citeste-ma.ro vă invită să citiţi un fragment în premieră din volumul Rețeaua vie. Povestea creierului în permanentă evoluție de David Eagleman, apărut recent în traducerea lui Carmen Strungaru la Editura Humanitas.
„De la Isaac Asimov nu am mai avut un om de știință care să-și exprime ideile atât de limpede precum David Eagleman. Rețeaua vie pare scrisă de Oliver Sacks și William Gibson, în fața casei lui Carl Sagan.“ — The Wall Street Journal
„O lucrare minunată, care cu siguranță îi va cuceri pe cititorii interesați de neuroștiință, de tehnologie și de intersecția celor două domenii.“ — Library Journal
„Entuziasmul molipsitor al lui Eagleman, anecdotele fascinante și stilul său limpede transformă secretele adaptabilității creierului într-o carte captivantă, care nu poate fi lăsată din mână.“ — KHALED HOSSEINI
Ce au în comun sevrajul și o inimă frântă? De ce dușmanul memoriei nu este timpul, ci sunt alte amintiri? Cum poate o persoană nevăzătoare să învețe să vadă cu limba sau o persoană surdă să audă cu pielea? De ce, în anii ’80, mulți oameni aveau impresia că paginile cărților sunt vag roșiatice? Cum se face că cel mai bun arcaș din lume nu are brațe? Vom putea, într-o zi, să controlăm un robot doar prin puterea gândurilor, la fel cum ne mișcăm degetele? De ce visăm noaptea și ce legătură are acest lucru cu rotația Pământului?
David Eagleman, renumit neurocercetător, ne invită într-o călătorie extraordinară, dezvăluindu-ne secretele plasticității uimitoare care ne permite să ne adaptăm, să evoluăm și să ne reinventăm. De la substituția senzorială la crearea de noi simțuri, Rețeaua vie ne dezvăluie potențialul infinit al creierului uman.
DAVID EAGLEMAN (n. 1971, Albuquerque, New Mexico, SUA) este specialist în neuroştiinţe, membru al Consiliului Forumului Economic Internaţional, cercetător în cadrul Institutului pentru Etică şi Tehnologii Inovatoare şi profesor la Universitatea Stanford. În 2012, a fost inclus de revista italiană Style pe „Lista personalităţilor geniale“ („Brightest Idea Guys“). Dintre volumele publicate: Wednesday is Indigo Blue: Discovering the Brain of Synesthesia (2009, în colaborare cu Richard E. Cytowic); Sum: Forty Tales from the Afterlives (2009; tradusă în 28 de limbi, printre care şi în română: Sum. Patruzeci de poveşti de dincolo, Humanitas, 2013); Why the Net Matters: How the Internet Will Save Civilization (2010); Incognito: The Secret Lives of the Brain (2011; Incognito. Vieţile secrete ale creierului, Humanitas, 2016); The Brain: The Story of You (2015; Creierul. Povestea noastră, Humanitas, 2018); Brain and Behavior: A Cognitive Neuroscience Perspective (2016, în colaborare cu Jonathan Downar); The Runaway Species: How Human Creativity Remakes the World (2017, în colaborare cu Anthony Brandt); The Safety Net: Surviving Pandemics and Other Disasters (2020, audiobook).
FRAGMENT
INAMICUL MEMORIEI NU ESTE TIMPUL, CI SUNT ALTE AMINTIRI
Prima problemă cu care se confruntă creierul este aceea că are o viață lungă. Animalele se confruntă cu medii în continuă schimbare, pline de provocări, și din această cauză trebuie să asimileze încontinuu informații noi pe parcursul anilor și deceniilor. Dar învățarea pe toată durata vieții trebuie să găsească un echilibru între protejarea datelor vechi și culegerea de noi date. În cazul rețelelor neuronale artificiale, învățarea are loc în cadrul unei „sesiuni de antrenament“ (cuprinzând de regulă milioane de exemple), care apoi este testată într‑o fază de „reamintire“ (reactualizare). Animalele nu se bucură de acest lux. Ele trebuie să învețe și să‑și amintească în timp real pe parcursul întregii vieți.
Din păcate, modelele de memorie bazate pe principiile fundamentale ale schimbărilor sinaptice se lovesc imediat de o problemă: deși învățarea hebbiană este excelentă pentru codificarea memoriei, ea continuă să funcționeze, iar amintirile vechi sunt rapid suprascrise. Rețelele artificiale pline de informații se degradează, devenind un fel de „mocirlă a memoriei“. Amintirile mai vechi sunt estompate după o activitate nouă în sistem, atât de repede, încât nu ai fi capabil să‑ți aduci aminte cum a început o piesă de teatru până la finalul actului întâi. Această problemă este cunoscută drept dilema stabilitate/plasticitate: cum păstrează creierul ce a învățat înainte, în timp ce acumulează simultan informații noi? Amintirile trebuie să fie protejate cumva. Nu împotriva ravagiilor timpului, ci împotriva invaziei altor amintiri.
În timp ce rețelele neuronale artificiale sunt afectate de problema „mocirlei memoriei“, creierul uman nu are o asemenea problemă. Citirea unei cărți noi nu șterge din memorie numele partenerului, la fel cum nici învățarea unui cuvânt nou nu afectează restul vocabularului.
Faptul că creierul ocolește această dilemă, reușind să rețină cumva amintirile mai vechi, ne demonstrează că simpla întărire sau slăbire a sinapselor dintr‑o rețea nu ne oferă întreaga imagine. E vorba de un fenomen ceva mai complex.
Prima soluție la dilema stabilitate/plasticitate este să te asiguri că întregul sistem nu se schimbă deodată. În schimb, flexibilitatea ar trebui să se activeze și să se dezactiveze doar în anumite locuri, în funcție de relevanță. După cum am văzut mai înainte, neuromodulatorii pot controla cu atenție plasticitatea sinapselor – și în acest fel învățarea se poate efectua numai în locurile și momentele adecvate, în loc să se întâmple de fiecare dată când activitatea trece prin rețea. Această specificitate face ca rețeaua să sfârșească mai greu într-o mocirlă a memoriei, pentru că schimbă forțele sinaptice doar atunci când se întâmplă ceva important: auzi numele unui coleg nou, niște vești despre părinți sau că a apărut un nou sezon din serialul tău favorit. Dar rețeaua nu trebuie să se schimbe când vezi un indicator stradal, culoarea cămășii unui trecător sau tiparul crăpăturilor din asfalt. Faptul că schimbarea are loc doar când este relevantă ne amintește că creierul nu este o simplă pagină albă pe care lumea își scrie poveștile. Dimpotrivă, creierul vine echipat dinainte pentru anumite tipuri de învățare, în anumite situații. Experiențele se transformă în amintiri atunci când sunt relevante pentru viața organismului și, mai ales, atunci când sunt legate de stări emoționale intense, precum frica sau plăcerea. Astfel scade riscul de a suprasolicita rețeaua, deoarece nu toate lucrurile ajung să fie fixate.
Acest principiu nu rezolvă însă problema stabilitate/plasticitate, deoarece mai există o mulțime de amintiri relevante care trebuie stocate.
Prin urmare, creierul implementează o a doua soluție. Nu păstrează întotdeauna amintirile într‑un singur loc. În schimb, transferă ce a învățat într‑o altă zonă pentru o stocare de lungă durată.
REGIUNILE CREIERULUI ÎNVAȚĂ UNELE DE LA ALTELE
Imaginează‑ți un depozit. Dacă ai primi constant noi cutii cu mărfuri, în cele din urmă spațiul s‑ar umple. Dar, dacă expediezi aceste cutii pe măsură ce sosesc, poți menține spațiul liber. În acest fel, adesea amintirile nu rămân în locul unde s‑au format inițial, ci sunt mutate în altă parte.
Ceea ce știm despre memorie provine din datele de la hipocamp și din regiunile sale învecinate, acesta fiind sediul central al formării memoriei. În 1953, Henry Molaison, un pacient în vârstă de 27 de ani, a suferit o intervenție chirurgicală pentru a scăpa de crizele de epilepsie – în acest scop, hipocampul a fost îndepărtat din ambele emisfere cerebrale. După operație, s‑a descoperit că Molaison avea o amnezie profundă: și‑a pierdut capacitatea de a forma noi amintiri sau de a învăța lucruri noi. În mod surprinzător, el putea totuși să dobândească un număr limitat de deprinderi noi (precum cititul în oglindă), deși nu își putea aminti că a dobândit această deprindere. După cum au evidențiat studiile detaliate efectuate de Brenda Milner și colegii săi, memoria sa referitoare la evenimentele care au avut loc înainte de intervenția chirurgicală era aproape normală. Cazul lui Henry Molaison a concentrat întreaga atenție a comunității științifice asupra hipocampului și, în special, asupra importanței acestuia pentru învățarea faptelor, dar nu și pentru amintirea faptelor care fuseseră deja învățate.
S‑a dovedit astfel că rolul hipocampului în învățare este temporar. El nu reprezintă sediul stocării permanente: Molaison își putea aminti în detaliu evenimente autobiografice dinainte de intervenția chirurgicală. Formarea de amintiri noi are nevoie de hipocamp, dar amintirile nu sunt stocate permanent în această structură. Dimpotrivă, hipocampul transferă mai departe lucrurile învățate către alte părți ale cortexului, unde memoria devine mai stabilă în timp.
Așadar cum ajung amintirile din hipocamp în locul lor de stocare pe termen lung? Una dintre ipoteze este că stocarea stabilă nu se poate realiza prima oară când un model de activitate trece prin cortex; în schimb, o zonă precum hipocampul trebuie să reactiveze acea informație în repetate rânduri pentru a o fixa în cortex. Acest mecanism sugerează de ce hipocampul este necesar pentru consolidarea memoriei: trebuie să repete modelele către cortex din nou și din nou. Odată ce amintirile au ajuns în cortex, ele se stabilizează în timp. În cazul lui Molaison, fără repetiție nu se realiza stocarea pe termen lung. Sistemul rămâne așa cum era înainte.
Acest transfer al memoriei are loc în multe părți ale creierului. Imaginează‑ți că înveți o asociere nouă: un pătrat roșu înseamnă că ar trebui să‑ți ridici brațul, în timp ce un cerc albastru înseamnă că ar trebui să aplauzi. Pe măsură ce exersezi, devii tot mai rapid. În timp ce înveți această abilitate, schimbările sunt detectabile rapid în anumite regiuni ale creierului (de exemplu, în nucleul caudat), care înregistrează asocierile ce oferă recompense. Totuși, dacă continui să desfășori această sarcină, activitatea se mută treptat în alte zone (cortexul prefrontal). Acești neuroni se schimbă într‑un ritm mai lent, ceea ce a condus la ipoteza că nucleul caudat instruiește cortexul prefrontal cu privire la ceea ce a învățat.
Un alt exemplu: când înveți pentru prima oară să patinezi, trebuie să fii deosebit de atent la cum îți folosești picioarele și să depui un efort cognitiv semnificativ. După multe zile de practică însă, nu mai trebuie să te gândești la asta: comportamentul se automatizează. Acest lucru se datorează faptului că părțile creierului implicate în învățarea motorie (ganglionii bazali) transmit cele învățate către alte regiuni cerebrale, precum cerebelul.
Ideea mutării amintirilor ajută la înțelegerea dilemei stabilitate/plasticitate, dar tot se mai pune problema spațiului limitat. Dacă expediezi cutiile peste tot în lume, nu este nici o problemă. Dar dacă le trimiți către un singur depozit, pur și simplu transferi problema: al doilea depozit se va umple și el curând.
Și asta ne duce la o soluție și mai profundă.
Cartea poate fi cumpărată de la:
Susţineţi site-ul citeste-ma.ro:
Fotografie reprezentativă: Alina Grubnyak / Unsplash (detaliu)
scrie un comentariu