Esileht > aju ja teadvus, ajuteadus > Sünkroniseerimise lugu

Sünkroniseerimise lugu

Vahel harva võtavad vanemad kolleegid siin MPIs ette ja harivaid nooremaid. Seekord rääkis vanameister Wolf Singer binding-by-synchrony hüpoteesist ja tema arengust. (Blogis tutvustasime ja arutasime seda hüpoteesi ja tema tagajärgi siin.)

Meeldival viisil alustas professor pigem kriitiliselt: tänaseks päevaks me teame, et üksikud neuronid võivad esindada väga keerukat informatsiooni (näiteks võivad nad valikuliselt aktiveeruda vaid Simpsonite sarja nägemise või sellest mõtlemise peale, nagu kirjutasime siin) ja et püsiva kogemuse ja harjutamise käigus tekivad sellised kõrgetasemelised neuronid (nt iga päev oma töökaaslast nähes ja temaga suheldes on ilmselt lugeja ajus välja koolitatud neuronid, mis aktiveeruvad küllaltki selektiivselt vaid selle töökaaslase peale mõeldes või temaga kohtudes). Kuid lisaks sellistele ülispetsiifilistele neuronitele peab olema mingi paindlikum mehhanism, mis suudaks ajus esindada suvalisi objekte, millega me kunagi varem kohtunud ei ole. Selliste vähetuntud objektide puhul tekibki ajus sõlmimisprobleem – kuidas panna kokku erinevatele objektidele kuuluvad erinevad omadused õigeteks tervikuteks? Just sellise probleemi lahendamiseks pakutigi välja sõlmime-sünkroonsuse-abil hüpotees, mis seda probleemi muidugi hästi lahendada suudab: ühe objekti omadusi esindavad neuronipopulatsioonid erinevates ajupiirkondades laenglevad sünkroonselt ja just seetõttu ongi ajus (ja teadvuses) ühendatud õiged omadused õigeteks tervikuteks. (minu jaoks jääb probleemseks järgnev küsimus – kuidas saavad õiged neuronid sünkroniseeritud? st kuidas aju jõuab selleni, et objekti omadusi esindavad neuronipopulatsioonid hakkavad sünkroniseeritult laenglema?? üks võimalus vastata on muidugi öelda, et kuna informatsioon mingi objekti kohta /tema värv, kuju jne/ tulevad samast ruumipositsioonist, siis selle ruumilise info põhjal oleks võimalik ka õiged neuronipopulatsioonid sünkroniseerida … kuid siis oleks ju tegelik sõlmimisviis just see asukohapõhine mehhanism? st neuronipopulatsioonide sünkroniseerimine ei sõlmiks, vaid oleks asukohapõhise sõlmimise tulemus /ja muidugi väga elegantne mehhanism suhtestuse kodeerimiseks edasiste töötlusetappide jaoks/ – niisiis mitte binding by synchrony vaid synchrony by binding?)

Wolf Singeri ja tema õpilaste oluline avastus oli, et neuronid kassi visuaalses korteksis sünkroniseeruvad. Selle töö tulemused esindavad kahtlemata ühte kõige olulisemat avastust ajuteaduse ajaloos (kes ei usu, vaadaku tsiteeringute arvu) – neuronid ajukoores võivad muuta oma rütmi ja rütmidevahelist suhet sõltuvuses sellest, kuidas vastavate neuronite vaheline informatsioon seotud on. Nagu paljud suured teadusavastused, ei olnud see sugugi planeeritud avastus – siin instituudis lihtsalt hakati kassi aju uurimiseks kasutama teistsuguseid elektroode, mis võimaldasid mõõta mitte ainult ühe neuronid aktsioonipotentsiaale, vaid ka neuronipopulatsiooni väljapotentsiaale. Katsete jaoks valmistudes ja tehnikat proovides sattusid teadlased aga peale sünkroniseerimisfenomenile – neuronid hakkasid kuuldavalt (jah, ajuteadlased kuulavad neuroneid) ühtselt laenglema. Muidugi sai selle tulemuse üle kõvasti vaieldud, sest teised teadlased sellist fenomeni oma töödes näinud polnud ja ei näinud: Pärast Singeri ja kolleegide tööd läksid paljud oma laborisse ja analüüsisid oma andmeid uuesti, kuid ei leidnud märku sünkroniseerimisest. Miks? Sest enamasti kasutati tol ajal teatud tüüpi elektroode, mis mõõtsid paremini just aktsioonipotentsiaale ja mille aktiivsusest muu osa (mis esindas väljapotentsiaale) lõigati välja. Nii selguski, et üksikneuronite tasemel on sünkroniseerimist väga raske leida (arvatavasti seetõttu, et iga neuron ei tee kaasa igas laenglemistsüklis) – rütmid ja sünkroniseerimine on pigem fenomen, mida on võimalik vaadelda neuronipopulatsioonide tasemel. Ja seda on tänaseks ka väga palju leitud. Tänapäevaks on jäänud vähemusse need, kes arvavad, et aju rütmilised protsessid ja sünkroniseerimine neuronipopulatsioonide vahel ei oma aju töös mitte mingit rolli – töid vastavate fenomenide kohta ajus on igalt poolt maailma erinevatest teaduslaboritest kogunenud lihtsalt väga palju. Sellegi poolest pole kindlasti mitte jõutud ühele nõule selle suhtes, mida need sünkroniseerimisprotsessid teevad ja milliseid aspekte aju töös nad kajastavad – kas, millal ja kuidas nad tõepoolest on seotud sõlmimisprotsesside, mälutöötluse, tähelepanu ja teadvusega?

  1. Bachmann
    aprill 23, 2010, 11:35 e.l.

    Hea blogilugeja pangu tähele ühte elementaarset, aga olulist ja ammutuntud tõsiasja: väljapotentsiaalis kajastub tugevamalt ka nende neuronite tööseisund, mis ei laengle, kuid mille postsünaptiline erutuspotentsiaal on muutunud (antud juhul on oluline depolarisatsiooni ja hüperpolarisatsiooni “jõnksude” aspekt). Nüüd — kui teadvusprotsessid tuginevad pigem nö vähem hakitud teabeleviprotsessidele (sujuv, gadueeritud membraanipotentsiaal näiteks ja/või seda mõjutavad virgatsainete keemilise “supi” olekud) kui seda on aktsioonipotentsiaalid (mis on 1:1 laenglemisega), siis asjaolu, et üksikneuronite tasemel sünkroonsusehüpotees jänni jääb ja väljapotentsiaal mitte, pole õnnetus. Järsku on see isegi õnn, sest viitab kaudselt sellele, et teadvuse mehhanism ja selle NCC (TNK) pole otseselt spaikide dünaamikas kajastuv. Spaigid on “töömehed”, kes teenindavad infosaadetisi ja aitavad reguleerida ka tedavuslike representatsioonide aktiivsusolekuid, kuid see teadvusolek ise on sujuvam, inertsem, gradueeritum.
    (Mõistagi on membraanipotsentsiaali ja aktsioonipotentsiaalide vahel väga tugev korrelatsioon, kuid membraanipotentsiaal võib läbi teha palju muutusi, mis aktsioonipotentsiaalides ei kajastu.)

  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