Průtokový mozek

S prodlužujícím se lidským životem přibývá lidí, kteří mají problémy s pamětí. Především přibývá těch, kteří si to myslí. Mají-li blíže vysvětlit, proč si to myslí, ukáže se často, že jde o poruchu pozornosti. Věnovat určitému psychickému obsahu pozornost po delší časový interval je ve světě přesyceném novými a novými podněty čím dál tím těžší. Mozek musí tyto nové nebo stále se opakující podněty odfiltrovávat, aby dokázal udržet pozornost věnovanou nějaké intrapsychické aktivitě. Stárnoucí člověk, kterému dříve nevadil při práci hlasitý hovor nebo hudba z rádia, najednou potřebuje pro svou práci ticho.

Na druhé straně se promoření civilizovaného světa nadměrnou mírou smyslové stimulace může stát potřebou. Je neuvěřitelné, jakou dávku akustické stimulace snese personál některých obchodů nebo restaurací. Jejich mozek se tomu přizpůsobuje podobně jako opakované chemické stimulaci drogou. Nedostane-li svou dávku decibelů, chybí mu to. I zde je hromosvodem snímajícím hříchy světa televize. Dvouleté nebo tříleté děti milují zvláště reklamy. Nevadí jim, že tomu nerozumějí, líbí se jim rychle se střídající barevné obrázky. Mají-li sledovat děj v málo se měnícím prostředí, nudí se. Virtuální svět klipů vyhledávají i ve světě reálném. V konkurenci s televizí prohrává i babička, která jim chce číst pohádky. Není divu, že mezi školáky, dospívajícími i dospělými přibývá těch, kteří trpí syndromem poruchy pozornosti s hyperkinézou (zvýšenou pohybovou aktivitou) neboli ADHD (Attention Deficit Hyperaktivity Disorder). Jde o poruchu, která je dnes módní v USA. Těkavost, pohybový neklid, neposednost jsou jakýmsi pokusem o výrobu podnětů, kterých se nedostává v stabilním prostředí školy nebo pracoviště. Vojáci na stráži nebo řidiči kamionů se také snaží ubránit usnutí pohybovou aktivitou, třeba zcela neúčelnou.

Paměťové stopy v mozku

Pozornost ovšem s pamětí souvisí. Do paměti si ukládáme především to, čemu věnujeme pozornost, hlavně podnětům, které vyvolávají afektivní odpověď, ať už libou nebo nelibou. Jde to tak daleko, že velmi intenzivní citový zážitek spojený s určitou událostí vede k tomu, že na ni nemůžeme zapomenout, i kdybychom si to přáli. Kanadský psychiatr D. Euwen Cameron říkal, že daleko větší utrpení než špatná paměť způsobuje „moc dobrá paměť“ – tedy neschopnost něco zapomenout. Vzpomínky mohou být někdy neodbytné, vtíravé, neustále se vnucující do vědomí. Bývají to vzpomínky na utrpení způsobená psychickými traumaty, jako je např. znásilnění (u mladého děvčete) nebo přírodní katastrofa (lesní požár, zemětřesení). Jde o hlavní příznak posttraumatické stresové poruchy, jíž dodnes trpí lidé, kteří prošli nacistickými koncentračními tábory nebo oběti povodní v roce 1997 na Moravě a v roce 2002 v Čechách.

Paměťové stopy jsou uloženy v mozku, zvláště v neuronech paměťové kůry, která je jakousi knihovnou s uloženými informacemi. Na ukládání paměťových stop se podílejí sekvence deoxyribonukleových kyselin (DNA). Knihovníkem s kartotékou, která umožňuje rychlé vyhledání uložené informace, je hipokampus, což je část mozku, jejíž dobrý stav snad nejvíc rozhoduje o úrovni naší inteligence nebo – jak dnes tyto funkce nazýváme – o úrovni našich poznávacích (kognitivních) schopností.

Hipokampus je citlivý na stres, a je-li jedinec vystaven po dlouhou dobu těžké stresové situaci, ze které nemůže uniknout, hipokampus se zmenší. Mluvíme pak o distresu vedoucím k naučené bezmocnosti. Takovým distresem je např. onemocnění depresivní poruchou. Vážně poškozen je hipokampus především při Alzheimerově nemoci, při které je rychle se prohlubující porucha paměti jedním z hlavních příznaků.

Nedávno se ukázalo, že při tomto onemocnění dochází nejen k úbytku nervových buněk, ve kterých je uložena stará informace, ale že je porušen i opačný proces – proces apoptózy (zániku nebo smrti buňky) naprogramované zpravidla geneticky.

Odstraňování starých nervových buněk

Dnes víme, že kmenové buňky v různých částech mozku v průběhu celého života produkují nové nervové buňky. V hipokampu vznikají denně tisíce nových granulárních buněk – jejich množství závisí na podnětech prostředí a na fyzické aktivitě jedince. Jejich přežití je zajišťováno učením se něčemu novému – a učení také zpětnovazebně vede k další tvorbě nových nervových buněk.

Ch. Schmidt-Hieber se spolupracovníky z Psychologického ústavu univerzity ve Freiburgu uveřejnil výsledky svého výzkumu (Nature 429, 184, 2004), podle nichž se nově vzniklé buňky výrazně liší od starých zralých buněk tím, že jejich iontové kanály mnohem aktivněji generují akční potenciály a přispívají k asociativní dlouhodobé potenciaci. Přispívají tedy k rychlejší tvorbě podmíněných reflexů a k rychlejšímu učení i k lepšímu uchovávání nových asociací v paměti.

H. Dong a C. A. Csernansky s kolegy z Lékařské fakulty Washingtonovy univerzity v St. Louis v Missouri mluví o obratu neuronů v hipokampu (J. Neurosci. 23, 1742, 2003). Apoptóza vede k zániku neuronů, a tím se stimuluje neurogeneze – jako by musely staré neurony zaniknout, aby udělaly místo novým, které jsou výkonnější a lépe se učí něčemu novému. Andrew Chambers se spolupracovníky z Yaleovy univerzity simuloval tyto procesy na modelech neuronální sítě. Vše svědčí pro to, že přizpůsobivost mozku předčí všechna očekávání. Nové buňky a nové spoje nahrazují staré. Mohli bychom si to tedy zjednodušeně představovat tak, že staré buňky s dlouho nevyužívanými starými informacemi jsou nahrazovány novými buňkami nesoucími nové aktuální informace. U člověka se to děje na objednávku podnětů z prostředí – pokud člověk těmto podnětům věnuje pozornost a zpracovává je asociativním učením. Zdá se, že tento proces je úspěšnější, je-li spojen s odstraněním starých buněk, hardwaru, který je neaktivní.

Nedokonalá apoptóza ve stárnoucím mozku a u Alzheimerovy nemoci může vysvětlit, proč si staří lidé tak dobře vzpomínají na to, co se stalo v jejich dětství a mládí, a nemohou si proto pamatovat to nové. Staré překáží.

Mozek jako přeplněné skladiště

Zdravý mozek ukládá informace do skladiště paměti, musí je však využívat, jinak se skladiště vyprazdňuje apoptózou. Je-li skladiště ucpáno, protože apoptóza selhává, „nepotřebné zboží se neprodává“, zhoršuje se i schopnost učení se něčemu novému. Výroba vázne, poněvadž pro nové výrobky není místo.

O informacích někdy platí „jedním uchem tam, druhým ven“ a pokládá se to za špatné. Kdybychom si spekulativně dovolili ztotožnit informaci s jejím nosičem, tj. s nervovou buňkou, pak to vypadá, že takový proces vznikaní a zanikání buněk je výhodný za předpokladu, že je zachována informace, která je užitečná, respektive že nezanikají předčasně neurony, které takovou informaci nesou. O „užitečnosti“ neuronu rozhoduje to, že je užíván, že je aktivní. Aktivace zřejmě apoptóze brání. Svědčí o tom pokusy Hussaina Mangiho u myší, kterým bylo po 14 dní podáváno lithium. Vedlo to k zvýšení počtu neuronů v hipokampu o 15 %. Jestliže však myši byly ponechány v normálních laboratorních podmínkách, do 6 týdnů se počet neuronů vrátil na původní hodnotu. Zvýšený počet neuronů byl zachován, jestliže byly myši „zaměstnávány“ vypracováním nových podmíněných reflexů („chodily do školy“) nebo si hrály v jakémsi myším Disneylandu: běhaly v kolotočích, ukazovalo se jim stále něco nového a často se jim měnilo prostředí. Platí tu přísný zákon: „Užívej to, nebo to ztratíš!“

Produkty psychiky prodáváme nejen tím, že využíváme své znalosti, abychom postavili dům nebo vyrobili boty, zaseli a sklidili obilí, ale také tím, že vychováváme děti. Ony si naše zkušenosti ukládají do skladišť svých mozků a budou je umět svými mladšími nervovými buňkami lépe využít, než jak to umějí „staré“ mozky dospělých.

Pro duševní činnost je prospěšné, když člověk ví, že se „prodá“ to, co jeho mozek a ruce vyrobí (ať jsou to boty, obraz nebo dům), že to, co řekne, bude někdo chtít slyšet a to, co napíše, bude někdo chtít číst. V podstatě nejde o nic nového. Nové je to, že se zdá, že na těchto principech pracuje a podle toho se organicky neustále mění náš mozek.

Zdá se, že aby mohl mozek dobře pracovat, musí umět zapomínat. Člověk má velkou výhodu, že může udělat místo pro tvůrčí psychickou činnost tím, že spoustu informací ukládá do „externí paměti“ zápisníků, časopisů, knih a počítačových databází. Podmínkou je, že umíme své zkušenosti přeložit do slov, kterým rozumíme nejen my sami, ale i ostatní lidé.

Astrofyzik John Barrow napsal, že je bezpodmínečně nutné umět zapomínat. V rozhovoru pro denní tisk to ukázal na příkladu přetrvávající existence zastánců teorie stacionárního vesmíru. Citově k ní přilnuli do té míry, že se od ní nemohou odvrátit, ačkoliv byla novými poznatky a výpočty vyvrácena. Přijmout, co přinesl další vývoj vědy, jim brání balast starých vědomostí, které se díky afektivnímu náboji zapsaly do paměti téměř nesmazatelně.

Jsou-li v oblasti kultury memy tím, co v biologii geny, jsou memy „externí pamětí“ lidstva. Naštěstí nejsou slova jedinou náplní memů. Hudba, obrazy, sochy a „elegantní“ matematické rovnice jsou důležitou součástí kulturního bohatství předávaného v memech dalším generacím.

Genetická paměť lidstva

Dnes už nejde o sci-fi, napíše-li někdo, že by genetická paměť lidstva mohla usnadnit setkání s mimozemskou civilizací, jako např. Paul Davies z Macquarijské univerzity v Austrálii (New Scientist 7. 8. 2004, s. 30). Pokusy o kontakt pomocí obřích radioteleskopů, které vysílají do vesmíru informaci o nás, jsou málo nadějné. Radioteleskopy mají velkou spotřebu energie a signály lze vysílat jen během krátkých časových intervalů do vzdáleností, které zachycují jen velmi malou část vesmíru. Vzhledem k stáří vesmíru a stáří naší planetární soustavy je pravděpodobné, že existují mimozemské civilizace, jež jsou mnohem starší, a tedy technicky pokročilejší než naše. Taková technicky vysoce pokročilá civilizace by se sotva spoléhala na to, že po miliardách let, které uplynou, než se Země dostane na úroveň, aby se mohla pokoušet o kontakt, budou moci náhodou zachytit její signály. Mnohem spolehlivější by pro ni bylo umístit do planetárních soustav, v nichž jednou bude moci vzniknout život, nějaké roboty, kteří budou mít instrukci jak při pokusu o navázání kontaktu postupovat. Takoví roboti by museli vydržet miliardy let. V průběhu tak dlouhé doby by opakovaně potřebovali opravu, nebo spíš náhradu novými generacemi podobných robotů. Těmi mohou být geny. Instrukce mimozemšťanů by však musely být uloženy v takové části genomu, která nepodléhá mutacím a která nenese genetickou informaci pro životně důležité funkce. Takovou část genomu se nyní podařilo odhalit v laboratořích Lawrence Berkleyho v Kalifornii. Izolovali více než milion párů bází DNA, jejichž vynětí neovlivnilo funkci genomu při replikaci. Informace v nich obsažená by poskytla dostatek materiálu pro obsáhlý román o vzniku a zániku celé cizí civilizace. Porovnáváním dlouhých sekvencí a hledáním nějakých nenáhodných opakování takových sekvencí pomocí počítačů se dnes pracovníci laboratoře snaží odhalit signály cizí civilizace staré třeba miliardy let.

Mimozemské civilizace můžeme tedy hledat nejen teleskopy, venku, mimo Zemi, ale i v nás, v paměti našich genů.