Esileht > teadvuse teooriad, teadvuseteadus > Kas teadvus on sünkronisatsioon?

Kas teadvus on sünkronisatsioon?

Jätkan augustikuu seeriaga teadvuse teooriatest ja tutvustan ajurakkude aktiivsuse sünkroniseerimisega seotud teadvuseteooriat.

Meie teadvus on vahetult seotud teadvuse sisudega *, seega võib arvata, et kui me mõistame, kuidas teadvuse sisud neurobioloogiliselt esitatud on, siis oleme sammu lähemal ka teadvuse enda mõistmisele. Teadvuse sisusid esimese isiku perspektiivist vaadeldes on ilmselge, et ühe hetke teadvusliku kogemusse on ühendatud erinevad värvid, kujud, helid, tunded jne. (Tononi ütleks selle kohta, et teadvuslik kogemus on integreeritud.) Huvitav ja esimesel korral pisut üllatav teadmine on aga see, et need erinevad aspektid, mis on ühendatud ühtseks teadvusmuljeks, saavad ajus töödeldud erinevates piirkondades ja ei ole ajupiirkonda, kus kogu see info üheks teadvusmuljeks kokku pandaks – erinevad infotükid, mis on laiali üle terve aju, peavad kokku saama kuidagi teistmoodi. Näiteks kohtudes möirgava tiigriga, kes meie suunas tormab, saavad tiigri kuju, värvus, liikumine ja hääl analüüsitud aju erinevates piirkondades – kuidas saab see informatsioon kokku pandud ühtseks teadvusmuljeks?

Üks väga mõjukas ja elegantne idee seisneb selles, et neuronid, mis esindavad ühe ja sama hetke teadvusmulje erinevaid aspekte, võiksid omavahel suhete hoidmiseks ja näitamiseks kasutada ajalist koodi – saata elektriimpulsse välja sünkroonselt, ühes rütmis. Seega neuronite punt (mis koosneb miljonitest üksikneuronitest), mis laenglevad samas rütmis, esindakski hetkel kogetava ühtse ja seotud teadvusmulje sisusid. Teadvuse pidev muutuvus väljenduks selles, et parajasti sünkroniseeritud neuronitepundid ajus on ise ka muutuvad. Sellele teooriale on tegelikult üsna palju teaduslikku tõendusmaterjali, mis on näidanud, et just gamma-sageduslikult toimuv neuronite aktiivsus on seotud teadvusega. Gamma-sagedusliku sünkroniseerimise teooria teadvuse kohta püstitas Wolf Singer, kes juhib Frankfurdi Max Plancki Aju-uuringute Instituuti, niisiis tuleb mul selle teooriaga kokku puutuda igapäevaselt. Küsides teistelt ja ise lugedes selgus, et praegusel hetkel arvatakse siin selle teooria kohta (mõneti üllatavalt) järgmist:

– Sünkroonsuse juures loeb ka sünkroonsuse skaala: lokaalselt toimuvad sünkroniseerimisprotsessid võivad toimuda ka teadvuseväliselt, teadvusega on seotud globaalne (kaugeid ajupiirkondi sidustav) sünkroonsus
– Pole selge, kas globaalne gamma-sünkroonsus esindab teadvuse sisusid või on (pelgalt) seotud uute sisude teadvusesse lisamisega
– Samuti ei ole selge, kas ja kuivõrd madalamate sagedustega rütmilised ajuprotsessid on seotud teadvusega ja eelkõige teadvuse sisude teadvuses hoidmisega. Kui gamma-sünkronisatsioon integreerib uued sisud teadvusesse, siis kuidas madalamad sagedused teadvust hoiavad?
– Tänasel päeval enam ei usuta, et sõlmimisprobleemi** lahendab lihtne gamma-sageduslik sünkroniseerimisprotsess
– Sünkroniseerimine ei pruugigi väljendada erinevate neuronipopulatsioonide omavahelisi suhteid (näiteks sõlmimisprobleemi lahendamiseks), vaid võib olla lihtsalt ajus toimuvate iseorganiseerumisprotsesside tulemus.

* Üks väga huvitav küsimus ongi, kas teadvusel olek ja teadvuse sisud on katseliselt ja aju mehhanismide tasemel teineteisest eristatavad – kas on võimalik teadvusel olla ilma teadvuse sisudeta (väidetavalt on selline seisund saavutatav meditatsiooniga, kuid teadlased selles nii veendunud pole)
** Sõlmimisprobleem seisneb selles, et pole selge, kuidas ühe objekti omadused (värvus, kuju, suurus, liikumine jne jne), mis on esindatud erinevates aju piirkondades, saavad kokku pandud (ehk sõlmitud) selleks objektiks ühtses teadvusmuljes.

  1. august 21, 2009, 5:05 p.l.

    ei mõista hästi…

    See ei tundu nii ebaloogiline, et kui katses näidatakse mingit objekti, mis peaks keeruliselt teadvustuma, ja kui objekti teadvustumine on seotud sellega, et mis faasis meie aju hetkel on. St et aju jaoks on mingi asja teadvustamiseks perioodiliselt osad hetked paremad kui teised.

    Kui aga üks neuronite punt tahab teisega suhelda, siis saadab ta mööda teisi neuroneid neile signaali… mis see sünkronatsioon seal asjasse puutub?

  2. Tonu
    august 21, 2009, 5:51 p.l.

    Selge ülevaade praegusest seisust. Erinevatel sagedustel toimuva sünkroniseerimise funktsioon võimaldab täna veel fantaseerimist laial skaalal. Sellest funktsioonist arusaamine on ilmselt väga oluline etapp, jõudu sellega tegelejatele !

  3. ökul
    august 21, 2009, 6:00 p.l.

    Kaks kiirargumenti sünkronisatsioonihüpoteesi toeks:
    1. Lihtsalt on küllaltki palju empiirilisi tulemusi, mis näitavad, et teadvustamine seostub omavahel eraldi asuvate aju neuronipopulatsioonide aktiivusse sünkroniseerumisega.
    2. Üldisemalt võttes on paljudes loodus- ja mehaanikanähtustes lihtne reegel: sünkroniseeritud mõjud on efektiivsemad kui mittesünkroniseeritud mõjud (analoogiad — köieveovõistlus, kindlusevärava purustamine paljude meeste ühisjõupingutusel liigutatava taraaniga, sõudepaadi edasilükkamine aerude abil, …).

  4. Jaan
    august 21, 2009, 7:03 p.l.

    Kristjan – tundub, et sünkronisatsioon on ajus mehhanism, mille abil üksteisest eraldi olevaid neuronipopulatsioone dünaamiliselt üheks tervikuks siduda: sünkroonis olevad neuronipopulatsioonid saavad omavahel paremini suhelda ja (nagu ökul juba mainis) nende mõju vastuvõtvatele neuronipopulatsioonidele on tugevam. Kuna Frankfurdis toimus just ülivõimsa koosseisuga ülitihe foorum selle kohta, kuidas ajus erinevate populatsioonide tööd koordineeritakse, siis saan lähipäevil blogilugejateni tuua tõepoolest tänase seisu selle kohta, mida ajuteaduses arvatakse sellest, kuidas ajus erinevaid protsesse omavahel koordineeritakse (ja et liiga “offtopic” praeguse teemaga ei oleks, siis mainin juba ära, et üheks peamiseks üldtunnustatud koordinatsiooni mehhanismiks on tõepoolest neuronipopulatsioonide sünkronisatsioon)

  5. MargusM
    august 23, 2009, 7:28 p.l.

    “saavad tiigri kuju, värvus, liikumine ja hääl analüüsitud aju erinevates piirkondades – kuidas saab see informatsioon kokku pandud ühtseks teadvusmuljeks?
    Üks väga mõjukas ja elegantne idee seisneb selles, et neuronid, mis esindavad ühe ja sama hetke teadvusmulje erinevaid aspekte, võiksid omavahel suhete hoidmiseks ja näitamiseks kasutada ajalist koodi – saata elektriimpulsse välja sünkroonselt, ühes rütmis.”

    Kujutame 25 kaadrit sekundis ja heliriba kodeerivat kaamerat. Asendame ühe kaadri kolme kaadriga ja kaadrile vastava heliribaga, nii et kokku on 75 kaadrit sekundis, nimetades esimest kolmest “faasinihkega 0 kaader”, teist “faasinihkega 120 kaader”, kolmandat “faasinihkega 240 kaader”. Kaameras on plokk mis jaotab erinevad objektid erinevasse kaadrisse. Näiteks kollane tiiger – faasinihkega 0 kaader, must koer – faasinihkega 120 kaader, punane auto – faasinihkega 240 kaader. Faasinihkega 0 kaadrites saab näha ainult tiigri tegemisi ja kuulda tema häälitsusi jne. Teostatud on kolme objekti tunnuste (kujund, värvus ja heli) eristus.

    Mil viisil on objektide tunnuste eristamine aja/faasi abil seotud teadvusega? Kas kaadrite eristamine looks kaamerale teadvuse?

  6. jaanaru
    august 23, 2009, 7:51 p.l.

    Tundub, et toodud näide on minu jaoks kahjuks liiga kõrgelennuline, seetõttu räägin edasi ja uuesti sellest, millest ma tean – ajust. Probleem ajus seisneb selles, et “kollane”, “möire” ja “tiiger” on ajus representeeritud erinevates piirkondades. Kui nüüd sisendiks on kollane möirgav tiiger, siis küsimus on selles, kuidas need omadused, mida ajus erinevates piirkondades analüüsitakse, edasise töötluse jaoks funktsionaalseks üksuseks kokku pannakse. Arvatakse, et üks lahendus sellele probleemile oleks see, kui need ühe ja sama objekti tunnuseid ajus representeerivad neuronipopulatsioonid omavahel sünkroonselt võnguksid – faasisünkroonsus tekitakski vajaliku funktsionaalse seose (näitlikult võib öelda, et aju teaks – “ahaa, võnguvad koos, järelikult kuuluvad kokku”). Kuna aga meie teadvuses on objektid just kenasti sõlmitud, siis eeldataksegi, et vastav sünkroniseerimisprotsess, mis võimaldab omadusi sõlmida, on seotud ka teadvustamisprotsessiga (selle hüpoteesi kohta on muidugi ka mitmesuguseid tõendusmaterjale ajuteadusest).

  7. MargusM
    august 23, 2009, 9:14 p.l.

    Kaamera näites oleks n.ö. faasisünkroonsed omadused:
    Kaader 0, faas 000 – kollane, möire, tiiger
    Kaader 0, faas 120 – must, haukumine, koer
    Kaader 0, faas 240 – punane, mootori müdin, auto
    Kaader 1, faas 000 – kollane, möire, tiiger
    jne.
    Ajus on kaardite asemel närvirakkude aktiivsuse lained, mis saavad olla ajalises nihkes (ehk faasinihkes). Kas selle idee kohaselt tekib teadvus siis kui eri objektide omadusi (värv, heli, kujund, nimetus) eristada erineva ajalise nihke kaudu?

  8. Jaan
    august 24, 2009, 7:23 e.l.

    (lühike vastus: “ei”)
    selle idee kohaselt on teadvusega seotud üle mitmete ajupiirkondade toimuv sünkroniseerimine, mis seob teadvusmuljega seotud objektid ühtseks tervikuks. Niisiis: üks küsimus on tõepoolest, kuidas eri objektide omadusi eristatakse, kuid seda võib ja saab käsitleda teadvuse küsimusest eraldi. teadvuse jaoks olulisem küsimus on see, kuidas eri objekte ja nende omadusi ühtseks teadvusmuljeks seotakse.

  9. MargusM
    august 24, 2009, 2:57 p.l.

    Kirjutame juba samast küsimusest, kuid rõhuga erineval küsimuse osal. Minu küsimuse “Kas selle idee kohaselt tekib teadvus siis kui eri objektide omadusi eristada erineva ajalise nihke kaudu?” rõhk on lõpus “ajalise nihke kaudu”, mitte “objektide omadusi eristada”.

    Pikemalt, olgu ajus kolme omadust eristavad piirkonnad – värvi, heli ja kujundi piirkond. Sünkroniseerimine tähendaks et kui samal hetkel värv=kollane, heli=möire, kujund=tiiger, siis need seotakse kokku terviklikuks tiigri muljeks. Küsimus on selles kas teadvuse tekkeks piisab ainult sellest et n.ö. värviplokis, heliplokis ja kujundiplokis toimub midagi samaaegselt? Kas siis kui tekib faasinihe (koerale vastavad lainetused nihkuvad 120 kraadilt 20 kraadile), on võimalik et tiiger ja koer sulanduvad üheks eristamatuks tervikuks?

  10. jaanaru
    august 24, 2009, 3:30 p.l.

    Lühike vastus (endiselt): ei (keegi ei arva, et teadvustamise jaoks piisaks ainult vastavate omaduste ajalisest sidumisest; näiteks esimesed kasside peal tehtud tööd, mis näitasid sünkroniseerimist, tehti sel ajal, kui katseloomad olid üldnarkoosi all, st teadvuseta seisundis)
    Siiski ennustab see teooria tõepoolest, et kui salamisi viia “koer” “tiigri” rütmi ja vastupidi, siis peaksid katseisikud kogema haukuvat tiigrit ja möirgavat koera (jne jne jne). Vastavad mõjutamiskatsed on veel tegemata, kuid plaanis on uurida “valesõlmimisi”, kus katseisikud kiirelt näidatud ekraanidel vahel seovad objektide omadusi valesti kokku (näidatakse rohelist ringi ja punast ruutu, aga katseisikud näevad rohelist ruutu ja punast ringi). kui see teooria on õige, siis peaks tõepoolest olema võimalik näidata, et õigesti sõlmimise korral on omavahel sünkroonis õigetele omadustele (“punane” ja “ruut”) vastavad neuronipopulatsioonid ja valesõlmimiste korral on omavahel sünkroonis valed populatsioonid (näiteks “punane” ja “ring”).

  11. Riho
    august 25, 2009, 11:47 e.l.

    kas “sõlmimist” objekti erinevate omaduste vahel oleks võimalik saavutada ka kuidagi teistmoodi peale selle sünkronisatsiooni?

  12. jaanaru
    august 25, 2009, 12:15 p.l.

    näiteks visuaalses domeenis oleks lihtne meetod kasutada sisendiga kaasnevat informatsiooni ruumipositsiooni kohta – kui “kollase” ja “palli” ruumikoordinaadid on samad, siis nad järelikult kuuluvad kokku. raskemaks läheb selle hüpoteesiga siis, kui lisada auditiivne informatsioon – “põrkab” -, aga iseenesest võib ka auditiivne info olla esindatud ruumikoordinaatides. sünkronisatsioon on elegantsem selles suhtes, et ta selgitab erinevate neuronigruppide koostööd ka muudel juhtudel, kus puudub sisend (ettekujutamine, unenäod) või kui küsimus on üldisem (nagu oleme arutanud viimastes blogi-postitustes): kuidas koordineerida erinevate ajuprotsesside tööd; kuidas siduda omavahel erinevaid ajupopulatsioone.
    sünkroniseerimise abil sõlmimise põhiprobleem on see, et (nagu ka muudel juhtudel) me ei mõista, kuidas õiged objektiomadused algselt omavahel sünkroonsusesse saavad. sünkroonsus on küll hea viis, kuidas suhteid alal hoida ja signaliseerida, kuid sünkroonsus ise ei selgita ära, kuidas need suhted algselt tekivad.

  13. MargusM
    august 26, 2009, 8:21 p.l.

    Skeemi tuleks veel lisada mõiste “tahe”. Näiteks on võimalik silmad sulgeda ja tahtlikult kujutada musta tiigrit, kollast koera, haukuvat tiigrit, möirgavat koera jne. Kuidas võimaldab tahe segustada omavahel tiigri ja koera omaduste võnkefaase? Kui tahe on väljaspool rakkude võnkefaase, siis võnkefaase uurides ei saa vahetult uurida tahet.

  14. Jaan
    august 26, 2009, 8:52 p.l.

    me lihtsalt ei suuda praegu mõista, kuidas iseorganiseeruv ülikeerukas süsteem nagu aju suudab iseennast ja oma võnkeprotsesse kontrollida – see, mida me nimetame (vabaks) tahteks, on tänase teadusliku arusaama kohaselt muidu teadvusele sarnaselt “kuidagimoodi ajus tekkiv” fenomen. (jah, Tonu, ennetavalt – tõepoolest olen veel võlgu P. Haggardi ja tahte teemalise pikema postituse)

  15. Tonu
    august 27, 2009, 4:05 p.l.

    Usun, et Tiit Kändler ei pahanda, kui ma teda tsiteerin:
    Pole ju siiani lahendatud lihtne küsimus: kus ma olen? …
    Ikka tundub meile, et nüüd on see koht käes, aga siis tuleb ilmsiks jälle mingi uus fakt ja meie enese piir nihkub eest. Nihkub, kuni põrkub vastu looduse toimimist korraldavate seaduste müüri. Kus see aga asub, sellestki pole meil täpselt aimu.

  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