Kuidas kasutada oma aju tänapäeva töökeskkonnas?

Andsin sellise lühikese poolteadusliku juhendi PARE Personalijuhtimise Aastakonverentsil

https://vimeo.com/167732283

 

 

Käitumisest ajurakkudeni ja ringiga tagasi

Horisondi kodulehel on nüüd vabalt kättesaadav ka meie ajuteaduse seeria teine lugu. Kopeerin teksti ka siia, aga piltidega on ilusam (vt lk 52)

 

Kui küsida, mis on aju põhiliseks ülesandeks, vastab valdav enamus, et aju tegeleb mõtlemisega. Üllataval kombel on see, mida me igapäevakeeles mõtlemiseks nimetame, pigemini aju põhitöö kõrvalnäht. Aju peamine ülesanne on käitumise orkestreerimine. Võib-olla tundub see väide oma igavuses pisut sensatsiooniline. Kaalume tõendusmaterjali:

Tõendusmaterjal 1: ajud on olemas ka väga lihtsates organismides nagu meriteod, millimallikad ja ümarussid ehk olendites, kes oma mõttetarkuse poolest just ei hiilga. Primitiivsete olendite ajud kordineerivad väga lihtsaid kaitse-, liikumise ja põgenemise reflekse. Kui tigu tokiga torkimise järel kerra tõmbub, olete tunnistajaks teo aju arvutuste tulemusele.

Tõendusmaterjal 2: suurem osa imetajate (ja ka inimeste) ajus toimuvast on pühendatud erinevate teadvuseväliste baaskäitumiste kordineerimisele. Suur hulk inimeste igapäevasest käitumistest (hingamine, kõndimine, puudutusrefleksid, silmaliigutuste ja tasakaalu kontroll jne jne) saab alguse peaajust väljaspool. Bioloogiline aju ei ole suur ja ühtne mõtlemise masin. Pigem meenutab meie keha kontroll supertankeri juhtimist, kus spetsiifilised süsteemid töötavad kursi sättimiseks, süvise reguleerimiseks ja kajutite õhkjahutuseks. Kas teadsite, et meie soolestiku seinas on peidus omaette aju, mis on meie ellujäämiseks sama tähtis kui peaaju?

Tõendusmaterjal 3: ilma käitumisvabaduseta oleme äärmiselt viletsad õppijad. Tennisemängu omandamiseks on tarvis aastaid väljakul reketiga ringi joosta, niisama telekast tennist vahtides ei jõua kuigi kaugele. Isegi õigesti nägema õppimiseks on vaja maailmas ringi liikuda. Ajukahjustusega patsientide nägemismeele taastamine polnud pikka aega kuigi edukas, kuni viimaks uurijad taipasid, et inimestel on parem tehislikest nägemissensoritest passiivse vaatlemise asemel neid kandes maailmas ringi jalutada. Ilma aktiivse käitumiseta on aju omamine mõttetu. Kõrgete mõtete peamine kasu seisneb just tulevaste käitumiste paremas planeerimises.

Olles mõistnud aju peamist eesmärki, on meil võimalik paremini mõista ka aju tööd. Meie käitumine koosneb üle ruumi ja aja jaotunud tegevustest. Mõni tegevus on kiire ja lühike nagu eelsõitja pidurituledele reageerimine. Nii mõnigi teine käitumine aga kulgeb palju pikemal ajaskaalal. Näiteks kui avastate, et teie auto pidurituled enam ei põle, peate minema poodi või teenindusse ja see võtab tunde või päevi. Järelikult peab aju infot ühest ruumipunktist teise liigutama vajadusel välgukiirusel, vajadusel aga läbi pikatoimelise mälu. Selles kirjatükis vaatleme, kuidas aju mikroskoopiline struktuur sedasorti paindlikust võimadab.

Välgukiiruse aluseks on elektrilised signaalid

Võtame järgnevalt ette ühe lihtsa käitumise ja näitame, kuidas aju erinevad koostisosad selle käitumise koordineerimisel kokku tulevad. Käsitletavaks käitumiseks on kõige tavalisem silmakaitse refleks, mis toimub iga kord, kui teie silmalaug silmamuna kaitseks alla liigub. Silmamuna on vaja kaitsta putukate, tolmu, tugevate õhuvoolude ja igasuguse muu prahi eest. Silmamuna kaitseta jäämisel võib kergesti toimuda silma välispinna kahjustumine. Kuna keegi ei soovi maailma vaadata läbi kriimustunud ja musta klaasi, on silmakaitse reflekside näol tegemist lihtsa, kuid väga vajaliku käitumisega, mille toimimine väärib pikemat tähelepanu. Pealegi aitab antud käitumise aluseks olev masinavärk meil mugavalt ja lihtsustatud kujul tutvustada aju mehhaanikat.

Et efektiivselt toimida, peab segavate stiimulite vastane kaitse toimima kiiresti. Rünnaku algusest kaitsva silmaliigutuse alguseni kulub umbes 0.1 sekundit. Kuigi silm asub ajust vaid mõne sentimeetri kaugusel, nõuab lühike reaktsiooniaeg, et signaalid leviks aju ja silma vahel kiiremini kui 1 m/s. Seljaaju ja jalgade ühendamisel on suurema kauguse tõttu vajalik veelgi suurem kiirus (ligi 100 m/s). Ainult elektrilised signaalid suudavad sedavõrd kiiresti pikki distantse ületada. Ajurakke ühendavad omavahel pisikesed elektrikaablid, mida nimetatakse aksoniteks. Just aksoni abil saab informatsioon kiiresti ühest rakust teiseni liikuda.

Neuronitevahelised ühendused on vajalikud, sest erinevat tüüpi ajurakud sisaldavad erinevat informatsiooni, mida rakkudel on tarvis omavahel jagada. Silmakaitse refleksis on (pisut lihtsustades) vaja kolme erinevat tüüpi ajurakku. Esimest tüüpi ajurakk (niinimetatud sensoorne ajurakk) saadab oma kombitsad silmamuna pinnale, kus kombitsad registreerivad kriimustavaid või rõhuvaid stiimuleid, mille tuvastamisel saadavad nad koheselt teele signaalid kesknärvisüsteemi suunas. Kesknärvisüsteemis ühendub sensoorne ajurakk vaheneuroniga, mis saadab sensoorse raku signaalid edasi lihastega ühenduvasse (motoorsesse) närvirakku. Motoorne närvirakk omakorda stimuleerib kaitserefleksi aktiveerimiseks silmalaugude lihaseid, millele järgnebki koheselt silmapilgutus.

Tähelepanelik lugeja on hakanud ilmselt juurdlema vaheneuroni tähtsuse üle. Miks ei võiks sensoorne rakk otse motoorse rakuga ühenduda? Vaheneuron käitub refleksi ahelas vajaliku filtrina. Vaheneuron ühendub erinevate sensoorsete rakkudega, mis kannavad infot valguse, helide, puudutuste ja palju muu kohta (joonisel on näha, kuidas ta saab teavet heliinfot kandvatelt neuronitelt). Teie silmapilgutuse võib aktiveerida näiteks vali ja ehmatav hääletoon, üllatavalt ere valgus või valulik puudutus. Samuti võib juhtuda, et mõni puudutus on sedavõrd nõrk, et ta pole silmapilgutust väärtki. Vaheneuron hindab vahetpidamata erinevatest meeleelunditest saadetud signaale ja vallandab silmapilgutuse refleksi ainult siis, kui see tõepoolest vajalikuks osutub.

Õppimine muudab ühendusi ajus

Sensoorsete ja motoorsete rakkudega võrreldes on vaheneuroni ühendused äärmiselt paindlikud. Nende ühenduste paindlikkus pärineb keemilisest allikast. Kahe närvisüsteemi raku puutepunktis asub eriline struktuur, mida nimetatakse sünapsiks. Sünaps muudab esimese närviraku elektrisignaalid keemiliseteks signaalideks, mis omakorda stimuleerivad elektrilisi protsesse teises rakus. Kirjeldatud kaskaad, mis esmapilgul tarbetu tundub, lubab sünapsil käituda nagu programeeritav võimendi: muutes sünapsi suurust, saab kontrollida seda, mil määral esimene neuron teist mõjutab. Sarnane signaal esimeses neuronis viib erineva vastuseni teises sõltuvalt sünapsi tugevusest. Peamiselt sünapside tugevuse manipuleerimise kaudu kirjutab aju endasse mälestusi.

Aju mälu mehhanismi sobib illustreerima tingitud refleks. Tingitud refleks aitab muuhulgas silmi efektiivsemalt kahjustuste eest kaitsta. Kujutage ette, et töötate päevast päeva konditsioneeride parandajana. Konditsioneerid on kapriissed ja mõnikord sülitavad nad äkitselt välja suures koguses tolmu, just selle hetkel kui teie pilk parasjagu konditsioneeri sisemust puurib. Õnneks eelneb tolmu väljutamisele iga kord stereotüüpne krigin. Teie aju on taibukalt õppinud stereotüüpset kriginat ära tundma ja sulgeb krigina kuulmise järel ennetavalt teie silmad. Nii ei pea te enne silmade sulgemist ootama, kuni silmad poolenisti tolmu täis on, vaid saate tolmujoa ennetava käitumisega blokeerida.

Krigina ja tolmujoa vahel tekkinud seos kujutab endast teatud liiki ennustavat mälu, mille salvestamisel mängivad olulist rolli just vaheneuroni sünapsid. Vaheneuronil on võimalus korduvalt jälgida, kuidas kriginale järgneb silmamuna stimuleerimine (joonisel punane ja sinine ruut). Reaktsioonina kahe signaali korduvale paardumisele muudab vaheneuron tugevamaks oma helitundlike ühenduste sünapse. Helisignaale vahendavad tugevnenud sünapsid võimaldavad vaheneuronil hiljem silmapilgutusi aktiveerida juba enne, kui puutetundlikud neuronid silmamunalt halbu uudiseid toovad.

Sisuliselt on vaheneuron sünapside tugevndamise käigus muutnud närvisüsteemi sisemist struktuuri. Niisiis erinevalt arvutiprotsessorist muutub ajurakkude töö tulemusena tõepoolest aju ise. Pärast selle teksti lugemist ei ole teie aju enam samasugune. Ajus muutuvad iga päev miljardite ühenduste tugevused ja selles ühenduste tugevuste täpses mustris on kirjas see, kes me oleme, ja kõik, mis me teame. Näiteks kui kolite uude korterisse, muutub teie ajus ühenduste struktuur nii, et see ühenduste muster kajastab lisaks kõigele muule, mida te varem teadsite, ka seda, kuidas teie uues korteris mööbel paikneb. Seega pikemal ajaskaalal toimuvad käitumised vajavad struktuurseid muutusi ajus.

Aju muudab ühenduste tugevusi närvirakkude vahel kiiresti ja vahel meile soovimatultki. Nii võibki olla erinevate hirmude aluseks see, et vastavad ajupiirkonnad on saanud liiga tihedalt seotud aju hirmureaktsiooni keskustega. Näiteks on tüüpilised hirmutekitajad ämblikud, maod, koerad ja kõrguse kartus. Kui hirmu aluseks on aga ühendused ajus, siis on käes ka tee hirmude võitmiseks: need ühendused ajus tuleb ümber harjutada, ümber dresseerida. Just seda tehaksegi teatud käitumusliku teraapia vormides, kus näiteks ämblikke kartev inimene puutub järelvalve all järk-järgult kokku ämbliku pildi, klaasseina taga oleva ämbliku ja lõpuks ämbliku endaga. Terapeudi poolt pakutav turvaline keskkond aitab lõhkuda aju ühendustel põhinevat seost ämbliku ja hirmu vahel ja seega vähendada inimese kartust ämblike ees. Samuti on näidatud, kuidas sarnane aju-ühenduste ümberõppimine saab aidata posttraumaatilise stressihäirega inimesi. Seega põhimõtted ja teadmised ajuteadusest aitavad meil paremini mõista inimeste käitumist ja seda vajadusel ka muuta.

Kokkuvõtteks

Oleme näinud, kuidas meie aju struktuur peegeldab meie käitumist. Meil on tarvis eri liiki ajurakke, sest peame suutma analüüsida informatsiooni, mis pärineb paljudest erinevatest allikatest. Meil on tarvis nii stabiilseid keemilisi kui ka kiireid elektrilisi signaale, sest sõltuvalt olukorrast peame mõnikord reageerima ülikiiresti, kuid mõnikord peame hoopis väga pikalt planeerima. Paljudele käitumistele vastavad spetsiaalsed ajuvõrgustikud, mille mõistmine aitab meil paremini aru saada näiteks hirmust, mälutõbedest või hoopis halvatusest. Järgmises numbris uurimegi täpsemalt, kuidas ajuteaduse tarkusi patsientide elu parandamiseks rakendada.

 

Tee aju mõistmiseni: ikka tasa ja targu

 

Horisondi kodulehel on nüüd vabalt kättesaadav meie ajuteaduse seeria esimene lugu. Kopeerin teksti ka siia, aga piltidega on ilusam (vt lk 50)

Ajul on eriline roll meie käitumiste kordineerimisel ja teadvuselamuste loomisel. Aju talitlemise mõistmine on muljetavaldavalt keeruline. Siiski on teadlastel aju saladuste lahtimuukimisel õnnestunud teha mitmeid edusamme ja seega nihutada piirjooni meie poolt mõistetavate meile seni mõistatuslike nähtuste vahel.

Mõned meie organismi punktid on erilised. Kui kirurg elektrilise orgiga mööda inimese keha sisemust ringi kondab ja aeg-ajalt meie sisemusse särtsu laseb, leiab tüüpiliselt aset vaid mõni pisemat sorti lihastõmblus. Aju pinnale jõudes juhtub aga midagi küllalt dramaatilist. Pisikene elektrisärts aju kiirusagaras (vaata ka joonist) võib panna patsiendi käsi plaksutama ja jalgu liigutama. Mõni sentimeeter kukla poole liikudes tajub patsient elektrilise stiimuli järel hoopis kummaliste kujundite virtuaalset ringtantsu oma nägemismeeles. Kiirusagarast selle vahva orgiga otsmiku poole liikudes muutuvad patsiendi tundmused konkreetsetest nägemustest abstraktsemaks.

Laseme rääkida patsiendil endal: “Tunne on pigem selline, nagu tahaks leida pääsetee, kuidas millegagi hakkama saada. Nagu … nagu, kas ma saan, kas ma saan sellega hakkama? Kas ma saan sellega hakkama?” Kui arst küsib, kas tegu on pigem positiivse või negatiivse emotsiooniga, vastab patsient: “See on pigem positiivne tunne. Umbes nagu: proovi veel, proovi veel, proovi veel ja katsu sellega hakkama saada.”

See elamus, see hakkamasaamise tunne polnud esile kutsutud sugugi mitte keeruka olukorra poolt. Elamuse tekkeks oli tarvilik vaid patsiendi aju elektriline stimulatsioon. See on vaid üks näidetest, mis illustreerib, et kõik, mis me tunneme ja mõtleme, saab alguse ajus. Nobelist Francis Cricki sõnades: “Sina, Su rõõmud ja mured, Su mälestused ja ambitsioonid, Su tunne eneseteadvusest ja vabast tahtest, ei ole tegelikult mitte midagi enamat kui tohutu kogumi ajurakkude käitumine”.

Mõnes mõttes on eelnev väide üllatav ja ootamatu; “hämmastav” nagu Crick ise seda väidet iseloomustas. Aju, see umbes 1400 grammine organ, mis keemilises mõttes on enamjaolt üks suur rasvapall, peaks olema kõigi meie vaimsete võimete aluseks? Tundub uskumatu, kuid teie aju bioloogiline masinavärk võimaldab just praegusel hetkel kuidagimoodi käesoleva artikli tähemärkide tindimustri moondumist tähenduslikuks sisuks.

Inimaju mõistmine on suur väljakutse

Aju mõistmist on tihti kutsutud teaduse suurimaks väljakutseks. Selge see, sest aju uurimine aitab meil selgitada, miks me oleme just sellised nagu me oleme. Miks veedame kolmandiku oma elust magades? Miks imikud esialgu häälitsevad, siis lalisevad ja viimaks teise eluaasta kandis rääkima hakkavad? Miks narkomaanid oma sõltuvusest lahti ei saa? Miks mu mälu mind vahel alt veab? Miks vanaema enam väljas olles kodu üles ei leia? Miks alkohol mõne inimese agressiivseks teeb? Ajuteadusel on lootust anda vastuseid mitmetele inimese olemust puudutavatele küsimustele. Lisaks esitavad ajuteadusest tulevad probleemid väljakutseid ka arvuti-inseneridele. Kaasaja arvutiteaduse suurimad väljakutsed on arvutite nägema ja rääkima õpetamine ning robotitele kõndimise selgekstegemine.

Eelnevalt kirjeldasime, kuidas stimuleeriva elektriora mõne sentimeetrine liikumine aju pinnal muutis dramaatiliselt patsiendi käitumist. Tõsiasi, et kõik meie mitmekesised käitumised on sedavõrd pisikese pindala sisse kokku pakitud, annab märku inimaju keerukusest. Meie aju keerukus saab alguse inimkäitumise keerukusest. Inimaju ei ole hämmastav seetõttu, et ta suudab malet mängida, Horisondi artiklit lugeda, savist jooginõusid vormida, kuuekäigulist õhtusööki valmistada või korvpallimängus või tantsusaalis liikumist kordineerida. Inimaju on hämmastav, kuna ta suudab vajadusel seda kõike ja veel palju muudki. Putukatele ja tigudele, kes saavad maailmas hakkama pisut lihtsamate käitumismustritega, on looduse poolt antud selle võrra lihtsam aju.

Nii loomade kui inimeste käitumine tekib ajurakkude talitluse tagajärjel. Selleks, et mõista, kuidas aju meie käitumist kontrollib, ei piisa ainult aju piirkondade elektrilisest stimuleerimisest, vaid tuleb uurida ka ajukoe rakulist struktuuri. Meie ajurakud on imepisikesed ja ajju väga tihedasti kokku pakitud (vaata ka joonist).  Hinnatakse, et inimajus võiks olla umbes 100 miljardit närvirakku. Et bioloogidel tööd jätkuks, ei ole kõik närvirakud kaugeltki ühesugused, vaid erinevad üksteisest oma keemilise keele, kuju, ühendusmustri ja veel kümnete omaduste poolest. Erinevate hinnangute kohaselt on ajus enam erinevaid rakutüüpe kui terves ülejäänud organismis kokku. Sellest ajurakkude sasipuntrast just meid huvitavat käitumist vahendavate ajurakkude ülesleidmine ei ole lihtne.

Aju uurimise teeb märkimisväärselt väljakutsuvaks ka asjaolu, et närvirakud ei tegutse üksteisest isoleerituna. Iga närvirakk on ühenduses keskmiselt 10 000 teise närvirakuga. Seega ajurakkude vaheliste ühenduste arv on mõtlemapanev – 1 viieteistkümne nulliga. Närvirakkude vahelised ühenduskohad, mida nimetatakse sünapsiteks, on omakorda pidevas muutumises. Närvirakkude ühendusmustrid ja plastilised muutused sünapsites omakorda mõjutavad otseselt närvisignaalide mustrit ajus. Tänasel päeval on meil tihtilugu suuri probleeme nii ajurakkude töö vaatlemisega kui ka aju keele ehk siis närviimpulsside mustri lahtimõtestamisega. Kõige selle valguses on ehk mõistetav, miks väidetakse, et aju on meile teadaoleva universumi kõige keerukam masinavärk.

Me teame, et meie vaimsed protsessid põhinevad aju tööl

Õnneks on ajalugu sünnitanud piisavalt ajuteadlasi, kes selle keerukuse ees kartma ei ole löönud. Tänu neile on meil erinevate organismide ajude kohta kogunenud tohutult palju teadmisi. Antud artikliseeria eesmärgiks on tutvustada murdosa sellest, mida me aju kohta juba teame, kuid samas kirjeldada ka seda, mida me veel ei tea. Lahendatud probleemide nimistusse kuulub aju keemilise ja elektrilise suhtluskeele lahtimuukimine, lihtsamate õppimisprotseduuride ja mälumehhanismide füüsikaline ning algoritmiline kirjeldus, ajuproteeside ja implantaatide konstrueerimine. Lahendamata mõistatuste hulka kuuluvad näiteks keeruliste ajuvõrgustike struktuuri kaardistamine ja füsioloogia ning teadvuse suure probleemi lahendamine.

Antud artikliseeria tähtsaim eesmärk on innustada lugejat aju üle teadlikus keeles mõtlema. Ajal, mil horoskoobid ja posijad kaaperdavad inimeste aega ja raha, on tähtis, et inimestel oleks enda üle mõtlemiseks välja pakkuda alternatiivne raamistik. Esimese näitena kirjeldame siinkohal vast ajuteaduse suurimat saavutust: vastavuse loomist füüsilise ja vaimse tasandi vahel.

Mõtete allika avastamine polnud sugugi triviaalne ülesanne. Südamerütmi ja emotsioonide omavaheliste seoste otsene (kehaline) tunnetamine utsitas mitmeid antiikkultuure tunnete ja minapildi allikat hoopis südamesse paigutama. Aju tööd oli südame ilmselge tuksega võrreldes palju kergem kahe silma vahele jätta. Nüüdseks on ajukahjustusega patsiente uurides siiski selgeks saanud, et erinevad aju osad vastutavad erinevate vaimsete funktsioonide eest.

Näiteks kuklataguse ajupiirkonna kahjustus viib selleni, et teatud osa nägemisväljast kaob teadvusest, kusjuures see, milline osa nägemisväljast teadvusest välja langeb, on väga täpselt ennustatav selle järgi, kus täpselt ajukahjustus paikneb. Samas kõrgemate nägemispiirkondade kahjustus võib patsiendi tajus kaasa tuua probleemid nägude äratundmises või igapäevaesemete nimetamises. Erinevate ajupiirkondade töö spetsiifilisus väljendub näiteks selles, et leidub patsiente, kes ei suuda igapäevaesemeid tajuda, kuid suudavad siiski neid esemeid veatult haarata ja vastupidi – on patsiente, kes ei suuda objekte haarata, ehkki suudavad neid näha ja kirjeldada. Teatud oimusagara piirkondade kahjustuse tulemusena ei suuda patsiendid enam õppida uusi seiku ja fakte maailma kohta, ehkki nad suudaksid siiski õppida uisutama. Teatud kiirusagara kahjustuse tagajärjel võib tekkida sündroom, kus patsiendi enda käsi teeb asju, mida ta ei soovi. Näiteks võib käsi viisakalt lehvitada inimesele, kes patsiendile tegelikult ei meeldi, ilma et patsient seda tahaks. Seetõttu nimetatakse seda sündroomi tabavalt ka tulnukkäe sündroomiks. Otsmikusagara kahjustus võib aga viia selleni, et patsient ei suuda enam ette võtta isegi lihtsat tegevust nagu toiduvalmistamine, sest erinevate tegevuste reastamine ja planeerimine on tema jaoks muutunud võimatuks. Seega me teame, et erinevate ajupiirkondade töö on seotud erinevate vaimsete võimetega. Seega nende teaduslike tõendusmaterjalide valguses, mis me oleme tänaseks päevaks kogunud, on mõistlik arvata, et kogu meie „vaimne“ olemus on tõepoolest vahetult seotud aju tööga.

Hindame ka seda, mida me veel ei tea

Aga see ei tähenda, et me teame, kuidas täpselt ajus toimuvad otsustusprotsessid, kuidas talletuvad mälestused või kuidas aju töö tulemusena tekib inimlik intelligents või teadvus. Meie teadmiste augud on ajuteaduses sedavõrd suured, et neil on ilmselge praktiline tähendus. Aju biokeemia mõistmise puudujääkide tõttu puudub meil endiselt efektiivne ravi Alzheimeri, Parkinsoni, skisofreenia ja paljude muude ajutõbede vastu. Aju mittemõistmise tagajärjeks on näiteks ka see, et meie püüdlused intelligentseid roboteid luua ei ole ülispetsiifilistest tööstusrakendustest ja mänguasjadest palju kaugemale jõudnud. Nii inimlik uudishimu kui rakenduslikud aspektid motiveerivad praegust ajuteaduse buumi.

Kuidas siis ajuteadus inimkonna lahendamata probleeme ründab? Ühelt poolt lähenevad asjale tehisintellekti loojad, kes üritavad erinevaid algoritme proovides jõuda süsteemideni, mis inimesele sarnase paindlikkusega suudavad lahendada erinevaid ülesandeid (malemängust võileiva valmistamiseni). Teiselt poolt üritavad inimese ja primaatide ajude uurijad neile kättesaadavate tehnoloogiate abil aju füüsilist struktuuri mõõta, manipuleerida ja kaardistada. Kolmas lähenemine on uurida lihtsamaid mudelorganisme, kus kindlat käitumist vahendavad miljonite närvirakkude asemel kõigest kümned või sajad rakud. Näiteks puuviljakärbse toitumiskäitumist uurides saame juba praegu väga täpselt aru osadest reeglitest, mille abil närvisüsteem kontrollib näljatungi. Erinevate mudelorganismide ajude uurimine krabidest äädikakärbesteni ja kalmaaridest hiirteni on läbi ajuteaduse ajaloo viinud suurte läbimurreteni. Näiteks kõndimise koordinatsioonimehhanisme kirjeldati esimesena kassides, samas kui võrkkesta elektrilise keele lahtimuukimine sai alguse hobukrabide uurimisest.

Nagu järgnevad artiklid selles artikliseerias näitavad, on ajuteadus selliste lähenemiste abil juba praeguseks aru saanud mitmetest aju töö põhimõtetest. Seega tuleb teha teadust samm-sammult, tasa ja targu, ja hinnata kõigepealt seda, mida me juba teame. Ainult olemasolevate teadmiste põhjalik tundmine aitab tõeliselt mõista puudujääkide asukohta. Kutsume lugejat meiega koos ajuteaduse saladustes tuhnima. Saame üheskoos avastada, et palju näiliselt müstilisi fenomene on meile ammugi selged, samas kui palju igapäevast on meile endiselt tundmatu.

Su aju: mida me teame ja mida veel ei tea?

Veebruris pidasin Elleri muusikakoolis konverentsi “Muusika ja inimeseks olemine” raames ettekande ajust:

Ennustav töötlus siin- ja sealpool piiri

Aju ei ürita ümbritsevas keskkonnas toimuva põhjal luua mudelit maailmast, vaid vastupidi – aju järeldab juba olemasoleva mudeli põhjal, mis parajasti ümbritsevas keskkonnas toimub. See mudel põhineb mälusisudel ja teeb pidevalt ennustusi selle kohta, kuidas meid ümbritsev keskkond olema ja muutuma peaks.

Ennustava töötluse teooria on viimastel aastatel muutunud ajuteaduses väga popiks. Tema abil üritatakse muuhulgas selgitada ka skisofreeniat ja autismi, unenägusid ja platseeboefekte. TÜ psühholoogia magistrant Martin Kolnes avaldas hiljuti Sirbis vahva artikli “Ennustav kodeerimine pretendeerib kõikehõlmava ajuteooria tiitlile“, kus selgitab, kuidas ennustava töötluse teooria võimaldab paremini mõista emotsioone. Mul on hea meel ka selle üle, et artikli esimene versioon valmis lõputööna minu kursusel “Valik teemasid tänapäeva ajuteadusest”, mille pidasin sügissemestril Tartus.

Minu enda kokkupuude ennustava töötluse teooriaga on rohkemat kui vaid pinnapealne – koos Renate Rutiku ja teistega avaldasime hiljuti töö, milles uurisime üht seika, mida ennustava töötluse teooria vajaks, et olla relevantne ka teadvuseteaduse jaoks. Nimelt peaks ennustava töötluse teooria kohaselt eelnev kogemus (ennustused) mõjutama teadvustamist varakult, enne kui stiimul teadvusesse jõuab. Seda tööd alustasime umbes 6 aastat tagasi, aga lõpp hea kõik hea: töö avaldati hiljuti.

Igal juhul on see teooria üsna õhku täis – vähe on veel konkreetseid fakte, mis aitaksid seda teooriat täpsemalt mõista. Käisin ka Frankfurdis ühel väikesel konverentsil asjade üle nuputamas, aga ega palju targemaks ei saanud. Kindel on see, et uurime ennustava töötluse teooriat ka siin Eestis edasi!

 

Uues Horisondis: Mõtlemise retsept ajudes ja arvutites

Värskes Horisondis võib leida meie ajuteadust tutvustava artikliseeria “Mõtlemise masinavärk” neljanda loo, kus Andresega pajatame ajudest ja tehisintelligentsist ja nende töö kohati hämmastavast sarnasusest. See sarnasus toob lähidekaadidel paksu pahandust, kuna tehissüsteemid on kohati odavamad ja töökindlamad kui inimtööjõud. Aga nendest muredest oleme pajatanud mujal, siin tükis kirjeldame erinevaid õppimisviise ja nende ühisosasid ajudes ja tehismõistuses. Sissejuhatav lõik: 

Inimene on mugavuse nimel loonud enda moodi masinad, mis tema tööd ja vaevad üle võtavad. Õhukonditsioneerid hakkasid majasid jahutama selleks, et inimene ei peaks iseenda higi kaudu oma kehatemperatuuri stabiliseerima. Skännerid ja arvutid võtsid postimajas üle ümbrikutelt posti-indeksite lugemise ja kirjade sorteerimise. Tarkavara hakkas iseseisvalt võõrkeelseid tekste tõlkima. Nüüd on isesõitvad autod valmis juhita linnatänavail navigeerima. Suur hulk seadmeid on konstrueeritud läbi viima ülesandeid, mis olid ühel hetkel inimeste kanda. Seega seisavad inimesed ja masinad täna silmitsi sarnaste probleemidega. Kuid kas nad lahendavad neid probleeme ka sarnasel viisil? Kas meid üha rohkem ümbritsevad targad masinad omavad mingisugust seost inimliku mõtlemisega või on nad hoopis muud moodi elukad?

Ajuteadus Eesti populaarteaduslikes ajakirjades

Ega Eesti keeles nii lihtne aju kohta teavet saada polegi. Hiljuti küsis sõbranna, kas eesti keeles on häid populaarteaduslikke raamatuid ajust. Seni eriti pole! Seda toredam on nentida, et nii Imeline Teadus kui ka Horisont avaldavad teineteisest sõltumatult sel aastal sarja lugusid ajust. Kokku ilmub umbes kümme uut lugu, mis kõik keerlevad aju ümber!

Ajakiri Imeline Teadus pakub käesolevast numbrist alates lugejatele sarja “Ajuakadeemia”. Sarja esimene lugu pajatab teadvusest ja aju puhkelolekuvõrgustikest, teine osa keskendub intelligentsuse neurokorrelaatidele.

Horisondis hakkab loodetavasti alates mai numbrist ilmuma sari “Mõtlemise masinavärk”, mille esimese loo autoriteks oleme mina ja Andres Laan.

Horisondis oleme ajust kirjutanud varemgi. Aastal 2009 ilmus minu ja Talis Bachmanni lugu “Sissejuhatus teadvuseteadusesse” ja Toomas Kirdiga sai kirjutatud lugu “Ajuta ajuteadus“.

Üks kolleeg hiljuti pakkus välja, et võiks kirjutada sarja populaarteaduslikke artikleid ka Sirpi …

Nautige ajuteadust!

Noppeid neuroteaduse aastakohtumise kavast 2014

Pole aastaid jõudnud Neuroteaduse aastakohtumisele, kuid enda maailma asjadega kursishoidmiseks veedan igal aastal paar tundi vastava gigakonverentsi abstracte sirvides. Siin selle aasta hitid:

On teada, et ajuandmetest on juhuslikke valikuid võimalik ennustada mitu sekundit enne seda, kui inimene sellest valikust ise teadlikuks saab. Mõne eelneva tööga paslikult näitavad C. Koch ja teised, et kui tegu pole mitte juhuslike, vaid tavaliste otsustamist vajavate otsustega, siis on ajust otsust võimalik välja lugeda alles vahetult enne otsuse vastuvõtmist.

Me ei jõua praegu teadvuseuuringutega kaugele, kui me uurime ainult inimaju ja järgime samas eetikakomisjonide soove ja soovitusi. Seega on tore, et üks teadvuseteaduse pioneeridest – Nikos Logothetis – on üritamas teha psühhofüüsikat rottidega. Talis Bachmanni võiks eriti rõõmustada, et Logothetis on otsustanud kasutusele võtta visuaalse maskeerimise paradigma, mida inimuuringutes on palju kasutatud.

Talis võib rõõmustada ka selle üle, et on asutud stimuleerima talamuse intralaminaarseid tuumasid! Hal Blumenfeldi töögrupis uuritakse epilepsiat ja epilepsiahoo lõpetamiseks proovitakse intralaminaarsete talamuse tuumasid stimuleerida. Tundub, et nad kasutavad oma uurimistöödes ka rotte, seega võiks ehk keegi teha väikese vihje, et Blumenfeld ja Logothetis oma teadmised ühendaksid ja intralminaarseid tuumasid maskeerimiskatse ajal stimuleeriksid, et otseselt uurida Talis Bachmanni teadvuseteooriat.

Teadvuse kohta on sel aastal üsna palju põnevaid abstrakte. Näiteks üks grupp suudab väidetavalt neurotagasiside abil luua kvaalisid. Tallon-Baudry ja tema grupp näitavad, et nende eelmisel aastal postuleeritud abstraktne mudel teadvuse kohta polegi päris tobu ja teeb ennustusi, mida katseandmed kinnitavad. Aga iseenesest näib, et neid katseandmeid polekski olnud tarvis koguda, sest fakt (mida nad oma uues töös näitavad), et objektide globaalsed omadused on teadvuses varem kui lokaalsed omadused, on muidugi psühholoogiateaduses klassikaline teadmine. Aga eks teadus ongi täis seda vahel pisut tobedat taasavastamist.

Aga muidugi on see konverents eelkõige ajuteaduse konverents ja seega leiab midagi igale maitsele. Viimastel aastatel on järsult populaarseks muutunud sügavad närvivõrgud ja nende võime kirjeldada täpselt aju sensoorsete piirkondade hierarhiat. Chichy jt näitavadki (mõneti oodatult), et teatud tüüpi sügavad närvivõrgud kajastavad hästi seda, kuidas inimajus töötlus samm-sammult toimub. Selleks näidati inimajudele ja sügavatele närvivõrkudele hunnik stiimuleid, seejärel arvutati nii inimaju erinevatel hierarhia tasemetel kui ka närvivõrgu erinevatel hierarhia tasemetel erinevate piltide vahelisi sarnasusi, ning lõpuks näidati, et närvivõrgustikus ja inimajus muutuvad need sarnasused järk-järgult väga ühtemoodi. Seega sügavad närvivõrgud on heaks mudeliks sellest, kuidas inimajus töötlus samm-sammult järjest keerukamaks läheb.

Üks mu viimaste aastate suuri lemmikuid on Pieter Roelfsema, kelle nutikad tööd on suurte sammudega edasi viinud meie arusaama visuaalsest töötlusest. Ta jätkab sama hoogsalt ja sama tähtsate töödega. Näiteks on tema grupil nüüd õnnestunud teha üksikneuronite aktiivsuse mõõtmisi inimese varajases visuaalses korteksis. Üks huvitav küsimus, mida ahvide puhul on väga raske uurida, on see, kas varajase visuaalse korteksi neuronite aktiivsus on mõjutatud selle poolt, mida inimesed parajasti ette kujutavad. Ja, nagu arvata võib, on küll! Üksikute neuronite aktiivsus muutub sõltuvalt sellest, kas inimene kujutab ette midagi just selles ruumipiirkonnas, millest antud neuron hoolib. Ja kui sellest on veel vähe, siis Roelfsema grupis uuritakse nüüd visuaalse töötluse dünaamikat ka hiirte visuaalses korteksis. Ning lisaks kõigele on Roelfsema otse loomulikult maailma teaduse esirinnas oma ahvi-uuringutega, kus tema töögrupp ühes töös näiteks uurib Gestalt-reeglite mõju V1 ja V4 neuronitele.

Viimaks on tore näha, et mu endine boss Frankfurdi-aegadest on nüüd viimaks pärast kolme aastat tõhusat teadustööd jõudnud esimeste kullasoonteni. Ta asus New Yorgis tegema intrakraniaalseid mõõtmisi inimaju korteksi erinevatelt kihtidelt. See on tähtis, kuna ennustava kodeerimise teoorial on konkreetsed väited selle kohta, millistelt korteksi kihtidelt peaks lähtuma ennustuse viga. Lucia esimesed tugevad tulemused selle meetodiga, kus nad uurisid oma võimsa tehnikaga klassikalist MMN vastust (alati hea idee!) saavad kirjeldatud selle aasta konverentsil ja ilmselt näeb neid mõne aasta jooksul mõnes tippajakirjas.

Kas leiate ise selle aasta kavast midagi veelgi toredamat? Andke kommentaarides teada!

Taju tants mälusisude tantsulaval

Kirjutasin toimetaja palvel viimasel hetkel enne trükkiminekut Eesti Psühholoogide Liidu Laualehte suure kiiru ja tuhinaga loo sellest, kuidas meie taju on igal hetkel mõjutatud eelneva kogemuse poolt. Kopeerin ta täies mahus ka siia:

Taju- ja mäluprotsessidest on peibutav mõelda kui videokaamerast: me tajume maailma (filmime), talletame mälujälgi (hoiame neid filmilindil), ammutame mälusisusid (kerime lindi õigesse kohta ja vajutame “play”). See analoogia on aga mitte ainult halb, vaid suisa eksitav.

Tajuprotsessid ei ürita kunagi maailma üks-ühele kujutada, vaid tihti moonutavad keskkonnas tegelikult toimuvat. Mälujäljed ei ole mitte usaldusväärsed ja püsivalt samad, vaid muutuvad aja jooksul. Mälust ammutamine ei ole mitte vigadeta taasesitamine, vaid pigem justkui mälujälje ülekirjutamine. Meie ajus toimiv videokaamera on üks väga vallatu ja vimkasid viskav videokaamera, mida keegi oma elu tähtsate hetkede filmimiseks kasutada ei tihkaks.

Kuid huvitaval kombel on aju meie teada ainus selline videokaamera, mis suudab maailma tõlgendada ja keskkonnast toimuvast aru saada. Pange oma tavalises videokaameras mängima video. Ja küsige videokaameralt, mis selles videos toimub. Ärge vastust väga pikalt ootama jääge. Videokaamera on masin, rumal masin. Aju on ka masin, aga väga vinge masin. Hämmastaval kombel töötab see masin pool päeva ühe kiluvõileiva peal. Proovige oma videokaamerat samal dieedil pidada.

Kuidas saab aju olla nii efektiivne, võimaldada meie vaimseid funktsioone nii vähese energiakuluga? Näib, et osa meie aju näilistest halbadest omadustest – keskkonna mitte üks-ühele kujutamine, mälujälgede mitteusaldusväärne salvestamine – on vahetult seotud aju nende omadustega, mis teevad ta meile teadaoleva universumi parimaks arvutusmasinaks.

Ennustav mudel maailmast

Tänaseks päevaks on selge, et aju ei ole mitte passiivne teabe vastuvõtja (nagu meie sõber videokaamera), vaid üritab kogu aeg keskkonnas toimuvat möödunu põhjal ennustada. Aju ei ürita ümbritsevas keskkonnas toimuva põhjal luua mudelit maailmast, vaid vastupidi – aju järeldab juba olemasoleva mudeli põhjal, mis parajasti ümbritsevas keskkonnas toimub. See mudel põhineb mälusisudel ja teeb pidevalt ennustusi selle kohta, kuidas meid ümbritsev keskkond olema ja muutuma peaks. Ennustamine võimaldab keskkonnas kiiremini reageerida ja muuseas ka ajus levivat aktiivsust (energiakulu) vähendada, sest täpsete ennustuste olemasolu korral tuleb töödelda ainult neid detaile, mis sellest ennustusest hälbivad. Aju on oma töös efektiivsem kui videokaamera, sest ennustusprotsessid üritavad ette aimata sisendi poolt tekitatavat ajuaktiivsuse mustrit ja nad testivad selle etteaimamise täpsust vastavat ajuaktiivsuse mustrit pidurdades. Kui ennustus klapib, pidurdatakse vastav sisend juba aju töötlushierarhia varajastel etappidel ja vastav sisend tekitab ajus vähem aktiivsust ja aitab seega aktsioonipotentsiaalidele kuluvat energiat vähendada. Kui ennustus eksib, siis on keskkonnas midagi olulist muutunud ja vastav pidurdusest ülejääv aktiivsus (“ennustuse viga” või “prediction error”) tulebki kõrgemate ajupiirkondadeni kanda (Joonis 1).

Joonis 1. Lihtsustatud illustratsioon ennustava kodeerimise ideest. Kõrgemad korteksi piirkonnad saadavad ülalt-alla ennustusi, mille abil pidurdavad hierarhias madalamate korteksi piirkondade aktiivsust, mille suhtes ennustus täppi läks. Kui ennustus oli ekslik või puudulik, saadetakse alt-üles kõrgematele korteksi piirkondadele ennustuse viga. Joonise autor on Kristjan-Julius Laak.

Tasub märgata, et need ennustusprotsessid ei ole mitte kõrgemad kognitiivsed toimingud (“Ma küsin pilvedelt, kas täna kallab vett?”) vaid igal murdsekundil toimuvad teadvusevälised protsessid. Kas olete kunagi külmkapist haaranud mahlapakki ja olnud üllatunud selle kergusest (abikaasa oli mahlale salaja otsa peale teinud)? Teie aju oli ennustanud paki raskust ja teie üllatus tulenes ennustuse veast. Ehk olete vahel oma lemmiksümfoonia ajal järgmise osa meloodiat kuulma hakanud juba enne seda, kui orkester seda mängima hakkas? Teie aju ennustas seda meloodiat ette. Olete pimedas trepil astudes ehmatanud, kuna jalg tabab trepiastet varem või hiljem, kui oodatud? Ennustusprotsessid jälitavad meid igal sammul. Olete frustreeritud, et te iseennast kõditada ei saa? Süüdistage aju täpset ennustust selle kohta, kuidas teie näpud liiguvad, ja kasutage kõditamiseks robotkätt (Blakemore jt 1998). Ennustusprotsessid võimaldavad rahvarohkel tänaval edukalt liikuda, ilma et me ennast ja teisi vigastaksime. Ennustusprotsessid teie ajus panevad teid imestama, kui te näete, mis on selle lause viimane melon.

Iga hetk meie tajust on mõjutatud nende ennustusprotsesside poolt. Keskkonnast tulev teabejada on alati mitmetähenduslik, mälusisudel põhinev teave täiendab lünki ja seab piirangud maailmast meieni jõudva teabe tähendusele.

See tore üldine jutt annab konkreetseid katseideid: eelnev kogemus maailmaga peaks taju muutma ja vahel ka eksitama. Ja seda on mitmed katsed tõepoolest ka näidanud. Näiteks tajuvad katseisikud värvitut banaani või sidrunit siiski pisut kollasena või porgandit oranžina (Hansen jt., 2006). Samuti näivad pisut kellaosuti liikumise suunas kaldu olevad kirjatähed ja digitaalsed numbrid vertikaali suhtes vähem kaldu olevat kui samavõrra teisele poole kallutatud kirjatähed ja numbrid (Whitaker & McGraw, 2000). Eelnev kogemus tüüpilist värvi puuviljadega või enamasti ühele poole kaldus numbrite ja kirjatähtedega mõjutas taju. Võiks lausa öelda, et mälu moonutas taju, sest see, mida katseisikud tajusid, ei vastanud välisele maailmale (kus banaanid olid värvita ja numbrid ja tähed mõlemale poole võrdselt kaldu).

Taju ja mälu vastastikmõju

Nõnda ajust mõeldes kaob järsk eristus taju ja mälu vahel – taju on mõjutatud mäluprotsesside poolt kohe ja vahetult. (Näiteks oma katsetes Renate Rutikuga oleme näidanud, et teave mälust mõjutab taju juba 85 ms pärast stiimuli esitamist.) Seega tuleb küsida, kuidas need mälusisud ajus ikkagi salvestatud on. Lihtne vastus on, et mälusisud on salvestatud nendesse samadesse ajuvõrgustikesse, mida me kasutame tajuliseks töötluseks. Arvatakse, et mälusisud on talletatud aju ühenduste täpsesse mustrisse. Seega kui sisend jõuab korteksisse (näiteks visuaalne sisend esmasesse visuaalsesse korteksisse), puutub ta koheselt kokku ka mälusisudega, kuna mälusisud on kujundanud selle tantsulava, kuhu sisend liuglema lubatakse. Teisiti sõnastades: sisendinfo saab liikuda ainult mööda närvirakkude vahelisi ühendusi ja need närvirakkude vahelised ühendusteed kannavadki endas eelnevaid kogemusi. Selle hüpoteesi kohaselt mõjutavad mälusisud taju samamoodi nagu ettesõidetud suusarada mõjutab suusataja teekonda. Igasugune üritus taju mälust eristada on vaid nutika eksperimentaalpsühholoogi mustkunstitrikk.

Idee, et igal murdsekundil meie taju ja käitumist juhtiv eelnev kogemus on salvestatud ajurakkude omavahelisse ühendusse, tundub ehk staatiline, igav ja rumal. See, kuidas me mingis olukorras reageerime, sõltub ju kontekstist, tähelepanust ja emotsionaalsest seisundist? Aga erinev kontekst eelaktiveerib erinevad töötlusrajad, tähelepanu võimendab selektiivselt vajalikke töötlusteid ja emotsioonaalne seisund mõjutab otseselt ajupiirkondade vahelisi ühendusi. Seega neuronitevahelised ühendused tunduvad küll staatilised ja igavad, kuid tegelikult on neid võimalik vastavalt ülesandele ja eesmärgile dünaamiliselt muuta ja koordineerida.

Lisaks sellele muudab neid närvirakkude ja ajupiirkondade vahelisi ühendusi pidevalt ka uus kogemus ehk taju ise. Aju on plastiline ja läbi selle plastilisuse saab keskkond mõjutada seda ennustavat mudelit, mis ajus sellest samast keskkonnast luuakse. Näiteks kui ühel hetkel hakkabki teie külmkapis olema ainult tühju mahlapakke, siis peagi olete üllatunud vaid siis, kui mahlapakk järsku täis ja seetõttu oodatust raskem on. Esialgu tekkinud ennustuse viga (kui ootasite täis mahlapakki, kuid haarasite tühja) viis läbi aju plastilisuse vastavate neuronite ühenduste muutumiseni ja seega ennustava mudeli uuendamiseni.

Kuhu edasi?

Käesolevas kirjatükis kirjeldatud raamistikku tuntakse ennustava kodeerimise (predictive coding) nime all (lihtsalt loetavat ülevaadet sellest ideest pakuvad Clark, 2013; Hawkins & Blakeslee, 2004). Sel teoorial on mitmeid detaile, mida antud kirjatöös ei käsitletud, kuid mis olulisel kombel pakuvad võimalust seda teooriat täpselt katseliselt uurida. Näiteks pakub see teooria välja, et ennustuse vead liiguvad sensoorses töötlushierarhias alt üles, samas kui ennustused ise liiguvad ülalt alla, kõrgematelt sensoorsetelt piirkondadelt madalamatele (Joonis 1). Mitmed ennustava kodeerimise mudelid (nt Hawkins & Blakeslee, 2004) on seotud konkreetsete väidetega teatud tüüpi neuronite ja neuronipopulatsioonide kohta, mida edasine uurimistöö peab kas kinnitama või ümber lükkama. Ennustava kodeerimise teooria on vallutanud ajuteaduse tormina ja tema abil üritatakse muuhulgas selgitada ka skisofreeniat ja autismi, unenägusid ja platseeboefekte. Nii on sel teoorial oht selgitada kõike ja seega mitte midagi. Aga kuna on võimalus, et see teooria tõepoolest on hea raamistik aju töö mõistmiseks, siis tasub seda ohtu trotsida ja vaadata, kuhu see teekond meid viib. Ehk jõuame videokaamerateni, mis on nutikamad kui me ise.

Viited:

Blakemore, S. J., Wolpert, D. M., & Frith, C. D. (1998). Central cancellation of self-produced tickle sensation. Nature neuroscience, 1(7), 635-640.
Clark, A. (2013). Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science. Behavioral and Brain Sciences, 36(03), 181-204.
Hansen, T., Olkkonen, M., Walter, S., & Gegenfurtner, K. R. (2006). Memory modulates color appearance. Nature neuroscience, 9(11), 1367-1368.
Hawkins, J., & Blakeslee, S. (2004). On intelligence. Henry Holt and Company.
Whitaker, D., & McGraw, P. V. (2000). Long-term visual experience recalibrates human orientation perception. Nature neuroscience, 3(1), 13-13.

Huvitavad artiklid: 12.09.2014

PNASi veergudel on viimastel nädalatel ilmunud järjest mitu vahvat artiklit, millest ma tutvustan kahte parimat. Esimene võiks olla huvitav neile, kes teevad TMSi katseid, teine kõigile EEG uurijatele, kellele meeldib vaadelda EEG sagedusanalüüsi tulemusi.

Esimeses toredas artiklis uurisid Saksamaal Bochumis töötavad teadlased transkraniaalse magnetstimulatsiooni (TMS) efekte ajus pingetundliku värvaine kuvamise abil. See meetod võimaldas kuvada kassi visuaalse korteksi aktiivsust, sellal kui kassikesele anti TMSi. Leiti, et üksik TMS impulss tekitab ajus lühida aktiivsuspuhangu, millele järgnevad tugevad pidurdusprotsessid. Samas 10 korda sekundis antava TMSi-jada puhul mõõdeti visuaalse korteksi üha suuremat aktiveerumist. Antud töös olid kassikesed üldnarkoosi all. Autorid ise arvasid, et see efekt, kus 10 Hz TMSi korral tekkis suur aktiivsuspuhang, on ärkvelolevas korteksis veel palju suurem, aga ma arvan, et siin nad eksivad. Hiljutised teadustulemused näitavad, et (mõneti paradoksaalselt) on just ärkvelolevas korteksis pidurdusprotsessid tugevamad. Samuti näitavad meie enda Eestimaised unekatsed, et unseisesundis tekitab TMS suurema ja tugevama aktiivsuspuhangu kui ärkvelolekus. See värske töö aitab meil ka oma tulemusi paremini interpreteerida.

Teises töös näitab Roelfsema grupp kogu maailma neurofüsioloogidele, kuidas tänapäeval ajuteadust tehakse. Nad teevad laminaarsete elektroodidega mõõtmisi esmases visuaalses korteksis ja V4s, nad kirjeldavad rütmiliste komponentide kulgemist erinevates aju kihtides ja nende ajupiirkondade vahel, teevad kausaalsusanalüüsi, koherentsusanalüüsi, faasianalüüsi, mikrostimulatsiooni ja kasutavad ka farmakoloogilisi meetodeid. Miks kogu see tour de force? Roelfsema küll oli kunagi Wolf Singeri õpilane, elas läbi sünkronseerimise loo, kuid talle ei jätnud see suurt muljet – pärast Singeri juurest lahkumist tegi ta Lamme grupis isegi ühe tuntuimatest kriitilistest katsetest sünkroniseerimise idee kohta. Kuid Roelfsema on ka väga praktiline teadlane. Kui hakkasid kogunema faktid selle kohta, et gammma sagedusribas (nii 40-70 Hz) toimuv aktiivsus on ehk märk visuaalses töötlushierarhias alt-üles suunatud töötlusest, samas kui alfa sagedusriba (nii 8-14 Hz) tähistab ülevalt alla, kõrgematelt hierarhia aladelt madalamale suunatud infovoogu, otsustas Roelfsema neid märke ja tähiseid täpsemalt uurida. Sest, nagu ta ka värskes artiklis kirjutab, vahet ju pole, kas gamma rütm on epifenomen või midagi olulist – tähtis on teada, kas gamma tõepoolest tähistab alt-üles suunatud infovoogu. Sest kui see nii on, saavad teadlased palju paremini interpreteerida näiteks EEG ja MEG aktiivsusi ja, mis peamine, nende meetodite abil paremini mõista alt üles ja ülalt alla suunatud protsesside olulisust ja koostoimet meie nägemisprotsessides. Ega ma seda pikka juttu siia kirja pannud poleks, kui teadlased täpselt sellistele toredatele järeldusteni jõudnud poleks – gamma sagedusribas toimuv aktiivsus tähistab hierarhias madalamatelt ajupiirkondadelt kõrgematele saadetavat infovoogu, alfa sagedusribas toimuv aga vastupidist töötlussuunda. Tasub mainida, et samasugustele järeldustele on pisut teiste analüüsimeetodite abil jõudnud ka teised uurimisrühmad. Seega kavalasti läbi viidud EEG katsed saavad nüüd hoopis täpsemaid tõlgendusi.

Ja lõpuks on tore teatada, et meie Tallinna labor on esimest korda kasutanud võimalust laadida manuskript juba enne eelretsenseerimist üles Arxivi ja Biorxivi keskkondadesse. Tegu on Renate manuskriptiga, mille kallal ta asus vaikselt tööd tegema juba kolm aastat tagasi. Seega kaua tehtud kaunikene. Palju õnne!