PsychologyNow Team

Η Θερμοδυναμική Θεωρία του Εγκεφάλου στοχεύει στην κατανόηση της συνείδησης

Η Θερμοδυναμική Θεωρία του Εγκεφάλου στοχεύει στην κατανόηση της συνείδησης

PsychologyNow Team
κύτταρο του εγκεφάλου που αποδεικνύει τη Θερμοδυναμική Θεωρία του Εγκεφάλου και στοχεύει στην κατανόηση της συνείδησης
Image credit: Hal Gatewood / unsplash.com

Η συνείδηση είναι ένα από τα πιο αινιγματικά μυστήρια του εγκεφάλου. Μια νέα θεωρία, εμπνευσμένη από τη Θερμοδυναμική, δίνει μια νέα οπτική για το πώς τα νευρωνικά δίκτυα του εγκεφάλου συντονίζονται για να δημιουργήσουν τις αναμνήσεις, τις σκέψεις και τη συνείδηση.


Το κλειδί για την επίγνωση είναι η μείωση και η ροή της ενέργειας: όταν οι νευρώνες ενώνονται για να υποστηρίξουν την επεξεργασία πληροφοριών, τα μοτίβα δραστηριότητάς τους συγχρονίζονται όπως τα κύματα της θάλασσας. Αυτή η διαδικασία είναι εγγενώς καθοδηγούμενη από τις αρχές της θερμοδυναμικής και προωθεί τις νευρωνικές συνδέσεις που ευνοούν τη συνειδητή επίγνωση.

Τυχόν διακοπές σε αυτή τη διαδικασία καταστρέφουν την επικοινωνία μεταξύ των νευρωνικών δικτύων και προκαλούν νευρολογικές διαταραχές, όπως η επιληψία, ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια.

Χρησιμοποιώντας τις αρχές της θερμοδυναμικής, όπως τις βαθμίδες ενέργειας και τη διασπορά και την προσέγγιση της ισορροπίας, έχουμε ένα μέσο για να αρχίσουμε να κατανοούμε το πώς συμβαίνουν τα «νοητικά πράγματα» και πώς κάποιες φορές παρεκκλίνουν προς νευροπαθολογικές παθήσεις, δηλώνουν οι ερευνητές.


Διαβάστε σχετικά: Συνδέοντας τον εγκέφαλο με την συνείδηση


Τα στάδια της ενέργειας ως κατευθυντήρια αρχή

Εδώ και καιρό οι επιστήμονες υποθέτουν ότι η συνείδηση προκύπτει από τη συντονισμένη δραστηριότητα μεταξύ των νευρώνων που βρίσκονται παντού στον εγκέφαλο. Ένα γενικό πλαίσιο, η θεωρία Global Workspace Theory, διατυπώνει την αρχή ότι κάποιες περιοχές του εγκεφάλου περιλαμβάνουν πληροφορίες για το χώρο και το χρόνο, μέσω ενός μεγάλου αριθμού συνδεδεμένων περιοχών, καταλήγοντας σε δεδομένα που είναι καθολικά διαθέσιμα για διαφορετικές διαδικασίες όπως η μνήμη, η προσοχή και η γλώσσα.

Μια άλλη θεωρία, η Integrated Information Theory, υποστηρίζει ότι η συνείδηση είναι το αποτέλεσμα ενός υψηλά διασυνδεδεμένου εγκεφάλου και ότι ο βαθμός της διασύνδεσης μπορεί να ποσοτικοποιηθεί.

Παρά την πολυετή έρευνα, αυτές οι θεωρίες δεν απαντούν ευθέως στην πιο δύσκολη ερώτηση: Ποιες είναι οι αρχές που καθοδηγούν αυτές τις συνδέσεις ώστε να προκύπτει η συνείδηση στον εγκέφαλο; Ενώ αυξάνεται η προσπάθεια εστίασης στην επικοινωνία με έγκλειστους ασθενείς και στον καθορισμό της συνείδησης σε μηχανές με νοημοσύνη, η αναζήτηση των βιολογικών αρχών που καθοδηγούν την οργάνωση του εγκεφάλου γίνεται όλο και πιο κρίσιμη.

Η νέα έρευνα συνδυάζει την κλασική φυσική, κυρίως κάποιους νόμους της θερμοδυναμικής, χρησιμοποιώντας σύγχρονες καταγραφές της νευρωνικής δραστηριότητας, για να σχηματίσει ένα γενικό πλαίσιο εργασίας του πώς οι αλλαγές στην ελεύθερη ενέργεια, δηλαδή το σύνολο της ενέργειας που είναι διαθέσιμη μέσα στο σύστημα, βοηθά προσωρινά στο συγχρονισμό της δραστηριότητας των νευρωνικών δικτύων.

Κατά τη διάρκεια της συνειδητής κατάστασης, ο εγκέφαλος πρέπει να ενσωματώνει και να διαχωρίζει πληροφορίες από τις διαφορετικές αισθήσεις και γι’ αυτό το λόγο καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από όταν βρίσκεται σε ασυνείδητη κατάσταση.

Η ερευνητική ομάδα βρήκε ότι η εντροπία κατά τη διάρκεια της συνειδητότητας ήταν υψηλότερη από αυτή που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια φάσεων χωρίς συνείδηση, χρησιμοποιώντας διαθέσιμες νευρωνικές καταγραφές από συμμετέχοντες ενώ ήταν ξύπνιοι, κοιμισμένοι, βρίσκονταν σε κώμα ή σε κρίση επιληψίας, οι οποίες ονομάστηκαν «μακροκαταστάσεις» του εγκεφάλου.

Ως ιδέα, η εντροπία μπορεί να ερμηνευθεί και να μετρηθεί με πολλούς τρόπους. Εδώ, η εντροπία συνδέεται με τον αριθμό σχηματισμών των συγχρονισμένων ή «συνδεδεμένων» νευρωνικών δικτύων.

Η ενέργεια διαχέεται καθώς όλο και περισσότεροι νευρώνες συνδέονται, αναφέρουν οι ερευνητές. Τα μοντέλα με βάση τις θερμοδυναμικές εξισώσεις δείχνουν ότι οι καταστάσεις υγείας και συνειδητότητας έχουν μια τάση για μεγαλύτερη διάχυση.

Ωστόσο, το θέμα δεν είναι πόση ελεύθερη ενέργεια υπάρχει στον εγκέφαλο.

Κάθε μακροκατάσταση συντίθεται από πολλαπλές διαμορφωμένες μικροκαταστάσεις. Κατά τη διάρκεια της συνειδητής επίγνωσης, ο εγκέφαλος έχει ένα βέλτιστο αριθμό συνδεδεμένων νευρωνικών δικτύων και πολύ περισσότερες μικροκαταστάσεις που υποστηρίζουν τις γνωστικές λειτουργίες.

Σε αντίθεση, στη διάρκεια φάσεων χωρίς συνείδηση, όπως οι κρίσεις επιληψίας, υπάρχουν πολύ περισσότερα συνδεδεμένα νευρωνικά δίκτυα που καταλήγουν σε λιγότερες μικροκαταστάσεις και κατ’ επέκταση σε μειωμένη εντροπία και περισσότερη ελεύθερη ενέργεια, προκαλώντας δυσλειτουργία στον εγκέφαλο.

Έτσι, η διατήρηση υγιών εγκεφαλικών καταστάσεων δεν έχει να κάνει με το σύνολο ενέργειας στον εγκέφαλο, αλλά κυρίως με τον τρόπο οργάνωσης της ενέργειας, υποστηρίζουν οι ερευνητές.


Διαβάστε σχετικά: Τι είναι η συνείδηση και ποια επίπεδα συνείδησης διαθέτουμε;


Μια γενική αρχή της οργάνωσης του εγκεφάλου

Βλέποντας την οργάνωση του εγκεφάλου μέσα από την οπτική των βαθμίδων ενέργειας σε συνδυασμό με τη διασπορά, συνθέτουν μία θεωρία η οποία μπορεί να διαχωρίσει τις υγιείς, συνειδητές καταστάσεις του εγκεφάλου από αυτές στις οποίες δεν υπάρχει συνείδηση. Γι’ αυτό το λόγο, η ερευνητική ομάδα πιστεύει ότι η προσέγγισή της μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποσαφηνίσει περαιτέρω τι συμβαίνει όταν η συνειδητότητα «διακόπτεται», για παράδειγμα, σε συγκεκριμένες επιληπτικές κρίσεις.

Χρησιμοποιώντας  αυτή την αρχή, η ομάδα προσέφερε μια ερμηνεία για το πως η φυσιολογική δραστηριότητα του εγκεφάλου μπορεί οδηγήσει στη μετάβαση σε μη φυσιολογικές καταστάσεις. Όταν οι νευρώνες υπερενεργοποιούνται, αυτό δημιουργεί υψηλότερο-από-το-φυσιολογικό συγχρονισμό που είτε διαρκεί για αρκετή ώρα ή φτάνει σε πάρα πολλές περιοχές του εγκεφάλου.

Ως αποτέλεσμα αυτού, ο εγκέφαλος παρουσιάζει χαμηλότερη εντροπία και κατ’ επέκταση μειωμένη ικανότητα να δημιουργεί ποικίλα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας. Αυτό οδηγεί σε λιγότερες μικροκαταστάσεις, στη συνέχεια σε λιγότερους σχηματισμούς αλληλεπιδρώντων νευρωνικών δικτύων, γεγονός που στερεί από τον εγκέφαλο τη συνήθη του ικανότητα να προσαρμόζεται γρήγορα και ευέλικτα στον έξω κόσμο. Σε κάποιες περιπτώσεις και η ίδια η συνείδηση καταρρέει.


Mar Tom
Απόδοση: Μαρία Τομπουλίδη - Φοιτήτρια Ψυχολογίας

Επιμέλεια: PsychologyNow.gr
Πηγή

 

Κάντε like στην σελίδα μας στο Facebook 
Ακολουθήστε μας στο Twitter 

Εγγραφείτε για να λαμβάνετε το newsletter μας!

Βρείτε μας στα...