Metoda funkcijskog snimanja mozga (fMRI) ima značajnu dijagnostičku primjenu u preoperativnoj obradi neurokirurških pacijenata primjerice kad treba odrediti u kakvom je odnosu tumorski proces sa govornim ili motoričkim korteksom. Time je moguće ispitivati i složenije mentalne procese pa su tako brojne studije koje uz pomoć fMRI pokušavaju dokučiti kako radi mozak.

Izazvavši asocijacije na tehnologiju iz znanstveno-fantastičnog filma »Matrix« u svjetskim je medijima ova vijest pomalo neopravdano snažno odjeknula pa je zanimljivo analizirati koliko su doista nove spoznaje iz ovog istraživanja, koliko imaju u sebi »Matrixa«, te dakako koliko je daleko odmakla tehnologija za snimanje i interakciju s mozgom.

Neo, glavni lik spomenutog ZF filma direktno se spaja s računalom preko čipa usađenog u mozak te jednostavno »uploada« gomilu znanja poput cijelog spektra istočnjačkih borilačkih vještina. Radi se dakle o tjelesno invazivnom postupku instaliranja kibernetičkog sučelja za interakciju računalnog programa i ljudskog mozga.

Već tu pada u vodu usporedba s »Matrixom«, jer suština rada doktora Phillipsa i njegovih kolega predstavlja tek pružanje neinvazivnog poticaja za rad mozga, poznatog kao neuromodulacija, i vjerojatno bolje usporedivog recimo s primjenom »pametnih lijekova« koji također pokazuju određene pozitivne rezultate kao stimulansi pri procesu učenja.

Takve napredne metode neinvazivne neuromodulacije primjenjuju se i kod nas, dakako pretežno u kontekstu dijagnostike i liječenja patoloških stanja.

TMS u liječenju migrene

– Neinvazivne neuromodulacijske tehnike kao što su transkranijalna magnetska stimulacija (TMS) te stimulacija istosmjernom strujom (TDCS od eng. Transcranial direct current stimulation) sve se više istražuju u cilju testiranja terapijskih učinaka kod teških neuroloških i psihijatrijskih bolesti. TMS se koristi u svijetu i kao standardna preoperativna tehnika u neurokirurškim centrima za određivanje lokalizacije motoričke funkcije kod bolesnika prije neurokirurških operacija.

Velike su mogućnosti TMS-a u preoperativnom testiranju govornih i jezičnih funkcija kod bolesnika. Recimo od velike je koristi neurokirurzima u planiranju operacije kako bi se smanjili rizici od ozljeda i smanjenja postoperativnih deficita (motorike, govora i sl.). U svijetu se TMS koristi u terapijskom smislu kod liječenja migrene i depresije, istaknula nam je neuroznanstvenica Maja Rogić Vidaković s Medicinskog fakulteta u Splitu na kojem je u pogonu zasad jedini TMS uređaj u Hrvatskoj.

Kod korištenja TDCS-a postavljaju se dvije elektrode na glavu (anoda i katoda), dok se kod TMS-a koristi zavojnica koja generira snažno pulsno magnetsko polje te tako inducira električno polje unutar nekoliko centimetara moždane kore. Suštinska sličnost između navedenih metoda je upravo u stvorenom električnom polju

Pritom je bitno shvatiti da ove tehnologije tek moduliraju rad mozga; Neo u Matrixu zapravo ne uči nego »uploada« znanje pohranjeno u računalu, dok su recimo ispitanici gore spomenutog istraživanja posao učenja odrađivali sami, a tehnologija transkranijalne električne stimulacije u tome im je pomagala tako što je poticala »budnost« određenih dijelova mozga.

Premda se doista radi o razmjerno novoj tehnologiji, aktualno istraživanje zapravo ne donosi pretjerano nove spoznaje. 

Zamke manipulacije

Niz istraživanja provedenih od 2008. do danas već je istražio pozitivne učinke transkranijalne električne stimulacije na prepoznavanje slika, prostorno i verbalno pamćenje, usvajanje jezičnih sadržaja te razvoj motoričkih vještina. Ono što je kod ovakvih istraživanja uistinu zanimljivo je sve bolje razumijevanje mentalnih procesa koje nam donose nove tehnologije koje za sobom povlače niz izuzetno uzbudljivih spoznaja te budućih primjena koje se kreću u rasponu od korisnih svakodnevnih alatki za učenje do etički upitnih postupaka »čitanja misli« te kontrole misli, osjećaja i postupaka.

Premda je vrlo spekulativno razmatrati hoće li eksponencijalni rast razlučivost snimanja moždane aktivnosti u dogledno doista dovesti do razvoja tehnologija koja će u nekoj mjeri moći »čitati« misli, izvjesno je da su tehnologije poput magnetske rezonance napravile drastični iskorak u poznavanju mozga i njegove aktivnosti.

– Razvojem neuroradioloških metoda poput CT-a ili MR-a  barijera između mozga i moderne medicine je uspješno preskočena te je po prvi puta bilo moguće detaljno prikazati strukturu mozga kod živog ispitanika ili pacijenta. Razvoj prije svega magnetske rezonancije omogućio je izvrstan uvid u strukturu mozga na submilimetarskoj razini. Ipak, strukturne metode snimanja kako god precizne bile nisu dovoljne za razumijevanje načina na koji naš mozak radi.

Stoga je početkom 90-ih godina prošlog stoljeća razvijena metoda funkcijskog snimanja mozga koja je mjerenjem hemodinamskih promjena u mozgu mogla lokalizirati i vizualizirati mentalne procese, objasnio nam je jedan od vodećih MR stručnjaka u Hrvatskoj, Milan Radoš s Hrvatskog instituta za istraživanje mozga.

Razbiti šifru disleksije

Pomaci na tom području događaju se svakodnevno pa primjerice članak objavljen početkom travnja u najvažnijem neuroznanstvenom glasilu Journal of Neuroscience donosi istraživanje znanstvenika sa kalifornijskog sveučilišta UC Davis koji su istražili kako mozak funkcionira pri normalnom čitanju teksta, što dosad nije bilo moguće već je bilo moguće samo bilježiti što se u mozgu dešava pri čitanju pojedinačne riječi. Time su znanstvenici napravili značajan iskorak u mogućnostima razumijevanja poremećaja poput disleksije.

Tehnikama neinvazivne transkranijalne magnetske neuromodulacije moguće je inducirati najrazličitija stanja, paralizirati osobu, izazvati osjećaj panike, aktivirati i isključivati određena funkcionalna područja, manipulirati moralnim osjećajima, izazivati razne tipove slika, ekstatičnog osjećaja, pa čak i osjećaj mistične prisutnosti. Slično je i kod neuromodulacije električnom strujom, recimo u istraživanju iz 2014.  znanstvenici su stimulirajući određena područja elektrodama kod ispitanika izazvali žive i kompleksne slike krajolika i arhitekture.

Ako je moguće izvana neposredno izazivati slike u mozgu jedno od pitanja koje možemo postaviti je i kako će izgledati računalno sučelje budućnosti? Hoćemo li se možda umjesto tipkovnicom i mišem kretati mislima kroz uvjerljive trodimenzionalne virtualne prostore posredovane elektromagnetskim poljima? 

Usađivanje uređaja

Posebno je pak pitanje invazivnih tehnika kod kojih bi se, kao u Matrixu, direktno u mozak usađivali razni uređaji, primjerice za interakciju s vanjskim senzorima.  U novom istraživanju objavljenom prije mjesec dana u Journal of Neuroscience znanstvenici pod vodstvom dr. Miguela Nicolelisa iz Medicinskog centra Sveučilišta Duke u Sjevernoj Karolini štakorima su prvo u dijelove mozga zadužene za osjet dodira brkovima ugradili elektrode koje su senzorski zabilježeno infracrveno zračenje pretvarale u električne podražaje. Životinjama je trebalo oko mjesec dana da se naviknu na nove inpute i činjenicu da mogu registrirati toplinsko zračenje. Potom su istraživanje odveli i korak dalje pa su elektrode ugradili u dio kore velikog mozga zadužen za vid.

Ovog je puta, s obzirom na sličnost inputa, životinjama trebalo svega sedam sati da se naviknu i počnu koristiti novu sposobnost noćnog i toplinskog vida. U ožujku su američki mediji objavili kako je odjel američke vojske zadužen za posebna oružja DAARPA uložio milijune dolara u testiranje tehnologije ugrađivanja čipova direktno u ljudski mozak.

Štoviše za internetski portal Fusion iz DAARPA-e su priznali da su za tu namjenu određenom broju dobrovoljaca već ugradili čipove za interakciju između mozga i računala, naglašavajući ipak kako se ne radi o američkim vojnicima, nego civilima. I premda iz DAARPA-e tvrde kako ih ta tehnologija zanima isključivo u kontekstu civilne primjene (recimo za vraćanje vida slijepim osobama) s obzirom na odjel koji se tim bavi bilo bi pomalo naivno vjerovati da tehnologija nije dio pokušaja američke vojske da, poslužimo li se još jednom filmskom referencom, razvije »univerzalnog vojnika«.

Jasno je dakle da je u nepuna dva desetljeća godina tehnologija za neposrednu interakciju s ljudskim mozgom »eksplodirala« u svim smjerovima otvarajući mogućnosti širokog spektra mogućih primjena. 

– Unazad 20-ak godina učinjeni su veliki iskoraci u strukturnom i funkcijskom prikazu mozga, no još uvijek smo prilično daleko od trenutka kad ćemo u potpunosti shvatiti kako funkcionira ljudski mozak. Možda u tome pomogne trenutno najveći istraživački projekt Europske komisije (»Human Brain Project«) s fondom od 1,19 milijardi eura, koji pokušava odgonetnuti tajnu ljudskog mozga, zaključuje doktor Radoš.