Esileht > aju ja teadvus, ajuteadus > Me näeme seda, mida otsime

Me näeme seda, mida otsime

Viimasel ajal on ilmunud palju minu ja meie jaoks väga huvitavaid teadustöid, mida olen kommenteerinud ka siin ajaveebis. Lisaks sellele tuleb arvesse ka võtta see, et siin blogis saavad peamiselt kajastust vaid tööd, mis on ilmunud tippajakirjades. Seega võib julgelt öelda, et need teemad, millest me mõtleme, on hetkel teaduses populaarsed ja ka auväärsel kohal. Niisiis ei tulegi suure üllatusena (kuid tuleb siiski rõõmustavana) teadmine, et eilses maailma tähtsaima teadusajakirja Nature numbris ilmus taaskord töö, mis on otseselt oluline visuaalse tähelepanu ja teadvuse mõistmiseks.

On teada, et inimaju on võimeline visuaalseid objekte ülikiiresti kategoriseerima. Näiteks hiljuti kajastasime uuringut, kus näidati, et aju eristab 100 millisekundiga, kas ekraanil on nägu, loom, tool, masin või puuvili. Lisaks on leitud, et selline kategoriseerimine saab toimuda ka tähelepanuväliselt, seega on tegu mingil määral automaatse protsessiga. Kuid millised ajuprotsessid on sellise ülikiire ja automaatse töötluse eest vastutavad? Kuidas suudab aju leida kiiresti ja tõhusalt suvaliselt pildilt mingi objekti? Võib vaid mainida, et inimaju ületab võime poolest objekte kiiresti ära tunda kõik tänapäeva arvutid ja kunstliku intelligentsi algoritmid.

Princetoni Ülikooli teadlased panid inimaju vastamisi küllaltki keerulise ülesandega: samaaegselt näidati nelja pilti, mis kõik olid valitud suvaliste digitaalfotode seast (st erinevate värvide, valgustuste, sisudega jne), kusjuures pilte näidati vaid 130 ms ja neile järgnes vahetult segav (maskeeriv) stiimul. Katseisiku ülesanne oli jälgida kahte neist (st suunata ruumiline tähelepanu kahele positsioonile) ja öelda ühes tingimuses, kas pildil on või ei ole inimkeha ja teises, kas pildil on või ei ole auto. (näiteks oli katseisiku ülesanne öelda, kas vasakul või paremal pildil on auto ja ignoreerida ülemist ja alumist pilti ning kehasid.) Seega sai võrrelda eesmärkobjekti (nt auto) töötlust tingimuses, kus eesmärkobjekt on tähelepanu all oleval pildil, tingimusega, kus eesmärkobjekt ei ole tähelepanu all oleval pildil. Lisaks võimaldas see meetod uurida, kuidas hetkel mitte eesmärgiks olevat objekti („auto“ tingimuses oleks see „keha“ ja vastupidi) ajus töödeldakse ja mil määral see erineb eesmärkobjekti töötlusest.

Meetod ajuandmete analüüsimiseks oli leidlik: katseisikutega tehti ka eksperiment, kus neile näidati ainult autosid või kehasid, mis olid isoleeritud ja muidu standardiseeritud piltidena ning uuriti seejärel sarnasust päris katse piltide poolt tekitatud ajuvastuste ja nende standardpiltide ajuvastuste puhul. Kui juhuslikul katsepildil on auto, siis peaks selle katsepildi poolt tekitatud ajuvastus sarnanema ajuvastusele, mis mõõdeti tingimuses, kus esitati niiöelda standardauto. Katse eesmärk oligi uurida nende sarnasuste muutumist sõltuvuses eelmises lõigus mainitud muutujatest – kas sarnasus sõltub ruumilisest tähelepanust ja sellest, kas vastav objekt on hetkel eesmärkobjekt või mitte?

Leiti, et kui ülesandeks on näiteks otsida tähelepanu all olevatelt kahelt pildilt autot, siis on juhul, kui ühel neist piltidest tõepoolest on auto, ajuvastus sarnane sellele tingimusele, kus auto esitati teises eksperimendis isoleerituna. Seega kui eesmärkobjekt ilmub tähelepanu all oleval pildil, siis on ajuvastus sarnane juhule, kus see eesmärkobjekt on esitatud omaette. See on ehk oodatav. Üllatav oli aga see, et kui auto oli ühel neist kahest pildist, millel parajasti tähelepanu ei hoitud, siis oli ikkagi see sarnasus olemas ja samal määral, mis tähelepanu tingimuses. Seega on informatsioon mingi objekti olemasolu kohta ajus olemas ka siis, kui see objekti asukoht ise on tähelepanu alt väljas. Huvitaval kombel näidati aga, et mõjuvaks faktoriks on eesmärkobjekti staatus – kui eesmärkobjektiks oli keha, siis auto olemasolu aju vastavates piirkondades kodeeritud ei olnud, isegi sel juhul mitte, kui auto oli ühel neist piltidest, mis oli ruumilise tähelepanu all! See on pisut paradoksaalnegi: kui pilt on tähelepanu alt väljas, siis suudab aju kategoriseerida, kas pildil on vastav objekt või mitte; kui pilt on tähelepanu all, kuid tegu ei ole eesmärkobjektiga, siis aju sarnast kategoriseerimist teha ei suuda.

Kokkuvõte: aju suudab eesmärkobjekti olemasolu tuvastada ülikiiresti ja tähelepanuväliselt, isegi kui tegu on väga keerukate sisenditega; see kategoriseerimine toimub aga siis ja ainult siis, kui vastav objekt on eesmärkobjekt. Seega on eesmärkobjekti staatus aju jaoks keskne: aju huvitavad ainult need objektid, mis hetkel ülesande jaoks tähtsad on. Kui mul on kõht tühi, siis jäävad mulle silma jäätiseputka, burgerikeskus, restoranid ja kohalik vorstimüüja, aga mitte ilusad autod, kenad neiud ja ehk isegi mitte gorillaülikonnas noorhärra. Me näeme seda, mida otsime. Huvitav on küsimus, kuidas see efekt ajus aset leiab. Näiteks võib toimuda ajus eesmärkobjekti valimise ajal selle eesmärkobjekti jaoks tarvilike töötlusteede ja neuronipopulatsioonide selektiivne võimendamine, mis võimaldabki nõnda kiiresti ja nõnda tõhusalt eesmärkobjekti olemasolu kindlaks määrata.


Allikas: Peelen et al., 2009, Nature: Neural mechanisms of rapid natural scene categorization in human visual cortex

  1. Margus
    juuli 7, 2009, 7:43 e.l.

    minu jaoks pole päris selge see teaduspublitseerimine … mille poolest on osa ajakirju paremad kui teised? kes otsustab, millises ajakirjas artikkel kirjastatakse? mille järgi see otsus tehakse?

  2. Bachmann
    juuli 7, 2009, 2:00 p.l.

    Mitte arrogantsena, vaid lihtsalt seetõttu, et seal on asjast üksikasjalikult kirjutatud:
    Bachmann, T. (2004). Teaduspraktika tahud ja toed. Tartu: TÜ.
    Aga lühidalt:
    Otsustavad (1) autorid, kes valivad ajakirja, kuhu oma käsikiri saata (otsus loodetava avaldamiskoha osas), (2) ajakirja toimetaja (või ad hoc tegevtoimetaja), kes, toetudes retsensentide soovitustele, hinnangutele ja arvamustele, teeb lõpliku otsuse.
    Mida kõrgem on ajakirja tase (küllaltki hästi mõõdab seda mõjutegur ehk Impact Factor), seda raskem on saada oma käsikirjale aktsepteerimist, seega autorid juba eelnevalt enesekriitiliselt kalkuleerivad oma tulemuste ja esituse headuse põhjal, kui kõrgele võiks pürgida ajakirja valikul (st enesetsensuuri ja enesehinnangut). Enamik Web of Knowldege’is kajastatud ajakirjadest, mille IF on suurem kui umbes 1.0 on täiesti korralikud teadusajakirjad, milles avaldamiseks aktsepteeritakse umbes 25-50% esitatud käsikirjadest (seda enamasti muidugi pärast parandusi ja täiendusi, mida retsensendid nõuavad ja mida vahendab toimetaja, lisades omapoolseid märkusi ja soovitusi). Kusagil IF tasemel umbes 3.0-10.0 on ajakirjad, mis on väga head ja milles avaldada pole sugugi kerge. Absoluutse tipu ajakirjades (eesotsas Science’i ja Nature’ga) avaldamine on väga raske, midagi maailmameistrivõistluste või olümpiamämgude medsli taotlist, kui spordivõrdlust kasutada. Sellised ajakirjad on IF-ga üle 20.0 ja neid on tegelikult väga vähe.
    IF määratakse lihtsa valemi abil, mille sisuks on antud ajakirjas avaldatud artiklitele antud keskmise tsiteeringute hulga väljaarvestamine (2-aastase või 5-aastase perioodi vältel). Tõeliselt arvestatavad on muidugi vaid need ajakirjad, mis on rahvusvahelise leviga (enamasti ka rahvusvahelise toimetuskolleegiumiga) ja kindlasti eelretsenseeritavad — igat käsikirja retsenseeritakse toimetaja poolt määratud/valitud/palutud retsensentide poolt. Aga lisaks formaalsetele näitajatele nagu IF on lihtne ajakirja väärtust määrata, küsides teadlaste endi kui ekspertide käest, millised on head ajakirjad, millised väga head, millised keskpärased ja milles avaldada eriti ei tasu, kui oma renomeed hoida tahad. Iga ala professionaalsed teadlased teavad seda unepealt. On ka valdkonniti ja erialati erinevusi IF taseme tähenduses. Humanitaarias, mitmetes psühholoogia suundades ning matemaatikas on ajakirjad IF-ga 0.5-2.0 täiesti koralikud ja piisava prestiizhiga. Biomeditsiinis näiteks aga tuleks püüda avaldada rohkem ajakirjades, mille IF>2.0; hea, kui IF>4.0.

  3. Margus
    juuli 7, 2009, 5:58 p.l.

    tänan väga vastuse eest. nagu ma aru saan, võib pelgalt selle järgi, millistes ajakirjades teadlane avaldanud on, öelda midagi tema tööde kvaliteedi ja mõjukuse kohta. olekski huvitav teada … kui kellelgi on aega vastata … kuidas on asjad eesti teadusega … palju meil neid “olümpiavõitjaid” on? kui tihti eesti teadlased nendes nimekates ajakirjades avaldavad?

  4. jaanaru
    juuli 7, 2009, 6:12 p.l.

    ma kahjuks suures pildis ei oska vastata (aga ehk on lootust, et keegi targem aja olemasolu korral aitab), kuid võin suure heameelega öelda, et viimastel aastatel, mil ise iga nädal Nature’it ja Science’it lugenud olen, on kõige tihemini eesti nimedest silma paistnud Leopold Partsi oma, kes on viimase kahe aasta jooksul Nature veergudel oma kambaga koguni kolm artiklit avaldanud (seega kolmekordne maailmameister?). tasuks ehk ka mainida, et Leopoldil on veel hea mitu aastat 30. sünnipäevani, et ta on lõpetanud Tartu Miina Härma Gümnaasiumi ja et talle meeldib surfida.

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s