Nu ska forskarna hitta din själ

Först bad de henne att öppna och knyta ena handen. Sedan bad de henne att slappna av. Mazurkevich rörde sig inte ur fläcken, men elektroderna på hennes huvud visade att hon hade hört läkarnas instruktioner.

Elektroderna hade registrerat hjärnans elektriska signaler, som visade att Maria Mazurkevich inte bara reagerade på läkarnas ord, utan också uppfattade skillnaden mellan de olika uppmaningarna.

Hon var med andra ord medveten om sina omgivningar. Läkarna hade därmed fått en enastående inblick i hennes medvetande.

Maria Mazurkevichs historia kan hjälpa forskarna att lösa ett av vetenskapens största mysterier.

Under tusentals år har världens stora tänkare försökt förstå vad medvetandet är och var det finns. Vissa har kallat det ”själen”, som många har föreställt sig som en separat enhet, som kan lämna kroppen.

Liksom många av våra övriga mentala färdigheter hör medvetandet hemma i hjärnan, men till skillnad från vår förmåga att exempelvis känna igen ett ansikte eller bilda en mening har medvetandet hittills visat sig vara frustrerande abstrakt och omöjligt att lokalisera i virrvarret av nervceller.

Det ska nu ett banbrytande internationellt projekt ändra på.

Lätta problem är svåra

Medvetandet är svårt att sätta ord på, men en central egenskap hos medvetandet är de känslor vi får av att uppleva världen. Dessa känslor kallar psykologer och neurologer qualia.

När vi till exempel tittar på en solmogen tomat registrerar hjärnan ljus av en våglängd på 660 nanometer, som per definition är röd. Vi upplever dock inte tomatens röda färg som en särskild våglängd, utan mer som en svårdefinierbar känsla av ”rött”.

Och när flyktiga kemiska ämnen från tomaten påverkar sinnescellerna i näsan registrerar vi inte heller närvaron av metylsalicylat och bensaldehyd, utan en angenäm doft av tomat.

Qualia är upplevelsen av färger, ljud, lukter, smaker och retningar, men också känslan av att vara förälskad eller ledsen – eller att veta att du just nu sitter och läser den här artikeln.

Att förstå hur qualia uppstår och tolkas i hjärnan är det som forskarna kallar medvetandets svåra problem. Det svåra problemet kan sannolikt inte lösas enbart med utgångspunkt i biologi och andra naturvetenskaper, utan sträcker sig långt in i psykologins och filosofins mer abstrakta föreställningar.

Till skillnad från det mer filosofiska, svåra problemet är medvetandets så kallade lätta problem mer konkreta. Då handlar det inte om att förstå hur vår upplevelse av medvetandet uppstår, utan om att hitta de avancerade kretslopp i hjärnan som gör det möjligt för den att skapa vårt medvetande.

Dessa problem är bara lätta på så vis att de är mer konkreta än det svåra problemet och att de kan studeras med klassiska naturvetenskapliga metoder. På alla andra sätt är de närmast oöverskådligt svåra.

Som tur är skräms forskarna inte av utmaningen. I ett av de mest ambitiösa vetenskapliga projekten någonsin ska forskare från hela världen söka igenom varenda cell i hjärnan för att hitta medvetandets plats.

Själen döljer sig i turbulens

Human Brain Project är ett samarbete mellan över 500 forskare från 16 länder. Projektets mål är bland annat att kartlägga varenda en av människohjärnans cirka 86 miljarder nervceller och samtidigt förstå hur kommunikationen mellan dem skapar våra tankar och vårt beteende.

Redan nu har Human Brain Project gjort flera viktiga upptäckter. År 2022 gick två av projektets forskare, dansken Morten Kringelbach och italienaren Gustavo Deco, igenom hjärnskanningar från över tusen personer och undersökte hur information och energi flödar genom nervcellerna från en del av hjärnan till en annan.

Forskarna visade att medvetandet är ett resultat av turbulens i hjärnan. Turbulensen uppstår när hjärnans informations- och energiströmmar är kaotiska i både tid och rum, vilket gör det möjligt att överföra information på ett mycket effektivare vis.

Fenomenet kan jämföras med en soppa där ingredienserna blandas snabbare om man vispar kaotiskt åt alla möjliga håll i stället för att röra runt i grytan med en jämn, cirkulär rörelse.

Informations- och energiströmmarna var alltså mer kaotiska när personerna var vid fullt medvetande än i omedvetna tillstånd som djup sömn och koma.

Resultaten visade också att det hos fullt medvetna personer var ett större informationsflöde över långa avstånd, jämfört med hur det är hos personer som ligger i koma. Omvänt hade människor i koma ett större informationsflöde över korta avstånd i hjärnan.

Hos de sovande försökspersonerna var utväxlingen av information låg på både korta och långa avstånd.

Upptäckten är ett genombrott, men exakt vad det kommer att innebära för vår förståelse av medvetandet är ännu oklart. Dess betydelse lär klarna först när vi har en mer komplett bild av hjärnan.

Vatten avslöjar huvudleder

En karta över hjärnans alla nervceller har hittills varit en ouppnåelig dröm. Men tack vare en rad nya avancerade tekniker kan Human Brain Projects forskare snart förverkliga drömmen.

En av dessa tekniker, 3D-PLI, har utvecklats av den tyske fysikern Markus Axer. Tekniken, som används på avlidna människors hjärna, går till så att forskarna skär hjärnan i skivor och tar bilder av varje skiva. Därefter kan bilderna sättas samman i en dator till en 3D-modell av hjärnan och alla dess nervceller.

Nya tekniker möjliggör också kartläggning av hjärnan på levande människor med oerhört hög precision. En särskild typ av MRI-skanning låter exempelvis forskarna följa vattenmolekylers rörelser längs knippen av nervceller.

Skanningen får nervknippenas storlek och utbredning att framträda tydligt. Och eftersom tjocka nervknippen mellan två centrum i hjärnan är ett tecken på en omfattande utväxling av signaler blir det möjligt att hitta hjärnans huvudleder.

Den stora detaljrikedomen gör att forskarna kan lära sig betydligt mer om exakt hur hjärnans virrvarr av elektriska signaler ger upphov till vissa tankar eller känslor – och till vårt medvetande.

Läkare ska tända medvetandet

Förutom av nya tekniker är utforskningen av medvetandet också beroende av extraordinära historier som den om Maria Mazurkevich. Hon såg ut att ligga i koma, men visade sig vara medveten.

Om forskarna bakom Human Brain Project får möjlighet att skanna personer som Maria Mazurkevich kommer vi att kunna få en bättre förståelse för hur turbulens i hjärnan skapar medvetandet – eller hur vissa nervknippen skapar den särskilda känslan av att uppleva världen.

Dessa kunskaper kommer först att lära oss mer om medvetandets så kallade lätta problem. När vi väl har gjort det är vi bättre rustade att lösa det svåra, mer filosofiska problemet.

Forskningen kommer också att ha viktiga praktiska användningsområden. Läkarna kommer exempelvis att bli bättre på att identifiera vilka komapatienter som är vid fullt medvetande – eller till och med kunna stimulera medvetandet hos dem som har förlorat det.

För Maria Mazurkevich del fick historien som tur var ett lyckligt slut.

Efter en vecka började hennes kropp följa hjärnans elektriska signaler, så att hon kunde knyta handen när läkarna bad henne att göra det. Och efter ett år var hon helt frisk. I dag arbetar hon som apoteksassistent.