Un instrument cu ultrasunete deschide calea către identificarea circuitelor care generează conștiința

Sursa foto: Sciencedaily

O metodă relativ nouă de stimulare cerebrală prin ultrasunete focalizate transcraniene promite să transforme modul în care cercetătorii abordează enigma conștiinței. Într-un articol științific recent, oamenii de știință de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) descriu această tehnologie ca pe un instrument capabil să stimuleze sigur porțiuni adânci ale creierului, până acum inaccesibile în studii neinvazive, și propun un plan detaliat pentru a o folosi în identificarea circuitelor neurale responsabile pentru experiența conștientă.

Un nou instrument pentru o problemă veche

Conștiința rămâne unul dintre cele mai greu de descifrat fenomene din știință: cum se transformă activitatea fizică a țesutului cerebral în gânduri, sentimente și experiență subiectivă? Autorii lucrării susțin că ultrasunetele focalizate transcraniene (transcranial focused ultrasound) ar putea oferi, pentru prima dată la scară largă în studii pe subiecți sănătoși, posibilitatea de a manipula direct activitatea cerebrală în regiuni profunde, testând astfel relații de cauzalitate, nu doar corelații.

Tehnologia funcționează prin trimiterea de unde acustice prin craniu și concentrându-le într-un punct precis, uneori cu diametrul de doar câțiva milimetri. Această capacitate de focalizare permite activarea sau modularea unor regiuni foarte specifice ale creierului, la câțiva centimetri sub scalp, cu o rezoluție spațială mai bună decât metode neinvazive mai vechi, precum stimularea magnetică transcraniană sau stimularea electrică.

De ce este atât de dificil să studiem creierul

Autorii subliniază limitările majore cu care se confruntă studiile asupra creierului uman: în afara intervențiilor chirurgiei neurologice, opțiunile pentru manipularea în siguranță a structurilor cerebrale profunde la persoane sănătoase sunt restrânse. Tehnologiile de imagistică precum RMN-ul sau diferite forme de ecografie permit vizualizarea anatomiei, iar electroencefalograma (EEG) înregistrează semnalele electrice globale, însă toate acestea sunt, în esență, metode observationale. Ele oferă informații despre când și unde are loc activitatea, dar nu demonstrează dacă o anumită activitate neuronală cauzează efectiv o stare conștientă.

În acest context, ultrasunetele focalizate oferă o cale alternativă: în loc să se limiteze la a observa, cercetătorii pot modifica activitatea neuronală în zone precise și urmări efectele produse la nivel comportamental sau al experienței subiective. Asta ar permite experimentări mai controlate, menite să distingă procese necesare pentru conștiință de acelea care urmează sau însoțesc conștiința.

Testarea cauzei și efectului în studiile despre conștiință

O eroare frecventă în cercetarea conștiinței este confuzia dintre corelație și cauzalitate: observațiile legate de activitatea cerebrală în timpul unei percepții sau a unei reacții la stimuli nu indică obligatoriu că acea activitate produce experiența conștientă. Prin manipularea directă a activității neuronale cu ultrasunete focalizate, oamenii de știință pot investiga dacă anumite semnale sunt esențiale pentru generarea conștiinței sau dacă reprezintă, în schimb, efecte secundare ale unui proces primar.

Unul dintre autorii lucrării afirmă că această tehnologie oferă o soluție la problema cauzalității în studiul conștiinței, permițând experimente care pot răspunde la întrebări de genul: această regiune a creierului este necesară pentru a produce o anumită experiență perceptuală sau pipăită, sau ea doar răspunde la producerea acelei experiențe?

Idei concurente despre cum funcționează conștiința

Lucrătorii din domeniu se împart, în linii mari, în două perspective teoretice pe care tehnica cu ultrasunete le poate testa. Prima, denumită aici abordarea cognitivistă, susține că experiența conștientă depinde de procese mentale de nivel înalt: raționament, reflecție și integrarea informației la scară largă, implicând frecvent cortexul frontal. Cealaltă poziție, numită non-cognitivistă, afirmă că conștiința ar putea rezulta din anumite configurații locale de activitate neuronală, fără a necesita un „motor” cognitiv complex; astfel, experiențele conștiente ar putea fi generate în regiuni mai localizate, spre spatele cortexului sau în structuri subcorticale profunde.

În lucrare, autorii propun utilizarea ultrasunetelor focalizate pentru a explora întrebări cheie: care este rolul cortexului prefrontal în percepție; depinde conștiința de activități locale sau de rețele neuronale la scară largă; cum se combină regiuni separate pentru a forma o singură experiență; și ce contribuție au structurile subcorticale la apariția conștiinței.

Ce pot releva durerea și vederea

Folosirea stimulării cu ultrasunete în experimente vizuale poate ajuta la identificarea regiunilor necesare pentru percepția conștientă. În mod similar, studiul durerii oferă un teren de investigație important: reacțiile reflexe la stimuli dureroși apar adesea înainte ca persoana să raporteze conștient durerea, ceea ce ridică întrebarea unde este „generată” senzația dureroasă în sistemul nervos.

Autorii notează că este surprinzător că există atât de multă incertitudine în privința originii durerii la nivel cerebral. Durerea ar putea fi produsă de zone corticale sau ar putea proveni din structuri mai profunde, subcorticale. Aceasta reprezintă o ipoteză verificabilă cu ajutorul unei tehnici neinvazive capabile să manipuleze activitatea în aceste regiuni.

Experimente și interes în creștere la MIT

Cercetătorii care au semnat studiul nu se limitează la propuneri teoretice: ei pregătesc experimente care vor începe prin stimularea cortexului vizual și apoi vor avansa către regiuni superioare din cortexul frontal. Scopul este să stabilească o legătură clară între activitatea neuronală indusă și ceea ce subiecții raportează că experimentează — de exemplu, nu doar că neuronii răspund electric la un stimul, ci dacă o persoană a văzut efectiv lumină sau nu.

În plus, unul dintre autorii studiului ajută la consolidarea unei comunități de cercetare interdisciplinare în jurul temei conștiinței la MIT. Clubul pentru Conștiință de la MIT (MIT Consciousness Club), pe care îl co-fondează împreună cu Earl Miller, reunește lunar specialiști din domenii diferite pentru discuții despre progresele în studiul conștiinței. Grupul primește sprijin parțial de la MITHIC, MIT Human Insight Collaborative, inițiativă susținută de School of Humanities, Arts, and Social Sciences.

Unul dintre cercetători remarcă că, deși tehnologia este încă nouă și rămân întrebări despre eficacitatea sa pe termen lung, raportul risc-beneficiu pare favorabil: riscul este redus, iar potențialul de descoperire este mare. De aceea, afirmă el, merită explorată calea oferită de ultrasunetele focalizate transcraniene.

Detalii despre publicație și echipa științifică

Studiul care servește drept „roadmap” pentru această direcție de cercetare se intitulează „Transcranial focused ultrasound for identifying the neural substrate of conscious perception” și a apărut în revista Neuroscience and Biobehavioral Reviews. Printre autori se numără Daniel K. Freeman și Matthias Michel de la MIT, Brian Odegaard, profesor asistent de psihologie la University of Florida, și Seung-Schik Yoo, profesor asociat de radiologie la Brigham and Women’s Hospital și Harvard Medical School.

Referința jurnalului indică volumul și numărul articolului: Neuroscience, 2026; 180: 106485, cu DOI-ul 10.1016/j.neubiorev.2025.106485. Cercetarea a primit sprijin financiar din partea U.S. Department of the Air Force.

Perspective și pași următori

Aplicarea ultrasunetelor focalizate în studiul conștiinței deschide posibilitatea unor experimente care pot confrunta direct ipotezele teoretice concurente despre natura conștiinței. Prin stimularea deliberată a unor regiuni corticale și subcorticale și observarea efectelor asupra percepției senzoriale, dureroase sau cognitive, oamenii de știință speră să identifice substratul neuronal al percepțiilor conștiente.

În același timp, autorii recunosc limitările: fiind o unealtă nouă, eficiența, precizia și siguranța pe termen lung trebuie validate prin studii riguroase. Totuși, posibilitatea de a manipula activitatea cerebrală la adâncimi centimetrică din scalp, cu o rezoluție spațială fină, reprezintă o oportunitate deosebită pentru neuroștiință și pentru înțelegerea fundamentală a modului în care creierul creează experiență subiectivă.

Legături utile

Pentru detalii suplimentare despre inițiativele și comentariile legate de acest proiect, materialele publicate de Massachusetts Institute of Technology oferă un context extins: news.mit.edu — New tool could tell us how consciousness works. De asemenea, publicația științifică care conține lucrarea de sinteză este accesibilă prin DOI-ul articolului: 10.1016/j.neubiorev.2025.106485.