Temeno jedné z hlav s implantovanými elektrodami. Kredit: Christian Burkert/Volkswagen-Stiftung/University of Bonn.

Pět žen a čtyři muži si nechali do mozku implantovat elektrody. Šlo o nešťastníky sužované občasnými nezvladatelnými epileptickými záchvaty. Tenké drátky do temporálního laloku doktoři pacientům zavádí proto, aby zjistili, odkud se jim jejich nekontrolovatelné záchvaty rozbíhají. Pokud se kritické místo podaří lokalizovat, je šance, že se zdaří zabránit jejich vzniku, nebo aspoň rozvinutí křečí do jejich plné formy. Používá se k tomu přesně lokalizovaný chirurgický zákrok.

Jak už to po zavedení sond do mozku bývá zvykem, také vědci z univerzity v Tübingenu a Bonnu, pokládali svým svěřencům různé otázky. To aby si ověřili, zda se jim nepoštěstilo nabourat se někam jinam, než zamýšleli a nezanechalo to na pacientově mysli, nějaké nechtěné následky.

Esther F. Kutter, první autorka studie a spoluautorka knihy „Jak vzniká mysl“. Kredit: University of Bonn Medical Center.

Sondy, které se k „napichování“ mozku používají, jsou natolik přesné, že jimi lze měřit aktivitu jednotlivých neuronů. To podle Esther F. Kutter (první autorky studie) dovolilo odhalit, že některé z neuronů jsou aktivní výhradně při sčítání, a zcela jiné zase jen (a pouze) při odečítání. Vědkyně a spoluautorka knihy „Jak vzniká mysl“, výsledky nynějších pokusů jejího týmu komentovala slovy: "... když byly subjekty požádány, aby spočetly 5 a 3, vystřelila aktivita u jedněch neuronů - specializovaných na součet; zatímco při úkolu 7 méně 4, to bylo u jiných neuronů - odečítacích."

Že skutečně jde o specializaci a ne o omyl, se potvrdilo malou obměnou zadávání triviální početní úlohy. Ukázalo se, že nezáleží na tom, zda instrukci zadávají mozkům zápisem s „mínusem“ nebo „plusem“, a nebo otázku pokládají slovně. Jinak řečeno – mozku bylo jedno, zda instrukci k výpočtu dostal jako slovo, nebo formou obrazového symbolu. Těmi, kdo to na samém konci hierarchie padajícího požadavku nakonec musel „oddřít“, byly vždy až jednotlivé neurony – „specialisté sčítací“, a nebo „specialisté odčítací“.

Sluší se dodat, že by vědci sami na vyhodnocení dětské říkanky nestačili a že větší část objevu a slávy, přísluší jejich pomocníkovi. Blíže se s jeho kvalifikací lze seznámit v nejnovějším čísle časopisu Current Biology.

Některé neurony v mozku se aktivují specificky při sčítání, jiné při odčítání. Kredit: Christian Burkert/Volkswagen-Stiftung/University of Bonn.

Luštění vzorců nervové aktivity měla na starosti „umělá inteligence“. Správně řečeno: samo se učící počítačový program. Tomu vědci zpočátku „napovídali“, zda pokusná osoba zrovna řeší součet, nebo čísla odečítá. Jakmile to algoritmus pochopil, byl schopen z dalších změtí dat plynoucích z mozku vyšetřované osoby přesně určit, které výpočetní operace v danou chvíli probíhají. Zda se o techniku zavádění elektrod do temporálního laloku zajímají výrobci polygrafů, se studie nezmiňuje.

Závěr

Základem pro dosažení vědecky a technologicky vyspělé kultury, je aritmetika. Je proto pochopitelné, že nás zajímá, jakými mechanismy s matematickými pojmy mozek pracuje. Počítání s čísly vyžaduje, abychom současně dočasně krátkodobě část informace uchovávali a přitom s číselnou informací manipulovali podle aritmetických pravidel. Nynější poznatek neuronální aktivity zapojené do jednoduchých aritmetických operací je dalším kamínkem v mozaice poznání, jakým stylem náš mozek funguje. Nutno mu přiznat, že své know-how nesděluje ochotně. Jak si vědci posteskli, tak neuronové aritmetické kódy v různých oblastech mozku se od sebe drasticky lišily. Přesto se dekodérům aplikovaným na časově rozlišené nahrávky podařilo statický kód v hippokampu (založený na trvale selektivních neuronech) rozlousknout. A to je něco zcela jiného, než co se dá pozorovat u dynamického kódu v parahippokampálním kortexu, majícího původ v neuronech dodávajících rychle se měnící informace o pravidlech potřebných k řešení úkolu.

Dovětek

Není to tak dlouho, co jsme zde psali, že nezáleží moc na tom, jak velké bicepsy máme, ale jaký je v nich poměr svalových vláken – zda máme hodně těch rychlých, nebo pomalých. A také, že typ buněk svalových vláken je dán geneticky, z čehož zase plyne, že s rychlostními a silovými osobnostními znaky toho moc nenaděláme. Ovlivnit pohybovými aktivitami můžeme jen vytrvalostní znaky. Převedeno do lidštiny: vytrvalec se dá vychovat, sprintérem se ale člověk musí narodit. I když dnešní poznatek nemá se sportem nic společného, pokusme se přistoupit na předpoklad, že jako se genetika plete do zastoupení specializovaných buněk ve svalu, se bude plést i do poměrného zastoupení specializovaných neuronů. Potom by muselo platit, že stejně snadno, jak nám už nyní zjistí, zda máme větší šanci dosáhnout úspěchu v běhu na krátkých nebo dlouhých tratích, by podle jiskření neuronů selektivně naladěných na součty a odečty, mělo stejně snadno jít poznat, zda máme předpoklady pro kariéru daňového úředníka, nebo spíš správce národního majetku.

Literatura

Esther F. Kutter et al, Neuronal codes for arithmetic rule processing in the human brain, Current Biology (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.01.054