teadvusest, avameelselt

Kirjutan aegamööda vastuseid Tiidule, aga alustan hoopis Alari kommentaarist

Ma ei tea kas teadvuse uurijad seda teemat uurivad, kuid psühholoogiast on hästi teada, et kui on mingi uskumuste süsteem, siis igat järgnevat informatsiooni interpreteeritakse selle uskumuste süsteemi valguses. Mitte sobivad väited kustutakse ära, moondatakse jne. Freudi psühholoogilised kaitsemehhanismid toimivad ka kõigi teadlaste puhul. Ja minu hinnangul viib teadvuse uurimine paratamatult materiaalsest paradigmast eemale, kui julgetakse kõik küsimused lõpuni esitada ning ei kardeta kognitiivset dissonantsi

Või on just nii, et kui kõik küsimused lõpuni uurida ning mitte karta kognitiivset dissonantsi, jõutakse paratamatult järeldusele, et teadvus on ajus?

Alari kommentaar esitab pisut eksitava pildi teadlasest: head teadlased alati kahtlevad varasemates uskumussüsteemides; tihti on teadlase üks soov eelnevaid arusaamu vangutada; leida see, kus autoriteedid eksivad. Oma igapäevatöös üritan tihti leida vigu oma kolleegide mõtlemises ja oleme varasemat uskumussüsteemi lahti lammutanud nii teadvuseteaduses kui ka süsteemide ajuteaduses. Võiks öelda, et headel päevadel lähebki muu töö põhiaur sellele, et mõelda, mis teised teadlased valesti on mõelnud. Ärge kunagi alahinnake seda, kui palju ja kui põhjalikult teadlased mingi probleemi üle mõtlevad! Võttes näiteks teadvuseuuringud: kui tavainimene jõuab ehk oma muu töö kõrvalt teadvuse kohta lugeda tunni päevas, siis teadvuseteadlane tegeleb teadvuse uurimisega 8-10 tundi päevas, aastaid järjest.

Usun, et pea iga teadvuseuurija on vähemalt korra kaalunud võimalust, et teadvus pole ajus. Ka ma ise alustasin just sellest seisukohast,  ka mina ise ei tahtnud alguses kuidagi nõustuda väitega, et teadvus on vahetult seotud aju tööga. Ma alustasin oma teadvuseuuringuid, uskudes et teadvus on midagi ajust muud, ja tahan teiega järgnevalt jagada osa nendest põhjustest, miks ma oma algset seisukohta muutsin.

 

Teadvus ja aju on tihedalt seotud

Üks tugevamaid tõendeid väitele, et teadvus on ajus, on see, et mingi kindla ajupiirkonna töö häirimine muudab vastavat spetsiifilist osa teadvuselamusest. See tähendab, et ajupiirkonna A mõjutamine mõjutab teadvuses aspekti A’, ajupiirkonna B mõjutamine aspekti B’ jne. Kui teadvus ei ole ajus, siis miks peaks taoline seaduspärasus leiduma? Vaatleme seda tõendusmaterjali lähemalt.

Uurides ajukahjustusega patsiente, selgub, et osadel neist on väga kindlapiirilised puudujäägid teadvuselamuses. Näiteks mõni neist ei teadvusta liikumist, mõni teine ei teadvusta värve, mõni ei teadvusta kujusid või koguni ainult nägusid. Olulisel kombel on need defitsiidid teadvuselamuses süstemaatiliselt seotud kahjustuste asukohaga ajus. Ükskõik millisel patsiendil, kellel on kahjustus ajupiirkonnas MT/V5, on häiritud liikumise teadvustamine. Kui patsiendil on kahjustatud teatud osa alumisest oimusagarast, ei teadvusta ta enam objekte. Huvitaval kombel võib ta siiski suuta neid samu objekte haarata, reguleerides isegi oma haarde suurust vastavalt objekti kujule ja suurusele, mida ta ei teadvusta. Seega selline kahjustus viib ainult objektide teadvustamise kadumiseni. On palju patsiente, kes näevad hästi objekte, kuid ei suuda teadvustada nägusid. Jällegi, nende puudujäägid teadvuselamuses on selgitatavad kindlapiiriliste kahjustustega ajukeskustes, mis on seotud nägude töötlemisega.

Seega ajukahjustuste poolt tekitatavad puudujäägid teadvuselamuses on hämmastavalt täpselt seotud sellega, milliste ajupiirkondade töö on ajukahjustuse tagajärjel häiritud.

Kui te arvate, et see pole piisavalt hea tõendusmaterjal, siis ma võin tulla teie juurde, avada teie kolba ja toppida teile ajju mõned elektroodid. Lastes nendest elektroodidest läbi pisut elektrivoolu oleks mul võimalik mõjutada seda, mida te teadvuslikult kogete. Stimuleerides teie visuaalset korteksit, siin kukla lähedal, võiksin teie teadvusesse tekitada valgussähvatusi. Selle jaoks ei ole meil tegelikult isegi tarvis teie kolpa avada – me võime valgussähvatusi teie teadvusesse tekitada ka väljaspool aju toimuva magnetstimulatsiooni abil. Transkraniaalse magnetstimulatsiooni (TMS) katseid oleme läbi viinud ka Tallinnas, Talis Bachmanni laboris. TMSi abil on võimalik valikuliselt pärssida mõne katsetajat huvitava ajupiirkonna talitust. Nii muutub võimalikuks sooritada „virtuaalseid ajukahjustusi“ – ajukahjustusi, mis tekivad tänu TMSile ja kaovad niipea, kui TMSi mõju lakkab. Nõnda saab näiteks piirkonda MT/V5 stimuleerides häirida hetkeks katseisiku liikumistaju või piirkonda V1 stimuleerides lühiajaliselt kaotada osa tema nägemisväljast, kusjuures taaskord on see, milline osa nägemisväljast kaob, täpselt seotud sellega, millisesse V1 osasse katsetaja TMSi rakendab. See on üsna muljetavaldav, et täiesti tervel katseisikul on võimalik tekitada defitsiite teadvuselamuses, mõjutades magnetiga tema aju! Veelgi enam, muutes natukene stimulatsiooni parameetreid, on võimalik teadvuselamusi ka tekitada. Näiteks kui stimuleerida neidsamu V1 piirkondi, siis teadvustab katseisik sähvatusi – fosfeene. Kui aga stimuleerida piirkonda MT/V5, võib katseisik teadvustada liikuvaid fosfeene. 

Need tänapäevased tööd sobivad kokku 20. sajandi keskpaigas saadud tulemustega, kus selgus, et patsientide poolt aju elektrilise stimuleerimise tagajärjel kogetud teadvusmuljed on süstemaatiliselt seotud sellega, millist ajupiirkonda parajasti elektriliselt stimuleeriti. Näiteks hippocampuse lähistel võiks selline stimulatsioon valgussähvatuste asemel tekitada keeruliste mälusisude taasesitamise – näiteks võiksite järsku oma vaimusilmas taaskogeda oma esimest koolipäeva. Kokkuvõttes on teadvuselamuse erinevad aspektid väga kindlalt ja seaduspäraselt seotud erinevate ajupiirkondade tööga ja nende töö pärssimine või muutmine viib defitsiitide või muutusteni vastavates teadvuselamuse aspektides. Kui teadvus oleks midagi ajust erinevat, siis miks peaks see nii olema?

 

Palun lükake ümber väide, et teadvus on ajus

On tähtis mõista, et piisaks vaid ühest teaduslikust faktist selle kohta, et eksisteerib midagi taolist nagu vaim või hing või midagi ajust sõltumatut, näitamaks et me oleme midagi enamat kui vaid aju. Ehk on mõni teist kuulnud kehavälistest kogemustest? Sellised lood, kus inimesed räägivad, kuidas nende vaim oma kehast väljus, oleks ju kaunis vastutõend kogu sellele ideele, et meie olemus on ajus. Samas ajus võib igasugu naljakaid ettekujutusi tekkida.

Võtame vaatluse alla surmalähedased kogemused, kus inimesed näiteks pärast elustamist haiglapalatis pajatavad sellest, kuidas nad rändasid tundmatutes maailmades, nägid tunnelit, jumalat ja surnud sugulasi. Ma ei väida, et sellised kogemused on väljamõeldised. See, et südame seiskumise korral tekivad inimesel väga kummalised teadvuselamused, on ajuteaduse seisukohast täiesti oodatav – kui hapnikurikas veri hakkab ajust otsa saama, siis see on ka aju jaoks väga kummaline olukord, mis viib kordumatute ajuaktiivsusmustriteni, mis otse loomulikult on seotud eriliste teadvuselamustega. Juba väike doos hallutsionogeenset ainet tekitab meile kentsakaid teadvuselamusi ja visioone – on täiesti loogiline, et hapnikurikka vere puudumisest tingitud totaalne muutus on palju võimsam ja viib ka palju kentsakamate teadvusfenomenideni.

Surmalähedaste kogemuste juurde käivad tihti aga ka kehast väljumise kogemused. Ma ei väida, et kehast väljumise kogemused on väljamõeldised. Sellisel kummalisel hetkel võivad need kummalised ajuaktiivsusmustrid tõepoolest luua teadvuselamuse justkui oleks inimene oma kehast väljunud. See teadvuselamus võib tõesti tekkida, aga ta tekib ajus. Me ka teame, et aju teatud piirkonda elektriliselt stimuleerides on võimalik luua teadvuselamus kehavälisest kogemusest. Mõelge: kui teie aju teatud piirkonnast stimuleerida, tunnete, et olete oma kehast väljumas. Sellised kehavälised kogemused tekivad ajus ja on täiesti kooskõlas ajuteadusega.

Kindlasti on neid, kes tõttaks viitama inimeste lugudele, kus nad on kehaväliste kogemuste korral midagi näinud või kuulnud, mida muidu poleks kuidagi saanud näha või kuulda. Kahjuks teadustöö sellist fenomeni ei toeta. Vähemalt põhimõtteliselt oleks väga väga lihtne kindlaks teha kehaväliste kogemuste eksisteerimist: tuleks kuskile, kus patsient seda oma voodist ei näe, asetada mingi objekt, ja pärast patsiendilt selle kohta midagi pärida. (või hästi kontrollitud variandis, et välistada arstide ja õdede mõju, võib nt kapi peale suurelt kirjutada mingi sõna ja pärast küsida, mis sõna see oli?) See on teaduslikus mõttes väga lihtne katse. Ja seda katset on korduvalt mitmel pool maailmas läbi viidud. Ühes hiljutises ülevaateartiklis kirjutab surmalähedasi kogemusi uuriv teadlane: “Until now, however, there has been no published case where a patient has perceived this hidden sign” (Van Lommel, 2011, p. 23). Oluline on märkida, et see teadlane ise usub, et surmalähedased kogemused näitavad just seda, et teadvus on ajust erinev, seega ei tasu teda kahtlustada millegi varjamises. Minu probleem on järgnev: mul oleks väga hea meel, kui me saaksime veenvalt näidata, et teadvus võib eksisteerida ajust eraldi. Kuid kui on selline lihtne katse ja mitte kuskil kõigi nende surmalähedaste kogemuste ajal mitte keegi pole seda katset läbinud (st märki või sõna või objekti raporteerida suutnud), siis pole mul teaduslikku alust uskuda, et surmalähedased kogemused näitavad midagi selle kohta, et teadvus võib ajust eraldi eksisteerida.

Kui isegi neid erilisi teadvusseisundeid, mida peetakse tõenditeks teadvuse ja aju sõltumatuse kohta, on võimalik mõjutada ja esile kutsuda, mõjutades aju, siis on üsna loogiline järeldus, et teadvus on tõesti ajus. Seega praegusel hetkel, nende teaduslike tõendusmaterjalide valguses, mis me oleme tänaseks päevaks kogunud, on teaduslikult mõistlik arvata, et kogu meie „vaimne“ olemus on tõepoolest just mingisugune ajuaktiivsus.

 

Teadvus on ajus?

On võimalik, et me peame oma teaduslikku maailmapilti pisut laiendama, et selgitada teadvust. Me ei tea veel. Võin nõustuda, et oleks arrogantne arvata, et see, mis me praegu maailma ja universumi kohta teame, on kõik, mis teada on. Näiteks Aristoteles oli ka väga tark mees, kuid arvas, et aju on vaid vere jahutamiseks – võib olla, et viiekümne aasta pärast naerdakse ka meie praeguste tühiste hüpoteeside ja ideede üle.

Seega ei tasu liiga kinni hoida praegustest ideedest ja teooriatest, vaid tuleb olla avatud meelega ja teha teadust, teha katseid, et oma parimaid ideid testida. Kui tulevikus tehtavad paremad katsed veenavad meid, et teadvus on midagi hoopiski ajust erinevat, siis see on väga tore, siis me teame rohkem. Teadus ei seisne mitte oma ideede vankumatus kaitsmises, vaid avatud meeles ja soovis oma enda ideid vangutada.

Me hetkel ei tea ja ei oska ette ennustada, milline täpselt on teadvuse suure probleemi lahendus. Kuid parim, mis me praegusel hetkel teha saame, on teha teaduslikku uurimistööd ja hoida silmad-kõrvad üllatusteks lahti.

Muljeid ja katseid teadvuse kohta

Ega see teadvuse uurimine pole naljaasi. Mul endalgi võtab vähemalt iga aasta lõpus korra keele vestile ja hakkan kahtlema endas, teadvuses ja maailmas. Näiteks 2013. aasta alguses, 2014. aasta alguses ja 2014. aasta lõpus ahastasin pisut selle teadvuse probleemi üle!

Igal juhul Endel Põder, kes meil siin blogis ka tihti vahvalt sõna võtab, on EPLi blogis kirjutanud provokatiivse loo “Subjektiivseid muljeid teadvuse uurimisest“.

Meie muidugi tasapisi seda teadvuse uurimist ikka jätkame, seega ongi tore teatada, et Renate sai lõpuks avaldatud ühe “kauatehtud kaunikese” – artikkel sellest, mis on teadvuse üldised neurokorrelaadid, kui kasutada palju erinevaid stiimuleid. Selgus, et need teadvuse neurokorrelaadid võivad olla väga erineva algusajaga, olenevalt sellest, milliseid katsekordi parajasti analüüsida. See on üsna tüütu, aga loodetavasti ka kolleegide arvates oluline tulemus.

Renate lendas pesast välja

Üks peamisi põhjuseid, miks ma Eestisse tagasi tulin, oli see, et ma tahtsin aidata kohalikke tudengeid nende esimestes katsetustes aju- ja teadvuseteaduses. On tore näha, kuidas noorest inimesest saab noorteadlane ja siis teadlane. Lõpuks on paljud need noored minust targemad. Aga nagu prof. Maimets mulle oma poja pulmas ütles: “On kõige tähtsam, et nii lihastel kui ka akadeemilistel lastel läheks paremini kui endal”.

Renate Rutikuga kohtusin esimest korda kunagi 2007. või 2008. aastal Berliinis – oli väike naljakas ja lõbus rastapatsidega tütarlaps. Poleks tollal osanud arvata, et me koos nii palju teeme. Kuid õnneks on nii olnud. Aastast 2010 oleme koos teadustööd teinud, esiteks Frankfurdis ja aasta 2011 sügisest Talis Bachmanni laboris. On olnud vinge sõit!

See reis on nüüd läbi. Renate sai teenitult ja mulle mitte väga üllatuslikul kombel just oma doktoritöö eest kõrgeima hinde. Tema doktoritööst on tore lugu Novaatoris. Kaitsmisel oli oponendiks Marcello Massimini, kelle töö on mind palju inspireerinud ja kellega meil selgi korral oli mitu vahvat vestlust. Ühe neist vestlustest panin Novaatori jaoks paberile ka.

On harjumatu, et Renate on juba suur – vahel ikka tahaks talle veel mõne soovituse anda, kuid üritan end tagasi hoida. Ma teadsin juba ammu, et Renatest saab hea teadlane, kuid see täiskasvanuks saamine läks tal minu jaoks ikka liigagi kiiresti! On tore, et mul on veel lapsi, muidu hakkaks täitsa kurb kohe. Renatele soovin eelkõige õnne, sest töökas ja usin ja nupukas ta juba on.

Uudiseid siit ja sealtpoolt lahte

Häid artikleid on ilmunud palju, aga jagan hoopis uudiseid:

Horisondis hakkas alates mai numbrist ilmuma sari “Mõtlemise masinavärk”, mille esimese loo autoriteks oleme mina ja Andres Laan. Esimese loo pealkirjaks on “Tee aju mõistmiseni: ikka tasa ja targu” ja sissejuhatav lõik kostab nii:

Ajul on meie käitumiste koordineerimisel ja teadvuselamuste loomisel eriline roll. Aju talitlemise mõistmine on küll keeruline, ent teadlastel on aju saladuste lahtimuukimisel siiski õnnestunud teha mitmeid edusamme ja nihutada piirjoont meile mõistetavate ja mõistatuslike nähtuste vahel.

Head lugemist!

See suvi on teadvuseteadus Euroopas! Kõige lähem üritus on koguni Helsingis. Sinna ujub kohale ka meie delegatsioon. Kuna esindan ja asendan ka oma endist ülemust, siis on mul koguni kaks ettekannet. Tobeda planeerimisapsu tõttu on mõlemad jutusarjad, kus ma osa võtan, täpselt samal ajal. Veelgi tobedam oli algne ajakava, kus ma pidin mõlemal juhul ettekannet pidama täpselt samal ajal. Kuna ma enda kloonimisega hakkama ei saanud, kasutasime vanamoodsamat lahendust ja nihutasime ühte ettekannet. Ühes ettekandes pajatan oma doktoritööst – sellest, kuidas me teadvuseuuringutega rahul pole, kuidas lokaalne gammavastus pole teadvuse marker ja kuidas sünkroniseerimisel ka vesi ahjus on. Siis jooksen ühest ruumist teise ja jutustan pikemalt Mihkel Stammi magistritööst, mis nüüdseks ka edukalt avaldatud on.

Ja kui Soomest tagasi, siis algab Tartus fantastiline arvutusliku ajuteaduse suvekool. Siin on superkangelaseks Toomas Kirt, kes kogu selle peo püsti pani ja teised superkangelased Eestisse kutsus. Nädal täis tarkusi ja toredaid inimesi.

Kõigile toredat suveaega!

Avatud meelega

Olen viimased nädalad olnud sunnitud kirjatööd tegema vasaku käega, seega pole imestada, et siin ajaveebis veerevad ringi vaid heinapallid! Ega ma tänagi pikalt ei kirjuta, aga viitan sellele, mida teised on kirjutanud.

Nimelt on Thomas Metzinger ja Jennifer Windt kokku pannud väga muljetavaldava artikliseeria teadvuseuuringute jaoks kesksetel teemadel. Kogumik OPEN MIND sisaldab 1545 (!!) lehekülge tihedat teksti, kusjuures autoriteks on nii oma ala parimad (Block, Singer, Lamme, Haynes ..) kui ka noorteadlased, kes gurude artikleid kommenteerivad. Formaadiks on põhiartikkel, sellele järgnev pisut kriitiline ja mõtisklev kommentaar ja siis põhiartikli autori vastus. Suurepärane kogumik! Lugege või sirvige kõiki tükke, aga järgnevalt paar nopet:

John-Dylan Haynes on üks neist, kes tõi niiöelda mõtetelugemismeetodid ajuteadusesse. Ta on neid meetodeid korduvalt kasutanud teadvuseteaduse hüvanguks. Oma artiklis võtab ta kokku mõned hiljutised katsed lugeda välja katseisikute teadvuse sisu prefrontaalsest korteksist. See küsimusepüstitus on oluline, sest globaalse tööruumi teooria väidab, et prefrontaalne korteks on vahetult seotud teadvuselamusega. Haynes aga näitab, et sealt pole võimalik välja lugeda teavet selle kohta, mida täpselt katseisik parajasti näeb või mõtleb. Seega on see korralik (ja väga teretulnud) kaigas globaalse tööruumi teooria kodaratesse. Haynesi kirjatükki kommenteerib mu doktorantuurikaaslane Caspar, kelle põhisõnumeid on kaks: 1) mõtetelugemismeetodid ei pruugi olla piisavalt tundlikud, et prefrontaalsest korteksist leida vahetut teavet teadvuselamuse kohta; 2) teadvus võib põhineda erinevate ajupiirkondade neuronipopulatsioonide omavahelisel sünkroonsusel. Haynes vastab mõlemale punktile ja märgib, et pole head tõendusmaterjali selle kohta, et sünkroniseerimismustrid kannaksid otsest teavet teadvuselamuse kohta (st et sünkroniseerimismustritest oleks võimalik välja lugeda, mida katseisik parajasti teadvustab).

Lamme jahub ikka meeleldi oma teooriast, millest ma pikalt pajatama ei hakka. Tema artiklist koorub aga ka oluline ennustus: teadvustamata töötlus ei suuda eristada kujundit taustast teatud tunnuste (incremental grouping) põhjal. Kas keegi viitsiks teha eksperimendi, mis näitab vastupidist? Huvitavam on tema artiklile suunatud kommentaar, mille autoriks on mu endine boss Lucia. Nimelt selles artiklis visandab Lucia piirjooned sellest, millised saavad olema tema uue uurimisgrupi peamised teemad. Neid kontuure võib leida antud kommentaari punktides 2 ja 3. Lucia arvab, et iga teadvuseteooria peab selgitama, kuidas eelnev kogemus mõjutab taju (sest taju on igal hetkel mälusisude mängukann). Lisaks on ta seisukohal, et teadvustamist eristab teadvusevälisest töötlusest ajaline skaala – teadvusevälised protsessid suudavad töödelda vahetut teavet, teadvus on seotud integratsiooniga pikemal ajaskaalal.

Eelneva kogemuse roll teadvuse kujundamisel on igal juhul tõusnud esiplaanile, kuna ajuteaduses (ja ka psühholoogiateaduses) on hakanud domineerima ennustava kodeerimise teooria. Lamme oma tükis on selle teooria suhtes skeptiline, optimistlikumat ülevaadet pakuvad Hohwy ja Seth. Suhtugem sellesse ideesse avatud meelega!

Head lugemist!

Värvipimedus teadvustatud värvi suhtes

Kujutage ette, et teile näidatakse 150 millisekundi vältel erinevates ruumipositsioonides nelja stiimulit, millest ainult üks on värviline, teised igavalt mustad. Seejärel need stiimulid maskeeritakse ja ekraanile ilmub küsimus: „Millisel ruumipositsioonil asus värviline stiimul?“ Saate vajutada ühte neljast nupust, et oma vastust sellele küsimusele anda. Illustreeriv joonis ka:

Teete seda ülesannet 155 korda. Iga kord on ekraanil üks värviline täht, mis on valitud erineva viieteistkümne tähe hulgast, mille värv on valitud nelja erineva seast ja mis asub igal katsekorral juhuslikult ühel neljast ruumipositsioonist. Te ei eksi kordagi. See ei ole imekspandav, sest dekaadide kaupa eksperimentaalset psühholoogiat kinnitab, et üks värviline stiimul teiste mustade stiimulite keskel hüppab esile (pop-out). Samuti on teada, et 150 millisekundit on täitsa piisav, et seda värvilist stiimulit teadvustada. Seega te suudate veatult värvi põhjal anda vastuse.

Aga nüüd, pärast 156ndat ülal kirjeldatud stiimuli ja maski esitamist tuleb tavalise vastuseekraani asemel küsimus: „See on üllatus-mälutest. Vajuta nuppu näitamaks, mis värvi see värviline stiimul oli.“ Teie ees on nupud, mis vastavad neljale katses kasutatud värvile.

Mis te arvate, kas te vastaksite sellele küsimusele õigesti? Peaks ju nagu vastama, sest te olete eelmisel 155 katsekorral värviinformatsiooni põhjal õigesti vastanud värvilise tähe asukoha kohta?

Õigesti vastas ainult 7 katseisikut 20st. Kuna on ainult neli erinevat värvivalikut, oleks juhuslikult õigesti vastanute oodatav arv 5. Seega see 7 näitab seda, et praktiliselt mitte keegi ei tundnud ära stiimuli värvi. See tulemus on väga üllatav.

Nagu öeldud, katseisikud peaksid 150 millisekundi vältel näidatud stiimulit teadvustama. Seda oli autoritel ka lihtne näidata: katsekordadel 157-160 näidati samasuguseid stiimuleid ja küsiti jälle nende värvi kohta. Katseisikud vastasid pea alati õigesti. Seega antud tingimustes värvi äratundmine polnud mingi probleem. Ja ka katsekordadel 1-155 andsid nad vastuseid värvilise stiimuli asukoha kohta just värvi põhjal.

Kuid miks nad siis eksisid 156ndal katsekorral? Miks nad siis ei suutnud öelda stiimuli värvi? Kas nad teadvustasid värvi, kuid unustasid selle ülikiiresti?

Ega autorid mingit väga head selgitust ei paku, aga ilmselt töötaks umbes järgnev mudel sellest olukorrast: Kui otsus, millisel ruumipositsioonil asus värviline objekt, on tarvis teha konkreetsest värvist sõltumata, siis ajus rakendub ebatäpsem (laisam) algoritm, kus otsmikusagar jälgib visuaalse korteksi aktiivsust järgmise reegli järgi: “kui mõnes neist neuronipopulatsioonidest, mis vastutavad värvide punane, sinine, roheline ja kollane eest on aktiivsus, siis märgi vastava signaali positsioon visuaalses väljas“. See võtab vähem energiat ja on lihtsam. Kui nüüd järsku aga on tarvis ka värviinformatsiooni öelda, siis see osutub võimatuks, sest aju tegi otsuse keskmistades üle erinevaid värve esindavate neuronipopulatsioonide (st ignoreerides seda, täpselt milline neljast populatsioonist aktiivne oli). Aju täpsem (virk) algoritm käib nii, et otsmikusagar jälgib visuaalse korteksi aktiivsust täpsemalt: “kui mõnes neist neuronipopulatsioonidest, mis vastutavad värvide punane, sinine, roheline ja kollane eest on aktiivsus, siis märgi 1) millises populatsioonis aktiivsus oli (mis värviga oli tegu) ja 2) kus asus vastav signaal visuaalses väljas“. Sel juhul jälgitakse kõiki nelja neuronipopulatsiooni eraldi.

Inimliku intelligentsi mõistmiseks on tarvis aru saada, kuidas selline paindlik ülesandest sõltuv algoritmi valimine. Teisisõnu me tahame teada, kuidas selline kiire keskkonnast sõltuv signaalide valimine töötab neurobioloogiliste mehhanismide abil.

(Lisainfo, et tõsta tulemuse usaldusväärsust: autorid sooritasid neli eksperimenti ja teistes eksperimentides olid pisut teistsugused stiimulid, sh mitte alati ei olnud eesmärkobjekti defineerivaks omaduseks värv, mistõttu postituse pealkiri on pisut eksitav. Kõik eksperimendid aga kinnitasid sama põhimõttelist tulemust ja valisin lihtsalt kõige seksikama.)

Allikas: Chen & Wyble (trükis). Amnesia for Object Attributes: Failure to Report Attended Information That Had Just Reached Conscious Awareness. Psychological Science.

Otsad Kokku 2014

Mu äi ütleb ikka, et teatud tüüpi inimestele meeldib endale probleeme püstitada, et siis nende all kokku variseda. Mulle on pikapeale tunduma hakanud, et minu ja teadvuse probleemiga on umbes sama lugu: esimesed üheksa aastat kandsin seda teadvuse probleemi uhkusega, kuid nüüd on ta jäänud mu jaoks üha raskemaks. Kuhu me jõuame teadvuse suure probleemiga? Kas üldse kuskile?

2012. aastal avaldasime artikli selle kohta, et teadvuse neuronaalseid korrelaate (TNK) pole sugugi nii lihtne leida, kui teadlased arvama kipuvad. Kolleegid noogutasid, viitasid seda artiklit, arutasid tema üle. Pärast seda edukat probleemipüstitust oleme loomulikult ka ise otsinud uusi viise ja uusi võimalusi, kuidas TNKdele jälile saada, kuid see otsing on olnud üsna edutu. Tõsi, ühe hästiavaldatud katse peale tulime ja kolleegid jälle noogutasid, aga see katseidee ei lahenda meie poolt püstitatud probleemi.

Kirjutasime 2013. aastal ühe raamatupeatüki selle probleemi ja tema lahendamise kohta, aga selle jutu kohta võiks vastata raadiost tihti kõlava muusikapalaga: “Ainult sõnad, mees. Kus on teod, mees?”

Ja tõsi ta on, revolutsioonilisi katseid TNKde murdmiseks meie laboritest tulnud pole. Renate üks katse on meie arvates vajalik ja oluline. Kuid lisaks sellele, et retsensendid virisevad, on selge see, et see katse ei lahenda samuti TNKga seotud probleeme. Seega me seletame, kirjutame probleemist, aga reaalselt selle lahendamisele lähemale astunud pole.

Olgu, kutsusime siis kokku nõiad ja võlurid. Kõik nad ei tulnud, aga 11 tarkpead juhtisid gruppe, mis meile tõepoolest oma tõetraktaadid saatsid. Keerutan jälle keerulist juttu, aga tõsi ta on, et kutsusime Talis Bachmanniga kokku ühe ajakirja erinumbri, mille fookuses oli just see probleem ja tema potentsiaalsed lahendused. Saadeti 11 artiklit. Lahendusi ja vastuseid oli täpselt 0. Muidugi ei pea olema nii pessimistlik: tore, et arutati; tore, et kaasa mõeldi; mõne huvitava mõtte saime ka, aga reaalselt peab nentima, et kellelgi pole selget visooni, kuhu ja kuidas edasi.

Mida ma siis selles olukorras ette võtan? Üks viis on vaadata teisi teemasid, teisi uurimisprobleeme. Olen sellega viimasel aastal Rauli arvutusliku neuroteaduse grupis ka üsna edukalt tegelenud, aga ega see iseenda uus defineerimine lihtne ei ole. On raske võidelda inertsi (loe: laiskuse) ja iseenda seniste saavutustega. Kui konverentsidel tulevad inimesed juurde, kiidavad meie 2012. aasta artiklit ja küsivad, kuidas see TNKde destilleerimine läheb, on neile imelik vastata: “Ah, see teadvuse probleem oli liiga raske. Ma nüüd tegelen hoopis resilientsuse, mälu ja virtuaalse reaalsusega.”

Kuna on aasta kokkuvõtete aeg, siis on sobiv märkida, et selle aasta alguses rääkisin täpselt samadest probleemidest. Ma säästan teid klikkimisest ja kopeerin sealt kõige olulisema, mis sobib siia ideaalselt:

“Mul kui teadlasel on tarvis tunnet, et ma olen millegi kannul, et ma olen oma probleemi lahendusele lähenemas (isegi kui see lahendus ise võib olla alles aastate pärast), kuid praegu teadvuse probleemi juures mul seda tunnet pole. See ei tulene sellest, et teadvuse probleem saab alati kõigist teadlastest jagu – on olnud päevi, kuid, aastaid, kus ma isegi olen tundnud, et ma lähenen ja me läheneme teadvuse probleemi lahendusele. Tänane tunne on tekitatud sellest, et ehkki olen teadvuse probleemiga maadelnud 9 aastat, ei ole mul ette näidata ühtegi fakti või tulemust, mis veenaks mind ennast või teisi selles, et oleme teadvuse mõistatusele tõesti lähenemas. See kammitseb mu optimismi ja kuna optimism – lootus lahendusele lähemale nihkuda – on teaduse mootor, on oht stagneeruda, avaldada artikleid samadel teemadel, ilma et tegelikult kuhugi liiguks.

Aga kõige olulisem on see, et teaduses ei lähe asi edasi, kui uue aasta hakul oma teadusprobleemi üle kurta. Tuleb lugeda artikleid, vajadusel ka teistel teemadel, et mõte uuesti liikuma saada. Tuleb mõelda eksperimentide peale, eksperimente läbi viia, sukelduda teadmistesse ajust ja teha seda, mis ka teadlasele vahel raske on – mõtelda nii enda teadusprobleemist kui ka alternatiividest nii, nagu varem pole mõelnud.”

Niisiis pessimistlikumalt võiks öelda, et sellest tsiteeritud jutust aasta hiljem olen ma endiselt samade mõtete juures, endiselt teadvuse probleemi all kokku varisemas. Aga seda võiks ka positiivsema poole pealt vaadata – aasta hiljem pole ma endiselt alla andnud, üritan end endiselt ümber defineerida, leida mõni teema, mis suudaks mind edasi kanda. Olen lugenud sadu teadusartikleid teistel teemadel ja vahel, mõneks hetkeks või päevaks või nädalaks isegi tundnud, et mul on idee, mille järel tasuks mõned aastad tuhnida. Eks näeme, kus olen aasta pärast. Tulgu teil kõigil tore 2015!

Kuus aastat teadvuse blogi

Ega pole lihtne teha midagi kuus aastat. Kuus aastat on rohkem kui viiendik mu elust. See blogi on olnud ka minu jaoks pikk teekond ja ma tänan kõiki, kes minuga kaasa reisinud on.

Nagu iga aasta, toon ma välja ka mõned selle pika reisi tähtsaimad pidepunktid ehk artiklid, mis annavad ülevaate sellest, kuidas minu enda mõtlemine teadvusest kujunenud ja ka muutunud on.

Lugu, mis sai avaldatud skeptik.ee lehel: teadvus on ajus!

Kas ta on teadvusel? Teadvuseteaduse praktilised küljed patsientide teadvusseisundi määramisel.

Miks peaks keegi uurima teadvust? Miks ma ise uurin teadvust?

Kes on teadvusel? Mõtisklus teadvusest teistes organismides.

Teadvuse suure probleemi lahendamine: hetkeseis (2012. aasta aprilli seis)

Teadvus on ajus, aga kus täpsemalt?

Mõned hommikused mõtted Tononi teadvuseteooriast ja teadvuseteaduse tulevikust.

Miks me ei mõista veel teadvust?

Milliseid küsimusi küsida ja vastata teadvuseteaduses täna?

Aitäh kaasareisimise ja kaasamõtlemise eest!

Milliseid küsimusi võiks teadvuseteaduses küsida ja vastata täna?

Püstitasin pealkirjas oleva küsimuse eelmise postituse lõpus ja sain ka mitmesugust tänuväärset vastukaja. Täna üritan anda sellele küsimusele oma vastuse.

Sõnastades küsimuse eelmise postituse valguses täpsemalt: arvestades seda, et me ei saa hetkel mõõta korraga kümnete tuhandete neuronite aktiivsust, tekib küsimus, millistesse projektidesse oleks just siin ja just praegu kõige mõistlikum oma aega investeerida.

Kahtlemata on kõige olulisem samm teadvuse mõistmise suunas arendada välja just need meetodid, mille abil imetaja ajus korraga kümnete tuhandete neuronite aktiivsust mõõta. Aga kui mõni lugeja peaks soovima seda probleemi lahendada, jõuab ta kiiresti arusaamale, et seda ei saa teha ei oma tagatoas ega Eestis. Seega selliseid tehnoloogiaid-arendavaid projekte on küll tarvis läbi viia praegu, aga ilmselt mitte kõige mõistlikum siin. Eelkõige ka seetõttu, et mujal, näiteks Paul Alleni Aju-uuringute Instituudis, juba tegeldakse selle probleemiga, toeks vulisevad rahajoad.

Järgmiseks on tähtis mõelda, mida selle andmehulgaga teha. Muidugi on üks võimalus istuda ja oodata, kuni andmed voolama hakkavad, aga kui huvi on, siis miks mitte juba praegu nuputada, mida saaks teha nende kümne tuhande neuroni andmetega. Eestis on seda tööd täiesti võimalik teha – nupukad matemaatikud, füüsikud ja arvutiteaduste huvilised võivad ju simuleerida andmeid kümnetelt tuhandetelt tehisneuronitelt ja üritada välja töötada uudseid algoritme, mille abil neid andmeid analüüsida. Et probleem oleks selgem, tasub mainida, et tänase päevani tehakse palju neuronite aktiivsuse analüüse paarikaupa – võetakse kaks neuronit ja analüüsitakse nende sünkroonsust või ühisinformatsiooni vms. Aga kui meil on 10 000 neuronit, siis me tahaksime teada midagi enamat sellest paarikaupa suhtlusest. (Vähemalt imetajate kõrgemaid ajufunktsioone toetav) aju töö põhineb populatsioonide aktiivsusel ja populatsioonidelt informatsiooni väljalugemisel. Neid meetodeid, kuidas neuronipopulatsioonidest teavet välja pigistada, võib üritada ette valmistada.

Aga kui me üritame mõista teadvust, siis isegi kui meil on suurepärased andmed ja fantastilised analüüsimeetodid, võime olla plindris. Nimelt toimub ajus mitmeid teadvuseväliseid protsesse, mis muudavad raskeks meie suurepärastelt andmetelt fantastiliste analüüsimeetoditega saadud tulemuste tõlgenduse – kas me tõesti näeme teadvuse neurobioloogilisi korrelaate? Või on tegu mingite teiste teadvusest sõltumatute neuronaalsete protsessidega, mis tükivad meie tulemustesse, kuna meie katseparadigma ei suutnud eristada teadvust muust?

Talis Bachmanniga oleme nende probleemide üle mõelnud juba oma viis aastat – kuidas eristada teadvusega vahetult seotud neurobioloogilisi protsesse teadvustamisele eelnevatest ja järgnevatest protsessidest? Ma väidan, et praegu, kus meil pole veel ei andmeid ega ka analüüsimeetodeid, on õige aeg nuputada seda, milliste katseparadigmadega me teadvuse neurobioloogiliste mehhanismideni jõuame. Sest muidu istume kahekümne aasta pärast oma vahvate andmete otsas, kerime oma ägedat analüüsimeetodi koodi, aga teadvuse probleem irvitab meile ikka vastu.

Ehk kõlab see probleem – milliste eksperimentaalsete meetoditega on võimalik teadvusega vahetult seotud neurobioloogilisi protsesse destilleerida – igavana või ülepaisutatuna, kuid ma tahaksin teid veenda selles, et ta pole kumbagi. Kindlasti ei ole see küsimus nii seksikas nagu uute tehnoloogiate väljatöötamine või nii mitmel pool rakendatav nagu uute analüüsimeetodite loomine, aga ta on teaduslikult tähtis ja huvitav.

Tähtis on see probleem eelmainitud põhjusel – me ei saa kunagi aru, mis on teadvuse neurobioloogilised alused, kui meie katseparadigma ei võimalda meil eristada teadvust muudest ajus toimuvatest protsessidest. Tononi on küll kunagi väitnud, et kui meil on olemas andmed tuhandetelt üksikneuronitelt, siis teadvus on justkui „elevant ruumis“ – me lihtsalt näeme seda. Ma leian, et see on naiivne. Võib näiteks olla nii, et need protsessid, mida teadvus võimaldab, need töötlusetapid, mis teadvusest sõltuvad ja teadvusele järgnevad, tekitavad ajus palju suurema ja globaalsema aktiivsuspuhangu (näiteks frontoparietaalses võrgustikus), olles seega see sama elevant, samas kui teadvuse triki teeb ära mingi hoopis peenem ja pisem ajumehhanism. Minna teadvuse probleemiga silmitsi ainult heade mõõtmiste abil tundub tobe ja naiivne. Me peame enne aru saama, kas meil üldse on võimalik teadvust kuidagi muudest ajuprotsessidest destilleerida.

Põnev on see teadvuse eristamiseks tarvilike paradigmade väljatöötamine aga seetõttu, et probleemi üle järele mõeldes näib ta võimatu – näib, et alati võib olla veel mingi protsess ja siis veel mingi protsess, mis ei pruugi olla vahetult seotud teadvuse mehhanismiga, aga mida me ei suuda kuidagi katse abil oma andmetest välja võtta. Seega on põnev näha, kas meie hulgas on piisavalt nupukaid tegelasi, kes suudavad osavate katsete abil teadvuse terasid eraldada mitteteadvuse sõkaldest. Ajus on üldiselt väga raske üksikuid komponente mingite kindlate funktsioonidega seostada, sest kogu süsteem on omavahel seotud. Seotud ei ole mitte ainult erinevad ajupiirkonnad, vaid ka sama ajupiirkonna siseselt toimuvad erineva taseme protsessid (näiteks mõjutades neuronipopulatsiooni rütmi, mõjutame me neuronite membraanipotentsiaali, ioonikanalite avanemist, lokaalseid plastilisusprotsesse, muudame seega ka lokaalset aktiivsusest sõltuvat neurokeemilist tasakaalu jne jne). Mis taseme protsess teadvus on? Kas see küsimus on mõtekas? Ja kas üldse ja kuidas me seda teada saame? Ilmselgelt on geniaalseid katseparadigmasid tarvis osavalt kombineerida uute tehnoloogiatega, seega on ehk ei olegi võimalik praegu luua optimaalset katseplaani. Aga juba praegu saame mõelda, saame juba alustada ettevalmistust suurepäraste andmete ja tehnoloogiate tulekuks. Me saame juba nuputada, kuidas teadvust eristada kõigest muust ajus toimuvast, ehkki vahel see näib võimatu. Aga sõna „võimatu“ peaks olema õige väljakutse teadlasele – meie töö on uurida võimatut, üritada aru saada, kas võimatu tõepoolest on võimatu ja heal juhul võimatut võimalikuks teha. Uurigem, üritagem, tehkem!

Talis Bachmann teadvuseteaduse tüüris

2004. aasta lõpus sukeldusin ma teadvuseteadusesse ja pole siiani tagasi pinnale tõustnud. Kui ma 2005. aasta suvel nautisin Christof Kochi bestsellerist teadvuseteost Quest for Consciousness, olin ma hämmeldunud, kui avastasin sealt pika lõigu kellegi Talis Bachmanni teadustööst. Ma olin ju isegi lugenud Talis Bachmanni raamatut “Psühholoogia alused”, aga ma polnud selle hetkeni aru saanud, et tegu on rahvusvaheliselt tunnustatud teadvuseuurijaga. Mõistsin, kui tobe see on – mind huvitab teadvuseteadus, kuid ma läksin õppima Berliini, samas kui inimene, kellelt võiks saada juhendeid ja juhendamist teadvuseuuringute vallas, on mu enda kodumaal. Mul polnudki muud võimalust, kui Talis Bachmannile kirjutada. Toredal kombel algas sellest kirjast koostöö, mis kestab tänaseni.

Selle heietuse valguses ongi mul väga hea meel, et Talis Bachmannile pakuti hiljuti teadvuseteaduse juhtajakirja Consciousness and Cognition kaastoimetaja kohta. See on väga auväärt positsioon, mis võimaldab pisut ka ohjata ja suunata kogu teadvuseteadust. Kaastoimetaja positsioon on tunnustus Talise tööle, toob rõõmu kogu tema laborile, kuid võiks ju hetkeks südame helisema panna meil kõigil. Tõstame klaasid ja soovime Talisele palju jaksu ja tohutul hulgal tohutult toredaid tohutut toimetamist vajavaid käsikirju!