Od robaków do ludzi, tempo, w jakim zgromadziliśmy informacje o systemach nerwowych w ciągu ostatnich 100 y, było zdumiewające. Niemniej jednak, gdybyśmy zawsze przyjmowali intelektualny styl uczenia się najpierw wszystkiego, co można wiedzieć na dany temat, zanim zaczniemy studiować jego nowe wymiary, przyszły postęp byłby powolny. W przeciwieństwie do wielu innych dyscyplin, neuronauka nie cieszy się obecnie luksusem uzgodnionego zestawu kolejnych pytań, na które należy odpowiedzieć. Była ona Dzikim Zachodem, nieokiełznanym i pozbawionym ograniczeń, i pod wieloma względami nadal nim jest.

Roger W. Sperry, być może najważniejszy naukowiec zajmujący się mózgiem w ostatnim stuleciu, zawsze szedł naprzód z sentymentem: „Spróbuj. I nie czytaj literatury, dopóki nie zrobisz swoich obserwacji. W przeciwnym razie możesz zostać zaślepiony przez istniejący wcześniej dogmat”. Jest to z pewnością parafraza tego, co mówił mi sto razy, i tak właśnie działaliśmy w tych pysznych beztroskich i odkrywczych dniach w Caltechu. „Spróbuj.”

Laboratorium Sperry’ego szło pełną parą z wszelkiego rodzaju eksperymentami na tak zwanym „rozszczepionym mózgu” (1). Głównymi zwierzętami były koty i małpy, a wyniki były jasne i fascynujące. Wytrenuj jedną stronę mózgu w zadaniu sensorycznym, a druga strona nic o tym nie wiedziała. Standardowe przygotowanie polegało na podzieleniu skrzyżowania nerwu wzrokowego przez środek, tak że informacje przekazywane do jednego oka były przekazywane tylko do ipsilateralnej połowy mózgu. Takie zwierzęta z łatwością nauczyłyby się zadania i z łatwością byłyby w stanie wykonać je za pomocą pierwotnie niewytrenowanego oka. Jeśli jednak oprócz odcinka linii pośrodkowej ciała modzelowatego i przodomózgowia dokonano sekcji, pojawiło się zjawisko rozdwojenia mózgu. W tym stanie niećwiczona półkula pozostawała nieświadoma zadania, którego nauczyła się druga połowa mózgu. Wyglądało to tak, jakby w jednej głowie mieszkały dwa systemy umysłowe. Odkrycia te były bardzo interesujące, ale wydawały się niespójne, gdy rozpatrywano je w kontekście ludzkiego zachowania. Czy lewa ręka może nie wiedzieć, co trzyma prawa? Preposterous.

W 1960, miałem szczęście pojawić się w Caltech na letnim National Science Foundation (NSF) stypendium studiować z Sperry. Do laboratorium przyciągnęło mnie zainteresowanie kwestią specyficzności neuronów. Jedna rzecz doprowadziła do drugiej i zanim się zorientowałem, następnego lata rozpocząłem studia magisterskie w Caltech. Moim pierwszym zadaniem było przygotowanie zestawu badań dla ludzkiego pacjenta, W.J., który był opracowywany przez rezydenta neurochirurgii, Josepha E. Bogena, aby odciąć ciało modzelowate w celu leczenia ciężkiej padaczki.

Patrząc wstecz na te wczesne dni, trudno przecenić awanturniczy charakter naszego projektu. Nikt nie przypuszczał, że pacjent rzeczywiście dostarczy dowodów na to, że umysł może zostać podzielony. Tygodnie wcześniej przez laboratorium przewinął się przypadek agenezji ciała modzelowatego, czyli wady wrodzonej polegającej na całkowitym lub częściowym braku ciała modzelowatego, i nic nie wydawało się niezwykłe. Z szerszej perspektywy, nawet jeśli jeden z największych neurobiologów na świecie był zaangażowany, ani Sperry, ani ja, zielony jak może być nowy student absolwent, nie miał żadnego znaczącego doświadczenia w badaniu pacjentów. Dla innych mogło się to wydawać głupią grą i stratą czasu. Jednak tak nie było, ponieważ w Caltech, postawa była zawsze, „spróbuj tego.”

Więc przygoda poszła do przodu. Po pierwsze, co nie było zaskoczeniem, testy przedoperacyjne potwierdziły, że obie półkule W.J. były normalnie połączone: każda ręka wiedziała, co znajduje się w drugiej, a każda kora wzrokowa płynnie łączyła się z drugą. Sama myśl, że mogłoby być inaczej, była niewiarygodna. Gdy wszystkie badania zostały zakończone, odłożyliśmy pracę na bok i zajęliśmy się innymi projektami badawczymi, badającymi systemy pamięci u naczelnych, ścieżki korowe zaangażowane w koordynację oko-ręka i wiele innych. Kilka miesięcy później, nasze zainteresowania wróciły do przypadku W.J. Weteran II Wojny Światowej ładnie wyzdrowiał po operacji i był gotowy do ponownych badań.

Wielki test przyszedł w jasny, słoneczny dzień w Pasadenie. W.J. został podwieziony pod wejście do budynku biologii na San Pasquale Avenue. Wciąż wracając do zdrowia po operacji, W.J. używał wózka inwalidzkiego do poruszania się. Nadal nosił swój kask, który miał na sobie, aby chronić się przed ewentualnymi upadkami spowodowanymi napadami. Czy ten weteran II wojny światowej, który został znokautowany uderzeniem kolbą niemieckiego karabinu po skoku spadochronowym za linią wroga, miał zamiar wyjawić jakąś głęboką tajemnicę? Nie wydawało się to prawdopodobne. Poranek rozpoczął się dość skromnie. Nie było bębnów, gdy wchodziliśmy do budynku. W zasadzie zostałem sam, by przeprowadzić testy. Testy, które okazały się być zdumiewające. I tak jest do dziś. Oto jak niedawno opisałem ten moment (2):M.S.G.: Zafiksować się na kropce.W.J.: Chodzi ci o ten mały kawałek papieru przyklejony do ekranu? M.S.G.: Tak, to jest kropka. Spójrz na nią.W.J.: Dobrze.

Upewniam się, że patrzy prosto na kropkę i migam mu obrazem prostego obiektu, kwadratu, który jest umieszczony na prawo od kropki na dokładnie 100 milisekund. Umieszczając go w tym miejscu, obraz jest kierowany do jego lewej połowy mózgu, mózgu mówiącego.M.S.G.: Co widziałeś? Pudełko.M.S.G.: Dobrze, zróbmy to jeszcze raz. Utrwal kropkę.W.J.: Masz na myśli ten mały kawałek taśmy? M.S.G.: Tak, mam. Teraz zafiksuj.

Ponownie migam obrazem innego kwadratu, ale tym razem na lewo od jego zafiksowanego punktu, a obraz ten jest przekazywany wyłącznie do jego prawego mózgu, półmózgu, który nie mówi (2). Z powodu specjalnej operacji, którą przeszedł W.J., jego prawy mózg, z odciętymi włóknami łączącymi z lewą półkulą, nie mógł już komunikować się z lewym mózgiem. To był ten wymowny moment. Serce waliło, w ustach zaschło, zapytałem, M.S.G.: Co widziałeś? W.J.: Nic. M.S.G.: Nic? Nic nie widziałeś? W.J.: Nic.

Serce mi przyspiesza. Zaczynam się pocić. Czy właśnie zobaczyłem dwa mózgi, to znaczy dwa umysły pracujące oddzielnie w jednej głowie? Jeden mógł mówić, drugi nie. Czy to właśnie się działo? W.J.: M.S.G.: Tak, chwileczkę.

Szybko znajduję jeszcze prostsze slajdy, które wyświetlają na ekranie tylko pojedyncze małe okręgi. Każdy slajd wyświetla jedno kółko, ale w różnych miejscach na każdej próbie. Co by się stało, gdyby poprosić go o wskazanie czegokolwiek, co widzi? M.S.G.: Bill, po prostu wskaż to, co widzisz: Na ekranie?M.S.G.: Tak i używaj dowolnej ręki, która wydaje się odpowiednia.W.J.: Dobrze.M.S.G.: Utrwal kropkę.

Krąg miga na prawo od fiksacji, pozwalając jego lewemu mózgowi go zobaczyć. Jego prawa ręka podnosi się ze stołu i wskazuje miejsce, gdzie na ekranie znajdowało się koło. Robimy tak przez kilka prób, w których migające koło pojawia się po jednej lub drugiej stronie ekranu. Nie ma to znaczenia. Gdy koło znajduje się na prawo od fiksacji, prawa ręka, kontrolowana przez lewą półkulę, wskazuje je. Kiedy koło znajduje się na lewo od fiksacji, wskazuje na nie lewa ręka, kontrolowana przez prawą półkulę. Jedna lub druga ręka będzie wskazywała na właściwe miejsce na ekranie. Oznacza to, że każda z półkul widzi koło, gdy znajduje się ono w przeciwległym polu widzenia, i każda z nich, oddzielnie od drugiej, mogłaby pokierować kontrolowaną przez siebie ręką/ręką, by ta zareagowała. Jednak tylko lewa półkula może o tym mówić. Ledwo mogę się powstrzymać. Oh, the sweetness of discovery.

This begins a line of research that, twenty years later, almost to the day, will be awarded the Nobel Prize (3).

The report of that day’s findings, as well as many other days’s findings, was first reported in a now classic paper published in PNAS in 1962 (4). To był papier, który rozpoczął 50 lat intensywnych badań nad mechanizmami mózgowymi, które leżą u podstaw ludzkiego świadomego doświadczenia. Cała późniejsza wiedza, która została ujawniona, była produktem pomysłu „po prostu spróbuj”, zawartego w tej pracy.

Jak odkrycie, że chirurg mógł pozornie stworzyć dwa umysły z jednego, powoli przesiąkło do naszych własnych umysłów, myślenie, że sama świadomość może być badana przez psychobiologów, jak nas wtedy nazywano, zyskało na sile. Badano kolejnych pacjentów i choć zawsze potwierdzali oni pierwotne ustalenia, to każde z nich dostarczało nowych spostrzeżeń. Poza rozszczepieniem systemu wzrokowego, stało się jasne, że to samo dotyczy systemu somatosensorycznego, systemu motorycznego i, co jeszcze bardziej zdumiewające, systemów percepcyjnych/poznawczych lewej i prawej półkuli mózgu. Pracowaliśmy w gorączkowym tempie. To było jak łowienie ryb w zarybionym stawie. Za każdym razem, gdy zanurzaliśmy się w nieznane, łapaliśmy rybę.

Jak lata się toczyły, wielu utalentowanych młodych naukowców szkoliło się w Caltech, a inni starsi badacze odwiedzali nas, by badać pacjentów. Przeniosłem się na Wschodnie Wybrzeże i, jak szczęście znowu by to miało, rozpoczął testowanie nowej serii pacjentów z Dartmouth Medical School. Wiedza na temat rodzajów procesów umysłowych, które mogą być zintegrowane ponad wielką przepaścią stworzoną przez operację, takich jak procesy emocjonalne i uwagi, dodała do fundamentów tego, jak myśleć o biologii leżącej u podstaw świadomego doświadczenia. Ogólnie rzecz biorąc, dziesiątki badań ujawniły równoległą i rozproszoną organizację ludzkiego mózgu, nawet jeśli poczucie jedności psychologicznej pacjenta pozostało nienaruszone.

Czy oryginalne odkrycia były produktem doskonałej burzy? Z pewnością kultura Caltech dla odkryć, ryzyka i intelektualnej przygody była namacalna. Zdarzyło mi się mieszkać w piętrowym domu, w którym przed laty mieszkali Howard Temin, Matt Meselson i Sidney Coleman. Na naszych przyjęciach pojawiał się Richard Feynman, a pewnej pamiętnej nocy Feynman podszedł do mnie i powiedział: „Możesz rozszczepić mój mózg, jeśli zagwarantujesz, że potem będę mógł zajmować się fizyką”. Śmiejąc się, odpowiedziałem: „Gwarantuję to”. Szybki jak błyskawica Feynman wystawił zarówno lewą, jak i prawą rękę, aby uścisnąć na umowie! Atmosfera oczekiwania na wykonanie ważnej pracy podczas tych dni odkryć nie była niczym, czego doświadczyłem wcześniej ani później.

Tutaj jesteśmy 50 lat później z istnym Who’s Who w biologii, który rozpoczął próby wymyślenia, jak myśleć o biologii świadomości (zobacz Inner Workings: Discovering the split mind na s. 18097). Francis Crick i Gerald Edelman, Wolf Singer i Jean Pierre Changeux, by wymienić tylko kilku, wnieśli swój wkład i zachęcali do poszukiwania zrozumienia. Wiem, że wszyscy oni szukali inspiracji u Sperry’ego i jego pracy nad rozszczepieniem mózgu. Dziś wciąż dręczy i rzuca wyzwanie pytanie: co to znaczy, że można rozszczepić umysł?

.