Archive

Archive for the ‘ajuteadus’ Category

Kuidas kasutada oma aju tänapäeva töökeskkonnas?

september 6, 2016 Lisa kommentaar

Käitumisest ajurakkudeni ja ringiga tagasi

august 1, 2016 Lisa kommentaar

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

juuli 19, 2016 1 kommentaar

 

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?

juuni 18, 2016 Lisa kommentaar

Ennustav töötlus siin- ja sealpool piiri

mai 15, 2016 2 kommentaari

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!

 

Rubriigid:ajuteadus, viited

Uues Horisondis: Mõtlemise retsept ajudes ja arvutites

november 21, 2015 Lisa kommentaar

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

märts 4, 2015 2 kommentaari

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!

Rubriigid:ajuteadus, üldine