Arhiiv

Archive for the ‘silmaliigutused ja teadvus’ Category

teadvuse tuba

veebruar 22, 2009 Lisa kommentaar

Kuna labori teadvust uurivad üksused ei toimi minu arvates veel mitte kõige efektiivsemalt, tegin üleskutse käia üle nädala reedeti koos mitteametliku tiitli “teadvuse klubi” (ingliskeeles kõlab paremini) all ning seal arutada ühiseid plaane ja ettevõtmisi.

Esimeseks kohtinguks tegin ettepaneku tulla välja teemade ja küsimustega, mis tunduvad huvitavad ja teaduslikult lahendatavad ja mida meie labor järgnevate aastate jooksul uurida võiks. ühena soojendusprobleemidest nimetasin ka siin blogis käsitletud probleemi teadvustamise ajahetke(de) määramise kohta, niisiis on igaüks, kes midagi arukat välja pakub, minu kaudu otsekohe esindatud ka meie klubihakatises.

Keskse teema nimetasin aga “visuaalse teadvuse võlukunstiks” – küsimus sellest, milline on meie fenomenaalne visuaalne teadvus tegelikult ja kuidas ta saab olla selline nagu ta on. Siin peitubki minu jaoks see “maagia” – 3 korda sekundis teeme silmaliigutusi, mistõttu pilt silme ees peaks hüppama, kuid ta on stabiilne; võrkkestal on valgustundlike retseptorite arv ja tüüp olenevalt kaugusest keskpunktist väga erinev, ajus saab see sama keskpunkt (foovea) esindatud ja analüüsitud palju rohkemate neuronite poolt, kuid meile näib, et kogu pilt on homogeenne – igal pool sarnane, nii fiksatsioonipunktis kui ka sellest eemal; kuidas saab teadvustatud kujutis olla nii selge ja ühemõtteline, olgugi et sisend võrkkestal on mürarohke ja ambivalentne? lisaks sellele tundub meile, et me näeme kõike, kuid tegelikult ei ole see tõsi, see on arvatavasti illusioon – kuidas ja millega on täidetud nägemise perifeersed piirkonnad, kus meil tegelikult informatsioon puudub? ühes küsimuses: kui nägemine koosneb tegelikult hüplikust, ebaühtlasest ja mürasest sisendist, siis kuidas on võimalik sellest tekitada “võluvat” teadvuskujutist? Kus on selle võluva teadvuskujutise neuronaalsed korrelaadid?

Kõlab keeruliselt. Ehk mõnelegi kõlab mõttetult. Miks aega raisata selle peale? Esiteks on tegu tõepoolest ja otseselt teadvuse uurimisega – need ja paljud seotud küsimused on otseselt olulised, vastamaks küsimusele “mis ja milline see fenomenaalne teadvus üldse on?”. Teiseks on selles suures grupis väga palju väga huvitavaid ja vastamata küsimusi (millest osad said eelmises lõigus mainitud). Kolmandaks olen aga silmas pidanud seda, millistel aladel meie klubi liikmed tugevad on – silmaliigutused, perifeerne nägemine, ennustuste ja mäluinfo põhjal teadvuse kujundamine. Muidugi võiks eesmärgiks seada “teadvuse suure probleemi lahendamise”, kuid ilmselt töötame aktiivselt koos siin mitte rohkem kui 2-3 aastat – tasub olla realistlik ja alustada sealt, kus tänu inimeste oskustele ja huvidele saaks tõepoolest ka midagi tehtud.

siiski on kõik lugejatepoolsed kommentaarid, soovid ja suunaandmised oodatud 🙂

Advertisements

vandenõuteooria (nagu ühes korralikus blogis olema peab)

jaanuar 29, 2009 1 kommentaar

need, kes blogiga algusest peale olnud on, teavad, et alustasime teadvuseteadlaste õudusunenäost, milleks olid imetillukesed silmaliigutused, mis tekivad siis, kui inimene üritab pilku paigal hoida. tegelikult pole mikrosakaadid sugugi ainult teadvuseteadlaste õudusunenägu – nad tekitavad probleeme igaühele, kes EEG abil seda (ehk kõige huvitavamat) gamma-sagedusriba uurida tahavad. see publikatsioon, mis 2008. aastal pani põntsu kogu EEG-uuringutele, on võrreldav eelmises postituses fMRIle pandud põntsuga (ainult selle vahega, et EEG-põntsu-artikkel oli üüratult vähem konstruktiivne kui fMRI-põntsutaja).

igal juhul, siin Frankfurdis, on mul nüüd selge, mis nende mikrosakaadidega tegelikult on – tegu on vandenõuga. evolutsioon pole mikrosakaade loonud sugugi mitte selleks, et pilti stabiliseerida (nagu rumalast peast siin blogis pakutud), vaid selleks, et firmad (nagu see siin), mis toodavad riist- ja tarkvara, mille abil on võimalik analüüsida silmaliigutusi, saaksid tohutuid kasumeid. tõepoolest, plaan oli geniaalne. silmaliigutusi on uuritud kogu aeg, aga töid, mis on tehtud vastava aparatuuri abil, on selgelt vähem kui neid, kus kasutatakse EEGd. Lisaks kasutati tihtipeale just odavamaid versioone silmaliigutuste uurimise masinatest. nüüd, kus on teada, et mikrosakaadid tekitavad EEG gamma-analüüsis artifakte, ostavad laborid üle terve maailma aparatuuri ja tarkvara, mille abil silmaliigutusi analüüsida. Ja nad ostavad just kallimaid masinaid, kus silmaliigutuste analüüsiks ei ole tarvis mitte katseisiku pähe mingit aparatuuri panna (seal on ju juba elektroodid), vaid kus silmaliigutusi jälgib kaugemalt tulev infrapunakiir.

Vandenõu! Te ei usu mind? mul oli eile võimalus lühidalt juttu puhuda ülalpool mainitud firma esindajaga. ütles, et käed ja jalad on tööd täis – rändab ühelt kontinendilt teisele, müüb igal pool oma tehnoloogiat. näiteks siin, Frankfurdi Aju-Uuringute Instituudis on ta nüüd käinud juba neli korda. Siia on ostetud viimase aasta jooksul 4 eye-trackerit. Lisaks testiti eile siin eye-trackerit, mis on sobiv MEG’ga ja mis maksab omakorda 10 000 Eurot rohkem kui tavaline EEG-ga sobiv eye-tracker. Summad on suured, numbrid on suured. Vandenõu on täiuslik. Ainus probleem on see, et pole veel hästi selge, kuidas silmaliigutuste aparatuuridega kauplevad härrad selle triki ikkagi ära tegid, et evolutsiooni käigus sellised silmaliigutused on välja arenenud, mis EEG-mõõtmist segavad … aga peagi mõtlen selle ka välja!

silmaliigutused ja aju (järg eelnevale)

jaanuar 4, 2009 9 kommentaari

Diskussioon läks nii ägedaks, et otsustasin õli tulle valada. Enne, kui asume uue kallale, võtame lühidalt kokku eelmises postituses ja eelkõige kommentaarides tekkinud diskussiooni sisu:

Fakt neuroteadusest – pideva muutumatu stimulatsiooni korral retseptorid meeleelundites ja vastavad neuronid adapteeruvad, st kui nad stimulatsiooni alguses vastasid tugevalt, siis aja möödudes sama stimulatsiooni jäädes nende vastuse kahaneb.
Järeldus – modaalsustes, kus ei toimu aktiivseid muutuseid retseptorites endis, kaob pideva stimulatsiooni korral peagi see pidev stimulatsioon teadvusest, olgugi et ta objektiivselt eksisteerib edasi. (heli vms võib teadvusesse tagasi tulla, kui sellele näiteks tähelepanu pöörata)
Fakt visuaalse modaalsuse kohta – umbes 3-4 korda sekundis uuendatakse võrkkestal paiknevat pilti tänu silmaliigutustele.
Esmane järeldusvisuaalses modaalsuses esinev „pildi pidevus“ tuleneb just nendest silmaliigutustest. (kui pilt võrkkestale fikseerida, seega silmaliigutuste vastu töötada, muutes sisendi muutumatuks, siis pilt kaob)
Järeldus 2 – olgugi et teadvus võiks olla kas kõigis modaalsustes sarnane või siis koosneda kõigi modaalsuste pidevast sisendist, ei pruugi see nii olla. Eelneva põhjal on põhjust arvata, et visuaalne modaalsus on kõrgemate imetajate puhul eriline – vaid seal toimub pidev aktiivne retseptoritele langeva info uuendus. Tuletame ka meelde, et suur osa imetajate ja inimese ajust on seotud just visuaalse info töötlemisega, palju rohkem kui on ajuressursse antud näiteks auditiivse info jaoks.

Muuhulgas toetab eelpool väljakäidud ideed ka kommenteerija Ökul tore näide sellest, et silmi rätikuga sulgedes ja kõrvu kinni-tropitades on meil siiski visuaalne kogemus „ümbritsevast (pimedusest)“ (=keskkonna visuaalne sisend pole visuaalse teadvuse jaoks tarvilik), aga kuulmise koha pealt pole nii kindel – kui silmad on kinni, siis nad liiguvad ikka, tekitades kogemusliku välja? Teada on ju ka see, et REM une ajal, kui me näeme unenägusid, silmad liiguvad. Kuidas on need silmaliigutused seotud une sisu või „unenäo pildi“ alalhoidmisega?

On üks põhimõtteline küsimus: kui me väidame, et silmaliigutused on seotud pildi alalhoidmise ja värskendamisega, siis mida me tegelikult teame silmaliigutuste efektide kohta ajus? Tänu viimaste aastate tööle teame me järgmist:

– silmaliigutused (kaasa arvatud mikrosakaadid) mõjutavad neuronaalseid vastuseid kogu visuaalses töötlushierarhias: võrkkestas, taalamuses, esmastes visuaalsetes keskustes, kõrgemates visuaalsetes keskustes
– vahetult enne ja silmaliigutuse enda ajal on vastavate neuronite vastus pidurdatud (arvatavasti selleks, et vähendada eelneva pildi mõju)
– vahetult pärast silmaliigutust on vastavate neuronite aktiivsus suurem:
– – vahetult pärast silmaliigutust suureneb neuronite impulsatsioonisagedus
– – aga suureneb ka neuronite sünkroniseeritus
– – silmaliigutus reorganiseerib neuronipopulatsioonide aktiivsuse faasid, nii et õiges faasis sisenev stiimul on paremini märgatav
– mikrosakaadid suurendavad / parandavad signaal-müra-suhtestust (SNR) visuaalses korteksis, tehes nõnda „nähtavaks“ nõrgad signaalid
– silmaliigutuse positiivne efekt on mõõdetav umbes 200 ms, seega ongi optimaalne teha umbes 3-4 silmaliigutust sekundis (sekundist ülejääv aeg kulub silmaliigutuse enda tegemisele), et neuroneid pidevalt „põnevil“ hoida.

Mis on see aktiivsus, mis tekitab mainitud efektid ajus? Loogiline mõte võiks olla, et see on silmaliigutuse tõttu tekkiv aktiivsus võrkkestal, aga see ei ole kindlasti mitte peamine faktor, sest silmaliigutustele järgnevaid aktiivsuspuhanguid võib mõõta ka pimedas! Lisaks tundub, et vastav aktiivsus ajukoores pigem eelneb uuendatud sisendi jõudmisele, justkui laotades sisendile punase vaiba = luues sisendile optimaalsed tingimused, et sisend saaks töödeldud. Niisiis, kust see signaal tuleb? Ajust endast! Ajus on ju olemas informatsioon selle kohta, millal silmaliigutusi tehakse, kuna silmaliigutused on kontrollitud aju enda poolt. Seega selgitus asjalugudele: kui aju saadab silmadesse käsu „nüüd liiguta“, siis saadab ta samaaegselt koopia sellest käsust ka visuaalsetesse keskustesse. See koopia mõjub visuaalsetele keskustele aktiveerivana (nagu „kofeiinilaks“ mu elukaaslastele ja paljudele teistele), erutades vastavaid ajukeskuseid just eelpool loetletud viisidel (tugevam vastus, parem sünkronisatsioon, täpsem faas = parem SNR), nii et infot töötlevad piirkonnad on valmis kohe sisenevaks uueks informatsiooniks.

Kogu selle teabe valguses jääb siiski selgusetuks, miks meie silme ees olev pilt nii stabiilne on. Nagu ma tutvustasin, käib kulisside taga äge „möll“, kus mitu korda sekundis liigutatakse silmi, mille tagajärjel muutub pilt võrkkestal, erutatakse erinevaid neuroneid, neuronid on vahel ägedalt ühtses lainetuses ja vahel mitte jne … kuidas luuakse selles tohuvabohus stabiilne ja kena pilt, mis ei võngu, ei teki ja ei kao, vaid lihtsalt on????? kuna meie visuaalne teadvus ongi see “kena ja stabiilne pilt”, siis on vastus küsimusele, kuidas hoolimata silmaliigutustest tekkivast jampsist meil pilt ühtlane on, otseselt oluline teadvuseteaduse jaoks. või mitte?

kas nägemine on nagu teised ?

jaanuar 3, 2009 9 kommentaari

nagu siit blogist ka lugeda on olnud võimalik, on mind viimasel ajal väga huvitanud küsimus, kuidas on võimalik, et meil kogu aeg stabiilne visuaalne pilt “ees” on. siia on peidetud kaks küsimust – üks on seotud stabiilsusega, kusjuures probleem tuleneb sellest, et silmad tegelikult mitu korda sekundis liiguvad ja seega ka pilti võrkkestal mitu korda sekundis nihutavad. teine küsimus on seoses sellega, et meil see pilt kogu aeg silme ees on. näiliselt on meil nimelt kogu aeg midagi silme ees.

kui nüüd tuleme meie sõprade VatsOni ja Hobbesi seikluse juurde, siis tasuks küsida – kas see on nii ka auditiivses modaalsuses = kuulmises. kas ka kuulmises on meil “kõlapilt” kogu aeg kõrvus? kui olen seda küsimust esitanud väga intelligentsetele kaasinimestele, siis olen enamasti vastuseks saanud “jah”. see tähendab, et enamasti arvatakse, et meil on ka kuulmises (ja edasi ka taktiilses modaalsuses jne) kogu aeg mingi tajusisu olemas.

see sobib tänapäeva teadvuseteaduse vaatega: uurime esiteks nägemist, siis oskame öelda midagi ka teiste modaalsuste teadvuse neuronaalse korrelaatide kohta, sest kõikides modaalsustes on teadvus ilmselt sarnane fenomen.

kas ikka on? kas ikka tõepoolest on meil lisaks visuaalsele pildile kogu aeg ka “helipilt kõrvus” (“puutetunne nahal” jne)?

minu arvates on peamine argument kuulmise jms kohta “jah” ütlemiseks ehk visuaalse modaalsusega paralleelide tõmbamiseks just see, et tehakse eeldus, et asi peaks kõikides modaalsustes sarnane olema. aga see on vaid eeldus, mis ei pea olema õige.

üks argument selle kohta, miks visuaalses modaalsuses võiks asi olla teistmoodi: need neetud silmaliigutused. mitu korda sekundis liigutatakse pilti võrkkestal vaid tänu sellele, et silmad liiguvad – silmade liigutused nihutavad pilti teistele fotoretseptoritele, mis on ühenduses teiste neuronitega visuaalses korteksis. kas keegi suudaks tuua inimese puhul vastava näite auditiivsest või mõnest muust modaalsusest?? mulle tundub, et ei. teiste loomade puhul on asi teisiti: mitmed närilised näiteks “nuusivad” ka mitu korda sekundis, aga nende silmad ei pruugi nii tihti liikuda.

me teame, et silmaliigutused on seotud “pildi” alalhoidmisega – kui pilt võrkkesta suhtes fikseerida, siis kaob ta peagi teadvusest. miks siis ei võiks me öelda, et kuna meil on selline spetsiaalne “pildi alalhoiu mehhanism” ainult visuaalses modaalsuses, siis on meil ka see “pidev pilt” ainult visuaalses modaalsuses. ehk pole visuaalne modaalsus siiski mitte kõiges ja mitte alati sarnane teistele modaalsustele?

minu hüpotees: “Pidev pilt” sõltub pidevatest silmaliigutustest. kuna teistes modaalsustes inimese puhul midagi analoogset pole, siis pole seal ka pidevat (heli, tunde jms) pilti. mida arvatakse?

hüppab ja pilgutab

detsember 9, 2008 1 kommentaar

kujutage ette, et olete oma reisidel jõudnud muuseumisse, kus on teie lemmikmaali originaal. te vaatate seda. nüüd kujutage ette, et maali taga on mingi mehhanism, mis teda igas sekundis mitu korda üles-alla vasakule-paremale liigutab. veel hullem: keegi “naljavend” klõpsutab ruumi valgustust, nii et vahepeal on ruumis pime, vahepeal valge. oleks ju tüütu? oleks, aga tõsiasi on, et meie silmad liiguvad just nõnda – igas sekundis võib toimuda mitu sakaadi, mille jooksul pilt nihutatakse “ühest nurgast teise”, lisaks toimuvad kurikuulsad mikrosakaadid ka suurte silmaliigutuste vahepeal. peale selle pilgutame me oma silmi paar korda kümne sekundi jooksul. kui keegi neid mainitud trikke teeks sel ajal, kui te pilti vaatate, siis oleks maali nautimine peaaegu võimatu. huvitavaks teebki asja see, et tegelikult muutub pilt meie võrkkestal täpselt nii nagu keegi teeks meie kulul lolli nalja – teda liigutatakse edasi-tagasi ja vahepeal kaotatakse üldse. põnev küsimus on, kuidas sellest hoolimata meie teadvustatud nägemine nii stabiilne on: kuidas hoolimata sellest, et võrkkestal pilt kogu aeg hüppab ja vahepeal sootuks ära kaob, on meil “silme ees” kogu aeg stabiilne teadvustatud nägemine??

kui me võrdleme situatsiooni, kus isik seisab maali ees ja ta silmad liiguvad ja pilgutavad, situatsiooniga, kus silmad on paigal ja ei pilguta, kuid kus maali liigutakse samas taktis ja vahepeal tehakse ruum tumedaks, siis esimesel juhul on tegu meie jaoks igapäevase, suisa igahetkelise situatsiooniga, teisel juhul aga oleme ilmselt küllaltki pahased katse läbiviijate peale, mis sest, et võrkkestal muutub ja kaob pilt sama moodi. oluline vahe nende kahe tingimuse vahel on see, et esimesel juhul aju teab, millal silmaliigutused toimuvad, kuhu suunas nad toimuvad ja millal silmi pilgutatakse. seega saab aju ennustada, milline muster järgnevalt võrkkestale langeb ja teab ka mingite mehhanismide abil silmaliigutuste või -pilgutuste ajal pilti stabiilsena hoida. hämmastav on see, et (ilma detailidesse laskumata) neuronid, mis töötlevad mingit visuaalse välja osa, hakkavad vahetult enne silmaliigutust töötlema ka seda visuaalse välja osa, mis langeks nende “tööülesannete” hulka alles pärast silmaliigutust. see on oluline vihje, mis võrratul kujul annab märku sellest, kuidas aju “hüppamisest ja pilgutamisest” jagu saab.

selle mõistmine, et silmaliigutused ja pilgutused viskavad ja kustutavad võrkkestale saabuvat pilti pea iga sekund, tekitab olulise mõistatuse: miks on teadvustatud nägemine nii stabiilne? oluline on küsida, kas see, kui me mõistame, kuidas pilt stabiilsena hoitakse, aitab meid edasi selle mõistmisel, millised neuronaalsed protsessid võimaldavad teadvustatud nägemist. näiteks: visuaalsed piirkonnad, mis on suuresti mõjutatud pilgutustest ja silmaliigutustest, ei ole tõsiseltvõetavad kandidaadid teadvuse neuronaalsete korrelaatide (TNK) jaoks; visuaalsed piirkonnad, mis näitavad representatsioonide püsivust silmaliigutuste ja pilgutuste ajal, on TNK jaoks palju lubavamad. huvitav on see, et kuskil ajus ei ole salvestatud püsivat pilti kogu ümbritsevast (nagu see meile teadvustatult tundub) – järelikult pole probleemiks mitte selle juba ajus eksisteeriva “püsiva pildi” teadvustatuks tegemine, vaid esiteks selle püsiva pildi kokkupanek. võimalik, et see pilt pannakse kokku ainult teadvuses, eksklusiivselt. võimalik, et selle pildi kokkupanek on vahetult seotud teadvuse funktsiooni ja mõistatusega. hüppab ja pilgutab, aga mitte teadvuses.

update: mikrosakaadid ja gamma

oktoober 24, 2008 3 kommentaari

päris blogipidamise alguses sai räägitud kivirahnudest, mida EEGga teadvuse neurokorrelaatide (ja muu) otsimisele viskasid kolleegid Yuval-Greenberg jt (postitus ise siin). nagu juba tookord kirjutasin, oleks huvitav teada, mida need mikrosakaadid tegelikult ajuaktiivsusele teevad. üht-teist me juba teame (Martinez-Conde jt tööd sajandi algusest), kuna aga eelpool mainitud kriitika käis just selle kohta, et EEG’ga mõõdetud gammasageduslik aktiivsus on põhjustatud mikrosakaadidest, siis on huvitav ja oluline teada, et nüüd tõepoolest mitmel pool uuritaksegi seda, mida siis need mikrosakaadid ikkagi rütmilises ajuaktiivsuses ja eriti gammasageduslikul aktiivsusribal muudavad: 1) nagu raporteerisin, käib Melloni laboris Frankfurdis vastava katse ülesseadmine, et uurida, mida mikrosakaadid gammasageduslikus EEG-aktiivsuses põhjustavad ja 2) nüüd leidsin, et gamma-aktiivsuse selle sajandi tähtsaima nime Pascal Friesi grupist on sel aastal ühel konverentsil esitatud peiper “Microsaccades Dynamically Modulate Gamma-band Synchronization in Macaque Visual Cortex.”. (ilmselt võib siis vastavat publikatsiooni oodata 2009. aasta alguses). lahe, nii peabki. see ongi teadus.

kuidas mittekeskendumine vahel kasu toob …

oktoober 13, 2008 2 kommentaari

motiveerituna Sveni algatatud kommentaaridest “lutsu teemas” kirjeldan lühidalt ühte uuringut, kus veenvalt näidati, et liigne keskendumine vastavas katseolukorras on tegelikult tulemuste järgi ebaefektiivne.

nimelt on 90ndate keskelt teada üks eksperimentaalne fenomen – tähelepanu silmapilgutus (ingl k: attentional blink), mis seisneb selles, et kui fiksatsioonist üksteise järel esitada mitu objekti ja nende vahed on piisavalt väiksed ja anda sealjuures näiteks ülesanne märgata numbrireas kahte tähte (näiteks esitatakse keskpunktist 8 4 A 7 1 H 0 8), siis on teise tähe äratundmine teatud ajavahemikus pärast esimest tähte väga kehvakene – teine täht ei jõua kuni pooltel katsekordadest teadvusesse. (elav näide näiteks siin)

Hiljuti näitasid Hollandis pesitsevad teadlased aga väga huvitavat efekti: kui selle küllaltki raske tähelepanuülesande juures öelda katseisikutele “mõtle katse ajal hoopis oma viimasest puhkusest” või anda talle kuulata muusikat (120 beats per minute), siis selle teise eesmärkobjekti (tähe) äratundmine paranes oluliselt, muusika grupis tähelepanu silmapilgutuse efekt peaaegu et kadus üldse!

see ei tähenda, et muusika saatel igat ülesannet parem lahendada oleks, kuid mõnes situatsioonis võib “muss” tulemusi parandada. huvitav küsimus on muidugi “miks?” – milline mehhanism seisab selle efekti taga? võimalik, et muusika lihtsalt tõstab üldist erutustaset ajus ja seetõttu teadvustab katseisik lihtsalt eesmärkobjekte lihtsamalt, kuid põhjused päris selged veel pole. Sveni kommentaari peale mõeldes pean tõdema, et lõppude lõpuks võivad tulemusi mõjutada ka need müstilised mikrosakaadid – kui tähelepanu on hajutatum, siis toimub rohkem neid miniatuurseid silmaliigutusi ja nagu me juba varem nägime, on mikrosakaadide rohkus korrelatsioonis parema teadvustamisega (vt postitus mikrosakaadidest). kes teab, kes teab.