Πρωτοποριακή έρευνα, διεθνώς, για τον εγκέφαλο, από ερευνητική ομάδα της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Ινστιτούτου Υπολογιστικών Μαθηματικών του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ), αποδεικνύει για πρώτη φορά τον τρόπο με τον οποίο καταλαβαίνουμε οι άνθρωποι τη συμπεριφορά συνανθρώπων μας, με νοητική προσομοίωση που πραγματοποιεί συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου μας. Δηλαδή επαναλαμβάνει ο εγκέφαλος κρυφά τη συμπεριφορά των άλλων ανθρώπων.
Τα πειράματα που έγιναν σε πιθήκους κατέρριψαν την παγιωμένη αντίληψη πως οι νευρώνες-κάτοπτρα του εγκεφάλου μόνοι τους κωδικοποιούν το νόημα της υπό παρατήρησης κινητικής συμπεριφοράς των άλλων ανθρώπων και απέδειξαν, αντιθέτως, ότι η λειτουργία αυτή πραγματοποιείται με το σύνολο του εγκεφαλικού κυκλώματος που υποστηρίζει την εκτέλεση της κίνησης.
Η εν λόγω ανακάλυψη που έγινε από ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την καθηγήτρια Ιατρικής Ελένη Σαββάκη, τον επίκουρο καθηγητή Βασίλη Ράο και την ερευνήτρια Μίνα Ευαγγελίου, προκάλεσε τέτοια αίσθηση στη διεθνή επιστημονική κοινότητα, που δημοσιεύτηκε σε τρία υψηλού επιπέδου επιστημονικά περιοδικά, τα «Neuroimage», «Journal of Neuroscience», «Cerebral Cortex», ενώ η Αμερικανική Εταιρεία Νευροεπιστημών ζήτησε παρόμοιο κείμενο με αυτό της συνέντευξης που δημοσιεύει σήμερα η «Ε», για τα Αμερικανικά Μέσα Ενημέρωσης. Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από τη Γενική Γραμματεία Ερευνας και Τεχνολογίας καθώς και δύο φορές από την Ευρωπαϊκή Ενωση.
- Κυρία Σαββάκη, τι ακριβώς έδειξε η έρευνά σας;
«Η έρευνά μας υποδεικνύει ότι οι ίδιες εκτεταμένες περιοχές του εγκεφάλου ενεργοποιούνται τόσο για την εκτέλεση μιας κινητικής συμπεριφοράς όσο και για την παρατήρησή της όταν εκτελείται από άλλο υποκείμενο. Η ενεργοποίηση περιοχών που σχετίζονται με την εκτέλεση μιας κινητικής συμπεριφοράς, κατά τη διάρκεια της παρατήρησης αυτής της κίνησης, αντανακλά τη νοητική προσομοίωση της συγκεκριμένης κινητικής συμπεριφοράς από τον παρατηρητή.
Με άλλα λόγια, προκειμένου να καταλάβουμε μια κινητική συμπεριφορά που εκτελείται από άλλο άτομο, υποδυόμαστε την εν λόγω συμπεριφορά μέσα μας, την επαναλαμβάνουμε κρυφά, την προσομοιώνουμε νοητικά. Κατά συνέπεια, τα ευρήματά μας υποστηρίζουν τη "Νοητική Προσομοίωση" ως "Θεωρία του Νου" προκειμένου να αποδώσουμε νόημα στη συμπεριφορά που εκτελούν άλλα υποκείμενα, προκειμένου να "διαβάσουμε" τη σκέψη των άλλων».
-Τι υπήρχε ως αντίληψη μέχρι τώρα και ποια είναι τα δικά σας ευρήματα;
«Η απόδοση νοήματος στη συμπεριφορά των άλλων ατόμων είναι βασική διαδικασία στην καθημερινή μας επικοινωνία. Η ανακάλυψη των "νευρώνων-κατόπτρων", από τον Giacomo Rizzolatti και τους συνεργάτες του στην Πάρμα, υπήρξε σημαντική συνεισφορά στην κατανόση των μηχανισμών που υποστηρίζουν την αντίληψη της συμπεριφοράς των άλλων. Αυτοί οι νευρώνες βρέθηκαν ενεργοποιημένοι τόσο όταν ο πίθηκος εκτελούσε κίνηση σύλληψης ενός αντικειμένου όσο και όταν παρακολουθούσε τον πειραματιστή να εκτελεί την ίδια κίνηση σύλληψης.
Εντούτοις, τα τελευταία ευρήματά μας υποδεικνύουν ότι το σύστημα που είναι υπεύθυνο για την αντίληψη της κινητικής συμπεριφοράς των άλλων περιλαμβάνει, όχι μόνο τις δύο περιοχές φλοιού που περιέχουν τους νευρώνες-κάτοπτρα, αλλά όλο το εγκεφαλικό κύκλωμα που υποστηρίζει την εκτέλεση της κίνησης. Τα ευρήματά μας αυτά αντικρούουν την ευρέως αποδεκτή, αν και αβάσιμη, ιδέα ότι οι νευρώνες - κάτοπτρα μόνοι τους κωδικοποιούν το νόημα της υπό παρατήρηση κινητικής συμπεριφοράς άλλων ατόμων. Τα δεδομένα μας υποστηρίζουν την ιδέα ότι αποκωδικοποιούμε την κινητική συμπεριφορά άλλων ατόμων δραστηριοποιώντας το δικό μας κινητικό σύστημα, δηλαδή προσομοιώνοντας νοητικά την παρατηρούμενη συμπεριφορά».
-Αυτό αποδείχτηκε πειραματικά σε όντα;
«Προκειμένου να εξετάσουμε την υπόθεσή μας, ότι αντιλαμβανόμαστε μια κινητική συμπεριφορά που εκτελείται από άλλο άτομο με τον μηχανισμό της νοητικής προσομοίωσης, ασκήσαμε πιθήκους (α) να συλλαμβάνουν μικρά τρισδιάστατα αντικείμενα και (β) να παρατηρούν τη σύλληψη των ίδιων αντικειμένων από τον πειραματιστή, και εξετάσαμε την έκταση σύμπτωσης των εγκεφαλικών περιοχών που ενεργοποιήθηκαν από τις δύο συμπεριφορές (εκτέλεση και παρατήρηση). Χρησιμοποιήσαμε την ποσοτική αυτοραδιογραφική μέθοδο της ραδιενεργής δεοξυγλυκόζης, που είναι η μόνη τρέχουσα τεχνική χαρτογράφησης του εγκεφάλου που επιτρέπει την άμεση και ποσοτική μέτρηση εγκεφαλικής δραστηριότητας με διακρισιμότητα 2x10-5 μέτρων, και επίσης την ιστολογική ταυτοποίηση των δραστηριοποιημένων περιοχών του εγκεφάλου.
Βρήκαμε πολύ μεγάλη επικάλυψη των περιοχών του εγκεφαλικού φλοιού που εμπλέκονται στην εκτέλεση μιας κινητικής συμπεριφοράς με εκείνες που εμπλέκονται στην παρατήρηση της ίδιας συμπεριφοράς όταν εκτελείται από άλλο άτομο, γεγονός που υποδεικνύει ότι προσομοιώνουμε νοητικά τη συμπεριφορά άλλων προκειμένου να την καταλάβουμε. Επιπλέον, στην περίπτωση της κινητικής-παρατήρησης δεν βρέθηκε ενεργοποιημένο μόνο το κινητικό αλλά και το αισθητικό τμήμα του νευρικού κυκλώματος κινητικής-εκτέλεσης.
Προφανώς, κατά τη διάρκεια κινητικής-εκτέλεσης (π.χ. σύλληψης ενός αντικειμένου με το χέρι μας), η κίνηση και η αισθητική συνέπεια της κίνησης (π.χ. η αίσθηση του αντικειμένου στα δάκτυλά μας) ολοκληρώνονται για να αποτελέσουν τη γνωσιακή αναπαράσταση της κινητικής συμπεριφοράς μέσα στον εγκέφαλό μας. Ακόλουθα, κατά τη διάρκεια κινητικής-παρατήρησης, η επιστράτευση κινητικών περιοχών του εγκεφάλου εξασφαλίζει την κινητική αντίληψη της παρατηρούμενης συμπεριφοράς, ενώ η εμπλοκή σωματαισθητικών περιοχών του εγκεφάλου εξυπηρετεί την αισθητική αντίληψη των συνεπειών της κίνησης. Κατά συνέπεια, προκειμένου να καταλάβουμε μια κινητική συμπεριφορά που εκτελείται από άλλο άτομο (π.χ. τη σύλληψη ενός ποτηριού), προσομοιώνουμε όχι μόνο την κινητική συνιστώσα (την κίνηση του χεριού μας να πιάσει το ποτήρι) αλλά και προηγούμενη γνώση μας για την αισθητική συνέπεια της κίνησης (την αίσθηση του ποτηριού μέσα στο χέρι μας). Με άλλα λόγια, κινήσεις μαζί με τις αισθητικές τους συνέπειες αποθηκεύονται στον εγκέφαλό μας κατά τη διάρκεια δράσεών μας, και ανακαλώνται για προσομοίωση κατά τη διάρκεια παρατήρησης άλλου ατόμου που δρα με παρόμοιο τρόπο».
-Υπάρχει σχετικό παράδειγμα;
«Για παράδειγμα, όταν παρακολουθούμε έναν διαγωνισμό χορού, δεν διακρίνουμε απλά και μόνο τα ζευγάρια που κινούνται στην πίστα, αλλά επίσης προσομοιώνουμε αποθηκευμένες αναπαραστάσεις που σχετίζονται με τον χορό, επιστρατεύουμε σχετικές αισθητικο-κινητικές μνήμες. Προφανώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος δεν παρατηρεί παθητικά τη συμπεριφορά των άλλων υποκειμένων, αλλά την αντιλαμβάνεται και συχνά την προβλέπει προσομοιώνοντάς τη νοητικά. Η πρόβλεψη και η προσμονή κοινωνικών γεγονότων και συμπεριφοράς άλλων υποκειμένων συνίστανται σε νοητική επεξεργασία αξιόπιστων σεναρίων, σε σιωπηλή κινητοποίηση αποθηκευμένων εγκεφαλικών προγραμμάτων.
Μια συνέπεια των ευρημάτων μας, ότι αποκωδικοποιούμε τις πράξεις των άλλων δραστηριοποιώντας αντίστοιχες δικές μας κινητικές συμπεριφορές, είναι ότι η αντίληψή μας περιορίζεται από τις προηγούμενες εμπειρίες μας, από το αποθηκευμένο κινητικό μας ρεπερτόριο. Από την άλλη μεριά, η προσομοίωση μιας κινητικής συμπεριφοράς κατά τη διάρκεια παρατήρησής της, ενώ εκτελείται από άλλον, θα έπρεπε να διευκολύνει την επακόλουθη εκτέλεσή της. Με αυτόν τον τρόπο οι κινητικές επιδεξιότητες θα έπρεπε να μαθαίνονται όχι μόνο με εκτέλεση (φυσική εξάσκηση), αλλά και με απλή παρατήρηση της κίνησης εκτελούμενης από άλλα άτομα. Πράγματι, στη βιβλιογραφία αναφέρεται συχνά ο ρόλος της παρατήρησης στην εκμάθηση κινητικών δεξιοτήτων. Για παράδειγμα, αθλητές βελτιώνουν τις επιδόσεις τους τόσο με απλή παρατήρηση άλλων αθλούμενων ατόμων, όσο και με νοητική άσκηση.
-Για ποιο λόγο, κ. Σαββάκη, δεν μπερδεύουμε τη συμπεριφορά των άλλων με τη δική μας, αφού το ίδιο νευρικό κύκλωμα πραγματοποιεί τόσο την εκτέλεση όσο και την αναγνώριση μιας κινητικής συμπεριφοράς, και πώς επιλέγουμε την κινητική συμπεριφορά του σωστού υποκειμένου καθώς και τη διάκριση αυτού που παρατηρεί από αυτόν που εκτελεί;
«Τα πειράματά μας έδειξαν ότι οι εγκεφαλικές περιοχές που ενεργοποιούνται έντονα και μόνο στο ημισφαίριο αντίπλευρα στο κινούμενο χέρι κατά την εκτέλεση της κίνησης, ενεργοποιούνται σε μικρότερο βαθμό και αμφίπλευρα (και στα δύο ημισφαίρια) κατά την παρατήρηση κίνησης. Τα μέχρι τώρα δεδομένα μάς υποδεικνύουν ότι η απόδοση της κινητικής συμπεριφοράς στο σωστό υποκείμενο, δηλαδή στον εαυτό μας κατά την εκτέλεση μιας κίνησης και στον άλλον κατά την παρατήρησή της, κωδικεύεται μέσα στο ίδιο το νευρωνικό σύστημα που υποστηρίζει την εκτέλεση και αναγνώριση της κινητικής συμπεριφοράς.
Φαίνεται ότι δεν χρειάζεται να υποθέσουμε την ύπαρξη άλλου συστήματος που λειτουργεί ως κεντρικός ελεγκτής, δηλαδή την ύπαρξη επιπρόσθετων εγκεφαλικών περιοχών στις οποίες δίνει αναφορά το αισθητικό-κινητικό σύστημα εκτέλεσης/αναγνώρισης. Με άλλα λόγια, τόσο η απόδοση συμπεριφοράς στο ορθό υποκείμενο όσο και η αίσθηση εαυτού μπορεί να αντιπροσωπεύονται στο βασικό εγκεφαλικό κύκλωμα δράσης/αντίληψης. Εν κατακλείδι, η εκτέλεση, η αναγνώριση και η απόδοση μιας κινητικής συμπεριφοράς υποστηρίζονται από διαφορετικές καταστάσεις του ίδιου εγκεφαλικού κυκλώματος μάλλον, παρά από διαφορετικά εγκεφαλικά κυκλώματα».
>>> Δείτε επίσης το άρθρο της Ε.Σαββάκη (2010)
Μία ακόμα επιστημονική είδηση όπως αναδημοσιεύθηκε από την Ελευθεροτυπία [16/08/2008], σχετίζεται με την ανακάλυψη αυτή:
ΑπάντησηΔιαγραφή'Ο εγκέφαλος μαθαίνει να χορεύει απλώς παρατηρώντας'
Από τον ΣΠΥΡΟ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗ
Οι περισσότεροι πιστεύουν ότι για να μάθουμε μία περίπλοκη σειρά από σωματικές κινήσεις, όπως για παράδειγμα την ακριβή διαδοχή από βήματα και φιγούρες ενός χορού, η άμεση «ενεργητική» πρακτική και η επιμελής επανάληψη αποτελούν τις μοναδικές προϋποθέσεις για να το επιτύχουμε.
Σε μία πρόσφατη έρευνα, ωστόσο, η Εμιλι Κρος (Emily Cross) και η ερευνητική της ομάδα στο Dartmouth College των ΗΠΑ, απέδειξαν ότι και η έμμεση «παθητική» πρακτική, που προκύπτει από την απλή παρατήρηση, συμβάλλει στην εκμάθηση κινητικών δεξιοτήτων.
Στη σημαντική αυτή έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο τελευταίο τεύχος της επιστημονικής επιθεώρησης «Cerebral Cortex», οι ερευνητές μετρούσαν τα διαφορετικά επίπεδα κινητικών δεξιοτήτων των εθελοντών, ενώ αυτοί μάθαιναν και εκτελούσαν καθημερινά μία σειρά από άγνωστες χορευτικές κινήσεις και φιγούρες. Κατόπιν οι ερευνητές κατέγραφαν, μέσω λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας, την εγκεφαλική δραστηριότητα των ίδιων εθελοντών, οι οποίοι απλώς παρακολουθούσαν παθητικά μία σειρά από άγνωστες χορευτικές κινήσεις χωρίς να τις εκτελούν.
Αυτή η τεχνική της λειτουργικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού (fMRI) επιτρέπει στους ερευνητές να παρακολουθούν άμεσα και να εντοπίζουν επακριβώς ποιες ακριβώς περιοχές του εγκεφάλου ενεργοποιούνται, καθώς ο εθελοντής εκτελεί ή απλώς παρακολουθεί κάποια δραστηριότητα.
Από τη συγκεκριμένη έρευνα προέκυψε ότι η εγκεφαλική περιοχή που δραστηριοποιείται κατά την εκμάθηση χορευτικών κινήσεων είναι ένα κύκλωμα από νευρώνες από διαφορετικές, αλλά γειτονικές περιοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου. Το κύκλωμα αυτό ονομάζεται «Action Observance Network», μία ομάδα αλληλένδετων νευρώνων που εντοπίζεται κυρίως στην προκινητική περιοχή του εγκεφαλικού φλοιού, η οποία ήταν ήδη γνωστό ότι εμπλέκεται σε διάφορες κινητικές, αλλά και μνημονικές δραστηριότητες. Το εντυπωσιακό εύρημα δεν ήταν τόσο η συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφαλικού φλοιού ούτε το νευρωνικό κύκλωμα που εμπλέκεται στην εκμάθηση νέων κινήσεων, αλλά το γεγονός ότι η ίδια ακριβώς περιοχή ενεργοποιείται τόσο κατά την εκτέλεση όσο και κατά την οπτική παρατήρηση των κινήσεων!
«Συλλέξαμε δεδομένα παρατήρησης μέσω της fMRI τόσο για τη σωματική όσο και για την οπτική εξάσκηση των εθελοντών. Από τις παρατηρήσεις μας αυτές διαπιστώσαμε ότι οι ίδιες εγκεφαλικές περιοχές ενεργοποιούνται είτε οι εθελοντές παρατηρούσαν προσεκτικά μία αλληλουχία κινήσεων στις οποίες είχαν ήδη εξασκηθεί είτε παρατηρούσαν χορευτικές κινήσεις τις οποίες είχαν μόνο δει. Αυτές οι περιοχές, ωστόσο, δεν ενεργοποιούνταν καθόλου όταν οι εθελοντές έβλεπαν μία αλληλουχία χορευτικών κινήσεων για πρώτη φορά», εξηγεί η Εμιλι Κρος.