają zwój nerwowy w głowie oraz brzuszny pień nerwowy. Dlaczego mamy skrzyżowane wiązki nerwów, lewa strona kontrolowana jest przez prawą półkulę i odwrotnie? Bo najstarsze organizmy takie jak pierścienice wykształciły odruch skręcający! Wyjątkiem jest węch, powstały z chemicznego zmysłu z przodu ciała. Organizacja połączeń w rdzeniu kręgowym nadal pokazuje ślady tego procesu.
	Ryby mają mózg, móżdżek, opuszkę węchową i rdzeń kręgowy. Pierwsze ryby z okresu syluru (440 mln lat temu) miały już zróżnicowany układ nerwowy.
	Konik polny ma ok. 16.000 neuronów. Owady powstały w dewonie, ok. 400 mln lat temu.
	Mózg gadów jest wyraźnie większy i podzielony na dwie półkule. Głowa jest wysunięta do przodu, zgodnie z kierunkiem poruszania się, umożliwia to szybkie reakcje. Mózg reguluje homeostazę, przetwarza dane zmysłowe i umożliwia złożone zachowania motoryczne.
	Ssaki, powstałe w okresie jurajskim (ponad 200 mln lat temu) mają znacznie większe mózgi z rozbudowanym układem limbicznym i rozrośniętą korą nową, która ma 6 warstw, tylko niektóre podkorowe struktury mają 3 warstwy neuronów.
	Ptaki mają złożone mózgi z rozbudowanym układem limbicznym, ale ich kora jest znacznie mniejsza niż u ssaków; chociaż plan budowy ich mózgów jest podobny do gadów to ich funkcja okazała się podobna jak u ssaków. W 2005 roku zmieniono nazwy struktur mózgów ptaków.

Porównanie mózgów zwierząt z uwzględnieniem kory i móżdżku, który zajmuje znaczną część całego mózgowia.

A) Porównanie zmian wielkości obszarów kory u makaka i człowieka, żółty kolor oznacza 32x powiększenie w procesie ewolucji.
B) Zwiększenie wielkości obszarów kory od narodzin do pełnej wielkości mózgu, maksymalna zmiana 4x.
C) Korelacja zmian ewolucyjnych i rozwojowych: widać szczególnie silne zmiany płatów skroniowych, odpowiedzialnych za mowę i rozpoznawanie obrazów.

Przodkowie człowieka: Australopitek (4-5 mln lat, czaszka < 0.5 litra); Homo habilis (2,5 mln lat, 0.65 l); Homo erectus (1.5 mln lat, 1.0 l); Homo neandertalis (1.6 l) oddzielił się od przodków Homo sapiens 250.000 lat temu, ostatni neandertalczyk żył ok. 35.000 lat temu.

Mózg szympansa ma około 400-450 gramów, 3 razy mniejszą masę od mózgu człowieka, jednak przynajmniej zalążki większości form zachowań ludzkich są u szympansa widoczne.
Czego możemy się spodziewać po trzykrotnie większym mózgu?
Mózg 3 razy mniejszy od mózgu szympansa ma 120-150 g, co odpowiada owcy przy podobnej masie ciała.
Czy różnica między owcą a szympansem nie jest równie duża co między człowiekiem a szympansem?

Rozwój embrionu od zapłodnionej komórki do powstania mózgu i jego dojrzewania badają neuronauki zajmujące się rozwojem (developmental neuroscience), bliskie biologii komórki.

Pierwsze neurony powstają w 4-5 tygodniu rozwoju embrionu z ektodermy (powstaje z niej też skóra), dzięki ekspresji genów homeotycznych (regulatorowych), podobnych dla muszki owocówki i człowieka - proces ten znany jest jako neurulacja. Genetyczny plan jest bardzo ogólny: kierunek wzrostu neuronów sterowany jest za pomocą stężenia białek, zwanych czynnikami neurotroficznymi, NGF (nerve growth factor); ważna jest nie tylko genetyka ale i ścieżki sygnałowe (signaling pathways). Mutacja jednego genu LIS 1 z chromosomu 17 daje w wyniku brak pofałdowania kory mózgu i poważny niedorozwój (syndrom Millera-Diekera).

Neurony dzielą się ok. 70-100 razy, a potem przestają (poza wyjątkami). Dlaczego? Zbytnia plastyczność uniemożliwiłaby utrzymanie stabilnego obrazu świata.

U szympansa jest o 3 podziały neuronów mniej niż u człowieka, w efekcie jest 2x2x2=8 razy mniejszej kora.
Gady, płazy i ptaki mają tylko 3 warstwy neuronów w korze, ssaki mają 6, ale w móżdżku i starej korze limbicznej też tylko 3.
Ssaki mają nowe warstwy, które przebijają się do góry, po czym górna warstwa starych neuronów wymiera. Ewolucja nie potrafi przeprojektować rozwiązań od nowa.
Dolne warstwy (VI) kory wypuszczają aksony w stronę wzgórza i odwrotnie.
Cewka nerwowa u wszystkich kręgowców tworzy 5 pęcherzyków.
Animacja rozwoju mózgu myszy.
Rozwój mózgu u ssaków przebiega podobnie.

Z 5 pęcherzyków rozwija się mózgowie, najpierw rdzeniomózgowie (rdzeń przedłużony), tyłomózgowie, które rozwinie się w most i móżdżek, środmózgowie (nakrywka pnia mózgu i pokrywa), międzymózgowie (układ limbiczny, oczy, szyszynka) i na końcu kresomózgowie (kora nowa, układ węchowy, jądra podstawy mózgu.

Zawiązki móżdżku u człowieka widoczne są dopiero w 12 tygodniu.
Następuje szybka faza rozwoju układu nerwowego, a potem faza regresji, apoptoza (zaprogramowana śmierć) komórek.
W korze mózgu wymiera 50 do 90% komórek i następuje znaczna reorganizacja kory.
Brak precyzji genetycznego i chemicznego sterowania rozwojem neuronów wymaga apoptozy - przeżyją tylko najbardziej przydatne neurony.

Szlaki nerwowe powstają przed receptorami, dlatego rola czynników wzrostu jest bardzo ważna.
Nerw wzrokowy musi trafić do kory wzrokowej po przeciwnej stronie mózgu, część neuronów kończy w innych obszarach i powinna obumrzeć.
Maksymalne tempo wzrostu mózgu przypada w okresie 5 miesiąca rozwoju płodowego do 1 roku po urodzeniu.

4 miesiące:

• Da się wyróżnić 15 schematów ruchowych, pierwsze specyficzne odruchy.
• Są reakcje na światło.
• Na poziomie pnia mózgu pojawia się nieregularna aktywność elektryczna.
• Różnicowanie wrażeń smakowych.

5 miesięcy:

• Smak jest w pełni sprawny.
• Są reakcje na dźwięki.

6 miesiąc: odróżnialne są stany snu i czuwania, obserwowane reakcje na mowę.
8 miesięcy: widoczny sen REM i ruchy gałek ocznych.

Narodziny: duży mózg sprawia najwięcej kłopotów, chociaż jego masa to zaledwie 1/4 mózgu dorosłego, osiąganej w wieku 17-18 lat.

Wiele gatunków ma po urodzeniu 80% masy mózgu; delfiny mają ok. 42% i masa ta wzrasta przez 9-10 lat.

Nie tylko rozmiary mózgu wzrastają, lecz również stopień komplikacji kory mózgu, przede wszystkim kory nowej.
Czego można się spodziewać w wyniku rosnącej złożoności kory? Inteligencji!
Scientific American na temat rozwoju więzi dziecko-matka.

Gwałtownie wzrasta gęstość synaptyczna połączeń miedzy neuronami, w korze od 2.500/neuron w momencie narodzin, do 15.000 w wieku 3 lat i spada powoli do połowy tej wartości.
Aktywność mózgu (w sensie zużycia energii) rośnie, w wieku 2 lat osiąga poziom dorosłego, w wieku 3 lat przewyższa go dwa razy i utrzymuje się do 9-10 roku życia, po czym powoli się zmniejsza by osiągnąć stabilny poziom koło 18 roku życia.
Ile neuronów powstaje już po urodzeniu? Trudno to ocenić, w pracy Sanai i inn (2011) pokazano, że u 18-miesięcznych dzieci zanika szlak migracji nowych neuronów, które powstają w obszarach podkomorowych i wędrują do płatów przedczołowych oraz opuszki węchowej (stary szlak).
Płaty przedczołowe nie są mocno wykorzystywane przez niemowlaki, więc można je jeszcze rozbudować, przebudowa kory ruchowej musiałaby spowolnić uczenie się kontroli ciała, więc nie jest dopuszczalna.

Rok po urodzeniu kora ruchowa łączy się z lędźwiową częścią rdzenia kręgowego, zanika odruch Babińskiego.

2 lata - masowa reorganizacja kory mózgu, amnezja dziecięca, zapominanie zdarzeń z pierwszych dwóch lat życia.

6 lat - mózg 3x większy niż w momencie narodzin.
Ok. 12 lat - stabilizacja płatów czołowych.
Ok. 20 lat - koniec reorganizacji, niewielkie zmiany (?) następują przez całe życie.

Każdy ma inny mózg, nawet bliźnięta jednojajowe (jak pokazują zdjęcia fMRI).
Na rozwój mózgu ma wpływ odżywianie, zatrucia chemiczne, skład chemiczny wód płodowych.

Ssaki: etapy rozwoju mózgu są bardzo podobne.
Otwarcie oczu: u człowieka po T=6 miesięcy, jest to naturalna skala czasowa.
Neurony w warstwach kory u ssaków: 30%T dla warstwy V, 100%T dla I oraz II.

Przez wiele lat dyskutowano, czy zachowanie człowieka określone jest przez geny czy środowisko (nature vs. nurture)?
Początkowo sądzono, że "duch rządzi materią": geny ani warunki środowiskowe nie mają znaczenia, bo człowiek ma wolną wolę i może podjąć decyzje jak sie zachować.
Później pojawiło się przekonanie o dominacji środowiska.
Jednakże już Donald Hebb stwierdził, że zachowanie zależy w pełni od obu tych czynników, nie można odjąć jednego z nich, więc nie ma też sensu mówić o dodawaniu.

Psychoanaliza "odkryła", że autyzm jest wynikiem oziębłości matki, zbyt natrętnego sadzania na nocniku, a amnezja dziecięca to konieczność represji wspomnień.
Tymczasem autyzm i amnezja mają podłoże biologiczne - czy to oznacza, że zawsze obowiązuje genetyczny i neuronalny determinizm?
Determinizm neuronalny oznacza, że człowiek musi tak się zachowywać, jak mu neurony dyktują, i wyższe procesy nie mogą tego zmienić.

Przez lata zaprzeczano biologicznej naturze ludzkiej. Dlaczego?
Może lepiej o różnicach zapomnieć bo "wszyscy ludzie zostali stworzeni równymi"?
Chodzi oczywiście o równość wobec prawa, ale nie równość szans życiowych ... niedożywione i zaniedbane mózgi nie mają szans się rozwinąć.
Pomimo wielkich oporów (wielu ludzi nie chce tego wiedzieć) genetyka zachowania (behawioralna) dobrze udokumentowała związki genów z przestępczością i z różnicami inteligencji.
Socjobiologia oraz psychobiologia i psychologia Darwinowska prowadzi głównie badania nad zwierzętami.
Psychologia ewolucyjna tłumaczy ewolucyjne przyczyny ludzkich zachowań.

Minnesota Center for Twin and Adoption Research jest jedną z najważniejszych instytucji prowadzących badania nad bliźniakami od 1979 r.
Kontrowersje: jak określić procent wpływu różnych czynników?
Czy w 70% inteligencja wynika z genów, a tylko w 30% jest wynikiem środowiska?
Inne badania dają mniejsze korelacje, jeśli odrzucić mutacje prowadzące do chorób układu nerwowego.
Korelacja IQ u dzieci niespokrewnionych jest znacznie mniejsza, rzędu 20%.

Herrnstein i Wilson, "Crime and Human Nature" (1985)
Mordercy: 30 x więcej mężczyzn niż kobiet; może to poziomu testosteronu?
Ale w Chicago ludzie są 30 x bardziej skłonni do morderstwa niż w Anglii. Może to dostęp do broni?
Tendencja do używania gramatyki - genetyczna; wybór języka - środowisko.

Wielkie mózgi sprawiają kłopot - czytajcie "Galapagos" K. Vonneguta!
W bólach rodzić będziesz ... to przez ten wielki mózg.

Debata natura-środowisko straciła na znaczeniu: nie ma tu liniowej przyczynowości, sam genetyczny determinizm czy biologizm jest prawdziwy tylko w przypadku ciężkich zaburzeń (np. zespół Downa, zespół Ushera powodujący głuchoślepotę, lub inne choroby genetyczne); poza takimi przypadkami natura i środowisko mają porównywalny wpływ.

Aktualne pytanie to: w jakich warunkach środowisko może zmienić organizm, a zwłaszcza mózg?
Może go zatruć lub uszkodzić (np. w wyniku udaru mózgu), wywołując ewidentne zmiany, ale może też zmienić ekspresje genów, być może nawet utworzyć nowy proces na poziomie genetycznym i molekularnym.
Jest wiele chorób układu nerwowego wynikających z zaburzeń normalnego rozwoju, np. agenezja ciała modzelowatego.
Na ile silne mogą być wpływy wynikające z czynników zewnętrznych, od pożywienia, warunków klimatycznych, geograficznych, aż do społecznych i relacji osobistych?
Efekt placebo pokazuje wyraźnie, że informacja słowna może wywołać stan psychiczny, który zmienia mózg i poprzez to cały organizm.

Co steruje naszym życiem? W części popędy biologiczne, ale kiedy zaspokojone zostaną podstawowe potrzeby (obrazuje to piramida Maslowa) pozostają ogólne wzorce zachowań, wynikające z doświadczeń emocjonalnych kontaktów z ludźmi i środowiskiem, mobilizacji organizmu do specyficznych form działania.
Wzorce zachowań przejmowane są od opiekunów i w początkowym okresie dotyczą głównie reakcji emocjonalnych - pobudzenie emocjonalne prowadzi do działania, na które środowisko powinno zareagować w sposób, który to pobudzenie redukuje, pozwalając organizmowi wrócić do stanu równowagi.
Część regulacji możliwa jest w pętli receptory zmysłowe => wzgórze i kora węchowa => kora zmysłowa => interpretacja => reakcje emocjonalne => prążkowie i kora ruchowa => działanie => zmysły.
Niemowlę uczy się kojarzyć swoje działania ze skutkami, podejmuje celowe działania wykorzystując sygnały emocjonalne, chociaż nie jest jeszcze zdolne do świadomego planowania swoich celów.

Niemowlę może zaadoptować się do dowolnych warunków, repertuar ludzkich możliwości jest znacznie szerszy niż jakiegokolwiek zwierzęcia, jesteśmy zaadoptowani do ekologicznej niszy maksymalnej adaptacji.
Różnice po narodzinach dotyczą gęstości połączeń różnych obszarów mózgu, szybkości reakcji, progów wrażliwości na ból, temperaturę, głód i pragnienie, stwarzając podstawy do formowania się osobowości.
Tendencje i nabyte w dzieciństwie nawyki nie oznaczają wcale, że musimy im ulegać, chociaż złe nawyki trudno jest wytępić.

A co z świadomością?

Julian Jaynes (psycholog z Princeton): świadomość istnieje zaledwie 3-4 tysięcy lat.
Sny na jawie (daydreaming) były powszechne w świecie starożytnym, np. w Iliadzie Homera czy Biblii pełniły ważną rolę.
Język początkowo był dosłowny, najpierw pojawiły się rzeczowniki, później asocjacje opisujące świat wewnętrzny.
Czasowniki abstrakcyjne pochodzą od konkretnych pojęć, np. w sanskrycie: "być" - "bhu", czyli rosnąć; "jestem" - "amsi", czyli oddychać (ang. "am", niem. "atmen").
Bruno Snell w 'The Discovery of the Mind' na podstawie analizy tekstów klasycznych również twierdzi, że pomiędzy czasami Homera a Socratesa nastąpiła zmiana sposobu świadomego przeżywania.
Idee te są rozwijane przez Julian Jaynes Society.

Świadomość to wynik syntezy działania obu półkul mózgu. Cechy:

• projekcja czaso-przestrzenna;
• wybór sceny, modelu, treści umysłu;
• projekcja personifikacji "ja" w przestrzeni i w czasie;
• narracyjny wybór spójnych sekwencyjnych zdarzeń;
• skojarzenia i asymilacja doświadczeń.

Do -1500 roku słowa mają tylko znaczenia konkretne (np. w Illiadzie).
Psyche = "oddech" a nie "dusza".
Niepełna integracja półkul mózgu?
Prawa zarządza głosami bogów, lewa wykonuje.
Stres: zamiast świadomości wyboru polecenie - głos autorytetu.

Halucynacje słuchowe w schizofrenii to często krótkie komentarze do bieżących zdarzeń.
Drażnienie kory skroniowej wywołuje głosy krytykujące, doradzające, nakazujące ...
Wizje, brak poczucia czasu, rytm i muzyka, intuicja, poczucie sacrum, mogą być wynikiem halucynacji.
M. Persinger: stymulacja lewego płata dolnoskroniowego za pomocą pola magnetycznego wywołuje poczucie mistycznej obecności; te wyniki są nadal kontrowersyjne, jak pokazały próby ich replikacji przy wykorzystaniu techniki PET przez P. Granqvista (2005), który podejrzewa, że pole magnetycznie nie było czynnikiem sprawczym, tylko Persing padł ofiarą efektu eksperymentatora, sugerując badanym co może się zdarzyć.
Nie należy się spodziewać, że tak złożona czynność mózgu jak przeżycia mistyczne będą się wiązać z jednoznacznie identyfikowanymi stanami mózgu, są to bardzo indywidualne przeżycia, więc i stany mózgu będą zróżnicowane.

Rządy teokratyczne sprzed 10 tys. lat: władcy-bogowie (jeszcze do połowy XX wieku w Japonii!), "ślepe" posłuszeństwo.
Wieża Babel - ślad z okresu, gdy słyszano zbyt wiele głosów?
W greckich eposach boskie głosy informują o decyzjach.
Anarchia po upadku teokracji w Asyrii i w Japonii trwała setki lat.
Pismo alfabetyczne, ok. -2000 lat, Egipt.
Rozwój lewej półkuli, myślenie samodzielne - opór bogów.

"Fajdros" Platona: bóg Tot nauczył sztuk i pisma lud króla Tamuza, ale król tak go za to krytykuje (ustami Sokratesa):

Ten wynalazek niepamięć w duszach ludzkich posieje, bo człowiek, który się tego wyuczy, przestanie ćwiczyć pamięć; zaufa pismu i będzie sobie przypominał wszystko z zewnątrz, ze znaków obcych jego istocie, a nie z własnego wnętrza, z siebie samego. Więc to nie jest lekarstwo na pamięć, tylko środek na przypominanie sobie. Uczniom swoim dasz tylko pozór mądrości, a nie mądrość prawdziwą. Posiedzą bowiem wielkie oczytanie bez nauki i będzie się im zdawało, że wiele umieją, a po większej części nie będą umieli nic i tylko obcować z nimi będzie trudno; to będą mędrcy z pozoru, a nie ludzie mądrzy naprawdę.

Po -1500 roku pojawiają się w literaturze metafory i decyzje zależą od ludzi (np. w Odysei).

Trudno zweryfikować taką teorię: mogą pomóc badania literackie i językoznawcze.
Świadomość pierwotna widoczna u zwierząt, ale refleksyjna tylko u dorosłych ludzi?
Testy plam na czole i reakcja dzieci oraz szympansów - wrócimy do tego.
"Interpretator" w lewej półkuli mógł powstać niedawno, okresie historycznym.
Umysły, postrzeganie świata zmienia się z pokolenia na pokolenie.

Nie będzie czasu na dalszą naturalną ewolucję mózgu! Niedługo zaczniemy naprawiać i udoskonalać nasze mózgi, nie tylko dodając wzmacniacze zmysłów, lecz również ingerując głębiej w cel kontrolowania nastroju, motywacji, uczenia się.

Wzrok, słuch już naprawiamy za pomocą implantów.
Zapobieganie napadom wściekłości przez hamowanie jąder migdałowatych, stymulacja jąder podstawy mózgu w chorobie Parkinsona.
Eksperymenty z zamianą części hipokampa na elektroniczne obwody u zwierząt są w toku.
Bezpośredni dostęp mózgu do komputerowych danych? Trudno je będzie zintegrować z naszym modelem świata zapisanym w połączeniach mózgu.

Sterowanie myślami w grach nadchodzi!
Szybki jak myśl? Myśl jest wolniejsza od działania (wie to każdy sportowiec), więc podłączenie bezpośrednie do mózgu za pomocą EEG jest dość powolne, decyzje odruchowe aktywizujące specyficzne drogi pobudzeń mięśni są szybsze niż świadome myślenie.

Przeszczepy mózgu mogą być możliwe w przyszłości.
Czy możliwy stanie się transfer umysłu? W jakim stopniu? Powinniśmy to zrozumieć przy końcu wykładu.

Literatura

• Azevedo F.A.C. i inn, Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain. Journal of Comparative Neurology 513(5) 532-541, 2009
• Sanai N, i inn. Corridors of migrating neurons in the human brain and their decline during infancy. Nature. 2011 Sep 28;478(7369):382-6. doi: 10.1038/nature10487.