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!

Huvitavad artiklid: 12.04.2014

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.

Huvitavad artiklid: 12.02.2014

Tänases huvitavate artiklite sektsiooni postituses vaatame tegelikult inimlikumaid artikleid, populaarteaduslikke lugusid, mis on siiski õpetlikud ka teadlastele.

Alustame tänase Nature’i veergudelt: p-väärtus, mida teadlased kasutavad oma tulemuste suure- või keskpärasuse hindamiseks, on jama! See pole iseenesest mingi uudis, Geoff Cumming on p väärtuste probleemist pajatanud juba mõnda aega, tema poolt on youtubes isegi tore p-väärtuste tants, mis näitab, kui naeruväärne p-väärtuste tagaajamine olla võib. Ja p väärtuseid ja nende kasutamist on kritiseeritud varemgi, p-väärtuse sünnihetkest saati. Aga teadlased on ikkagi p väärtust kasutanud ja kasutavad tänagi – ilmselt seetõttu, et ta annab võimaluse must-valgelt midagi tulemuse kohta öelda: signifikantne! Aga ega maailm pole must-valge, rääkimata teadusest ja teadustulemustest. Seega soovitan kõigil noorteadlastel lugeda seda üsna voolavalt kirjutatud Nature’i artiklit ja siis oma juhendajatele vastu hakata, kui nad jälle p-väärtustes neid nulle taga ajavad. Jamal lõpp, tehkem teadust! P-väärtuste must-valge pildi probleem on see, et teadlased, eriti tänapäeva tihedas konkurentsis, kipuvad p-väärtuseid näperdama, võltsima, muutma. See pole üldse keeruline, nagu teab igaüks, kes korra on mingite keerulisemate andmetega tegelenud – meil on mitmeid parameetreid, mida muuta, mille läbi andmeid muuta (nt ERP analüüsis: analüüsitav ajavahemik, analüüsitavad elektroodid, andmete filtreerimine jne). Aga iga kord, kui me analüüsime andmeid uuesti uute parameetritega (“aga proovi ka x parameetriga”, “aga muuda seda ajavahemikku”), me vääname vastikult p väärtuseid, sest me (või meie juhendaja) peatub ju just siis, kui kuskilt paistab vastu maagiline p < 0.05. Olgu sellel lõpp. P-häkkimine ei ole teadus, see on maksumaksja raha raiskamine. Kui tahate proovida erinevaid parameetrikombinatsioone, siis kirjeldage oma artiklis kõik kombinatsioonid, mida te kasutasite. Ainult siis saab hinnata, kas ja mida teie tulemus tegelikult tähendab.

Nature'is on ka tore artikkel ADHD raviks kasutatavatest tablettidest. Kuna väidetavalt nad parandavad ka ADHD diagnoosiga laste tulemusi koolis, on neid samu rohtusid võtnud ka paljud terved noored … et oma skoore tagant aidata. Arstid kirjeldanud, kuidas nende juurde tuuakse teismelisi, kelle õpitulemused on langenud ja kellele palutakse kirjutada üht või teist rohtu, et neid õpitulemusi parandada. Kuid käesolev Nature’i artikkel võtab kenasti kokku tulemused, mille kohaselt need ravimid ei aita tulemusi koolis ei tervetel inimestel ega ka ADHD diagnoosiga lastel. Miks? Miks nad peaksidki? Lihtsad pooljuhuslikult avastatud ravimid ei muuda niisama lihtsalt seda keerulist ja toredat masinat meie kolba all. Ärgem alahinnakem aju.

Mart Zirnask kirjutas toreda artikli sellest, kuidas teadustöö kohta võiks pidada netist vabalt kättesaadavat ja jälgitavat logi. Ehk peaks mõne järgneva projektiga seda proovima. Oleks huvitatud lugejaid ja jälgijaid? Nüüd järele mõeldes näib, et ilmselt oleks see “reaalajas” lugejate jaoks ka üsna igav, sõna otseses mõttes, sest teadustöö on aeglane – vahel ei toimu mitte midagi, nikerdatakse mingite väikeste asjade kallal, sisse ronib frustratsioon ja maailmavalu, siis täitsa ootamatult pusimine õnnestub ja näol on naeratus, andmed liiguvad, töö toimub hilisööni, siis toimuvad tagasilöögid … no samas, kui seda kõike väga toredalt kirjeldada, siis ehk oleks isegi paeluvam kui mõni löömafilm! (Ja kindlasti mitmeid lugejad juba taipasid, et kui märkida logisse ausalt üles kõik analüüsisammud, mis tehtud on, kaoks ka esimeses punktis kirjeldatud probleem p-väärtuste häkkimisega …)

Ja lõpetame paari toreda looga vahvatest noortest meie ümber:
Mihkel Kree – Tartlane, kes õpetab Saudi Araabias füüsikuid!
Kristjan Korjus – Neuroteaduse õhtuõpetaja!

Huvitavad artiklid: 16. oktoober 2013

Viimasel ajal on ilmunud või ilmumas päris mitu head ja huvitavat artiklit, millest kõiki antud postituses ei jõuagi kirjeldada:

Viimases PNASi numbris ilmus Alexander Maieri ja kolleegide töö, kus uuriti illusoorsete kontuuride elektrofüsioloogilisi korrelaate. Alexander Maier on tore noorema generatsiooni elektrofüsioloog, keda huvitab teadvus ja kes teeb katseid ahvikestega, mõõtes samal ajal nende neuronite tulisklemist. Illusoorsed kontuurid on hea näide teadvusefenomenidest: ehkki alloleval pildil pole objektiivselt mingit ruutu, tajume me kõik väga selgelt seda ruutu. Ta on illusoorne kontuur, mis on meie teadvuses, ehkki teda ei eksisteeri objektiivselt.

Alexander Maier ja kolleegid tegid mõõtmisi ahvikeste V4st ja leidsid, et V4 neuronite töö kajastab hästi meie illusoorset taju: kui neuronit huvitava visuaalse välja osa jäi just illusoorsele joone osale, siis neuronid tulisklesid hoogsamalt. Ühesõnaga V4 neuronite aktiivsus esitas juba seda, mida ahvike tajus, mitte seda, mis on pildil. Ja seda juba 100 ms pärast pildi esitamist.

Carl Petersen ja tema grupp on aga teadvuseteadlaste jaoks huvitava töö läbi viinud hiirtega. Hiirte puhul on tore see, et saab teha kõiksugu trikke, kaasa arvatud optogeneetikat ehk valguse abil neuronite töö otsest mõjutamist. Antud töös uuriti esmase sensoorse korteksi suhestust sellega, mida hiired tajuvad. Carl Peterseni grupp on tuntud selle poolest, et nad ei mõõda mitte ainult neuronite tulisklemist, vaid ka nende pidevalt muutuvat membraanipotentsiaali, mis annab palju vahetuma vaate neuronite töösse. Autorid leidsid, et kui hiired andsid oma käitumise abil märku, et nad märkasid vurrude puudutust, oli 2/3 rakukihi neuronite membraanipotentsiaalis võimalik mõõta tugevamat depolariseerumist ajavahemikus 50-400 ms pärast vurrupuudutust kui sel juhul, kui hiir ei andnud oma käitumise abil märku, et ta vurrude puudutust märganud oleks.

Ehkki autorid seovad oma töö viimases lauses need tulemused ka teadvuseteadusega, viidates Dehaene’i ülevaateartiklile, on kaheldav, kas nii otsene seos on põhjendatud. Esiteks olid selles töös vurrupuudutused alati selged ja tugevad, seega ei ole selge, et hiirte mittereageerimine vurrupuudutusele on selgitatav tajuliste efektidega – ehk tajusid hiired seda puudutust iga kord, aga mingil põhjusel andsid tast märku ainult vahel? See on spekulatiivne kriitika, aga ehk teine punkt on huvitavam: oma töös näitavad autorid, et hiired suudavad vurrupuudutusele reageerida ka siis, kui ajuseisund reedab, et nad justkui magaksid. Hiired tegid seda ülesannet väga hästi erinevates ajuseisundites, mis viitab sellele, et tegu ei pruugi olla teadvuseteadlastele kõige huvitavama tulemusega – kui hiir võib sama ülesannet lahendada ka teadvuseta seisundis, siis on tegu pigem adekvaatse infotöötluse kui teadvusliku taju markeriga. Aga põnev on see töö sellegi poolest. Ja mis kõige tähtsam – tore on näha, et tänapäeva ajuteaduse tipptehnoloogiaid kasutatakse ka taju ja teadvuse küsimuste uurimiseks! Jääme ootama Carl Peterseni labori edasisi töid.

Huvitavad artiklid: faktidest teooria ja mudelini

Tahaks teada, kuidas aju töötab. Tahaks ka teada, mida see küsimus „kuidas aju töötab“ üldse tähendab ja kas sellele üldse on mingi mõistlik vastus. Kui piinamas on sellised küsimused, siis mida peale hakata – teha eksperimente? Luua teooria? Rünnata küsimusi adekvaatse mudeliga? Õige vastus on, et tuleb teha natuke seda kõike. Ja kui tegu on väikese mehega, kes ise suurt teha ei jaksa, siis tuleb vähemalt jälgida seda, mida teised teevad.

Uued faktid – Barry Connorsi laboris on lõpuks ette võtnud see, millest ma juba paar aastat olen unistanud. Nimelt on need teadlased (ja kuuldavasti ka teised mujal) jõudnud selleni, et nad optogeneetiliste meetodite abil aktiveerivad selektiivselt taalamuse maatriks-rakke. On ammu arvatud, et taalamuses on kahte tüüpi rakutuumasid – spetsiifilisi ja mittespetsiifilisi –, kuid Ted Jonesi dekaadidepikkune töö näitas, et targem oleks kirjeldada „core“ ja „matrix“ tüüpi rakke (spetsiifilistes tuumades on lihtsalt suures enamuses „core“ rakud, mittespetsiifilistes „matrix“ rakud). Taalamus on aju keskel, sobival kohal dirigeerimaks korteksi neuronipataljonide marssi. Ja just maatriks-rakkudele on pakutud sellist huvitavat integreerivat-dirigeerivat funktsiooni (Ted Jones, Rodolfo Llinas, Stephen Grossberg) – need rakud võiksid omada keskset rolli talamokortikaalse teadvusesüsteemi dünaamilises koordineerimises. Hoolimata nende rakkude potentsiaalsest olulisusest aju töös, teame me aga üsna vähe maatriks-rakkude selektiivse mõju kohta korteksis. Optogeneetilised meetodid – teatud rakutüüpide selektiivne aktiveerimine valgussignaali abil – täidavad selle lünga peagi. Barry Connorsi laboris läbi viidud uurimistöö, mis nägi ilmavalgust eelmise nädala J Neuroscience’i numbris, on loodetavasti vaid esimene töö paljudest, mis võimaldavad meil paari aasta pärast juba palju täpsemalt kirjeldada maatriks-rakkude poolt kontrollitavaid informatsiooni-integratsiooni protsesse ajus. Juba praegune töö tõi mitu üllatavat tulemust – maatriks-rakkude mõju ei pruugi sugugi olla mitte ainult moduleeriv, nagu on välja pakutud, vaid nad võivad ka juhtida korteksi püramidaalrakkude tulisklemist ja seda eelkõige kontrollides pidurdavaid vaheneuroneid. Selliseid empiirilisi fakte peame arvestama, kui loome oma teooriaid.

Teoreetilised tuuled – Andre Bastos on väga hoogne ja väga valju häälega brasiillane, kes võtab ujumispükste asemel kaasa ananassi, laimi ja muud vajalikud vahendid, et valmistada brasiilliapäraseid kokteile. Aga nutti tal on. Ja eelkõige on tal oskust võtta kõik hetkel populaarsed uurimisvaldkonnad ja nad kokku segada, just nagu oma kokteilis, ainult et tulemus pole mitte joodav, vaid avaldatav kõrges ajakirjas. Seekord segaski Andre kokku ideed sellest, et aju üks peamisi funktsioone on pidevalt keskkonnas toimuvat ennustada, et korteksis on niiöelda kanooniline (pidevalt korduv) mikrovõrgustiku struktuur ja et edaspidised ja tagasisidestatud ühendused kasutavad informatsiooniedastuseks erinevaid sagedusi. Kokku tuli väärt Neuroni artikkel, mis tänu oma eklektilisele kõikehaaravusele saab ilmselt peagi tsiteerimisklassikuks. Seega saab see artikkel sama populaarseks kui ta kokteilid – teooria on huvitav, suuri ideid ühendav ja kiiresti tähelepanu tõmbav nagu autor ise. Teooria selgitab, kuidas mälu-põhised ennustusprotsessid toimuvad kanoonilises korteksi võrgustikus ja on väärt testimist vastava taseme mudelites.

Uudiseid mudelimaastikult – viimastel aastatel on üritatud luua üha suuremaid mudeleid, mis vastaksid üha täpsemalt aju ehitusele ja tööprintsiipidele. Seega tuleb üsna värskendavalt Chris Eliasmithi ja teiste mudel, mis vaatab pisut mööda nendest täpsetest detailidest ja üritab luua süsteemi, mis oleks sama funktsionaalne nagu aju – mis suudaks lahendada erinevaid ülesandeid. Muidugi ei ole nende mudel päris nii võimekas kui aju, kuid see, mis nad oma üsna lihtsa 2.5 miljoni mudelneuroni abil saavutavad, on üsna hämmastav ja maandus seetõttu täiesti ärateenitult ajakirjas Science. Mudel Spaun suudab täita kaheksat ülesannet, mida saab vaadata Spauni kodulehelt (kodulehe tegid talle siiski teadlased, mitte Spaun ise), ja saab hakkama pea samahästi kui inimestest katseisikud. Spaunist on mitu head tutvustavat artiklit, isegi eesti keeles, nii et klikkige ja uurige! Minu jaoks on tore just Eliasmithi jt lähenemine – ei üritata mitte minna detailsemaks ja bioloogiliselt realistlikumaks, vaid eesmärgiks on ainult funktsionaalsuse saavutamine. Peab märkima, et Spauni arhitektuurilised printiibid (piirkonnad ja nende ühendused) on siiski võrreldavad inimajuga, mis teeb asja veelgi huvitavamaks, sest nii saab Spauni abil uurida ka mõne vaimse häire neurobioloogilisi korrelaate hoopis teisel tasemel, kui see varem võimalik oli. Aga isegi Spaunil on veel pikk tee minna – praegu ta ei suuda õppida midagi uut ja seega tema repertuaar piirdubki nende 8 ülesandega. See on tubli, aga mina oskan hetkel veel paar tükki rohkem! Video on sellegi poolest kaunis:

Huvitavad artiklid: 17. august 2012

Viimasel ajal on ilmunud päris mitmeid olulisi ja huvitavaid artikleid, millest jõuan täna kajastada vaid kõige olulisemaid:

Saalmann, Kastner jt näitasid töös, mis jõudis koguni Science’i veergudele, et tähelepanuga seotud sünkroniseerimine korteksi visuaalsete piirkondade vahel on suures osas selgitatav taalamuse pulvinaartuuma aktiivsuse kaudu, mis sünkroniseerib nende kortikaalsete piirkondade omavahelise töö. Nagu mu hea sõber Raul V ja teised on näidanud, sobib aju keskel asuv taalamus hästi erinevate kortikaalsete neuronipopulatsioonide omavaheliseks sünkroniseerimiseks. Niisiis, tadaa kortikaalne šovinism! Selle tööga kokku sobib hästi ka Toomase ja Talise hiljuti vastuvõetud artikkel, kus nad kasutavad seda sama ideed talaamilise keskse sünkroniseerija-orkestreerija kohta, et mudeldada objekti tunnuste sõlmimist ja sisude teadvustamist.

Samuti Science’i veergudel ilmub peagi töö, kus teadlased jälgisid isaste kiripugu-rüdide magamiskäitumist paaritumishooajal. Selgus, et kõige edukamad isased olid need, kes kõige vähem magasid, kusjuures autorite arvutuste kohaselt need linnud oma unevõlga ei kompenseerinud. Järelikult on see tulemus vähemalt esmapilgul pähkliks neile, kes väidavad, et unel on suur fundamentaalne funktsioon ja et uneta olek on organismile halb – see uus töö näitab, et kiripugu-rüdid saavad und probleemideta vähendada, kui on tarvis teha tähtsamaid asju). Selle töö peamise sisu võttis kokku ka Novaator. Une neurobioloogiliste mehhanismide kohta ilmus ka gigantne ülevaateartikkel Browni jt poolt (100 lk pikk, kasutatud on 1500 viidet), mida iga une ja unenägude ajuteadusest huvitatud tegelane lugema peaks.

Huvitavad artiklid: 28. juuli 2012

Ehkki endal on tööd palju, näib uudiste seisukohalt olevat pisut hapukurgihooaeg. Aga õnneks ikka põnevaid artikleid ilmub.

Tähelepanu ja teadvuse omavaheliste seoste üle on viimase dekaadi jooksul väga põhjalikult arutatud. Kui 10 aastat tagasi arvas vast enamus teadlasi, et tähelepanu on teadvuse jaoks tarvilik, siis praegusel hetkel näib olevat levinuim seisukoht, et tähelepanu ja teadvus on teineteisest eristatavad ja sõltumatud ajuprotsessid. Näiteks Prof. Bachmann on oma töödes korduvalt argumenteerinud, et tähelepanu pole teadvuse jaoks tarvilik. Nüüd puhkuse ajal peab professor aga asja üle järele mõtlema, sest Michael Cohen jt on ajakirjas Trends in Cognitive Sciences avaldanud artikli, kus väidavad, et tegelikult pole tõendusmaterjal selle kohta, et teadvuselamus ei vaja tähelepanu, eriti veenev. Nende autorite seisukoht on, et tähelepanu tõepoolest on teadvuse jaoks tarvilik. Kes ka seisukoha toetuseks toodavaid argumente näha tahab, saab artikli pdfi kätte siit.

Ajakirja Neuron viimases numbris ilmus väga kaunis artiklitekogumik tähistamaks Hubeli ja Wieseli 50 aastat tagasi ilmunud artiklit, kus kajastati suurt osa sellest uurimistööst, mis viis neid teadlaseid 1981. aastal Nobeli auhinnani. Kõik need artiklid on augusti lõpuni tasuta kättesaadavad, nii et head klikkimist. Esiteks võiks lugeda meeldivat intervjuud Hubeli ja Wieseliga, kust kõlab läbi mitmeid tarkuseid noore teadlase jaoks. Hubel kordas ka seda, mida ta paari aasta eest pikemalt kurtis: tänapäeva tippteadlased peavad tegelema liiga palju bürokraatiaga, jättes jänni teaduse.

Igal juhul Neuronis on Hubeli ja Wieseli töö tähistamiseks avaldatud mitu väga kena ülevaateartiklit. Priebe ja Ferster annavad ülevaate visuaalses korteksis toimuvate arvutusprotsesside kohta ja näitavad, kuidas meie arusaam esmase visuaalse korteksi retseptiivväljade omaduste kohta on viimase 50. aastaga muutunud. Carandini ja kolleegid tutvustavad meile laineid visuaalses korteksis: viimaste dekaadide uurimistöö on näidanud, et õrna kontrastiga stiimulid tekitavad visuaalses korteksis levivaid aktiivsuslaineid, mille funktsioon on hetkel veel pisut ähmane. Clay Reid on üks tähtsamaid teadlasi ajutükikeste viilutamises ja eelkõige nende viilude põhjal aju peen-anatoomia kohta uute järelduste tegemises. Tema annab ülevaate sellest, kuidas modernse tehnoloogia abil on võimalik korteksi arhitektuuri mõista üha parema täpsusega.

Ja kui jutt viilutamisele läks, ei saa mainimata jätta paar päeva tagasi ajakirjas Science avaldatud artiklit, kus rekonstrueeriti tibatillukese ussikese, c. elegansi meessoost isendi kogu närvisüsteemi tagumine osa. See on äge töö, sest ehkki arvatakse, et see, millised me (iseloomult, mõtetelt, vaimselt) oleme, seisneb meie ajurakkude ühenduste täpses rägastikus, ollakse inimese puhul veel üsna kaugel selle rägastiku kokkupanekust (rääkimata ta töö mõistmisest). Alustada tuleb ikka algusest – c. elegansi meessoost isendi närvisüsteemis on 383 neuronit. Autorid uurisid c. elegansi paaritumiskäitumist juhtiva närvissüsteemi tööd, rekonstrueerides kogu selle süsteemi neuronite ja sünapsite tasandil ja analüüsides tema omadusi mitmete matemaatiliste meetodite abil. Peaks korra mõtlema, kas me selle töö abil nüüd mõistame, kuidas see konkreetne pisike süsteem töötab või ei (ja mida see üldse tähendab, et me midagi mõistame või ei mõista).

Huvitavad artiklid: 27. mai 2012

Vahepeal on ilmunud suur hunnik artikleid, millest võiks midagi pajatada, kuid neist ükski pole mind rabanud piisavalt, et siia üks pikem lugu kirjutada. Kommenteerin siis lühidalt paari artiklit, mis mul hetkel siin laua peal lebavad.

Viimases Nature Reviews Neuroscience’i numbris on tähtis ülevaateartikkel György Buzsaki ja Christof Kochi poolt, kus nad arutavad nende signaalide üle, mida me mõõdame. Kui me uurime aju oma EEG-masinaga kolba pealt või heal juhul kolba alt, siis mida me ikkagi mõõdame – millised neuronaalsed protsessid neuronite ja võrgustiku tasandil tekitavad neid makroskaala signaale? Juba pikka aega väidavad kõik õpikud ja targad onud, et EEGs kajastuvad suures osas vaid püramidaalrakkude postsünaptilised potentsiaalid, aga igaühel, kes on süvenenud aju elektrofüsioloogiasse, on selge, et see on üks üsna lihtsustatud ja pisut iganenud pilt. Tänapäevase pildi saab Buzsaki jt artiklist.

Journal of Neuroscience’is on hiljuti ilmunud kaks olulist artiklit teadvusseisundi neurokorrelaatide kohta. Mulle väga meeldib soomlaste ja Michael Alkire artikkel “returning from oblivion …”, kus uuriti positronide emissiooni tomograafia abil ajuprotsesse, mis on seotud teadvuse taastumisega pärast üldnarkoosi mõju kadumist. Tore põhjalik töö selles suhtes, et üritati lahendada mitut seniseid töid kimbutanud metodoloogilist probleemi ja kasutati mitut erinevat anesteetikumi (anesteetikumid tekitavad tihtipeale väga spetsiifilisi efekte aju keemias ja füsioloogias, mida võiks siis sassi ajada “tegelike” teadvusseisundi korrelaatidega). Väga värskendavad olid ka tulemused: erinevalt viimaste aastate korteksikesksusest leiti, et teadvuse taastumisega on olulisemal määral seotud subkortikaalsete (ajutüvi, taalamus, hüpotaalamus) piirkondade aktiivsus.

Aga kogu see subkortikaalne lugu jääb jälle ilmselt järgmise töö varju, kus superstaarid Tononi, Laureys ja Friston on ühe töö peal, mida juhtis üliedukas Melanie Boly. Nende töös uuritakse teadvusseisundi kadumisega ja taastumisega seonduvaid ajuprotsesse EEG abil. EEG on ruumis üsna ebatäpne ja mõõdab kolbalt suures osas vaid väga kolbalähedaste ajupiirkondade tööd, kuid üllataval kombel teevad Boly jt oma artiklis suurt juttu ka taalamusest. Täpsemalt järeldavad nad, et taalamus pole otseselt seotud teadvuse kadumise ja taastekkimisega, vaid vajalikeks maagilisteks protsessideks on kortikaalsed tagasisidestatud interaktsioonid. See tulemus sobib hästi kogu peavoolu kognitiivse neuroteadusega – kõik imelised protsessid tekivad võluväel kortikokortikaalsete interaktsioonide tulemusena. (Mida see kursiivis lause tähendab, kas me seda ikka üldse mõõta saame ja kas kogu sellel uurimistööl üldse mingi sügavam mõte on, jääb tihtipeale arusaamatuks.) Aga kuidas need teadlased saavad EEG põhjal midagi öelda taalamuse kohta? Autorid tegid esiteks EEG allikaanalüüsi ja teiseks nende signaalide peal DCMina tuntud mudeldamist, kuhu panid sisse ka taalamuse. Kõlab nagu maagia. Natuke ongi. Olles nende signaalide ja analüüsimeetoditega töötanud, võin öelda, et minu jaoks need meetodid veenvad ei ole ja ma arvan, et selle töö tulemus ei tähenda eriti midagi. Aga erinevalt minust on selle töö autorid kognitiivse neuroteaduse tipptegijad, kes otsustavad seda, mida mõeldakse ja keda avaldatakse, nii et lugege, tsiteerige, uskuge.

Kui keegi on vahepeal ära unustanud, mis need kvaalid on, siis Ryota Kanai ja Nao Tsuchiya selgitavad seda vaimufilosoofia ja teadvuseteaduse põhikontsepti viimases Current Biology numbris.

Peagi ilmub Current Biologys aga minu arvates üsna huvitav artikkel mu Frankfurti kolleegide poolt. Ühelt poolt on ta huvitav seetõttu, et Pascal Fries on tuntud just oma ajuteaduslike uuringute ja eelkõige “kommunikatsioon koherentsuse kaudu” teooria tõttu, kuid antud artikkel on puhas psühhofüüsika – ei mingit ajukatset, ainult osav arvutiprogramm ja käitumuslikud mõõtmised. Teisalt on artikkel aga huvitav ka oma sisu poolest – autorid näitavad oma artiklis, et tähelepanu töötleb (antud juhul visuaalset) informatsiooni rütmiliselt, umbes 4-10 Hz taktis.

Noor ja hoogu täis ajuteadlane Bradley Voytek on tükk aega nuputanud, kuidas paremini hakkama saada kogu selle teabega, mis on aju kohta erinevates andmebaasides. Koos oma abikaasaga on nad leiutanud, kuidas kogu seda informatsiooni otstarbekamalt tänapäevaste andmekaeve meetoditega lahti muukida. Lõpuks, pärast pikka punnitamist, on nende artikkel vastu võetav ja ka tasuta kätte saadav. Paistab üsna nupukas meetod olema, aga eks ka teadlane meetodi taga peab olema taibukas, et sealt midagi mõistlikku tuleks.

Huvitavad artiklid: 24. jaanuar 2012

Aasta 2012 algus on olnud hea: pea kõikjalt võib leida huvitavaid artikleid. Minu viimastel päevadel ilmunud lemmiktööd:

Pupillid on taas moes! Mitu tööd järjest on näidanud, et pupillid võivad öelda midagi teadvuse ja teadvustamise kohta. Peagi PNASis ilmuv töö kinnitab seda: pupillide suurus sõltub teadvustatud heledusest. Visuaalsete illusioonide abil on võimalik objekti tegelik objektiivne heledus ja subjektiivne teadvustatud heledus teineteisest lahku ajada. Oslo Ülikooli teadlased Laeng ja Endestad kasutasidki visuaalseid illusioone, uurimaks subjektiivse heleduse mõju pupilli diameetrile tingimuses, kus objektiivne heledus oli sama. Pupillid reageerisid tõepoolest teadvustatud heledusele ning mõistlikes psühhofüüsikalistes kontrollkatsetes õnnestus autoritel näidata, et tegu pole mingi lihtsamal tasemel selgitatava fenomeniga. Veelgi huvitavam oli see, et pupillid reageerisid heledusele väga kiiresti – 150-200 ms pärast pildi esitamist. See on kiire, sest alles sel ajal (ja paljude arvates veelgi hiljem) tekib esitatud pildist teadvuselamus.

Talamus võib taas moodi tulla! Siin blogis oleme taalamuse ja korteksi vahelisest heitlusest ja vastavatest vaidlustest palju arutanud. Eelkõige käib arutlus selle üle, kes keda ikkagi kontrollib: ehkki on teada, et taalamus on piirkond, mille aktiivsus väheneb nii üldanesteesia kui ka teadvuseta une seisundis, ütlevad kortikaalsed šovinistid, et taalamuses kaob aktiivsus seetõttu, et korteks ei saada tasse enam nii palju moduleerivat signaali; taalamuse-sõbrad muidugi väidavad vastupidist (ja veel kolmandad ütlevad, et sellistes süsteemides ei olegi mõttekas otsustada, kes keda kontrollib). Näiteks tutvustasime teadustööd, kus uuriti, kas enne tekivad uneprotsessid taalamuses või korteksis. Nüüd on värskelt Nature Neuroscience’i avaldamist ootavate artiklite nimistus artikkel Carl Peterseni rühmalt, mis viitab mitmesuguste põhjalike analüüside ja katsete alusel, et taalamuse aktiivsus kontrollib korteksi oma.

Ja veel lühidalt mõnest tööst: mu juhendajal õnnestus avaldada “kaua tehtud kaunikene” tähelepanu alt-üles ja ülalt-alla suunatud mehhanismide kokkusaamispunktidest; taas on farmakoloogide ja ajuteadlaste huviorbiiti kerkinud psühhedeelsete ainetega katsetamine, nagu võib järeldada peagi PNASis ilmuvast ajukuvamistööst; DCM (ehk dynamic causal modelling) on muutumas üha viljakamaks ka EEG ja MEG andmetel: näiteks ilmus JNSis hiljuti Felix Blankenburgi töögrupi artikkel, kus DCMi abil uuriti Lamme teadvuseteooriat. Muidugi väljendub siin ka DCMi probleem: töö on ainult nii hea, kui on mudeli looja neuroanatoomilised teadmised ja eelarvamused. Kui mudelite võrdlusesse lähevad mudelid, milles kajastuvad vaid kortikaalsed piirkonnad, valitakse parimaks mudeliks muidugi ka ainult selline mudel, kus on vaid kortikaalsed piirkonnad. Selliste uurijate valdavat mentaliteeti võib kokku võtta järgmise lausega: “Saabus kuningas korteks ja tekkis teadvus”. Sellise korteksi-keskse mentaliteediga kognitiivse neuroteaduse kõrvale on tore lugeda ülalpool kirjeldatud tööd Carl Peterseni rühmalt, kus elektrofüsioloogia ja optogeneetika abil näidatakse, et taalamus tõmbab nööre.

Leidsite veel midagi?

Huvitavad artiklid: 10. jaanuar 2012

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?