Otsingutulemused

Keyword: ‘frontiers’

Muljeid ja katseid teadvuse kohta

veebruar 11, 2016 Lisa kommentaar

Ega see teadvuse uurimine pole naljaasi. Mul endalgi võtab vähemalt iga aasta lõpus korra keele vestile ja hakkan kahtlema endas, teadvuses ja maailmas. Näiteks 2013. aasta alguses, 2014. aasta alguses ja 2014. aasta lõpus ahastasin pisut selle teadvuse probleemi üle!

Igal juhul Endel Põder, kes meil siin blogis ka tihti vahvalt sõna võtab, on EPLi blogis kirjutanud provokatiivse loo “Subjektiivseid muljeid teadvuse uurimisest“.

Meie muidugi tasapisi seda teadvuse uurimist ikka jätkame, seega ongi tore teatada, et Renate sai lõpuks avaldatud ühe “kauatehtud kaunikese” – artikkel sellest, mis on teadvuse üldised neurokorrelaadid, kui kasutada palju erinevaid stiimuleid. Selgus, et need teadvuse neurokorrelaadid võivad olla väga erineva algusajaga, olenevalt sellest, milliseid katsekordi parajasti analüüsida. See on üsna tüütu, aga loodetavasti ka kolleegide arvates oluline tulemus.

Advertisements

Tippteaduse otsinguil

detsember 30, 2015 3 kommentaari

Kui ma 2011. aasta lõpus Eestisse tulin, arvasin, et saame siin kiiresti asja hästi käima ja suudame teha tippteadust. Ja osati on läinud päris hästi – Renate suutis nelja aastaga läbida doktorantuuri, Kristjaniga koos suutsime Eestisse meelitada Rauli, Arvutusliku Ajuteaduse grupi esimene artikkel on väljas …

Kuid siiski, ma tunnistan, et nende nelja aastaga ei ole me suutnud teha tippteadust. Mis loom see tippteadus on, miks teda teha ja mis meil jääb puudu?

Tippteadust võiks lihtsasti defineerida ajakirja järgi: mida paremas ajakirjas avaldad, seda lähemal tipule oled. Nature on tippteadus. Aga see definitsioon on ka halb: glamuuriajakirjadesse jõuab ka sodi; Eestist on isegi suurepäraste tulemustega raske nendesse ajakirjadesse saada, sest Eesti on teadusmaailma jaoks Pagari küla.

Seega mis elukat me taga ajame? Minu jaoks on tippteadus selline teadustöö, mis paneb paljud kolleegid mõtlema, arutlema ja edasisi katseid tegema. Vähemalt kaks korda oleme selle definitsiooni järgi tippteaduse saba ka nuusutanud: 1) looga sellest, et kõik pole teadvus, mida kontrastiivanalüüs avastab, oleme teadvuseteaduses saanud kurikuulsaks ja muuhulgas on meie tööd ka 100 korda teistes töödes kasutatud; 2) oma kriitikaga selle kohta, kuidas teatud rütmidevahelisi seoseid analüüsitakse ja tõlgendatakse, oleme sütitanud uut kriitilist uurimistööd antud valdkonnas.

Mõlema saavutusega pole ma täielikult rahul, sest nad pole uued katsed ja uued tulemused – tegu on vanade tulemuste uudse sünteesiga, mis on kasulik ja kutsub mõtlema, aga ehk mitte päris tippteadus.

Ega päris selge see polegi, mis see tippteadus on, aga ehk saite aimu. Annan ka oma sõbra ja eeskuju Leopoldi definitsiooni: “Tippteadus on originaalne, sügavuti minev, ja enamikest konkurentidest kvaliteetsem teadus, millega sildistamine sõltub hetke maitsetest, vooludest, ning rahastusest.”

Miks ajada taga tippteadust? Parafraseerides Ülo Niinemetsa – 1) igasugune innovatsioon vajab tippteadust, mitte paigaltammumist, 2) kui me tahame noori motiveerida teadusesse tulema, siis peame tegema tippteadust. Andekaid noori ei huvita mingi niisama nikerdamine, nad on kõiketeadjad ja oskavad (mingil määral) hinnata, kas see teadus, mida me teeme, on põnev, uus ja konkurentsivõimeline või pelgalt hüpped konnatiigis.

Teine põhjus on isiklik: olen alati tahtnud teha kõike väga hästi. Koolis väljendus see selles, et tahtsin alati olla parim. Nüüd ma tean, et ma pole parim. Olen näinud endast targemaid, kiiremaid mõtlejaid, nupukamaid ja vaimukamaid. Palju. Seega nüüd tahan ma endast lihtsalt anda parima. Esinedes. Kirjutades. Isa olles. Teadustööd tehes. Niisama teaduri positsioonil kukalt sügada on minu jaoks vale. Teadus on mugav töö (eriti võrreldes kaheaastase kantseldamisega). On mugav olla doktorant või teadur – eriti mingeid kohustusi pole, kui projekt venib, siis keegi kuskil ehk korra noomib, aga midagi suurt sellest ei juhtu. Ma mõistan seda mugavust ja ma tajun, kuidas ta mind vahel lämmatada üritab, kuid õnneks on (vähemalt seni) mu sees mingi kuradike, kes piitsutab mind tegema rohkem ja paremini, mõtlema tippteadusest.

Aga mis meil siis tippteadusest puudu jääb? Teadus on ikka kollektiivne ja eks kõigil tasub enda sisse vaadata, aga siin saan rääkida ainult enda probleemidest:

a) mul on liiga vähe aega – doktorantuuris töötasin 80 tundi nädalas, nüüd kahe lapse kõrvalt 44. Ma ei ole väga terav kriit ja seega on mul alati tarvis olnud neid lisatunde, et teistega tempot hoida.

b) mul on liiga palju projekte – olen vahetult seotud umbes 15 teadusprojektiga, juhendan neist pooli. Seda on liiga palju, mu vähene aeg valgub laiali erinevatesse suundadesse, liiga vähe fookust. Kust see tippteadus tuleb, kui käsil on musttuhat miniteadust?

c) ma ei viitsi teha andmeanalüüsi. Mu elus olid ajad, kus mulle meeldis ise koodi tikkida ja andmeid jooksutada. Mitte enam. Vähemalt ma teadvustan seda, et tänapäeval eristab (kognitiivses ja arvutustlikus neuroteaduses) keskpärast teadust tippteadusest tihtipeale just andmeanalüüsi taibukas kasutamine – parematel töödel pole mitte paremad andmed või kavalamad katsed, vaid tihtipeale on neil lihtsalt peenemad ja põhjalikumad analüüsid. Kui 2007. aastal Talise laboris aeg-sagedus analüüsi tegime või kui 2010. aastal rütmide-vahelisi seoseid või kausaalsust uurisime, siis olime veel hetke analüüsimeetodite tipule lähedal, kuid praegu on Eestis kognitiivses neuroteaduses selge puudujääk meetodite oskustest. Oma kursuses Psühholoogia instituudis tegin vähemalt algse tutvustuse kolme põhilisse meetodisse – masinõpe, RSA ja sügavad närvivõrgud. Kuid me peame suutma neid meetodeid rakendada ja edasi arendada, et olla konkurentsivõimelised.

d) eelmise punktiga on seotud see, et ma olen liiga kannatamatu – tippteadus vajab kannatlikkust. Vahel peabki projekt võtma 3-4 aastat, et tast saaks tippteadus. Ei pea pärast esimesi analüüse artiklit kirjutama, peab mõtlema, vajadusel lisakatseid tegema, kuid eelkõige edasi analüüsima. Jällegi, näen, et tippteadust tehes kulub palju aega ja energiat andmeanalüüsile, vajadusel uute meetodite õppimisele ja rakendamisele, kuid see kõik vajab kannatlikkust kõigi grupi liikmete poolt.

e) ma loen liiga vähe – ma küll lappan nädalas läbi umbes 300 pealkirja ja loen läbi 40 abstracti, kuid artikli sirvimiseni jõuan vaid 7-8 korda nädalas ja lugemiseni 1-2 korda. Doktorantuuris lugesin ikka 10-15 artiklit nädalas. Kuidas saavad selgeks uued andmeanalüüsi nipid, kui artikleid ei loe? Kuidas saada aru, mida teised tippteadlased on suutnud, kui artikleid ei loe? Kuidas ülse mõista, mis see tippteadus on, kui artikleid ei loe? (Enda kaitseks võin öelda, et kui süvenen mõnda uude teemasse, siis ikka loen rohkem, vahel 7-8 artiklit päevas)

f) ma mõtlen liiga vähe. Ega uued ideed ei tule arvuti taga abstracte sirvides. Mul ei tule nad tihti ka ise kirjutades. Harva tulevad head katseideed niisama keset olemist.

g) ma ei suuda iseennast piisavalt piitsutada ja keegi teine ka ei piitsuta – siin Eestis on kõik nii sõbralikud, keegi ei nõua tippteadust, isegi abikaasa ei nõua. 3 artiklit aastas keskmisest kõrgemates ajakirjades loetakse päris edukaks. Kuidas teha tippteadust, kui Eestis teadlaselt seda üldiselt ei oodatagi ega ei eeldatagi?

Õnneks on mõnele probleemile lahendusi ka:

a) halb algus lahenduste otsimisele, sest ajapuudusele lahendust pole. Õnneks olen viimase 2 aastaga hakanud aega palju efektiivsemalt kasutama. Rohkem aega tuleb siis, kui lapsed ülikoolis.

b) Lihtne – kui kevadel 6 tudengit lõpetab, siis ära rohkem juurde võta. Seda ütlen ma endale muidugi juba kolmandat aastat järjest. Pagana vahva on nupukate noortega koos töötada. Aga veel vahvam oleks koos tippteadust teha.

c) Õnneks projektides, kus ma ise juhendan, võib ju ka andmeanalüüsi mitte ise teha, vaid juhendada! Aga probleem on suurem: uurimisgrupid üritavad omaette mingeid analüüsijuppe teha (ja tubli on), aga võiks kohe praegu ühendada kognitiivset ajuteadust tegevad psühholoogid, kelle jaoks keerulisem andmeanalüüs on raske, ja arvutiteaduse jumbud, kelle jaoks on raske ise välja mõelda katseid, kuid kelle jaoks andmeanalüüs on nagu hambapesu. Päris niisama ei lahmi, ühe korra oleme edukalt ka psühholoogide andmed ja arvutiteadlaste andmeanalüüsi kombineerinud. Aga nii meie kui ka teised peaksid seda tihemini tegema.

d) vast kannatlikkus tuleb vanusega? Aga äkki ei tule ka. Lapsed ka aitavad kannatliku meele arengule kaasa …

e) Loen rohkem siis, kui lapsed ülikoolis? Loen rohkem, kui oma projektide arvu vähendan? Palkan endale kellegi, kes minu eest loeb ja siis mulle selle sisu ajju söödab?

f) Õnneks ma olen õppinud, et ma mõtlen kõige edukamalt öösel teki all – pole arvutit, pole muud stimulatsiooni, pea on selge. Naljakas komme küll, abikaasa ka vangutab pead, et mis ma sinna voodisse lähen, kui ise kurdan, et tarvis tööd teha … Aga viimasel ajal pea iga mõistlik idee tuleb just voodis. Kui ma üldse kunagi tippteadust teen, siis just seetõttu, et ma öösiti voodis salaplaani pean!

g) aga prooviks teha ühe tüki tippteadust kahe aasta jooksul, mitte kolm keskmist kausitäit aastas? Lubaks endale, et kui kolme aasta jooksul pole ühtegi tükki tippteadust, siis vabastan koha kellelegi teisele ja teen ise midagi muud? (Juudas, ma ei oska ju mitte midagi muud teha!)

Aitab halast, alaku uus aasta ja toogu teie õuele palju tippteadust!

PS: äkki võiks tippteaduse üle põdemise asemel lihtsalt elu nautida?

Endiselt tagaotsitavad – teadvuse neuronaalsed mehhanismid

jaanuar 20, 2015 4 kommentaari

Nagu kirjutasin, kutsusime Talisega kokku ühe ajakirja erinumbri, uurimaks seda, kui lähedale me ikka neile teadvuse neuronaalsele mehhanismidele pääseme ja mida teised (ehk targemad) asjast arvavad.

Nüüd on erinumber valmis ja toimetaja veeru pidime pealkirjastama just nagu antud postituse pealkirigi kõlab – endiselt tagaotsitavad! Kes tahab lühidat ülevaadet sellest, mida antud erinumbrist teada sai ja ei saanud, võibki lühikokkuvõtteks lugeda just vastavat toimetaja veergu.

Üldiselt oli selle erinumbri kokkupanek tore – sai suhelda mitmete nutikate inimestega, nii autorite kui ka retsensentidega. Mitmed autorid kirjutasid meile toredaid tänusõnu, üks aga vihastas ja nimetas meid deemonlikeks vanakurja käsilasteks (tegelikult vist päris nii ei sõnastanud, aga mõte oli küll selline). Üks retsensent, kellele ma aeg ajalt viisaka isikliku kirjaga meelde tuletasin, et tal on autorite töö veel arvustamata, vastas lõpuks: “wow, Sa oled tõesti hooliv toimetaja, oleks vaid selliseid rohkem.” Niisiis oli erinevaid emotsioone ja oli üldiselt tore kogemus.

Ma olen kirjutanud, et ilmselt on mul aeg teadvuse teemadelt edasi liikuda. Seda peamiselt seetõttu, et ma ei näe suuri arenguid ja ma ei näe, kuidas praegu inimeste ajuprotsesse uurides on võimalik suuri samme edasi teha. Tundub, et teadvuse probleemi lahendamine pole realistlik viisaastakuplaan. Sellest hoolimata mõtlen ma hea meelega asjaolude üle ja kui tuleb mõtteid, siis torgin seda teadvust edasi. Näiteks aasta tagasi Münchenis oma tööst rääkides sain väga inspireerivat tagasisidet ja selle ajendil mõtlesin tagasilennul välja ühe idee, kuidas proovida ümber lükata kõikvõimast teooriat selle kohta, et EEGst mõõdetav P300 komponent on ülim teadvustamise marker.

Õnneks võttis mõne aja pärast minuga ühendust ka psühholoogiatudeng Marit, kellele pakkuski huvi just teadvuse probleem. Oma seminaritöös mõõtis ta EEG andmeid muljetavaldaval kombel koguni kahekümne ühelt katseisikult. Pisut uudne oli meie katseparadigma, milles peitunud nipid pididki senise P300-loo pea peale pöörama. Hõõrusin käsi ja lootsin, et ehk tõesti õnnestub näidata, et P300 on suurem mitteteadvustamise korral.

Nagu tihti teaduses, siis päris nii edukalt ei läinud. Hoolimata huvitavast katseparadigmast ja ideest leidsime ikkagi, et P300 on suurem just teadvustamise korral. Seega üritasime küll P300 teooriale kaikaid kodaratesse visata, aga lõpuks pidime tunnistama, et meie enda tulemused just toetavad nende teooriat.

Lohutusauhinnana selgus viimastes analüüsides, et üks teine EEG komponent, mis eelneb P300le, eristab ka teadvustamist mitteteadvustamisest. Seega vähemalt vaidleme vastu sellele aspektile, et P300 on üks ja ainus ja õige ja kõige varasem teadvustamise marker. Mariti tubli töö sai tehtud, idee sai testitud ja ehk saab seda tulemust ka kolleegidega jagada. Eks siis loodame, et see töö satub pigem mõne hooliva toimetaja kätte, mitte nende deemonitest painatud kurjamite töödelda …

Rubriigid:üldine

Otsad Kokku 2014

detsember 27, 2014 6 kommentaari

Mu äi ütleb ikka, et teatud tüüpi inimestele meeldib endale probleeme püstitada, et siis nende all kokku variseda. Mulle on pikapeale tunduma hakanud, et minu ja teadvuse probleemiga on umbes sama lugu: esimesed üheksa aastat kandsin seda teadvuse probleemi uhkusega, kuid nüüd on ta jäänud mu jaoks üha raskemaks. Kuhu me jõuame teadvuse suure probleemiga? Kas üldse kuskile?

2012. aastal avaldasime artikli selle kohta, et teadvuse neuronaalseid korrelaate (TNK) pole sugugi nii lihtne leida, kui teadlased arvama kipuvad. Kolleegid noogutasid, viitasid seda artiklit, arutasid tema üle. Pärast seda edukat probleemipüstitust oleme loomulikult ka ise otsinud uusi viise ja uusi võimalusi, kuidas TNKdele jälile saada, kuid see otsing on olnud üsna edutu. Tõsi, ühe hästiavaldatud katse peale tulime ja kolleegid jälle noogutasid, aga see katseidee ei lahenda meie poolt püstitatud probleemi.

Kirjutasime 2013. aastal ühe raamatupeatüki selle probleemi ja tema lahendamise kohta, aga selle jutu kohta võiks vastata raadiost tihti kõlava muusikapalaga: “Ainult sõnad, mees. Kus on teod, mees?”

Ja tõsi ta on, revolutsioonilisi katseid TNKde murdmiseks meie laboritest tulnud pole. Renate üks katse on meie arvates vajalik ja oluline. Kuid lisaks sellele, et retsensendid virisevad, on selge see, et see katse ei lahenda samuti TNKga seotud probleeme. Seega me seletame, kirjutame probleemist, aga reaalselt selle lahendamisele lähemale astunud pole.

Olgu, kutsusime siis kokku nõiad ja võlurid. Kõik nad ei tulnud, aga 11 tarkpead juhtisid gruppe, mis meile tõepoolest oma tõetraktaadid saatsid. Keerutan jälle keerulist juttu, aga tõsi ta on, et kutsusime Talis Bachmanniga kokku ühe ajakirja erinumbri, mille fookuses oli just see probleem ja tema potentsiaalsed lahendused. Saadeti 11 artiklit. Lahendusi ja vastuseid oli täpselt 0. Muidugi ei pea olema nii pessimistlik: tore, et arutati; tore, et kaasa mõeldi; mõne huvitava mõtte saime ka, aga reaalselt peab nentima, et kellelgi pole selget visooni, kuhu ja kuidas edasi.

Mida ma siis selles olukorras ette võtan? Üks viis on vaadata teisi teemasid, teisi uurimisprobleeme. Olen sellega viimasel aastal Rauli arvutusliku neuroteaduse grupis ka üsna edukalt tegelenud, aga ega see iseenda uus defineerimine lihtne ei ole. On raske võidelda inertsi (loe: laiskuse) ja iseenda seniste saavutustega. Kui konverentsidel tulevad inimesed juurde, kiidavad meie 2012. aasta artiklit ja küsivad, kuidas see TNKde destilleerimine läheb, on neile imelik vastata: “Ah, see teadvuse probleem oli liiga raske. Ma nüüd tegelen hoopis resilientsuse, mälu ja virtuaalse reaalsusega.”

Kuna on aasta kokkuvõtete aeg, siis on sobiv märkida, et selle aasta alguses rääkisin täpselt samadest probleemidest. Ma säästan teid klikkimisest ja kopeerin sealt kõige olulisema, mis sobib siia ideaalselt:

“Mul kui teadlasel on tarvis tunnet, et ma olen millegi kannul, et ma olen oma probleemi lahendusele lähenemas (isegi kui see lahendus ise võib olla alles aastate pärast), kuid praegu teadvuse probleemi juures mul seda tunnet pole. See ei tulene sellest, et teadvuse probleem saab alati kõigist teadlastest jagu – on olnud päevi, kuid, aastaid, kus ma isegi olen tundnud, et ma lähenen ja me läheneme teadvuse probleemi lahendusele. Tänane tunne on tekitatud sellest, et ehkki olen teadvuse probleemiga maadelnud 9 aastat, ei ole mul ette näidata ühtegi fakti või tulemust, mis veenaks mind ennast või teisi selles, et oleme teadvuse mõistatusele tõesti lähenemas. See kammitseb mu optimismi ja kuna optimism – lootus lahendusele lähemale nihkuda – on teaduse mootor, on oht stagneeruda, avaldada artikleid samadel teemadel, ilma et tegelikult kuhugi liiguks.

Aga kõige olulisem on see, et teaduses ei lähe asi edasi, kui uue aasta hakul oma teadusprobleemi üle kurta. Tuleb lugeda artikleid, vajadusel ka teistel teemadel, et mõte uuesti liikuma saada. Tuleb mõelda eksperimentide peale, eksperimente läbi viia, sukelduda teadmistesse ajust ja teha seda, mis ka teadlasele vahel raske on – mõtelda nii enda teadusprobleemist kui ka alternatiividest nii, nagu varem pole mõelnud.”

Niisiis pessimistlikumalt võiks öelda, et sellest tsiteeritud jutust aasta hiljem olen ma endiselt samade mõtete juures, endiselt teadvuse probleemi all kokku varisemas. Aga seda võiks ka positiivsema poole pealt vaadata – aasta hiljem pole ma endiselt alla andnud, üritan end endiselt ümber defineerida, leida mõni teema, mis suudaks mind edasi kanda. Olen lugenud sadu teadusartikleid teistel teemadel ja vahel, mõneks hetkeks või päevaks või nädalaks isegi tundnud, et mul on idee, mille järel tasuks mõned aastad tuhnida. Eks näeme, kus olen aasta pärast. Tulgu teil kõigil tore 2015!

Huvitavad artiklid: 12.04.2014

aprill 12, 2014 2 kommentaari

Taaskord tulevad huvitavad artiklid pigem populaarteaduslikust rubriigist.

Jüri Allik on Tartu Ülikooli blogis kirjutanud kaks toredat artiklit teaduselust, täpsemalt teaduspublitseermisest ja eelretsenseerimisest. Ma soovitan kõigil, keda huvitab teadus ja kuidas teadus toimib, neid vahvalt kirjutatud artikleid lugeda. Eelkõige teine artikkel, lugu eelretsenseerimise kadalipust ja sellega seotud raskustest illustreerib hästi ühte teadlase tüüpilistest muredest – kuidas viia oma kaua tehtud kaunikene teadustöö kolleegideni. Võiks ju arvata, et see on lihtne – saadad artikli ajakirja, sealt saad pika pai ja artikkel muutub ajakirja kaudu kõigile kättesaadavaks, aga professor Allik selgitab, miks kogu see protsess vahel frustratsiooni tekitada võib.

Ma ise kirjutasin kunagi samuti Tartu Ülikooli blogisse loo sellest, miks me unenägusid näeme. Ega ma ju ei tea ja keegi ei tea, miks unenägusid nähakse, aga tutvustasin ühte viimaste aastate huvitavat hüpoteesi. Blogis oleme samasid teemasid eesti keeles käsitlenud pikemalt, küsides kas unenägudel on funktsioon ja kas unenäod võiksid väljendada mällutalletamise protsessi.

Toon siia nimekirja lõppu kaks lihtsat teadusartiklit ka. Esiteks üks lühike kommentaarartikkel minu ja professor Bachmanni poolt, kus me juhime kolleegide tähelepanu paarile seni mittemainitud seigale diskussioonis, kas tähelepanu on teadvuse jaoks tarvilik või ei. Näiteks hallutsinatsioonid või unenäod on teadvuselamused, mis tekivad spontaanselt, ilma et neile peaks tähelepanu pöörama. Teiseks on kirjutatud samasugune lühiformaadis kommentaarartikkel tööst, milles ma olin kaasautor ja kus me Fred Rouxi juhtimisel üritasime aru saada, kas on võimalik mõõta aju keskel asuva taalamuse mõju ajukoore protsessidele pelgalt MEG abil. Tööst selgub, et justkui peaks olema ja ehkki ma ise olin ja olen pisut skeptiline, näitasid mitmed kontrollanalüüsid, et meie tulemused on üsna vettpidavad. Vähemalt praegu. Teaduse juurde kuulub see, et osa tulemusi ja tõlgendusi lükatakse ja hinnatakse ümber.

Uus aasta, uued mõtted?

jaanuar 1, 2014 7 kommentaari

Mind on õnnistatud sellega, et ma saan teha täpselt seda, mis mulle meeldib: ma võin mõtiskleda aju ja teadvuse üle, vaielda neil teemadel endast targemate inimestega ja oma teadmisi teistega jagada. Mul ei ole kindlat päevaplaani; keegi ei nõua mult kellaaja-järgset tööd; harva on mu tööl mõni tähtaeg, mis tekitab stressi; ma töötan ka hilisõhtutel ja nädalavahetustel, kuid kuna mulle meeldib see töö, siis võiks ju hoopis öelda, et ma puhkan kogu aeg. Elu kui lust ja lillepidu? Siiski mitte. Minu mured on kummalised, kuid minu jaoks üsna painavad: milliste uurimisteemade peale kulutada aega? Mis on tähtsad teadusküsimused? Mida uurida järgmiseks? Kas valida teema, mis on põnev just praegu, või uurida midagi, mis võib tuua kuhjaga teadmisi kümne aasta pärast? Kuidas valida uurimisteema, mis on väärt aega, raha ja aastatepikkust ponnistust?

Need küsimused pole lihtsad ja ebaolulised, sest praegu tehtavad otsused mõjutavad nii minu kui mu pere elu ka kümne kahekümne aasta pärast. Mulle näib, et vahel noored teadlased ei mõtle nende küsimuste peale või neil ei lasta neile mõelda – bakalaureuse tasemel saab mingil väga pinnapealsel põhjusel valitud uurimisteema, seejärel on juba lihtne uurida seda teemat edasi magistris, siis on aga „mõttekas“ sama küsimust käsitleda ka oma doktoritöös; järeldoktorantuuris saab uuritut veelgi süvendada. See kõlab ju mõistlikult – kui ollakse juba investeerinud aega mingisse uurimisteemasse, siis tasub sellega jätkata. Toome konkreetse näite – kui ma olen lugenud visuaalse taju, aju ja teadvuse kohta paartuhat teadusartiklit, avaldanud artikleid ja saanud isegi paar viidet oma artiklitele, siis näib mõttetuna oma uurimisteemat muuta. Nii palju on ju juba antud küsimusse investeeritud! Alustades mingi muu teemaga peaks alustama peaaegu nullist. Kas tasuks niimoodi minema heita aastaid tehtud töö? Selle küsimuse nõnda sõnastamine on eksitav ja ohtlik mõtteviis, mille kohaselt peaksid alguses halvasti tehtud valikud inimest alati kummitama jääma; see on laiskuse kreedo, mugavuse lemmiklaul.

Näiteks teadvuse probleemi juurde jõudsin ma juhuse läbi – isa rääkis John Ecclesi tööst ja kogemata jäi ühel laupäeval ülikooli raamatukogus silma Ecclesi raamat „How the self controls its brain“. John Eccles väidab selles 1994. aastal ilmavalgust näinud raamatus ja ka oma varasemates raamatutes, et teadvus on midagi ajust erinevat. Teadvus ei ole ajus. Teadvus on rohkem kui aju ja kontrollib aju.

See kõik resoneerus hästi sellega, mis ma ise tol hetkel asjast arvasin. Mulle oli mokkamööda, et teadvus on midagi ajust erinevat – dualism, ehk vaimu ja keha erisus, on inimestele väga intuitiivne ja oli tollal mullegi. Ma lugesin selle raamatu läbi, kirjutasin tast üles lõike ja tegin isegi mõned fotod ta joonistest – see oli raamat, millega algasid minu teadvuseuuringud. Ja fakt, et ma nüüd olen mitmel põhjusel oma esialgseid vaateid muutnud, näitab juba, et teaduses ei ole mõtet paigal seista, vankumatult kaitstes ja hoides ühte positsiooni või tammudes mööda ühte rada. Aga veelgi olulisem on endale meelde tuletada, et ma pole teadvuse probleemi juures, kuna ma oleks pikalt juurelnud ja mõelnud, mis on kõige põnevam, mõttekam ja huvitavam teadusprobleem, mida uurida – ma teritan hambaid teadvuse suure probleemi kallal, kuna ma juhuslikult jõudsin selle teemani.

Teadvuse probleem on mind rahuldanud ja mul on olnud võimalus teha väga põnevat uurimistööd, mis tol hetkel mind tohutult paelus. Kuid praegu on vahel tunne, et oleme jõudnud – kõik teadvuseuurijad on jõudnud – pisut ummikseisu. Me ise oleme väitnud, et teadvuse neuronaalseid korrelaate (TNK) ei saa nii uurida nagu seda on viimase 15-20 aasta jooksul üritatud, sest tavapärane lähenemine on TNK suhtes mittespetsiifiline. Samas pole meil endal ühtegi head ideed, kuidas seda probleemi lahti murda: oleme sellest mittespetsiifilisuse probleemist jahunud alates aastast 2009, kuid seni sooritatud eksperimendid pole jõudnud selle probleemi tuumani. Nüüd – võiks öelda, et viimases hädas – korraldame Frontiers in Consciousness Researchi alt erinumbrit, mille eesmärgiks on sellesse uute paradigmade otsingusse kaasata ka teisi (loodetavasti targemaid) teadlasi. Eks näis, mis sellest võitlusest saab.

Mul kui teadlasel on tarvis tunnet, et ma olen millegi kannul, et ma olen oma probleemi lahendusele lähenemas (isegi kui see lahendus ise võib olla alles aastate pärast), kuid praegu teadvuse probleemi juures mul seda tunnet pole. See ei tulene sellest, et teadvuse probleem saab alati kõigist teadlastest jagu – on olnud päevi, kuid, aastaid, kus ma isegi olen tundnud, et ma lähenen ja me läheneme teadvuse probleemi lahendusele. Tänane tunne on tekitatud sellest, et ehkki olen teadvuse probleemiga maadelnud 9 aastat, ei ole mul ette näidata ühtegi fakti või tulemust, mis veenaks mind ennast või teisi selles, et oleme teadvuse mõistatusele tõesti lähenemas. See kammitseb mu optimismi ja kuna optimism – lootus lahendusele lähemale nihkuda – on teaduse mootor, on oht stagneeruda, avaldada artikleid samadel teemadel, ilma et tegelikult kuhugi liiguks.

Aga kõige olulisem on see, et teaduses ei lähe asi edasi, kui uue aasta hakul oma teadusprobleemi üle kurta. Tuleb lugeda artikleid, vajadusel ka teistel teemadel, et mõte uuesti liikuma saada. Tuleb mõelda eksperimentide peale, eksperimente läbi viia, sukelduda teadmistesse ajust ja teha seda, mis ka teadlasele vahel raske on – mõtelda nii enda teadusprobleemist kui ka alternatiividest nii, nagu varem pole mõelnud. Head uut aastat ja häid uusi mõtteid kõigile! Tulgu 2014 teie kõigi jaoks üks tore ja edukas aasta, täis põnevaid ideid ja mõtteid!

Huvitavad artiklid: 10. jaanuar 2012

jaanuar 10, 2012 Lisa kommentaar

Ajakirjal Journal of Vision oli eelmine aasta 10. sünnipäev. Sellel puhul on kokku pandud väga kena artiklikollektsioon, kus oma ala spetsialistid kirjutavad ülevaatlikult erinevatel huvitavatel teemadel. Ilmselt kõik need artiklid tasuksid lugemist, aga toon esile Geoffrey Boyntoni artikli fMRI BOLD signaalist, üksikelektroodidega tehtud aktsioonipotentsiaalide mõõtmistest ja sellest, kuidas need kaks signaali omavahel tülli lähevad, kui uuritakse tähelepanu või teadvust. Boynton pakub välja neli hüpoteesi, miks fMRI ja üksikelektroodide tööd on erinevatele tulemustele jõudnud ja arutab nende üle pikemalt.

Ajakirjas Frontiers in Perception science on erinumber visuaalse töötluse kiiruse kohta. Kaks artiklit, mis sealt mulle väga meeldisid, on pisut kriitilise tooniga: Rufin VanRullen kirjutab sellest, millised vead ja probleemid tuleb ületada, kui me tahame midagi teada taju ja äratundmise (ja ka teadvustamise) kiiruse kohta. Rousselet ja Pernet on aga päris päris pahased selle üle, kuidas tavaliselt ERP-dega visuaalset taju uuritakse. Nende artiklis on lause-lause haaval juhendeid ja juhtnööre, kuidas oma katseid ja analüüse paremini teha. Hea meel on lugeda selliseid kriitilisi artikleid, kus öeldakse välja see, mida paljud omaette mõtlevad: praeguste artiklistandardite tõttu on paljude kognitiivses neuroteaduses avaldatavate teadustööde puhul raske öelda, kas nende tulemused tõepoolest on usaldusväärsed.

Tahab keegi veel mõnda artiklit ära märkida?

Rubriigid:huvitavad artiklid

Taju, tähelepanu ja teadvus – mis supp see on?

jaanuar 2, 2012 1 kommentaar

Tartu Ülikooli professor Talis Bachmann kirjutab oma värskes artiklis, mis ilmus ajakirjas Frontiers in Consciousness Research, et meil on aeg omaks võtta eristus taju, tähelepanu ja teadvuse vahel. Muidugi on need protsessid enamasti omavahel väga sõlmitud ja pikalt on arvatud, et tähelepanu fookus = teadvuse sisu, aga viimase kümne aasta uuringud viitavad, et tähelepanu ja teadvus on erinevad protsessid. Ja otse loomulikult on endiselt vaidlusi sel teemal, millal ja kui palju teadvus ja tähelepanu ikkagi kattuvad, kuid see on ju oodatav, kui tähelepanu ja teadvus on tihtipeale käsikäes käivad protsessid. Talise arvates seisneb üks põhjus (ta nimetab neid põhjuseid neli), miks mõned teadlased kangekaelselt tähelepanu ja teadvust omavahel edasi võrdsustavad, selles, et paljude arvates peab teadvus tekkima mingite teiste ajumehhanismide (nt tähelepanu) toimel või koostööl. Miks? võiks ju ka argumenteerida, et eksisteerib eraldiseisev teadvusemehhanism, mida siis teised mehhanismid erineval viisil mõjutada saavad. Talis tutvustab ka oma isiklikku vaadet sellele, milline see teadvusemehhanism olla võiks. Hea lugemine, soovitan soojalt. Diskussioon, kommentaarid ja kriitika on teretulnud. Kõik saavad artikli kätte, sest Frontiers on ju tuntud open access ajakiri.

Kuidas mõõta teadust?

detsember 22, 2011 9 kommentaari

Lihtne on mõõta, kes meist on tugevam: otse loomulikult see, kes teeb kõige rohkem kätekõverdusi! Samas, äkki keegi teine suudab teha rohkem lõuatõmbeid või surub rohkem kilosid rinnalt? Kes siis on tugevam – see, kes teeb rohkem kätekõverdusi, või too, kes jaksab rohkem lõuatõmbeid sooritada? Aga kuidas mõõta, kes on kõvem teadlane? (Kas seda üldse peaks mõõtma?) Kui asi puutub teaduse mõõtmisesse, siis on lugu veelgi keerulisem kui jõujunnude puhul. Aga las räägivad targemad: esiteks valisin sissejuhatuseks artikli Jüri Alliku poolt, kus ta tutvustab ja kaitseb klassikalist meetodit teadlaste väljundi mõõtmiseks. Teiseks võiksite lugeda Endel Põderi kommenteerivat kriitikat selle kehtiva meetodi ühele teatud aspektile. Lõpuks tasub lugeda ka seda, mida juhtivad neuroteadlased välja pakuvad: Gabriel Kreiman ja John Maunsell on kirjutanud, milline peaks üks õige hea teaduse mõõt olema.

Kihilised erinevused sünkroniseerimisprotsessides

juuli 5, 2011 4 kommentaari

Hiljuti õnnestus mul sauna kütmisel pisut oma kätt põletada. Istusin seal siis oma tulitava käega ja mõtlesin selle üle, kuidas see vastik valutunne tekib. Kindlasti ei oska me sellele hetkel veel vastata ja kindlasti on osati põhjuseks see, et me teame liiga vähe detaile aju mikrostruktuuri kohta. Sest nagu Francis Crick juba armastas öelda – bioloogias defineerib struktuur funktsiooni. Niisiis, tasub vaadelda aju ehitust, et mõista seda, kuidas ajus sünnivad kõik need keerukad nähtused, mis meile mõnusaid mõistatusi pakuvad. Üks huvitavaid seiku aju ülesehituses on see, et aju struktuurides ilmneb kihilisus – näiteks korteks on kuuekihiline. Miks see kihilisus võiks olla kellegi jaoks huvitav?

Kui uurida, kuidas visuaalne informatsioon edastatakse võrkkestalt üle lateraalse põlvkeha (LGNi) esmasesse visuaalsesse korteksisse (V1te), siis ilmneb, et see sisend kulgeb LGNist V1te väga süstemaatiliselt – sisend LGNist jõuab V1 neljandasse kihti. Aga muidugi saab V1 lisaks sisendile LGNist informatsiooni ka mujalt, muudelt ajupiirkondadelt. Tegelikult moodustab suure enamuse V1 sisendist just kortikaalne ajusisene teave, mitte väliskeskkonnast tulev informatsioon. Seetõttu öeldaksegi tihti, et korteks räägib iseendaga. Aga tagasi põhiteema juurde tulles on siinkohal oluline märkida, et muudelt korteksi piirkondadelt tulev sisend jõuab V1 esimesse kihti. Seega näib, et kihiline struktuur on mõttekalt seotud ajupiirkondade omavaheliste ühendustega. Nii ongi seda fakti keskmiste ja esimeste ajukihtide seosest ühenduste tüübiga kasutatud selleks, et süstematiseerida kogu visuaalset süsteemi – et panna erinevad piirkonnad omavahelisse hierarhiasse. Kindlasti on paljud teist näinud Fellemani ja Van Esseni poolt selle põhimõtte järgi välja käidud visuaalse süsteemi skeemi.

Kuid kas lisaks ühenduste mustrile on ajukoore kihtide vahelisi erinevusi ka funktsioonis ja neuronite elektrilistes omadustes? Selle kohta on ports päris huvitavaid teadustöid, kuid üldiselt võib öelda, et enamus põnevaid asju on veel uurimata. Peamine probleem selle juures on see, et erinevate ajukihtide neuronite ja neuronipopulatsioonide omaduste kompamiseks ei piisa tavaliselt kasutatavatest mikroelektroodidest, sest isegi spetsialistidel on raskusi ühe mõõtmisotsaga elektroodi korral määrata, kust ajukoore kihist see mõõtmine pärineb. Ja seda isegi V1s, ehkki seal on vastavaid töid tehtud kõige rohkem. Ajukoore kihiliste erinevuste uurimiseks tuleb rakendada teistsuguseid elektroode – laminaarseid elektroode, millel on järjestikku väga tihedasti mitmeid kontakte, nii et on võimalik mõõta kõikide kihtide neuroneid. Hetkel on päris mitmed laborid kõikjal maailmas selliseid elektroode rakendamas, nii et järgmiste aastate jooksul on oodata palju põnevaid teadmisi ajukoore kihiliste erinevuste ja funktsioonide kohta.

Peagi PNASis ilmuv artikkel Buffalo, Friesi, Desimone jt poolt annab eelmaitse sellele, mida järgmistel aastatel oodata on. Nende autorite (eelkõige Friesi ja Desimone’i) töö on juba aastaid olnud seotud tähelepanu neuronaalsete mehhanismide väljaselgitamises. Ja juba aastaid on nad propageerinud ideed, et gamma-sageduslik sünkroniseerimine on tähelepanu tööriist – kui mingit objekti ajus esindavad neuronipopulatsioonid saavad süstematiseeritud gamma-sagedusribas, siis on sellel objektil rohkem lootust ja võimalust saada tähtsustatud edasistes töötlusetappides. Seega, gamma-sagedusribas toimuvad sünkroniseerimisprotsessid on vahetult seotud tähelepanuga. Need autorid on oma peamised tööd teinud mõõtmistega V1st ja V4st ning need tulemused on kõik andnud meile palju uusi teadmisi tähelepanu neuromehhanismide kohta. Kuid kas samasuguseid efekte on võimalik leida ka teistest visuaalsetest töötluspiirkondadest, näiteks V2st?

PNASis peagi avaldatava töö sissejuhatuses kirjeldavad autorid, et nad olid küllaltki hämmastunud, kui nad esialgu V2st vastavaid gamma-sageduslikke efekte ei leidnud. Kuid targad inimesed teevad tihti ka negatiivsetest tulemustest õiged järeldused – ehk ei olnud süüdi mitte ajupiirkond, vaid hoopis see, millisest ajukoore kihist mõõtmised tehti? Ajukoore ehitust ja üksikelektroodmõõtmiste harjumusi arvesse võttes kõlas see mõistliku ja huvitava selgitusena, et mõõtmised V1st ja V4st olid peamiselt pealmistest kihtidest, samas kui mõõtmised V2st olid sügavamatest ajukoore kihtidest. See, et gamma-sageduslik sünkroonsus on mõõdetav just ajukoore pealmistest kihtidest, oli piisavalt uus ja oluline hüpotees, et teda kontrollida.

Teadlased mõõtsid kõigist kolmest piirkonnast (V1, V2, V4) neuronite aktiivsust nii pealmistes kui ka sügavamates kihtides. Nad ei kasutanud laminaarseid elektroode, vaid defineerisid pealmised ja sügavamad kihid anatoomiliselt. Seega ei ole päris kindel, milliseid kihte nad mõõtsid, kuid arvatavasti on pealmiste kihtide puhul tegu kihtidega 2/3 ja sügavamate kihtide puhul kihtidega 5/6. Katseparadigma oli lihtne – ahvike vaatas ekraani ja pidi eelosundaja järgi suunama oma tähelepanu ühele mitmest ruumipiirkonnast. Seega sai võimalikuks uurida ka tähelepanu efekti – tähelepanu kas oli või ei olnud vastava neuronigrupi retseptiivväljas.

Autorid kogusid lokaalseid väljapotentsiaale ja neuronite laenglemist. Nende põhjal sai uurida rütmiliste protsesside võimsust, neuronite laenglemissagedust ja sünkroonsust ning tähelepanu mõju nendele mõõtudele.

Selle töö kõige tähtsam tulemus on see, et gamma-sünkroonsus väljendub korteksi pealmistes kihtides samas kui sügavamates kihtides domineerib alfa-sageduslik sünkroonsus. See oli tõsi kõigis uuritud visuaalsetes piirkondades ja näib seega peegeldavat mingit seaduspärasust. Sünkroonsust mõõdeti SFC (spike field coherence) abil, mis tähendab, et uuriti, kuivõrd neuronite laenglemine on seotud lokaalse neuronipopulatsiooni võnkeprotsessidega – kas neuronite laenglemine ilmneb süstemaatiliselt just populatsiooni teatud võnkefaasis. Nagu mainitud, oli neuronite laenglemine pealmistes kihtides seotud gamma-sagedusliku võnkumisega (40-60 Hz), samas kui sügavamates kihtides juhtis neuronite laenglemist alfa-sageduslik võnkumine (6-16 Hz, seega klassikalises mõistes ka „pisut teeta ja beeta“). Pealmistes kihtides polnud märgata seda alfa-sageduslikku võnkeprotsessi ja sügavamates kihtides puudus gamma-sageduslik võnkumine.

Niisiis, sünkroniseerimine toimub erinevates ajukoore kihtides erinevatel sagedustel. Kuid kas ja kuidas muudab tähelepanu seda seaduspärasust? Tähelepanu efektina oli varasemate tööde põhjal oodata, et tähelepanu võimendab gamma-sageduslikku sünkroonsust kõrgemates ajukoore kihtides ja seda tõepoolest ka leiti, kõigis kolmes uuritud visuaalses keskuses. Alfasageduslik sünkroonsus sügavamates kihtides aga tähelepanu mõjul vähenes. Need tulemused olid korratavad ka siis, kui uuriti mitte väljapotentsiaali ja laenglemise, vaid erinevate neuronite laenglemise vahelist sünkroonsust ja seda, kuidas see on mõjutatud tähelepanu poolt. Seega, tähelepanu võimendab gamma-sageduslikku sünkroonsust ajukoore pealmistes kihtides ja samaaegselt vähendab alfa-sageduslikku sünkroonsust ajukoore sügavamates kihtides.

Need tulemused on väga erutavad, sest enne seda tööd ei olnud meil tegelikult aimugi, et sünkroniseerimisprotsessid võivad omada selliseid erinevusi domineerivas sageduses sõltuvalt ajukoore kihist. Huvitaval kombel on aga üks pisut hull ja pisut geniaalne modelleerija, Stephen Grossberg pakkunud välja tähelepanu mudeli, mis sisaldab umbes taoliseid kihi-spetsiifilisi efekte. Igal juhul on Buffalo, Friesi, Desimone jt tööl mitmeid olulisi tagajärgi ajuteaduse jaoks, millest nimetan siin vaid kahte.

Esiteks tähendab selline kihi-spetsiifiline erinevus sünkroniseerimisprotsesside sageduses, et osa negatiivseid tulemusi gamma-sünkroonsuse leidmise kohta võivad olla selgitatavad sellega, et elektroodid on laskunud liiga sügavale ja, kuna gamma-sünkroonsus on mõõdetav pealmistes kihtides, jääb see protsess nende elektroodide poolt lihtsalt kättesaamatuks.

Teiseks ütleb see tulemus meile midagi väga huvitavat gammasagedusliku ja madalasagedusliku sünkroonsuse funktsioonide kohta. Nimelt lähtuvad kihtidest 2/3 eelkõige edasi suunatud (feedforward) ühendused järgmistesse korteksi piirkondadesse, samas kui kihtidest 5/6 lähtuvad peamiselt ühendused subkortikaalsetesse struktuuridesse nagu näiteks taalamus, aga nendest sügavatest kihtidest lähtuvad ka kortikaalsed tagasisidestatud (feedback) ühendused visuaalses töötlushierarhias madalamal olevate keskusteni. Seega on arvata, et gamma-sageduslik sünkroonsus on oluline just edasi suunatud (feedforward) töötluses, samas kui madalamad sagedused on tähtsad tagasisidestatud protsessides. Need tulemused on kooskõlas mitmete teiste hiljuti esitatud ideede ja värskelt valmivate teadustulemustega, seega tasub kõrva taha panna, et edasi- ja tagasisidestatud protsesse võib ilmselt eristada nende sageduste järgi, millel nad toimivad. Sellised detailid aitavad meil loodetavasti paremini mõista teadvuse ja tähelepanuga seotud neurobioloogilist masinavärki.

Allikas: Buffalo jt (2011). Laminar differences in gamma and alpha coherence in the ventral stream. PNAS