aju rütmid – milleks meile need?
aju ja neuronite rütmiline aktiivsus (“üles-alla” võnkumine erutatavuse ja pidurduse vahel) on päris huvitav fenomen, sest sellega on seotud mitu hüpoteesi, mis on neuroteadlaste hulgas väga hinnatud, kuid samas ka kõige vaieldumad. näiteks konkreetselt: kas rütmide omavaheline sünkroniseerimine aitab siduda objekte tervikuteks ja neid teadvustada? või siis laiemalt: kas aju rütmidel üldse on mingi funktsioon või on nad niiöelda “müra”, mis lihtsalt kaasneb aju normaalse tööga.
viimastel aastatel on täiesti hämmastavalt palju ilmunud töid selle kohta, et aju rütmid on tõepoolest aju töö jaoks olulised. aju rütme seotakse mälu (Buzsàki), tähelepanu (Fries, Tallon-Baudry), teadvuse (Llinàs, Bachmann, Singer) ja üldiste ajufunktsioonide nagu integreerimise ja ennustamisega (Fries, Llinàs, Singer, Engel) jne.
üks grupp, kellelt on viimase paari aasta jooksul korduvalt väga kõrgetasemelisi publikatsoone tulnud, on seotud Charles Schröderi ja Peter Lakatosi nimedega. oma uues ülevaateartiklis, mis ilmub peagi ajakirjas Trends in Neurosciences, toovad nad välja järgmised neuronite rütmilise võnkumise funktsioonid, millest pikemalt seletan vaid mõne juures.
1) ostsillatsioonid kontrollivad neuronaalset erutatavust.
2) ostsillatsioonid (rütmilised võnkumised) mõjutavad seda, kuivõrd need võnkuvad neuronid on vastuvõtlikud sisendile. seda võib ette kujutada nii: kui neuronid on parajasti siinusfunktsiooni “orus”, madalama ekstreempunkti juures, siis on nad suhteliselt vait, pidurdatud, ehk natuke masenduses ja ei taha kellegagi suhelda. kui nad aga tõusevad taas “mäekünka otsa”, siis on nad väga vastuvõtlikud sisendile. mõelgem – seda võnkuvat neuronite gruppi tahab mõjutada nõrk sisend. sel juhul on selge, et see, kas see nõrk sisend tõepoolest suudab oma mõju avaldada, sõltub sellest, kas vastav neuronite grupp on parajasti sisendile vastuvõtlik või ei. muuseas, meie enda tööd on näidanud, et kui eesmärkobjektiks on kriipsuke, mis on maskeeritud tohutusuure kriipsukeste hunniku poolt, siis aitab kriipsukese teadvustamisele kaasa see, kui kriipsukese ekraanile tekkimise hetkel on aju visuaalsetes piirkondades soosiv seisund.
3) rütmilisi võnkumisi kasutatakse tähelepanulises väljavalimises. kui näiteks otsid rahvamassist oma kollase kaabuga sõbratari, siis hakkavad kollased ja kaabuneuronid hoogsamalt võnkuma, nii et kui kollane ja kaabu koos sisendina süsteemi satuvad, siis töödeldakse neid kohe tõhusamalt.
4) aju rütmiline muster on seoses tehtavate ülesannete ja aju seisundiga. Schröderi ja Lakatosi uus sõnum on järgnev: aju opereerib kas “rütmilises” või “järjepidevas” mooduses. kui kass ootab hiireuru ukse juures, millal hiir välja tuleb, et teda siis käpaga äsada, siis töötab ta aju “järjepidevas” mooduses, kuna aju ei saa ennustada, millal hiir ilmub. kui nüüd aga on mänguhiir, mis iga natukese aja tagant sama rütmiga ilmub, siis vahetab aju end “rütmilisse” moodusesse ja suudab rütmide abil ennustada, millal mänguhiir ilmub. ühel hetkel saab ta nii ka mänguhiirele käpaga pähe löödud. mjäu. (aju-tehniliselt on trikk järgnev: järjepidevas mooduses toimivad kõrgemasageduslikud rütmid, mis võimaldavad kiiremini reageerida keskkonnaärritajatele; rütmilises mooduses töötavad madalamasageduslikud rütmid, mis on paremini vastavuses keskkonnas rütmiliseslt ilmuvate ärritajate taktile.)
niisiis, aju rütmidel on mitmesuguseid funktsioone ja nende olulisust aju töö jaoks on aasta-aastalt aktsepteerimas üha rohkem ajuteadlasi. ärgem selle ajaveebi kontekstis unustagem ka seda, et aju rütmiline töö ja teatud rütmid (või nende omavaheline sidumine) võivad olla olulised ka teadvuse mõistmiseks.
Teadvuse Suure Probleemi Lahendamine 
avastasin just praegu seda artiklit uuesti lugedes, et autorid pakuvad tähelepanu silmapilgutuse selgitamiseks välja sarnase (muidugi põhjalikuma) mehhanismi nagu ma ise ühes meilis ühele targemale inimesele ja oma vennale kunagi viimase pooleteise aasta jooksul: esimene sihtobjekt resetib madala sagedusega tähelepanu rütmi, mis seetõttu 200-500 ms pärast esimest sihtobjekti on parajasti madala erutatavuse faasis, mistõttu teine sihtobjekt jääbki märkamata. lahe, keegi võiks nüüd seda testida ka.
Go on! Väga hea idee. (Ühe võimlaiku) Katseplaani pähkel on selles, kuidas luua olukord, kus ühel juhul esimene stiimul selgelt ja kindlalt loob ühe ostsillatsioonide kaudu mõõdetava seisundi ja teisel juhul teise seisundi. (Post hoc trialite väljavalimine eri “tingimustesse” on muidugi lihtne võimalus, aga mitte nii veenev.) Näiteks eelkatsetes leitakse mingid sellised üksikud stiimulid, mis loovad reseti erinevalt. Seejärel kasutatakse neid stiimuleid eesmärgipäraselt põhikatses. Ja mis samuti oluline, silmaliigutuste mehhanismi osalust tuleb suuta kontrollida.
Veel üks nüanss: kui esimese ja teise stiimuli ajavahe lüheneb (nt 200 ms pealt 150 või 50 ms peale), siis on just teine, järgnev stiimul paremini teadvustatud (vt nt Bachmann & Hommuk, 2005, Psychological Science, kus katses teadlikult muudeti aega lühemate, keskmiste ja pikemate intervallide vahel esimese ja teise sihtstiimuli vahel). Pakutud hüpoteesi tugevamaks kontrolliks peaks siis nendel lühematel viivitusaegadel ka olema mingi muu ostsilleeriv efekt, mis just järgneva teise stiimuli parema teadvustamise tagab. Ja ka seda tuleks katseliselt näidata. Mingil määral ongi seda ostsillatsioonide abil näidanud Aru & Bachmann, 2009, Neuroscience Letters. (Psühhofüüsikaliselt juba ammu Bachmann & Allik, 1976, Perception; Bachmann, 1988, Vision Research; teoreetiliselt Bachmann, 1984, Perception and Psychophysics, Advances in Psychology, 1999, Elsevier, 2007, Advances in Cognitive Psychology.)
võib mõelda ka nii, et esimene stiimul resetib faasi, kuid niimoodi, et vahetult pärast teda (näiteks esimese 100 ms jooksul) pole mitte kohe “langus”, vaid natuke ka kas tõusu või vähemalt võrreldavalt “head” faasi – siis kehtiksid juba teised (maskeerimisega) seotud dünaamikad (mis jah, on ilmselt seotud muude ostsilleerivate efektidega) ja “halvaks” läheks asi alles 200 ms juures.