Esileht > aju ja teadvus, inimlikud postitused, noorele teadlasele, teadvuse teooriad > Vastu võetud: lokaalne gammavastus pole TNK, osa 1

Vastu võetud: lokaalne gammavastus pole TNK, osa 1

Eelmisel nädalal võeti vastu meie artikkel, mis moodustab tähtsa lüli mu doktoritöö eksperimentaalsest selgroost. Kuna ma ise olen viimastel aastatel kadunud üha rohkem kinnisideesse, et teadvuseteaduses on tülpinud paigalseis, ja kuna mul nii mõnigi hea mõttekaaslane on samal seisukohal, siis ma kirjutan pisut lahti, miks ma arvan, et käesolev töö vähemalt mõnegi emotsioonilaine tekitab. Kuna jutt läks maru pikaks, siis ma postitan ta järjejutuna mitmes osas.

Viis aastat tagasi hakkasin ma prof. T. Bachmanni juures uurima visuaalsete objektide teadvustamise neuronaalseid korrelaate – millised ajuprotsessid on vahetult seotud sellega, kui katseisikud ütlevad, et nad objekti teadvustasid? Nagu korduvalt selgitanud oleme, on sellistes katsetes enamasti kontrolltingimuseks need katsekorrad, kus katseisikul see sama visuaalne objekt teadvusesse ei jõudnud. Nende kaht tüüpi katsekordade erinevus peakski meid siis lähemale aitama teadvuse neuronaalsete korrelaatide (TNK) leidmisele. Selliseid töid tegime prof. T. Bachmanniga koguni kaks ja mõlemad neist said ka kenasti avaldatud.

Võiks öelda, et need tööd on otsivad ja kirjeldavad – me võrdleme kahte tingimust, ilma mingi suure hüpoteesita, leiame erinevused ja tõlgendame neid. Nii töötab praeguse hetkeni suur osa kognitiivsest neuroteadusest, kuid see kirjeldav teadus pole ilmtingimata kõige rahuldavam: kuna ei küsita konkreetseid küsimusi, ei saada ka konkreetseid vastuseid; nii saadakse küll uusi tulemusi, kuid nende tähendus on vähemalt esmapilgul ebaselge ja heal juhul koorub välja edasise uurimistöö jooksul (ehkki diskussiooniosad on alati pikad ja põhjalikud ja spekuleeritakse rohkem kui börsil). Need kaks EEG tööd olid minu jaoks suurepärane võimalus teha head teadust ja mõelda selle üle, mida saaks teisiti teha. Kas me teadvuseteaduses ainult kirjeldame ja leiame? Minu enda jaoks tundus põnevam, kui meil oleks mingi kindlapiiriline küsimus või ennustus, mida me oma katsega testida üritame. Parimal juhul võiks olla isegi matemaatiliselt formuleeritud teooria, millest me selle ennustuse järeldada saame. Nagu ka siin blogis mainitud, on mitmel pool neuroteaduses sellised teooriad juba olemas või tekkimas. Sellise ennustuse olemasolu korral on äge teda ju testida, sest kui töö taga olev teooria ennustab üht, kuid tulemus näitab teist, siis on see teooria ju järelikult oma vastavas vormis väär – ehkki otsides ja kirjeldades võib kogemata sattuda millegi fantastilise otsa, on selliseid ennustusi testides võimalik saada kohe konkreetseid vastuseid. Kirjeldav teadus on unistus suurest leitavast aardest; testiv teadus on detektiivitöö.

3 aastat tagasi ilmus ajuteaduse ühes kõige tähtsamas eksperimentaalses ajakirjas Neuron töö, mille autorid väitsid, et visuaalsest korteksist mõõdetud gammavastus on teadvuse neuronaalne korrelaat. Nende töö oli väga hea – tegu oli intrakraniaalsete andmetega, mille korral sai kindlaks teha, et elektrood on mingi kategooria-tundliku ajupiirkonna kohal ja katsetada, kas selle spetsiifilise ajupiirkonna gammavastus on seotud teadvustamisega. Patsient vaatas lühidalt esitatud pilte ja ütles, kas ta teadvustas pildil olnud objekti või ei. Iga kord, kui patsient pilti teadvustas, tõusis selle piirkonna gammavastus hoogsalt, autorite endi sõnul justkui süttis, mis panigi neid kindlalt väitma, et just see lokaalne gammavastus visuaalses korteksis on teadvuse neuronaalne korrelaat.

Aga kas ta ikka on. Esiteks mõtlesime juba tollal, 2009. aasta lõpul, selle üle, et sellistes katseparadigmades, kus omavahel võrreldakse ja katsekordi, võivad lisaks teadvuse neuronaalsetele korrelaatidele tulemuseks olla ka protsessid, mis teadvuse vahetutele korrelaatidele kas eelnevad või järgnevad. Selle probleemi kohta õnnestus meil käesoleva aastanumbri sees ka üks põhjalikum kirjatöö avaldada.

Niisiis, ehk olid tolle Neuronis ilmunud töö „teadvuse korrelaadid“ samuti tegelikult midagi muud, st protsessid, mis teadvusele eelnevad või järgnevad? Detektiivitöö algas. Me kahtlustasime eelkõige just neid eelnevaid protsesse, sest Neuroni töös tehti maagilisi väiteid just sensoorses ajukoores toimuva kohta, mis oli lisaks ka ajas üsna varajane. Kõige veenvam argument, et meie kahtlustuses võiks ka iva olla, oli järgnev: mu suur pealik, Prof. Singer, on oma 1980ndate lõpul tehtud töödes korduvalt näidanud, et visuaalset gammavastust ja ka väga selektiivset gammavastust on võimalik ajukoorest mõõta ka üldnarkoosi all olevatelt kassidelt. Neil kassidel pole teadvust, kuid on sarnane selektiivne gammavastus. Seega oli mitu põhjust arvata, et selektiivsed gammavastused ei pruugi tegelikult olla teadvuse neuronaalsed korrelaadid.

Aga kuidas seda intuitsiooni katsesse panna? Siin muutub teadus minu jaoks põnevaks – kas ja kuidas õnnestub meil enda või teiste väiteid testida? Kuidas panna proovile väide, et lokaalsed gammavastused ongi teadvuse neuronaalseks korrelaadiks?

Sellest kirjutan järgmises postituses.

  1. Bachmann
    september 5, 2012, 6:40 e.l.

    Hommikust!
    Jaani põnevusjutu esimese osa kommentaariks ja lugejale selle põnevuslooga kaasamõtlemiseks:
    Mõttesuund 1. “Gammasageduslik vastus stiimulile” on üsna üldine asi. Võiksime küsida, kas on erinevaid gamasagedusribasse kuuluvaid komponente, millest OSA ei pruugi olla seotud teadvustamise kui sellisega (ehkki võivad olla eeldus- või järelprotsessid), TEINE OSA aga võiks olla. (Madal beeta/gamma, keskmine gamma vs kõrge gamma, jne). Ka meie 2009. a. artiklis leidsime erinevad, teineteisest lahus seisvad sagedused, mis korreleerusid meie maskeeritud stiimuli teadvustamisega.
    Mõttesuund 2. Teadvusliku tajuelamuse puhul räägime endiselt selle SISUST ja teadvustamisest kui sellisest (sisud võivad erineda, aga nad kas teadvustatakse või mitte). Gammavastus (nagu ka Singeri kassidel /meenutab lausa Schrödingeri oma ;-)/) võib kaasneda sisu representeerimisega, ilma milleta seda sisu teadvuses olla ei saa, aga tarvis on veel lisaprotsessi, mis selle teadvustamise tagab. Minu 1984 / 1997 aa teooria seisukohalt on tarvis sisu representeerivaid protsesse talaamiliselt moduleerida, et nad teadvustuksid. Seega lisaks hüpoteetilisele sisu vahendavale gammaprotsessile otsime ka muud (kas erinevas ribas gammat, või muu sagedusriba protsessi, mis gammaprotsessiga inerakteerub — vt nt viimase aja tööd alfa, teeta ja delta seostes kõrgemate sagedustega, nende faasiseostest).
    Mõttesuund 3. Pole võimatu, et viimase mõne aastakümne fastsinatsioon gamma-teooriast (ja eriti selle sünkroniseerimisteooriast) on spetsialistidelt võtnud ära palju väärtuslikku aega muude hüpoteesidega tegelemiseks. Näiteks ajupotentsiaali (kas LFP või skalbi-EEG) polaarsuse või potentsiaali suhtelise negativiseerumise teemad, “seisulaine” taolise stabiilse membraanipotentsiaali (dendriidipotentsiaali) teke soomalt dendriidile suunduva ja apikaalse dendriidi ülaosast soomale suunduva potentsiaali kohtumisel, jne. (Mäletame ju, et juba klassikalistes töödes (Magoun, Jung, Hassler, Purpura jpt) näidati püramiidrakkude kehale suunatud sünaptiliste lookuste rolli spetsiifilise sensoorse signaali vastuvõtus ning samas tarvidust neid protsesse moduleerida talaamilise, dendriitide kaugemale osale suunatud presünaptilise aktiivsuse poolt. Gammasagedus võib olla mingi epifenomen, või paremal juhul MÄRK, et sellises vastupidi hoovavate protsesside “seisulaines” mingi sobiv olek on tekkinud, mitte aga see teadvustamise otsene alusprotsess.)
    Mõttesuund 4. Kui seni on olnud valdav sageduskarakteristikutes ning perioodiliste protsesside sünkroonias vastuseid leida, siis ignoreeritud on seda, et hoopis lähemal võiksime olla teadvusemehhanismi mõistmisele biokeemilist perspektiivi kasutades. Spetsiifilise (sisu kandva) ja mittespetsiifilise (“teadvust andva”) süsteemide interaktsioonis võib teatud toimeparameetrite väärtuste saabumisel kätte jõuda hetk, kus “biokeemiline supp” kvalitatiivselt oma koostist muudab, millega kaasneb ka “intra-cerebral sensing state”, kus sisusid “aistitakse”. (Aju ürgsemate ja keha kui Mina esindamise eest vastutavate keskuste — ajutüvi, taalamuse intralaminaarlookused, … — poolt “kombatakse” keskkonnainfot esindavate neuronite valimit ??) Oleks ääretult tore, kui mingil hetkel õpitakse EEG või EMG signaalist välja lugema sellise kvalitatiivselt erineva biokeemilise sesundi või sisekeskkonna-oleku olemasolu või mitteolemist. Aga mõistagi võib see mõte olla tühimõte tema tõelevastavuse seisukohalt võttes.

  2. jaanaru
    september 5, 2012, 10:25 e.l.

    Eks igale detektiivile paslik küsimus oleks siis järgnev: kuidas neid huvitavaid intuitsioone aju töö kohta testida ja proovile panna? Kahjuks inimajus jäävad ka parimad detektiivid jänni, kuna me ei saa hästi ligi vastavatele süsteemidele – meile jääb võimalus teha ajuta ajuteadust, ehk siis koostada hea mudel (vt Kirt & Bachmann, 2012) ja teha käitumuslikke katseid, et mudelit nõnda testida. Lootust on, et ahvikeste optogeneetika on peagi piisavalt kaugel, et T.Bachmanni ideid ka otsesemalt, in vivo, testida.

  3. Zum
    september 21, 2012, 8:12 p.l.

    Sellise artikkli peale tärkas mulle kohe järgnev küsimus. Artikkli põhiväide seisneb selles, et teadvuse ( lokaalne ) neuronaalne korrelaat ei ole tegelikult lokaalne gammavastus antud juhul visuaalses korteksis. See võib olla teadvuse neurokorrelaatide eelnev või järgnev protsess. Kuid kas selline aspekt ei viita üldisemale seaduspärasusele. Näiteks Sa kirjutasid skeptik.ee-s seda, et millegi teadvustamise korral ( näiteks nõelatorge, jäätise maitse, kuum puudutus, käe liigutamine ) aktiveerub mingi kindel ( ülispetsiifiline ) ajupiirkond. No, kas see siis ei näita mingit teadvustamise ( mitte teadvusseisundi ) neurokorrelaati? Kas Su praegune artikkel kehtib siis ka selle kohta?

  4. Zum
    september 21, 2012, 8:20 p.l.

    Põhimõte seisnes selles, et väitel “visuaalses korteksist mõõdetud gammavastus on teadvuse neuronaalne korrelaat” puudub lihtsalt kausaalsus. Tegemist on lihtsalt protsessiga, mis “kaasneb” teadvustamisega. Kuid sellisel mõttekäigul on jälle asja konks. Siis tekib küsimus, et miks kaasneb teadvustamisega just selline protsess ( antud katse tingimustes )? See viitab võimalusele, et just selle “kaasneva protsessi” kaudu peab olema mingisugune “intuitiivne” võti mõistmaks protsessi, mille puhul see kaasus ilmneb. Või on see äkki vale mõttekäik?

  5. jaanaru
    september 23, 2012, 9:11 e.l.

    Spetsiifilised ajupiirkonnad on ikka seotud spetsiifiliste teadvussisudega. Näiteks ka enda eksperimendi korral arvan ma, et kui vastavad ajupiirkonnad oleksid kahjustunud, ei teadvustaks katseisik eesmärkobjekte. Selgitus on lihtne: ehkki selle töö põhjal arvame, et teadvustamise korrelaat ei ole lokaalne, on seda lokaalset aktiivsust siiski vastava sisu teadvustamiseks tarvis – näiteks võib mingi objekti teadvustamiseks olla tarvis selle objekti lokaalne sensoorne esitus funktsionaalselt siduda otsmikusagaras või kiirusagaras toimuva aktiivsusega. Lokaalne aktiivsus iseenesest pole TNK, aga ta on TNKks vajalik või ehk isegi osa sellest.

  6. Marvel
    september 23, 2012, 4:53 p.l.

    Kui sõlmimisprobleemile leitakse lahendus, siis kas see lahendaks ka teadvuse suurt probleemi? Kas sõlmimisprobleem on teadvuseteaduse jaoks kesksel kohal?

  7. jaanaru
    september 23, 2012, 6:36 p.l.

    Mitte ilmtingimata: objekti tunnuste sõlmimine võib ilmselt toimuda ka eelteadvuslikult. Nt T.Bachmanni teooria ütleb, et kortikaalne edukas tunnuste sõlminime on teadvuseväline, kuni ta aktiivsus pole seotud mittespetsiifilise talamokortikaalse ahelaga.

  8. Marvel
    september 23, 2012, 8:00 p.l.

    Aitäh vastuse eest. Kuid kas see on leidnud ka mingit tõestust? Näiteks kas Bachmanni teooria on leidnud kinnitust või kas see baseerub tõestatud väidete peal ( ehk aktsioomide peal )?

  9. Marvel
    september 23, 2012, 8:02 p.l.

    Sõlmimisprobleemile on lahendust leitud paljudes teooriates, kuid kas mingi teooria on ka kinnitust saanud erinevate aju uuringute tehnoloogiatega?

  10. jaanaru
    september 24, 2012, 6:30 e.l.

    Tänaseni on see asi lahtine. Vt diskussiooni 1999nda aasta Neuronis
    minu suur pealik Singer: http://www.cnbc.cmu.edu/cns/papers/singer-99.pdf
    Shadleni ja Movshoni väga hea kriitika “sünkroniseerimise abil sõlmimise” kohta: http://www.neurosciences.us/courses/vision2/V1V2/shadlen99.pdf
    vt ka ühe mu kolleegi hiljutist doktoritööd antud teemal: https://teadvus.wordpress.com/2011/04/03/doktoritoo-solmimisest-ja-sunkroniseerimisest/

  11. Bachmann
    september 24, 2012, 12:20 p.l.

    Kui sõlmimisprobleemi käsitleda üldisemalt, st mitte ilmtingimata gammavõngete sünkroniseerimist kui sõlmimismehhanismi silmas pidades, siis võib öelda, et teadvuse-eelne sõlmimine on enam-vähem kindel fakt. Seda kinnitavad uurimused teadvusvälisest tajust, kus esitatud (ja mitteteadvustatud) objekt võib mõjutada inimese järgnevaid reageeringuid lähtudes selle objekti kõrgetasemelisest pertseptiivsest mõjust (nt üksiktunnuste poolest erinevale, aga sama tähendusega sõnale reageerimiskiiruse muutusena või vaba emissiooni (ütle huupi esimesena pähetulevaid sõnu) vastuste hulgas suurema esinemissageduse kaudu. Ja teadvuse tasemel sõlmimine on üldomaksvõetud subjektiivne tõsiasi (valdav enamik inimestest tunnistab, et nende teadvuses on samale objektile kuuluvad erinevad elementaartunnused selle objekti raames tervikuks seotud kui sellele objektile kuuluvad ja et sama tunnus võib esineda erinevatel objektidel, kuid mingis muus seoses). Aga gammasünkronisatsiooni ja selle teadvustatud vs mitteteadvustatud variantide osas muidugi puudub kindel teadmine ja käib — kohati vastakate tulemustega — tegelikkuse kompamine. Mõned katseandmed ja komputatsioonilised mudelid on kooskõlas Singeri koolkonna varasema ajastu hüpoteesiga, teised mitte. Minu enda lähenemisviis lööb sõlmimismehhanismi töö (võib-olla sealhulgas ka võngetenähtused) nö kahte lehte — osa sõlmimisprotsesse toimub eelteadvuslikul tasemel (tunnustest objektiloome), täiendav osa suubub teadvuse tasemele (objektide toomine teadvusvälja). Seega sõlmimine1 on teadvuseelne taju, sõlmimine2 on tajumuste teadvustamisprotsess. (Mõistagi lähtub selline seisukoht tajumõiste käsitlusest, mille raames taju definitsioon ei tohi sisaldada momenti tajumine=teadvuskogemus. Sageli pannakse aga sinna just see võrdusmärk.)

  12. Bachmann
    september 24, 2012, 12:24 p.l.

    Sõlmimisprobleem on oluline probleem teadvuseteaduses, kuid mitte ainus keskne küsimus. Seda enam, et kui näitame teadvuse-eelse sõlmimise reaalsust, siis tekib küsimus, miks ühel juhul sõlmimisoperatsioonid neuronivõrkudes ei vii teadvustamisele ja teisel juhul viivad.

  13. Marvel
    september 24, 2012, 5:43 p.l.

    Oi kui head vastused. Aitäh! Sellepärast need blogid olemas ongi, et siis saab otse teadlaste käest küsida olulisi asju. Pean tunnistama, et varem ma ei teadnud seda, et sõlmimine toimub ka eelteadvuslikult. See oli minu jaoks uus oluline seik. Varasematest andmetest jäi mulle jäi mulje, et kui “ajus toimub peaaegu kogu informatsiooni sõlmimine ( mis toimub siis sünkroonsuse abil, kuid mille kohta esinevad ka vasturääkivused ), siis ilmneb teadvuslik seisund”. Kuid sõlmimine eelteadvuslikul tasemel tähendab ju ka sõmimist, mis toimub teadvusväliselt. Kuidas seda seletada, ei ole ilmselt veel seletust.

  14. Zum
    september 24, 2012, 5:57 p.l.

    Sõlmimisküsimused on jõudnud ka siia kohta. Bachmanni kommentaarist jäi mulle mulje, et kui osa sõlmimisi toimuvad teadvuseväliselt ja osa teadvuslikul tasemel, siis kas see viitab mingile järgmisele seaduspärasusele – et info sõlmimine ei ole ajus 1:1 nähtus, vaid sellel on olemas ka vaheastmed ehk mingid tasemed. See tähendab seda, et ajus toimub info sõlmimise integreerumine, mille olemus ongi info integratsioon. Ma kordan, et selline idee järeldus Bachmanni kommentaarist. See oleks ju vist mingil määral võimalik.

    Kuid selline idee viitab juba selgelt Tononi teadvuseteooriale. Kuid Tononi arvab seda, et mitteteadvuse ja teadvuse vahel on vaheastmed – see tähendab seda, et informatsioon integreerub teadvuslikuks olekuks läbi “peaaegu” lõputute vahetasemete. Sama võib olla ka selle sõmimisega. Kuid seevastu Dehaene teadvuseteooria eeldab siiski seda, et mitteteadvuse ja teadvuse vahel ei ole vaheetappe – patsient kas on teadvusel või ei ole. Huvitav kas nii on ka sõlmimisega.

    Loodan, et ei tekitanud mingit mõtetud diskussiooni.

  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