Kes kontrollib keda? Teadvusevälise töötluse nipid

ETV näitas hiljuti näitab homme BBC dokumentaalsaadet “Out of control”, mis oli natuke ebaõnnestunult tõlgitud “alateadvuse alkeemiaks”. “Alateadvuse alkeemia” kõlab küll seksikalt ja kutsuvalt, kuid minu meelest on eesti haritlaskond kokku leppinud, et sõnade “unconscious” või “subconscious” vasted eesti keeles on “teadvustamata” või “teadvuseväline” või “eelteadvuslik”.

Igal juhul see dokumentaal kajastab teadvusevälise töötluse ja teadvustamata protsesside mõju meie käitumisele, emotsioonidele ja olemusele ja küsib, kas teadvuseväline töötlus kontrollib teadvust või vastupidi.

Kes ta ETVs maha magasid (nagu mina), Saade on eetris homme, teisipäeval, 2. oktoobril kell 21:30 ETV-2’s, kordus ETV’s laupäeval, kell 15:00. Aga endiselt võivad kõik vaadata ka ingliskeelset versiooni:

Huvitavad artiklid: 11. mai 2011

On taas aeg kokku võtta mõned viimasel ajal ilmunud põnevad artiklid. Tänased huvitavad artiklid on unenägudest, narkootikumidest ja teadvustamata töötlusest – ühesõnaga kõigile midagi.

Eelmise nädala J Neuroscience numbris ilmus huvitav töö une ja unenägude kohta. Nimelt ei olnud seni keegi väga põhjalikult uurinud, millised ajuaktiivsuse markerid on seotud unenägude nägemisega. See on huvitav küsimus, kuna unenäod on põnevad teadvuselamused – nad näitavad meile, et teadvuse jaoks pole tarvis ei sensoorset sisendit ega motoorset väljundit. Marzano jt leidsid, et unenägude mäletamist ennustab REM unefaasis frontaalne teeta-rütm (4-8 Hz) ja NREM unefaasis temporaalne alfa-rütm (8-12 Hz). Autorid arutavad oma tulemusi eelkõige mälu ja mällu salvestamise kontekstis, kuid tegelikult võiks neid tulemusi sama hästi vaadata ju ka unenägude kui teadvuselamuste neurokorrelaatidena (ehkki, muidugi, nii ärkvel kui ka unes olles on millegi teadvustamine ja selle mällu talletamine omavahel tihedalt seotud)

Rufin VanRullen on noor teadlane, kelle üheks peamiseks ideeks on see, et teadvus koosneb “kaadritest” – ta näib meile “sujuva, ühtlase filmina”, kuid tegelikult on (nagu film telekas või kinolinal) koosnev üksikutest kaadritest. tugeva ajakirja Plos Biology “lahendamata mõistatuse” sektsioonis kirjutab ta “visuaalsete jälgede” fenomenist, mis väidetavalt tekib eelkõige LSD tarbimisel ja kujutab endast objektide sujuva liikumise muutumist kaadriteks – justnagu diskosaalis. Autorid kirjeldavad seda väheuuritud fenomeni oma vabalt ligipääsetavas artiklis ja rõhutavad, et selle nähtuse uurimine võib anda meile olulisi teadmisi taju ja teadvuse neurobioloogiliste mehhanismide kohta. Kahjuks on eksperimentaalset poolt vähe, kuid see on huvitaval kombel tehtud LSD tarbijatega anonüümse internetiküsitluse teel – vaadake seda netiuuringut ise!

Miks meile teadvus, kui teadvuseväline töötlus suudab hakkama saada nii paljude funktsioonideta ja nagu nimetus juba ütleb … täitsa teadvuseta! Näiteks kirjutasime tööst, kus patsient suutis vähimagi koperdamiseta kõndida takistusi täis olevas toas, ilma et ta neid takistavaid objekte teadvustanud oleks. On argumenteeritud, et teadvus on “informatsiooni integreerimiseks” – ainult teadvustatud nägemises on kokku pandud informatsioon erinevatelt objektidelt või objektilt ja taustalt, teadvusevälises töötluses on objektid üksteisest sõltumatud. Aga kas on ikka nii? Teaduse võlu on see, et selliseid väiteid saab testida. Mudrik jt seda oma küllaltki kaunis töös tegidki. Töö avaldati ajakirjas Psychological Science ja tulemus oli … täpselt nii nagu võisitegi oodata – ka teadvusevälises töötluses toimub informatsiooni (antud juhul objekti ja ta tausta) integreerimine. Mis jääb siis üle teadvuse jaoks?

Õpime teadvustama: osa 2

Siin Max Plancki Aju-uuringute instituudis on tore töötada, sest selles maailmaklassi uurimisasutuses kohtab lisaks praegustele tippteadlastele ka mitmeid noorteadlasi, kelle puhul täpselt ei saagi aru, kuidas keegi üldse nii andekas ja edukas olla saab. Üks säärastest noorteadlastest on kahtlemata Caspar Schwiedrzik, kelle publikatsioonide nimekiri on aukartustäratav ja kes on ekspert nii fMRI ja EEG analüüsis kui ka puhtas psühhofüüsikas. Ja just psühhofüüsika nurgast tulebki tema uus ja ärateenitud artikkel, mis ilmub peagi ühes maailma tähtsaimas teadusajakirjas PNAS.

See katse on järg Caspari ja mu juhendaja Lucia poolt varasemalt publitseeritud tööle, kus näidati, et teadvustamine on õpitav. Nimetatud tööd oleme lühidalt tutvustanud varem (ja huvitavad on just tollasele postitusele järgnenud kommentaarid). Täna lühidalt kirjeldatav töö sai alguse pisut rohkem kui kaks aastat tagasi ja oli mõeldud pigem väikese kontrolleksperimendina esimesele tööle, kuid, nagu teaduses ikka, ilmnesid ka hoopis uued ja hoopis üllatavad tulemused, mis tänu heale kirjutamis- ja veenmisoskusele tõepoolest leidsid tee ka nii tähtsasse teadusajakirja.

Mida nad siis nii põnevat näitasid? Katseisikute ülesanne oli raske – nad pidid viis päeva järjest (iga päev umbes 2 tundi) keerulises maskeerimiskatses andma võimalikult täpse vastuse sihtstiimuli identiteedi (ruut või romb) kohta ja märkima ka seda, kui hästi nad seda sihtstiimulit teadvustasid. Nagu varem juba näidatud, muutus aja (nende 5 päeva) jooksul paremaks nii õigete vastuste osakaal kui ka teadvustamine – katseisikud märkisid, et nad nägid sihtstiimulit selgemini. Leiti, et kui vaadata ainult neid katsekordi, kus katseisikud väidavad, et nad ei näinud ekraanil midagi, siis on selles tingimuses katseisikute õigete vastuste osakaal juhuslikust statistiliselt parem, kuid üllataval kombel ilmneb selline fenomen vaid õppimise esimesel päeval. Seega – katseisikud suudavad õppimise alguses kasutada mingisugust teadvustamata informatsiooni, mis edasise katse jooksul enam käitumist ei mõjuta. (otse loomulikult on seik, et katseisikud suudavad stiimuleid eristada ilma neid teadvustamata, sarnane pimenägemise nähtusele.)

Veelgi huvitavamaks läks asi, kui autorid uurisid ruumipositsiooni spetsiifilisi efekte. Nimelt olid kogu katse vältel eesmärkobjekt ja maskeeriv stiimul ilmunud vaatevälja ülemises vasakus nurgas. Viiendal päeval, pärast viimast treeningut, tehti aga niiöelda „ülekanne“ – mis juhtub, kui nüüd eesmärkobjekt ja maskeeriv stiimul esitada hoopis vaatevälja alumises vasakus nurgas? Kas ilmnevad treeningefektid? Nüüd ilmnes ootamatuid tõsiasju, mis ilmselt olidki „süüdi“ selle töö PNASi jõudmisel. Nimelt uues ruumipositsioonis katseisikud olid küll objektiivselt täpselt sama kehvad kui treenitud ruumipositsioonis enne treeningut (esimesel päeval), kuid nad raporteerisid, et nad teadvustasid eesmärkstiimuleid endiselt hästi. Nagu mäletate, viis 5-päevane treening selleni, et nii objektiivne õigete vastuste osakaal kui ka subjektiivne teadvustamise selgus olid paranenud. Uues ruumipositsioonis oli kadunud objektiivne oskus eesmärkobjekti tuvastada, kuid subjektiivne võime eesmärkobjekti paremini teadvustada oli osaliselt jäänud. Mida sellest arvata? Mina ise kahtlustasin pikka aega kallutusefekti – katse jooksul katseisikud lihtsalt harjuvad andma kõrgemaid subjektiivseid hinnanguid ning see väljendub ka ülekande-tingimustes. Päris minema pühitud see kahtlus mu seest pole, kuid vähemalt PNASi poolt palutud retsensente ja iseennast õnnestus autoritel põhjalikult veenda. Kindlasti oleks huvitav näha ja kuulda kodumaiste spetsialistide arvamust selle töö ja eelkõige selle viimase tulemuse kohta. Sest kui ta on õige, siis annab see artikkel põhjust arvata, et millegi teadvustamine ja selle sama objekti objektiivne tuvastamine on kaks teineteisest sõltumatut protsessi, millel on ka erinev neurobioloogiline alus.

Aga lugege ise:
Schwiedrzik jt (in press). Subjective and objective learning effects dissociate in space and in time. PNAS.

Pimenägemine: neurobioloogilised mehhanismid

Eelmises postituses kirjeldasime pimenägemise fenomeni – esmase visuaalse korteksi kahjustusega patsiendid suudavad õigesti vastata objektidele, mis esitatakse selles visuaalse välja osas, kuhu paigutatud objekte nad ajukahjustuse tõttu ei teadvusta. Seega kui küsida patsiendilt, kas ekraanil on X või O, siis patsient ütleb küll: „Ma ei näe seda objekti, seega ma ei saa ka vastata“, kuid kui tal lasta teha sundvalik nende objektide vahel, valib ta juhuslikust rohkematel kordadel õige objekti.

Nagu eelmises postituses märgitud sai, ei ole senini päris selge, millised neuronaalsed juhtteed pimenägemise aluseks on. Tavapärane visuaalse informatsiooni kulg silmast ajju on üle talamuse lateraalse põlvkeha (LGN) esmasesse visuaalsesse korteksisse ja sealt edasi kõrgematesse visuaalsetesse keskustesse. Kui aga esmane visuaalne korteks on kahjustatud, siis peaks jäänud visuaalseid võimeid selgitama mingi teine tee. Selgelt kõige populaarsem teooria ütleb, et pimenägemist vahendab võrkkestalt üle nelikküngastiku ülaküngaste (superior colliculus) kõrgematesse visuaalsetesse keskustesse suunduv juhttee. Pigem harva on kaalutud võimalust, et pimenägemise aluseks võiks olla see sama peamine üle talamuse lateraalse põlvkeha (LGN) suunduv juhttee, kus lihtsalt LGNist läheb signaal otse kõrgematesse visuaalsetesse keskustesse. Hiljutine ja peagi Natures ilmuv töö suudab aga näidata, et just viimane ja vähempopulaarne alternatiiv tundub olevat õige selgitus pimenägemise puhul mõõdetavatele teadvustamata võimetele.

Michael C. Schmidi ja kolleegide töö on väga hea näide tänapäeva neuroteaduse võimalustest. Esiteks tehti kahele makaagile ühes ajupoolkeras kontrollitud esmase visuaalse korteksi kahjustus. Teiseks õpetati neid makaake tegema visuaalse taju ülesannet, kus eesmärkobjektid on vahel pimedas nägemisvälja pooles (kontralateraalselt ajukahjustusega) ja vahel töökorras nägemisvälja pooles (samal pool ajukahjustusega). Kolmandaks treeniti neid ahve tegema seda ülesannet fMRI-skänneris. See võimaldas teadlastel vaadata, millised ajupiirkonnad on aktiveeritud, kui eesmärkobjekti esitatakse kas terves või pimedas nägemisvälja pooles. Leiti, et paljud kõrgemad visuaalsed piirkonnad on aktiveeritud, kui eesmärkobjekt esitatakse pimedas nägemisvälja pooles, kust tulevad signaalid katseisikute puhul teadvusesse ei jõua ja kust tulevaid signaale esmases visuaalses korteksis ei töödelda, kuna see on kahjustatud. Lisaks leiti, et vastav aktiivsus nendes kõrgemates visuaalsetes keskustes on seotud ahvide käitumusliku võimega pimedas väljas paiknevate eesmärkobjektide kohta õigesti vastata. Seega aktiveeruvad kõrgemad visuaalsed keskused pimedas nägemisvälja pooles esitatud objektidele. Kuid millised ajustruktuurid juhivad visuaalseid signaale nendesse ajupiirkondadesse, kui esmane visuaalne korteks on kahjustatud?

Neljas ja selle töö olulisim samm seisnes selles, et pidurdati ajutiselt talamuse lateraalse põlvkeha (LGN) tööd ning mõõdeti selle ajutise väljalülitamise tulemusi käitumisele ja fMRI-aktivatsioonidele. Kui pimenägemiseks oluline signaal liigub üle nelikküngastiku ülaküngaste (superior colliculus) viiv juhttee, siis ei peaks LGNi väljalülitamine käitumist ja fMRI-signaali mõjutama. Kui aga LGN ise on oluline pimenägemise jaoks, siis peaks LGNi väljalülitamine kaotama nii pimenägemisega seotud käitumuslikud võimed kui ka vastava ajuaktiivsuse. Eksperimentaalsed tulemused kinnitasid seda teist alternatiivi: pärast LGNi ajutist väljalülitamist kadusid pea kõik stiimuliga seotud ajuvastused kõrgemates visuaalsetes piirkondades. Samuti kadusid LGNi väljalülitamisega ka pimenägemisele iseloomulikud käitumuslikud võimed. Need tulemused näitavad veenvalt, et pimenägemise neuronaalseks aluseks on just üle LGNi kõrgematesse visuaalsetesse keskustesse viiv juhttee.

Mida see töö ja need tulemused tähendavad teadvuseteaduse jaoks? Esiteks on muidugi tore, et mitmeid aastakümneid uuritud pimenägemise fenomeni vahendavad neuronaalsed juhtteed on nüüd selgeks tehtud. Teiseks on nüüd meil lihtsam ja põnevam küsida, miks esmase visuaalse korteksi kahjustus viib teadvustatud nägemise kaotamiseni – kõrgemad visuaalse korteksi piirkonnad saavad ju LGNilt signaali ka ilma esmase visuaalse korteksita. Kas see viitab võimalusele, et esmane visuaalne korteks on siiski mingil määral teadvustatud nägemise jaoks tarvilik? Või selgitab teadvustatud nägemise puudumist siiski ka kahjustatud esmase visuaalse korteksiga samal pool asetsevate kõrgemate visuaalsete piirkondade väiksem aktiivsus (võrreldes kahjustamata ajupoolkera kõrgemate visuaalsete piirkondade aktiivsusega)? Kolmandaks tekib muidugi küsimus, mida need LGNist otse kõrgematesse visuaalsetesse ajukeskustesse viivad juhtteed tavalise nägemise puhul teevad – miks osa informatsiooni liigub LGNist üle esmase visuaalse korteksi ja osa otse kõrgematesse visuaalsetesse keskustesse? Vastuseid nendele küsimustele peavad otsima juba edasised teadustööd.

Allikas: Schmid et al. (2010). Blindsight depends on the lateral geniculate nucleus. Nature.

Pimenägemine: Nägemine ilma teadvuseta

Kujutlegem järgmist teadvuseteadust puudutava õudusfilmi katkendit. Toksides imepisikese ja ülitäpse peitliga välja tükikesi katseisiku esmasest visuaalsest korteksist (V1), tekitab sadistlik eksperimentaator katseisiku teadvustatud nägemisvälja skotoome – alasid, kust isik ei näe enam teadvustatult mitte midagi. Skotoomide asetus nägemisväljas on vastavuses esmasest visuaalsest korteksist eemaldatud tükkide paigutusega. Muidugi ei ole “päris elus” sellised eksperimendid ja katsed lubatud ja eetiliselt vastuvõetavad, kuid neuroloogide juurde tuuakse ikka patsiente, kelle aju on saanud just vastavaid kahjustusi. Enamasti ei pääse patsiendid siiski mitte nii peenelt lokaliseeritud ajukahjustusega. Tüüpilisel juhul saab kahjustada korraga terve esmane visuaalne korteks ühes ajupoolkeras, kustutades seega patsiendi teadvusest ühe poole ta nägemisväljast (kliiniline termin sellise sündroomi kohta oleks hemianopsia). Tuletame meelde, et vasakus ajupoolkeras asuvad visuaalsed keskused töötlevad informatsiooni paremast nägemisvälja poolest – seega viib vasaku esmase visuaalse korteksi kahjustus parema nägemisvälja väljalangemiseni teadvusest (ja vastupidi). Niisiis tuleb esiteks nentida, et lokaalne kahjustus esmases visuaalses korteksis viib vastava ruumipiirkonna väljalangemiseni patsiendi teadvusest.

Muidugi viidi eelmise sajandi esimesel poolel läbi ka loomkatseid, kus tõepoolest sooritati eesmärgipäraselt ka kitsalt lokaalseid kahjustusi. Meie jaoks huvitavam on aga see, et need katsed näitasid, et kui ahvidel kirurgiliselt eemaldada esmane visuaalne korteks mõlemast ajupoolkerast (bilateraalselt), siis juhtub hämmastavalt vähe: pärast operatsioonist taastumist käituvad loomad, nagu neil poleks mingisuguseid visuaalseid defitsiite (seda kinnitavad näiteks Heinrich Klüveri uuringud). Hoolimata esmase visuaalse korteksi täielikust puudumisest ei põrganud ahvid teel olevate takistuste vastu ega olnud saamatud toidu leidmises ja haaramises. Mõnes mõttes pole siin midagi imestada – neuroanatoomiat uurides selgub, et silma võrkkestalt ei lähe informatsioon ajju mitte ainult latelaarse põlvkeha kaudu esmase visuaalse korteksi aladele, vaid ka läbi erineva subkortikaalse tee, mis kulgeb läbi nelikküngastiku ülaküngaste. Sellesse subkortikaalsesse teesse on kaasatud 6-10 korda vähem võrkkesta ganglionrakkudest lähtuvaid aksoneid kui esmasesse kortikaalsesse teesse. See vähesus on siiski suhteline, sest selle “kõrvaltee” aksonite arv ületab näiteks kõrvades paiknevatest retseptoritest esmasesse kuulmiskeskusesse lähtuvate aksonite hulga. Lisaks sellele projitseerib visuaalse töötluse põhitesse kuuluv subkorteksi osa – lateraalne põlvkeha – ka otse kõrgematesse visuaalsetesse korteksipiirkondadesse, ilma V1 vahenduseta. Niisiis saavad suurajupooled silma võrkkestadele langevat informatsiooni ka esmase visuaalse korteksi osavõtuta. Ühendades need teadmised eelmises lõigus nimetatud faktidega teadvuse väljalangemisest inimpatsientidel, tuleb nõustuda Lawrence Weiskrantziga (2007): “And so there is no mystery in the fact that animals can make some discriminations in the absence of V1: the mystery is that human subjects are blind.”

Eelmise sajandi seitsmekümnendatel aastatel pöörasidki mõned teadlastegrupid tähelepanu just sellele küsimusele, millest tuleneb säärane vahe patsientidelt saadud andmete ja loomkatsete tulemuste vahel. Leiti, et määravaks faktoriks oli erinev uurimismeetod: kui loomade puhul kasutati sõltuva muutujana nende käitumist, siis inimeste puhul oli selleks seni olnud subjektiivne raport. Nii võidi ahvi banaani ja mahlatilkade abil treenida vastama, kas visuaalses väljas on punane või sinine kuubik, kuid patsiendilt küsiti, kas ta näeb mingit kuubikut ja mis värvi see on. 1970ndatel tehtud teoreetiline selgitustöö tulemusena põhinevad sellest ajast peale ka inimpatsientidega läbi viidud katsed sundvaliku meetodil (forced choice; sinine või punane?). Ühes esimestest töödest, mis lähendas inimkatsed loomkatsetega, demonstreerisid Pöppel, Held ja Frost (1973), et patsiendid suudavad oma silmad viia funktsionaalselt pimedas väljas valikuliselt sellele positsioonile, kus oli korraks sähvatatud visuaalset stiimulit. Samuti näitasid Lawrence Weiskrantz ja kolleegid, et patsiendid suudavad neile stiimulitele küllaltki täpselt ka näpuga näidata ning pimedas väljas erinevaid vorme üksteisest eristada (Sanders jt., 1974; Weiskrantz jt., 1974). Sama uurimisgrupp võttis esmakordselt kasutusele ka termini blindsight, mida eesti keelde tõlgime kui pimenägemist. See endas vastuolu sisaldav oksüümoronne termin sobib hästi patsientide kirjeldamiseks: patsientide subjektiivse raporti järgi ei näe nad poolt nägemisväljast vahetu kogemusena teadvustatult – see on nende teadvuse jaoks pime –, kuid samas suudavad nad üllatavalt õigesti reageerida pimedas väljas esitatud stiimulitele. Kasutades sundvaliku meetodit, on näidatud, et patsiendid suudavad hämmastava täpsusega (80-90%, mõnel juhul isegi 100% õigesti) hinnata stiimuli kohalolu või puudumist pimedas väljas; teha vahet stiimuli erinevatel kaldenurkadel; lokaliseerida pimedasse välja esitatud eesmärkobjekti; eristada erinevaid lainepikkusi; otsustada, millises suunas ja kui kiiresti eesmärkobjekt liigub (ülevaadet pakuvad näiteks Stoerig ja Cowey, 1997). Üks tuntuimaid patsiente D.B. suutis isegi täpsemalt kui 80% hinnata, kas pimedasse välja oli esitatud X või O. Lisaks sellele kirjeldasime teadvustamata töötlust käsitlevas osas, et patsient G.Y. puhul on demonstreeritud ka eelosundajate mõju pimedas väljas esitatud eesmärkobjektidele. Sama patsient suudab öelda, kas pimedasse välja esitatud inimnägu on kurb või rõõmus (de Gelder jt., 1999). Samuti on näidatud, et pimedas väljas esitatud stiimul mõjutab patsientide reaktsiooniaegu terves nägemisväljas esitatud eesmärkobjektile.

Seega on pimenägemine väga huvitav ja väga põhjalikult uuritud fenomen. Ainus mure on see, et praeguseni pole päris selge, millised neuronaalsed juhtteed neid teadvuseta visuaalseid võimeid vahendavad. Nende parem mõistmine aitaks meil ehk paremini mõista ka seda, kuidas tekib teadvustatud nägemine ehk see, mis nendel patsientidel (teatud nägemisvälja osades) puudub. Kui blogikirjutajal on viitsimist ja aega, siis saame pimenägemise neuronaalsete aluste kohta teada juba järgmisest postitusest.

Tekst adapteeritud kirjastuses Tänapäev ilmunud raamatust Tähelepanu ja Teadvus (peatükk 8.2: Neuropsühholoogilised ja neuroloogilised meetodid)

Teadus ütleb: usalda oma kõhutunnet!

Amsterdami Ülikooli teadlane Ap Dijksterhuis ja tema töögrupp on oma eksperimentide põhjal püstitanud “teadvustamata mõttetöö teooria” (Unconscious Thought Theory). Nagu nimi juba viitab, rõhutab see teooria teadvustamatute protsesside olulist rolli mõtlemises, ülesannete lahendamises ja otsuste vastuvõtmises. Oma nägemuse tutvustamiseks toovad autorid järgmise näite: kujutage ette, et olete ümber kolimas ja otsite endale uut maja – milline mõttestrateegia oleks valiku langetamiseks kõige õigem ja kõige tõhusam? Kas olla ööd läbi üleval ja pidevalt endalt küsida, milline elamu on parim ja millistele tingimustele parim maja vastama peaks? Või visata münti? Või vaadata pakkumised läbi, heita seejärel kogu temaatika oma peast (täpsemalt: teadvusest!) välja ning lihtsalt oodata, kuni ühel hetkel “see õige” selgub? Ilmselt oleksid paljud enne selle tüki lugemist kõhklemata vastanud, et viimane variant on põhimõtteliselt võrdväärne mündiviskamisega ning et – arvestades otsuse olulisust – on ainus õige lahendustee ikkagi põhjalik kaalutlemine. Ap Dijksterhuis ja kolleegid on aga loonud katseparadigmasid, mille abil on võimalik demonstreerida, et teadvustamatult langetatud otsused on sageli ratsionaalsemad kui teadvustatult läbimõeldud seisukohad.

Tüüpilises eksperimendis pannakse katseisikud mingi valiku ette: alternatiivideks on näiteks neli maja, millest iga kohta on teada kaksteist omadust, kusjuures nende omaduste põhjal on objektiivselt otsustades üks maja teistest selgelt parem. Need kokku nelikümmend kaheksa infoühikut esitatakse katseisikule suvalises järjekorras ning seejärel lastakse tal välja otsida parim maja. Katseisikud on jaotatud kolme gruppi: ühele loetakse majade omadused ette ja palutakse kohe langetada otsus ühe maja kasuks; teisele grupile antakse pärast omaduste esitamist kolm minutit aega teadvustatult probleemi üle järele mõelda ja valik langetada; kolmandale grupile antakse pärast informatsiooni esitamist kolmeks minutiks segav ülesanne ning seejärel peavad ka nemad enda arvates parima maja kasuks otsustama. Tulemustest võib välja lugeda täpselt seda, mida lugeja nüüd juba ootas: kõige rohkem õigeid otsuseid tuli mitte nende katseisikute poolt, kes teadvustatult probleemi kallal pead murdsid, vaid hoopis tahtmatult teadvustamata mõttetöö eeliseid kasutanud kolmandast grupist.

Nende eksperimentide põhjal koostatud teooria lähtub arusaamast, et meil on tõepoolest kaks erinevat mõtlemise moodust: teadvustatud ja teadvustamata. Dijksterhuis’ ja teiste ideede kohaselt on just tähelepanu peamiseks faktoriks, mis määrab, kas isik kasutab parajasti teadvustatud või teadvustamatut mõttemoodust. Näiteks kui katseisikud teadvustamatu töötluse grupis on pärast info kättesaamist seotud teise ülesande lahendamisega, siis on nende tähelepanu selle segava ülesande juures ning põhiülesandelt eemal, andes nõnda ruumi teadvustamatutele mõtteprotsessidele. “Teadvustamata mõttetöö teooria” poolehoidjad toonitavad tõsiasja, et teadvustatud töötlus haarab vaid murdosakese kogu infotöötlusest – nii ka mõtte- ja otsustamisprotsessides. Samas nendivad autorid, et otsuste langetamiseks olulise informatsiooni kodeerimiseks on siiski teadvust tarvis. Samuti ei tundu teadvustamatu mõttetöö toimuvat siis, kui katseisikud küll näevad vastavaid omadusi, kuid ei tea seejuures, et neil tuleb objektide hulgast hiljem parim välja valida. Seega pole teadvustamata töötlus sugugi mitte täiesti automaatne ja teadvusest ja isiku eesmärkidest sõltumatu protsess. Teadvuseväline psüühika töötab kooskõlas isiku hetke-eesmärkidega.

Muidugi pole teadvustamatu töötlus mitte alati tõhusam kui teadvustatud mõttetöö. Sellega väitega seoses demonstreerisid huvitavat efekti Dijksterhuis ja kolleegid oma 2006. aasta Science’i artiklis – kui probleem on suhteliselt lihtne, siis toob teadvustatud mõttetöö paremaid tulemusi, kui aga otsustamist vajav probleem on pigem keerukas (nagu eelpooltoodud majadega näites), siis omavad eeliseid teadvustamata mõtteprotsessid. Näiteks kui valida on nelja auto vahel, millest igaüks on esindatud nelja omadusega, siis toob parimad tulemused see grupp, kellel on lastud otsuse üle teadvustatult järele mõelda. Kui aga kõik neli autot on kirjeldatud kaheteistkümne omaduse abil, siis on taaskord selgelt paremuses teadvustamata mõttetööd rakendanud katseisikud. See on selgelt vastuolus kõigi tavaarusaamadega, mis väidaksid, et näiteks mööblipoest järgnevaks kümneks aastaks elutuppa diivanit ostes peaks enne põhjalikult järele mõtlema, pudipadi poes võib aga ka niisama spontaanseid oste sooritada. Muidugi tegid Ap Dijksterhuis ja ta kaastöötajad ka vastava uuringu, kus nad võrdlesid just sellistest poekettidest oste teinud inimeste rahulolu oma ostudega ja seda, kui kaua nad enne ostu teadvustatult järele mõtlesid. Tulemus oli kooskõlas laboriseinte vahel tehtud katsetega: mööbliesemete puhul olid rohkem rahul need inimesed, kes olid ostu teinud ajendatuna “sisetundest”, pudipadipoes oli olukord vastupidine. Seega võib intuitsioone usaldada küll, eriti siis, kui saab olla kindel, et intuitsioonid põhinevad pikal ja põhjalikul teadvustamata töötlusel. Lõppude lõpuks, nii arutlevad Ap Dijksterhuis’ ja kolleegid, on teadvustamata vaimsed protsessid ju tihtipeale ratsionaalsemad kui teadvustatud mõttetöö! Selline seisukoht kummutab muuseas ka Sigmund Freudilt pärinevad müüdid irratsionaalsest ja aloogilisest “teadvustamatusest”, keda “mina” peab ohjeldama – olgem mugavad ja laskem teadvustamata psüühikal töö ära teha!

Tekst adapteeritud kirjastuses Tänapäev ilmunud raamatust Tähelepanu ja Teadvus (peatükk 8.1: Teadvusevälised vaimsed protsessid)

Ajuteaduse klassika YouTube’s

YouTube on paik, kust võib leida igasugu jama, aga jama hulka satub ka pärleid. Järgnevalt kaks väga kena videot ajuteaduse klassikasse kuuluvast split-brain (ehk lõhestatud aju) katsetest. Lühidalt: teatud epilepsiavormide korral lõigati läbi ajupoolkerasid ühendavad juhteteed, mistõttu ajupoolkerad omavahel enam suhelda ei saanud; hämmastaval kombel tundus alguses, et patsientidel pole mitte midagi viga, kuid Roger Sperry ja tema õpilase Michael Gazzaniga teravmeelsed katsed näitasid, et ajupoolkerade eraldamine viib kahe iseseisva “mõistuse” (teadvuse?) tekkimiseni. Tuletame ka meelde, et Roger Sperry sai oma vastavate katsete eest 1981. aastal Nobeli meditsiinipreemia ja kuulub ühtlasi ka teadvuseteaduse rajajate hulka.

Esimene varasem ja väljanägemiselt väga stiilne video näitab päris noort Michael Gazzanigat oma tööd ja katseid selgitamas:

Teises videos on väga hästi demonstreeritud, kuidas katseliselt split brain patsientide kahestunud mõistust uurida:

Käitumine teadvuse ja esmase visuaalse korteksita

Juba mõnda aega on teada olnud, et käitumise kontroll reaal-ajas toimub suures osas teadvuseväliselt: kui keegi viskab meid palliga, siis jõuame ehk eemale hüpata; kui autoteele jookseb laps, siis loodetavasti pidurdame; kui kõnnime tänaval, siis põikleme vabalt mööda teistest inimestest, jalgratastest, lapsevankritest ja koertest. On teaduslikku alust arvata, et kõiki neid käitumisi juhib nägemissüsteem, mille sisu ja tööd me ei teadvusta. Seda käitumist reaal-ajas kontrollivat ja teadvustamata nägemissüsteemi nimetatakse „selgmiseks nägemisteeks“ ja ta erineb „kõhtmisest nägemisteest“, mis on seotud objektide teadvustamise ja äratundmisega. (Erinevad rollid on selgeks tehtud erinevate ajukahjustustega patsientide käitumist mõõtes ja ajusid uurides – mõned teadvustavad objekte, kuid ei suuda neid näiteks haarata; teised ei suuda objekte teadvustada, kuid saavad neid probleemitult haarata jne; lähemat lugemist leiab siit ja raamatu „Tähelepanu ja teadvus“ peatükist 8.1.) Huvitav on see, et mõlemad nägemisteed algavad esmasest visuaalsest korteksist aju kuklaosas. Seega ongi tähtis küsimus, kas esmane visuaalne korteks ise on tarvilik, et selgmine nägemistee optimaalselt töötaks või ei.

Peagi ilmuvas artiklis (Striemer jt, in press, PNAS) just seda küsimust testitaksegi. Katseisikuks oli patsient, kelle esmane visuaalne korteks on ühes ajupoolkeras kahjustatud. Selline ajukahjustus viib selleni, et patsient ei näe ühte (antud juhul vasakut) poolt oma nägemisväljast teadvustatult – kahjustatud ajupiirkonnale vastava nägemisvälja osast lähtuv visuaalne sisend teadvusesse ei jõua. Et kontrollida patsiendi teadvustamata nägemistee funktsionaalsust, esitati katse, milles kontrolliti patsiendi võimet teadvustamatult takistusi vältida: Patsiendile esitati eesmärk ja ta pidi sellest haarama, kuid ta käe teele pandi ette takistusi. Osa takistusi olid selles nägemisvälja pooles, mida patsient teadvustas, kuid osa takistusi jäid patsiendi teadvustatud nägemisest välja, st esitati selles nägemisvälja pooles, mille sisu ta ei teadvustanud. Käe liikumistrajektoori mõõdeti käele paigaldatud sensorite abil. Kas patsient suutis takistusi vältida, kui ta neid ei teadvustanud ja ehkki tal puudus vastavat nägemisvälja poolt töötlev esmane visuaalne korteks?

Kuna sellest tööst siin kirjutame, siis on juba arvata, et patsient sai takistuste vältimisega vabalt hakkama ja seda ka teadvuseta nägemisvälja pooles. Täpsemalt: patsient ei teadvustanud kunagi vasakusse nägemisvälja poolde jäävaid takistusi, kuid ta ka ei põrganud kunagi neist ühegi vastu ja tema käe liikumistrajektoor teadvustamata takistuste puhul oli sarnane teadvustatud (paremasse nägemisvälja poolde esitatud) takistuste puhul mõõdetule. Seega on tegu elegantse näitega teadvusevälise käitumusliku kontrolli kohta ja, mis peamine, teadusliku tõendusmaterjaliga selle kohta, et esmast visuaalset korteksit pole tarvis, et teadvuseväline käitumise kontroll (ja täpsemalt takistuste reaal-ajas vältimine) toimida saaks. Aga miks meile siis teadvus?

Reaal-ajas toimiv teadvuseväline nägemissüsteem omab ühte huvitavat, aga nime järgi küllaltki etteaimatavat konksu: ta töötab ainult reaal-ajas! Kuna eksperimente juhtis Melvyn A. Goodale, kes on vastavatesse teadmistesse viimase 20 aasta jooksul väga palju lisanud, siis olid teadlased ka piisavalt kavalad, et vastav katse teha: see sama patsient, kes eelnevalt suutis kõiki takistusi vabalt vältida, kui ülesanne toimus reaal-ajas, pandi vastamisi täpselt samasuguse ülesandega, kus lihtsalt informatsioon takistuste paiknemise kohta kadus kaks sekundit enne seda, kui patsient liigutust alustada tohtis. Ja, voila – patsient ei suutnud enam takistusi vältida, koperdades oma käega tihti nende otsa. Toonitame veelkord: ainus vahe kahe katsetingimuse vahel oli see, et ühel juhul pidi patsient 2 sekundit ootama, enne kui liigutust alustada tohtis, seega käitumise kontroll ei saanud enam toimuda reaal-ajas, vaid pidi põhinema mälurepresentatsioonil. Veelgi paradoksaalsemaks muutub asi, kui uurida patsiente, kellel on kahjustus just selgmises teadvusevälises töötlustees: nende puhul muutub käitumine paremaks ja täpsemaks just siis, kui visuaalse informatsiooni ja liigutuse alguse vahele asetada 2-sekundiline ooteaeg – sellised patsiendid on reaal-ajas halvemad kui hiljem. Kõik see viitab taaskord sellele, et tõepoolest – selgmine töötlustee suudab käitumist juhtida teadvuseväliselt, kuid teeb seda ainult reaal-ajas; seevastu kõhtmine töötlustee ja teadvus on tarvilikud selleks, et käitumist ette planeerida ja et käitumist lahutada vahetust visuaalsest informatsioonist.

Niisiis, teadvustatud nägemise üks võimalik funktsioon on see, et ta võimaldab meil mitte olla oma vahetu keskkonna ori … kuid teiselt poolt vaadatuna oleksime me ilma teadvustamata käitumist juhtivs nägemissüsteemita ilmselt tänaval ja liikluses üsna saamatud!

Striemer jt., in press, PNAS: „Real-time“ obstacle avoidance in the absence of primary visual cortex

Teadvust pole tarvis

Kas teadvuslik otsustamine võib olla ebatäpsem kui teadvuseväliselt langetatud valik? Kas teadvuseväline töötlus võib taibata midagi, mis jääb varjule teadvustatud töötluse eest? Viimase 15 aasta uurimistööd on teadvuse troonilt tõuganud: tundub, et teadvuseta toimuv infotöötlus on osavam, kiirem, tõhusam. Seega – miks meile teadvus? Ei tea, aga lubage ma kirjeldan ühte peagi ilmuvat uurimistööd, milles taaskord näidatakse, et teadvustamata töötluses on maailma kohta rohkem ja täpsemat teavet kui see teadvuses väljendub.

Katseisikud olid vastamisi klassikalise visuaalse otsingu katsega: neile esitati kas kolm või kuus ringi, mille seas oli üks ellips (tundub, et ellipsitega katsetamine on päris populaarseks saanud!). Katseisikud pidid ellipsi võimalikult kiiresti leidma, et võimalikult kiiresti vastata, kas see ellips oli horisontaalne või vertikaalne. Kena trikk selle katse juures seisnes selles, et enne otsinguobjektide esitamist näidati lühidalt (125 ms) filmiklippi, milles oli näha objekti, mis suurenes justnagu ta tuleks lähemale (on varem korduvalt näidatud, et katseisikud selliseid stiimuleid just nõnda tajuvad – miski läheneb suure kiirusega). Manipuleeriti seda, (1) kas selle läheneva stiimuli trajektoor oli suunatud katseisiku pihta (= on ohtlik) või ei ning seda, (2) kas läheneva stiimuli lõpp-positsioon läks kokku otsingukatse eesmärgi asukohaga või ei (ohtlike ja mitteohtlike lähenevate stiimulite lõpp-positsioon oli sama). See võimaldas uurida, kas ohustiimulid, mis kas on või ei ole trajektooriga katseisiku suunas, tõmbavad endale tähelepanu – kui tõmbavad, siis peaks reaktsioon ellipsile otsingukatses olema kiirem (sest tähelepanu oleks ohtliku stiimuli poolt õigesse positsiooni suunatud).

Tulemus oli huviäratav: kui lähenev stiimul oli trajektooril, mis oleks viinud põrkumiseni katseisikuga, siis olid reaktsiooniajad ellipsile tunduvalt kiiremad kui muudes tingimustes (ja ei olnud mõjutatud otsingut segavate objektide arvust). Kõige tähtsam oli muidugi see, et efekt ilmnes ainult ohtlikul trajektooril olnud stiimulite korral ja mitte stiimulite puhul, millel oli küll sama lõpp-positsioon, kuid mis polnud ohtliku trajektooriga. Niisiis tõmbavad potentsiaalselt ohtlikud stiimulid endale tähelepanu. Põneval kombel ei olnud katseisikud pärast katset teadlikud, et nende otsingutulemus oli mõjutatud eelnevast lähenevast stiimulist. Samuti ei olnud nad väidetavalt teadvustanud mingit vahet ohtlike ja mitteohtlike lähenevate stiimulite vahel – nende jaoks olid trajektoorid olnud sarnased. Kas see tähendab, et erinevus ohtlike ja mitteohtlike stiimulite vahel, mis mõjutas katseisikute tähelepanu ja reaktsioone, ei ole katseisikute jaoks teadvustatav? Kas teadvuseväline infotöötlus suudab teha eristusi, mida teadvustatud töötlus ei suuda?

Tehti kaks kontrolleksperimenti, mille eesmärgiks oli just uurida, kas katseisikud suudavad teadvustatult teha vahet ohtlike ja mitteohtlike trajektooridega stiimulite vahel. Nende tulemus näitas üheselt: põhikatses kasutatud lähenevaid stiimuleid katseisikud teadvustatult ohtlikeks ja mitteohtlikeks (ehk põrkuvateks ja mittepõrkuvateks) kategoriseerida ei suuda – nende tingimuste teadvustatud eristusvõime on peaaegu olematu. Niisiis on selle katse tulemused tõepoolest järgnevad: (1) teadvuseväline töötlus suudab eristada, kas lühidalt esitatud stiimul on katseisiku jaoks potentsiaalselt ohtlik või ei ning (2) kui katseisikud peavad teadvustatult otsustama, kas stiimul on ohtlik või ei, siis nad seda ei suuda.

Mida need tulemused siis tähendavad? Esiteks seda, et tähelepanu ja teadvus on erinevad – tähelepanu tõmbamine võib toimuda ka teadvuseväliselt. Teiseks, need tulemused toetavad teooriaid, mis väidavad, et teadvuseväline ja teadvustatud töötlus toimuvad mööda erinevaid töötlusteid: ühes tekib teadvus, teine juhib meie käitumist teadvuseväliselt. Kolmandaks, teadvuseväline töötlus võib olla täpsem kui teadvustatud töötlus.

Aga miks meile siis teadvus?

Allikas: Lin et al., in press, Current Biology: Capture of attention to threatening stimuli without perceptual awareness.

Teadvuseväline äratundmine

Ilmselt olete märganud, et vahel teeb blogisse kaastöid ka salapärane MH. Nüüd on aga suur rõõm teatada, et kaastööliste hulka lisandus ka Kristiina, kelle “spetsialiteediks” on mäluteadus. Loodame temalt ka edaspidi kaastöid saada ja julgustame ka kõiki teisi oma nähtut ja loetut kirja panema. Aitäh kõigile kirjutajatele ja lugejatele!

Meile võib tunduda, et mäletamine on väga teadlik protsess. Me kas mäletame või mitte; tänaval kohatud inimene kas tuleb tuttav ette või mitte. Me ei saa mäletada ja samal ajal mitte sellest mäletamisest teadlik olla. Või saame? Kas on võimalik sooritada mäluülesanne õigesti, ilma et me sellest ise vähimalgi määral teadlikud oleks?

Sellistele retoorilistele küsimustele järgneb tavaliselt dramaatiline vastus ning käesolev juhtum pole erandlik. Nature Neuroscience – ajuteaduste valdkonna mõjukaim teadusajakiri – avaldas käesoleva aasta jaanuaris artikli, mille autorid kirjeldavad teaduslikult fenomeni “teadvuseväline äratundmismälu“.

Joel Voss ja Ken Paller näitasid oma katsealustele abstraktseid kaleidoskoobipilte ning palusid need meelde jätta. Seejärel tuli mälutest, kus katsealused nägid järgemööda kahte kaleidoskoobipilti (millest ainult ühte oli varem näidatud) ning pidid otsustama, kumb oli “vana” (ehk siis, kumba oli varem näidatud). Katsealustel paluti kindlasti iga pildipaari puhul vastus anda. Kui katsealune oli oma vastuse andnud („uus“ või „vana“, vajutades ühele kahest nupust), pidi ta järgmisena vastama, kas ta “mäletas“, et oli seda pilti varem näinud; “teadis” et pilt oli tuttav, ehkki ei mäletanud selle nägemist; või “arvas” huupi, ilma et oleks vastuses vähimalgi määral kindel olnud. Niisiis, kolm vastusevarianti: „mäletasin“, „teadsin“ või „arvasin“. Viimase variandi puhul rõhutati, et see tuleks valida vaid siis, kui kumbki piltidest ei tulnud üldse tuttav ette ning nupule oli vajutatud ainult seetõttu, et instrueerimisel oli nõutud tingimata iga pildipaari puhul vastamist. Mäluülesande ajal mõõdeti ka EEG abil katsealuste ajuaktiivsust.

Nii jahmatav, kui see ka pole, olid huupi “arvamised” üsna täpsed. Sõltuvalt sellest, kuidas meeldejätmine oli organiseeritud, oli täpsete vastuste osakaal nendel kordadel, kui katsealused enda meelest huupi pakkusid, ligikaudu 65-80 protsenti. Sellist tulemust ei saa seletada ainult juhusega (juhuslik täpsus oleks 50%). Ning tõepoolest – EEG näitas, et kuigi katsealused ei suutnud õigesti “arvamise” korral teadlikult vana ja uut pilti eristada, suutis seda nende aju. Aju reaktsioon „arvamise“ tingimuses lahknes uute ja vanade piltide puhul väga vara, juba 175 millisekundist alates. Peamiselt jäid erinevused ajavahemikku 200-400 millisekundit pärast pildi ekraanileilmumist.

Väga lihtne selgitus katsetulemustele oleks, et kolme vastusevariandi (“mäletasin”, “teadsin” ja “arvasin”) puhul kogesid katsealused lihtsalt erineva tugevusega mälujälge – kui mälujälg oli väga tugev, siis katsealune „mäletas“; kui väga nõrk, siis “arvas”. Selline selgitus ennustaks, et EEG-ga mõõdetud erinevus vanade ja uute piltide vahel on kõigi kolme vastusetüübi korral sarnase mustriga – väljendub samas ajavahemikus ning samades elektroodides –, kuid on mäletamise korral kõige tugevam ning arvamise korral kõige nõrgem. Tulemused seda lihtsat seletust ei toeta. Voss ja Paller näitavad, et “mäletasin” ja “teadsin” vastuste korral käitus aju uute ja vanade piltide eristamisel hoopis teistmoodi kui ülalkirjeldatud “arvamise” tingimuses. (“Mäletamine” ja “teadmine” olid aga omavahel sarnased nagu kaks tilka vett.) Kuigi peanahalt mõõdetud EEG ei võimalda kindlalt öelda, kus huvipakkuv protsess ajus aset leidis, suudab see meetod siiski usaldusväärselt vahet teha kahe erinevalt töötava protsessi vahel – käesolevas katses niisiis ühelt poolt teadlik mäletamine/teadmine, teisalt teadvusele kättesaamatu protsess, mis viis õige vastuse andmiseni.

Kas see ongi alateadlik mälu? Ei. “Arvamise” puhul toiminud protsess ei kujutanud endast mälestust, mis olnuks mingil põhjusel teadvusest välja surutud, et kunagi hiljem sinna taas naasta. Alateadvus ning seal kummitavad kättesaamatud mälestused kuuluvad psühholoogia-alaste müütide valdkonda. Voss ja Paller selgitavad tulemusi hoopis nähtusega, mille nimi on praiming (priming). Praiming tähendab tajulise töötluse hõlbustumist tänu sellele, et sedasama stiimulit on hiljuti juba töödeldud – käesolevas katses oli “vana” kaleidoskoobipilti kord juba nähtud ning selle visuaalne töötlus kulges seetõttu sujuvamalt. Kuigi praimimine liigitatakse mäluprotsesside alla, ei ole see meile teadlikult märgatav. Ka kirjeldatud katses jääb teadmata, mismoodi nägi välja terve sündmusteahel alates pildi sujuvamast tajumisest õigele nupule vajutamiseni ning millisel töötlustasandil praimimine otsuselangetamist mõjutada suutis. Loodetavasti toob juba lähitulevik sellesse rohkem selgust.

Voss, J. & Paller, K. (2009). An electrophysiological signature of unconscious recognition memory. Nature Neuroscience, 12, 349-355.

Kristiina