Sva proučavanja ljudskog mozga danas pate od jednog centralnog problema, a to je nedostatak teorije. Naime, u bilo kojoj naučnoj disciplini, nedostatak teorije je veliki problem pošto se istraživanja uvek konstruišu i sporovde naspram hipoteza i pretpostavki koje proizilaze iz sveobuhvatne teorije, a ona takođe pomaže i u organizaciji podataka jer stvara kriterijume za odvajanje bitnog od nebitnog. Neuronauka je, međutim, ternutno disciplina u preteorijskom stadijumu što znači da ne postoji jedna dominantna paradigma unutar koje bi se izučavao mozak. Ovo je izuzetno veliki problem s obzirom da se istraživanja u ovoj oblasti smatraju jednim od prioriteta današnje nauke. SAD će u toku sledećih deset godina finansirati projekte iz ove oglasti sa preko milijardu dolara a sličnu količinu novca izdvojiće i EU. Svi se slažu da bi se ovaj novac mogao mnogo efikasnije utrošiti kada bi se istraživanja iz neuronauke spovodila u svetlu jedne eksplanatorne teorije umesto skupljanja i klasifikacije podataka što je trenutno i najčešći vid istraživanja u neuronauci.

Ipak, kandidati za sveobuhvatnu teoriju uma (ili mozga) postoje, ali su naučnici danas paralisani ogromnom količinom podataka o funkcionisanju mozga koji su dostupni pa svaka teorija pri samom nastanku nailazi na brojne probleme jer nije u stanju da odmah objsani sve činjenice koje postoje. Jedna od takvih teorija koje naizgled dosta obećavaju zbog svoje jednostavnosti i elegantnosti, ali isto tako i nailazi ne brojne probleme je teorija Samoorganizujuće kritičnosti ili metaforično nazvana Teorija gomile peska. Ovu teoriju je 1999. godine započeo čuveni fizičar, Per Bak. Pošto je Bak bio teorijski fizičar, teorija samoorganizujuće kritičnosti nije nastala specifično za poučavanje mozga već se razvila kao paradigma za proučavanje svih složenih sistema koji se sastoje iz ogromnog broja elemenata i procesea.

Da bi se shvatila ova teroija potrebno je samo imati u vidu analogiju sa gomilom peska koju Bak navodi kao ilustrativnu za razumevanje funkcionisanja kompleksnih sistema kao što je ljudski mozak. Kao što možemo videti na primeru peščanog sata, pesak koji pada na jednu gomilu uvek formira male kupe od peska koje postaju sve zaoštrenije pri vrhu. U jednom momentu, te kupe postaju nestabilne zbog svog oblika i naglo se urušavaju pri tom ravnajući površinu gomile na kojoj potom počinje formiranje nove kupe i tako u krug. Rezultat je da se površina gomile ravnomerno podiže iako pesak pada konstantno na jednu tačku.

Naravno, sada se postavlja očigledno pitanje, “kakve veze ima način na koji se formira gomila peska sa funkcionisanjem mozga?”. Odgovor je da Bak predpostavlja da se svi složeni i uređeni procesi koji se odvijaju u mozgu javljaju spontano i slučajno kao posledica haotičnog funkcionisanja ogromnog broja nervnih ćelija. Kao što ogroman broj čestica peska kroz haotični proces nastajanja i rušenja malih gomilica dovodi do stabilnog i prilično ravnomernog podizanja nivoa peska, tako i svi složeni i uređeni procesi koji se odvijaju u ljudskom mozgu prirodno nastaju kada dovoljan broj neurona funkcioniše u istom sistemu.

Mozak je neverovatno komplikovana mašina. Svaki od deset milijardi neurona povezan je sa hiljadama drugih i svi oni funkcionišu u interakciji. Iz te interakcije se javljaju složeni procesi kao što je mišljenje. Prema Baku, električna aktivnost nervnih ćelija osciluje između mirovanja i lavina – kao i gomila peska iz njegove analogije – mozak se stalno nalazi u nestabilnom balansu blizu kritične tačke.

Na samom početku, ova teorija nije imala baš mnogo poklonika uglavnom zato što je bilo vrlo teško ispitivati je putem eksperimenta. Praktično je bilo nemoguće dobiti finansije za istraživanje mozga u ovom modelu. Od 2003. godine sve je više dokaza u prilog samoorganizujuće kritičnosti kao pristupa istraživanju mozga. Dokazi su pronalaženi i putem praćenja aktivnosti pojedinih neurona, i preko kompjuterskih modela i naravno praćenjem aktivnosti celog mozga funkcijskom magnetnom rezonancom.

Ideje koje proizilaze iz ove teorije su prilično intuitivne – mozak ne može da izdrži previše reda a ni previše haosa. Na primer, ukoliko nekoliko neurona komuniciraju velikim inetnizitetom i u produženom vremenskom periodu dolazi do epi-napada. Sa druge strane, ako su veze između pojedinih neurona previše slabe i sporadične skoro i da ne postoji nervna aktivnost. Između ova dva stanja, mozak zdrave osobe balansira na način na koji to radi gomila peska. Mozak prilikom epi napada bi bio kao gomila peska u kojoj se samo jedna kupa beskrajno uvećava i njen vrh postaje sve zašiljeniji a ne dolazi do lavine. Sa druge strane, mozak bez aktivnosti je kao gomila peska na koju uopšte ne padaju nove čestice. Epi napadi zato predstavljaju toliki šok za organizam jer povratak u ravnotežu posle epizode tako intenzivne nervne aktivnosti predstavlja drastičnu promenu kao i u slučaju lavine u gomili peska koja nastaje kada se jedna kupa neočekivano mnogo uveća pre samog pada. Složen sistem koji varira između “dosadne nasumičnosti i dosadne pravilnosti je ukupno gledano prilično stabilan”, tvrdi dr D’Souza, a postoje razlozi da se veruje da je mozak takav sistem.

Ovakva sveobuhvatna i široka teorija može predstavljati plodno tle za dalja istraživanja u neuronauci. Pogotovo sada kada se istraživanja u ovoj oblasti zaukavaju.