Kuinka se ajattelee? - Christina Cherry

Kuinka ajattelumme järjestys kehittyy ja mikä sitä häiritsee? On mahdollista, että voimme pian ymmärtää ajattelun periaatteet ja auttaa sairaita. Mutta voimmeko lukea myös mieliä? Teknisillä järjestelmillä on nykyään todella paljon mahdollista, mutta mielen lukemiseen olisi tehtävä enemmän.

Neuroniryhmät, jotka ovat aktiivisia yhdessä tietyn ajatuksen aikana, ovat todennäköisesti ajattelun solukorrelaatio Nämä ryhmät ovat joustavia, lyhytaikaisia koalitioita (ns. “Kokoonpanoja”), jotka voivat muodostaa uusia ryhmiä uudestaan ja uudestaan.
Kokoonpanojen ei tarvitse välttämättä olla alueellisesti vierekkäisiä, mutta ne jakautuvat usein aivokuoren yli. Kuvion tunnistusmenetelmät, jotka on kytketty kuvantamisjärjestelmään, voivat oppia ajatukselle ominaisen toiminnan jakautumisen aivokuoressa ja siten “lukea” ajatuksen myöhemmin aivojen toiminnasta..
On kuitenkin epätodennäköistä, että tällaisten menetelmien avulla on mahdollista täysin havaita yksilöllisen ajattelun täysi rikkaus, koska ihmisen äärettömän monissa, joissakin tapauksissa ei sanallistettavissa olevissa, henkisissä prosesseissa on ääretön määrä hermosignaalien yhdistelmiä..

Onur Güntürkun on Bopsumin Ruhrin yliopiston biopsykologi. Valmistuttuaan lukiosta Turkissa, hän opiskeli ja sai tohtorin tutkinnon psykologiasta Bochumissa ja oli sitten postdoktori Pariisissa, San Diegossa ja Constancessa. Hän on kansallisen Leopoldina-akatemian jäsen ja saanut monia palkintoja, kuten Alfried Krupp -palkinnon, Wilhelm Wundt -mitalin, Turkin parlamentin ansiopalkinnon, Leibniz-palkinnon ja Communicator-palkinnon. Tutkimuksessaan hän yrittää ymmärtää miten ajattelu syntyy.

Suositellut artikkelit

Kuinka näemme tilan ja ajan? Tästä tiedosta annettiin Nobel-palkinto.

Luovuus ratkaisee ongelmat ja testaa mahdollisuudet. Mutta miksi hän luo taideteoksia?

Toistaiseksi uuspedagogiikka ei ole tuottanut hyödyllistä tietoa. Mutta se ei ole merkityksetöntä.

Tietoisuus voidaan selittää tieteellisesti: tiedämme jo paljon. Mutta ei paljonkaan.

Mikä tekee ihmisen kielestä ainutlaatuisen? Angela Friederici johtaa biologian ja kulttuurin kautta

Matka sisään tarina aivotutkimus näyttää hoidon tulevaisuuden. Miltä hän näyttää??

Musiikki liikuttaa uskomattomia asioita aivoissa. Se todistaa itsensä jopa aivosairauksien hoidossa.

Rikollisilla aivoilla on usein paljon yhteistä johdon aivojen kanssa. Sellaiset psykopaatit ovat hoidettavissa.

Opimme päivällä, mutta muisti pysyy kiinteänä vain yöllä. Riittävä uni on tärkeää!

Maailma tarvitsee huomion. Mutta aivotutkijat eivät vielä tiedä tarkalleen kuinka se toimii

Syö mitä voit saada – lapset ja alkeelliset kansat seuraavat. Selittää kapitalistisen ahneuden?

Geenit, synnytystä edeltävät kokemukset ja taaperoikäiset kokemukset kiintymyksestä ja stressistä vaikuttavat meihin

Brigitte Röder selittää, milloin kehitysikkunat sulkeutuvat – ja kuinka ne voidaan avata

Ideat psykoterapiasta ovat liian kapeita – myös videopalaute ja lääkitys auttavat

Tutkimus on pelon ja pelon polulla, mutta sen hallintaan on vielä paljon tehtävää.

Kyborgien aikakausi on kauan alkanut – sanoo Thomas Stieglitz FAZ: n artikkelissa

Heti kun havaitsemme kipun tai edes odotamme sitä, olemme heidän armoillaan.

Kuinka ajattelujärjestys syntyy? On mahdollista, että ymmärrämme pian sen taustalla olevat periaatteet.

Ajattelen aina. Olen yrittänyt pysäyttää ajatukseni monta kertaa; luoda tyhjyyttä minuun ja sitten oppia lisää ajatuksideni rakenteesta vertaamalla tätä tyhjyyttä jokapäiväiseen ajatteluuni. En ole koskaan onnistunut. Meditaatiossa sanotaan, että tämä on mahdollista pitkän harjoituksen jälkeen. Eräänä päivänä joudun todennäköisesti suorittamaan meditaatiokoulutuksen päästäkseni ajatukseni pohjaan tyhjään kohtaan.

Huomaan itsessäni, että ajatteluni muuttaa jatkuvasti luonnettaan. Joskus se pestään tuntemattomana; tylsä kaaos ajatuksien sirpaleita ja sanatonta kuvaa, joka linjaa ja limittyy. Toisinaan vain näen, tunnen tai kuulen lyhyitä hetkiä. Joskus ajatteluni hyppää yhtäkkiä jotain uutta enkä tiedä miksi. Ja joskus ajatteluni on kristallinkirkas. Sitten selkeä ajatus kuljettaa minut monimutkaisen argumenttiverkoston läpi tunteina ja tunnistan helposti sen esineen sisäisen rakenteen, jolla työskentelen henkisesti. Näinä aikoina ajattelu on runsas nautinto. Psykologina ja aivotutkijana yritän ymmärtää ajattelun hermostoa. Tätä tutkimusta varten tarvitsemme koko kognitiivisten neurotieteiden metodologisen alueen. Esimerkiksi soluviljelmissä tehdään hermosolujen ja mikrosirujen hybridikoostumuksia edelleen primitiivisen biologisen ja teknisen vuoropuhelun suorittamiseksi pienten hermosolujen ryhmien kanssa. Eläinkokeissa laaja valikoima eläinlajeja oppii ratkaisemaan tutkijoiden suunnittelemia tehtäviä tallentamalla samalla kymmenien heidän hermosolujensa aktiivisuuden ja yrittäen tulkita alatehtäviä, jotka yksittäiset hermosolut suorittavat..

Nämä kokeet paljastavat, että neuronit toimivat kuin valtavan koneen pienet hammaspyörät ottamalla vastaan suuren tehtävänrakenteen alatehtäviä. Muissa kokeissa tutkijat rekonstruoivat ihmisen aivojen monimutkaisia prosesseja ja onnistuvat eristämään yksittäiset ajatteluelementit ja niihin liittyvät hermosignaalit. Kliinisissä tutkimuksissa halvaantuneet ihmiset on varustettu elektrodeilla aivoissaan tai niiden päällä, jotta he voivat hallita pyörätuoleja ja robottioita yksinkertaisesti ajatuksiensa avulla tai kommunikoida ympäristönsä kanssa kirjoittamalla. Kaikki nämä oivallukset auttavat meitä ymmärtämään paremmin kuinka ajattelu, oppiminen, muistaminen, päätöksenteko ja käyttäytyminen toimivat ja miksi nämä prosessit joskus epäonnistuvat. Uteliaisuuden ohjaama perustutkimus tekee mahdolliseksi myöhemmän kliinisen sovelluksen. Kun olemme tulkineet ajatuksen psykologiset ja neuraaliset allekirjoitukset, voimme auttaa monia sairaita ja vammaisia ihmisiä. Mutta voimmeko lukea myös mieliä? Voisiko kaikki nämä havainnot johtaa siihen, että koskettava kansanlaulu “Ajatukset ovat vapaita” voidaan laulaa vain katkeraan jälkimakuun, koska olemme tulleet lasittomia ajattelumme?

Mikään ei ole tutkimuksen kannalta tärkeämpää kuin teoria, joka ohjaa kokeilua ja auttaa tutkijaa muuntamaan saadun tiedon todelliseksi tiedoksi. Kanadan psykologi Donald Hebb muotoili todennäköisesti kognitiivisen neurotieteen perusteellisimman teorian vuonna 1949 kirjassaan “Käyttäytymisen organisointi: Neuropsykologinen teoria”. Hebb määrittelee kolme postulettia, jotka edelleen toimivat perustana nykypäivän neurotieteellisessä tutkimuksessa.

Ensimmäinen postulaatti on, että yhdessä toimivat neuronit (ja siten “tulen” yhdessä neurotieteiden žargonissa) kehittävät tehokkaampia synapsia toistensa kanssa. Haluan selittää tämän esimerkin avulla. Kuvitelkaamme, että olet muuttanut toiseen huoneistoon ja ruoat uuteen keittiöösi ensimmäistä kertaa. Kun pannu sizzles, nojaa eteenpäin tarttuaksesi mausteen. Osa aivojen hermosoluista käsittelee parhaillaan tilannetta: “seison kiukaan edessä”, “mausteet ovat edessäni”, “pääsen maustepurkkeihin” ja niin edelleen. Sillä hetkellä törmäät tuskallisesti imupesään. Muut hermosolut ilmoittavat heti: “Kipu otsassa”, “Uunin liesituuletin roikkuu alhaisemmalla tasolla kuin vanhassa keittiössä” ja niin edelleen. Kaikki tässä kuvitteellisessa kohtauksessa luetellut hermosolut tulevat nyt yhdessä hetkeksi. Tämä vahvistaa niiden välistä synaptista sidettä. Vahvempi synaptinen sidos tarkoittaa, että kun seuraavan kerran keität uudessa uunissa, hermosolut, jotka käsittelevät nykytilasi, ovat jälleen aktiivisia (esimerkiksi “seison uunin edessä”). Näiden hermosolujen aktivointi kykenee nyt kuitenkin aktivoimaan hermosolut, jotka käsittelivät kivullisen törmäyksen tuolloin voimakkaiden synaptisten kontaktien ansiosta. Tämä auttaa sinua muistamaan, kuinka paljon se satut kypsennettäessä ja että tarvitset uuden liikkeen kuvion pannun maustamiseen vahingoittamatta sitä.

Donald Hebbin ensimmäinen postulaatti (neuronit, jotka syttyvät yhdessä, johdot yhteen) ovat osoittautuneet aivan oikeiksi neurobiologisesti. Niin yksinkertainen kuin tämä postulaatti kuulostaa, ehdotettu ratkaisu aivotutkimuksen perustavanlaatuiseen ongelmaan on nerokas: kuinka aivot organisoituvat itseään ja miten se integroi elämänkokemukset ilman olemassa olevaa korkeamman tason ohjausjärjestelmää, joka kertoo aivoille, kuinka se tehdään on? Tänään tiedämme, että Hebbin säännön mukaan synapsit vahvistetaan korreloimalla samanaikaisesti ampuvien neuronien aktiivisuus. Tämä järjestää aivojemme muotonmuodostuksen tapahtumien yleisen esiintymisen kautta, joka sitten liittyy neuronisesti.

Sinulle tämän artikkelin lukijana tämä tarkoittaa, että vaihdan tällä hetkellä aivoitasi. Miljoonat hermostonne neuronit prosessoivat tällä hetkellä tämän sivun sisältöä. Synapsit, joissa molemmat mukana olevat hermosolut ovat tällä hetkellä menestyksekkäästi aktiivisia, käyvät siis läpi monimutkaisen molekyyliprosessien ketjun, jonka lopussa näiden synapsien vahvistaminen saavutetaan. Jos muistat tämän artikkelin huomenna, olen onnistuneesti muuttanut aivoitasi.

Toinen Hebbin väite on, että hermosolut muodostavat joustavia, lyhytaikaisia koalitioita (ns. Kokoonpanot), jotka edustavat sitten esinettä, aikomusta toimia tai ajatusta. Tässä vaiheessa on tärkeää määritellä tarkalleen mitä hermikoalitio tarkoittaa. Esimerkiksi Neuron A voi olla osa “lauma” -kokoelmaa, ampua muutamaa minuuttia myöhemmin ”työpöytä” -kokoonpanossa ja olla hiljaa pian sen jälkeen kun ajattelet autoasi. Toisaalta, Neuron B voi mahdollisesti pysyä passiivisena “liesi”, mutta tulipalo “pöytä” ja “auto”. Jos kuitenkin opit jotain uutta työpöydältäsi, sävellykset voivat muuttua, joten esimerkiksi Neuron A lakkaa olemasta tämän edustajakokouksen jäsen. Jos et ole koskaan kuullut termiä kokoonpano tässä yhteydessä, aivokuoreen voi muodostua uusi hermosolujen konstellatio, joka yhteisen toiminnan kautta lisää synaptista tehokkuutta tämän ryhmän sisällä (ensimmäinen Hebbian postulaatti) ja assosiaatioita muut samanlaiset määritelmät (ts. kokoelmissa, jotka on luotu aiemmin aivoissasi).

Joka kerta, kun kuulet tai luet sanakokoonpanon tulevaisuudessa tai kun ajattelet ajatuksen hermokorrelaatteja, aktivoit täsmälleen tämän uuden hermosolujen yhdistelmän. Ja jos tulet uusiin näkemyksiin tästä ajattelusta, kokoelmasi termiä “kokoonpano” muuttaa hermojen jäsentensä koostumuksessa.

On tärkeätä huomata, että kokoonpanon muodostavien neuronien ei tarvitse välttämättä olla tilallisesti vierekkäisiä. Päinvastoin, on todennäköistä, että ne jakautuvat aivokuoren eri alueille. Otetaanpa keittiön liesi-kokoonpano. ”Lauma” on sana saksan kielellä, joten joukko neuroneja vasemman pallonpuoliskon kielialueella on osa ”Lauma” -kokoelmaa.

Tulisijallasi on myös tietty ulkonäkö, ja siksi visuaalisen järjestelmän hermosolut osallistuvat tähän kokoonpanoon. Koska käytät usein tulisijassa olevia painikkeita, hermosolut, jotka ovat lähellä kätesi motorisia keskuksia, ovat myös osa “liesi” -kokoonpanoa. Donald Hebb oli todennäköisesti myös suurelta osin oikeassa toisella postuaalillaan, vaikka Hebbin kokoonpanoista ei vielä ole lopullista näyttöä. Vaikka kokoonpanojen käsite on tällä hetkellä vielä osittain kiistanalainen, neurotieteilijät ovat yhtä mieltä siitä, että suuret ryhmät neuronit ovat aktiivisia muuttaessaan yhdistelmiä ajattelussa. Nämä aktiivisuusmallit siirtyvät nopeasti aivokuoren pinnan yli, samalla ajatussisällöllä yleensä liitetään samanlaiset aktiivisuusmallit. Tämän avulla aivotutkijat voivat jossain määrin ymmärtää mitä ihminen ajattelee.

Mutta koska jokainen aivot ovat paljon yksilöllisempiä kuin sormenjälki, tietokoneen on ensin opittava tietyn henkilön aivojen toimintatavat. Tätä varten henkilö asetetaan skanneriin ja kokeilija näyttää toistuvasti joko A tai B näytöllä. Jokainen näistä kirjaimista johtaa aivoihin tiettyyn aktivointimalliin, jonka tietokone oppii. Nyt kokeellista asetusta voidaan muuttaa: kohteelle näytetään silti joskus A tai B, mutta kokeilija ei enää tiedä mikä kirjain vain ilmestyy näytölle. Nyt hänen on arveltava se aivojen aktivointimalleista.

Tällä yksinkertaisella tasolla mielenluku toimii jo melko hyvin. Voit viedä nämä kokeet pisteeseen, josta saat erittäin karkean kuvan siitä, mistä ihminen ajattelee alkaessaan unelmoida, tai minkä kahdesta vaihtoehdosta hän valitsee muutamassa sekunnissa. Jotta kaikki nämä tutkimukset olisivat onnistuneita, testihenkilön on aina kohdattava ärsykköjoukko, jotta tietokone voi oppia kunkin henkilön aivojen yksilölliset aktivointimallit jokaiselle ärsykkeelle. Kolmas Hebian postulaatti väittää, että kokoonpanot on järjestetty sekvensseihin siten, että yhden kokoonpanon toiminnan loppu merkitsee seuraavan toiminnan alkamista. Tämä voisi mahdollisesti edustaa hermoperustaa keskeytymättömälle ajatusvirralle, jota me kaikki koemme. Tämän postulaatin tarkkuuden tarkistaminen on vaikea tehtävä. Itse asiassa voidaan todeta, että hermosolut sellaisilla alueilla kuin hippokampuksella, joka on tärkeä muistin muodostumiselle, on järjestetty ajoitettuihin vuodenaikoihin ja kuinka kokoonpanot muilla aivoalueilla voisivat toimia tahdistimina. Ja on olemassa monia tutkimuksia, jotka osoittavat, että pienissä piireissä olevat neuronit ovat aktiivisia toistuvissa sekvenssikuvioissa. Nykyisen aivotutkimuksen ongelma ei ole niinkään pienissä toistuvissa piireissä. Kysymys on pikemminkin siitä, mitkä mekanismiyhdistelmät järjestäytyvät uudestaan ja uudestaan joustavasti uusiin sekvensseihin. Todennäköisesti monet kokoonpanot kilpailevat seuraavasta ketjussa. Kuinka seuraava kokoonpano voidaan valita ja miten eri kokoonpanoketjujen jatkuva päällekkäisyys voidaan estää, on osa osaa, jota ei ole vielä selvitetty tyydyttävästi mysteeri.

Ajatuksen hermosolujen tutkimus on luultavasti neurotieteen perustavin haaste. Kykymme ajatella monimutkaisesti on tehnyt meistä ihmisen, ja ajatteluhäiriöt ovat keskeisiä monille aivosairauksille. Ajattelun hermoperiaatteiden ymmärtämiseksi tarvitaan vielä paljon perustutkimusta siinä määrin, että aivojen eri sairauksien syy-ydinongelmat voidaan selventää.

Sillä välin useimpien terapeuttisten neurologisten ja psykiatristen toimenpiteiden on lievitettävä oireita eikä sairauden syitä. Mutta neurotieteellinen ajattelututkimus on luonut lukuisten kliiniseen käyttöön tarkoitettujen löydösten lisäksi myös sivutuotteen, joka voi merkitä dramaattista parannusta monien potilaiden elämänlaadussa. Ihmiset, joilla on täydellinen tai laaja halvaus, ovat tällä hetkellä riippuvaisia ympäristöstään hoidossaan ja yksinkertaisten toiveidensa toteuttamisessa. Kuten edellä on selitetty, jokaisessa aivossa voidaan tunnistaa allekirjoitukset toiminta-aikomuksesta. Sinun ei tarvitse edes käyttää suurta skanneria täällä, mutta voit yksinkertaisesti johtaa hermokorrelaatit toiminnan tarkoituksista yksinkertaisilla, päänahan liimattuilla elektrodeilla. Kouluttamalla systemaattisesti kuvioilmaisimia, tekniset järjestelmät voivat myöhemmin ohjata esimerkiksi pyörätuoleja. Esimerkiksi robottisten käsien suorittamiin monimutkaisempiin toimiin pienet elektrodit on implantoitava joko potilaan aivokuoreen tai potilaan korteeseen. Tämä antaa potilaalle teknisen kolmannen käden, jolla hän voi tehdä monia päivittäisiä asioita.

Jos pystymme jo lukemaan yksinkertaisia kuvia, sanoja ja päätöksiä koehenkilöiden aivoista, täytyykö meidän pelätä, että näemme pian lasit? Mitkä ovat mielenlukemisen teknisen ja tieteellisen kehityksen rajat? Jos skannerien tai elektrofysiologisten menetelmien resoluutio paranee lähitulevaisuudessa, hermosignaalin laatu paranee tietysti myös. Nykyiset skannerit, joilla on erittäin korkea magneettikentän voimakkuus, ovat kuitenkin jo lähellä resoluution fyysisesti kohtuullista yläreunaa. Sähköfysiologisilla menetelmillä ei todennäköisesti koskaan saavuteta tätä tarkkuutta. Tämä tarkoittaa, että emme ole vielä saavuttaneet rajaa, mutta lähestymme teknisiä rajoituksia, joita nämä tekniikat tuovat. Samalla kun tietokoneiden laskentakapasiteetti kasvaa samanaikaisesti, se voi olla mahdollista seuraavien kahden tai vuosikymmenen aikana, ei pelkästään karkeiden ajattelukategorioiden (“ihminen”, “katu”, “auto”), mutta myös eriytettyjen ajatusten, kuten yhden kaapata tietty kohtaus, tietty henkilö tai sana. Monimutkaiset ajattelutavat eivät silti olisi ymmärrettäviä. Lisäksi näissä huomioissa on mainittava rajaehto.

Kaikki aikaisemmat tutkimukset ovat suorittaneet vain erittäin yhteistyöhaluiset koehenkilöt, jotka katsovat ärsykemateriaalia liikkumattomana tuntikausia, jotta skanneri voi oppia vastaavat aivojen toiminnot. Myöhemmin, varsinaisessa testivaiheessa, nämä koehenkilöt pysyvät myös testiprotokollassa ja ajattelevat esimerkiksi tarkalleen kuvaa tai sanaa, jonka tietokoneen tulisi tarttua heidän aivoihinsa. Kun näitä järjestelmiä käytetään tuomitsemaan mahdolliset rikolliset, käy todennäköisesti selväksi, mitä mielenterveellisiä vastastrategioita ihmiset voivat kehittää, jotka eivät halua paljastaa ajatteluaan.

Mutta entä jos huomenna tapahtuva tekninen vallankumous antaisi meille aivan uuden työkalun, jota voisimme käyttää käytännössä kaikkien neuronien toiminnan kirjaamiseen? Tällaiseen kuvitteelliseen skenaarioon tuskin voidaan vastata kohtuudella. Uskon kuitenkin, että edes tällainen korkearesoluutioinen järjestelmä ei pysty ratkaisemaan täydellisen mielenlukemisen ongelmaa. Tämä ongelma liittyy mielenterveyden ja hermosignaalin korrelaatioon. Tällaisessa tilanteessa teoreettisesti äärettömän määrän ihmisen henkisiä prosesseja vastakkaiset ovat myös hermosignaalien melkein ääretön yhdistelmä. Ne on ensin kartoitettava toisiinsa. Tätä varten koehenkilön tulee miettiä erittäin suuri joukko erilaisia ajatuksia ja välittää ne tarkasti, jotta kuvionilmaisimet oppivat niihin liittyvät hermosignaalit. Kuinka kauan kestää, ennen kuin olet ajatellut ja kertonut niin monia eri asioita, kunnes kuvionilmaisin voi kertoa minulle, mitä haluan pitää itselleni? Ja sitten on toinen iso ongelma, se hahmoteltiin heti alussa: ajatteluni ei ole kaukana riittävän selkeästä, että voin aina kommunikoida sen tarkasti. Tiedän vain osan ajattelustani ja voin ilmaista vain osan tietoisesta ajattelustani sanoin. Loppuosa ajattelustani on tavoitettavissa itselleni, mutta se edistää hermosignaaleja, joita tulevat järjestelmät saattavat vangita.

Mielestäni se pysyy niin: ajatukset ovat vapaita.

hermosolu

Neuroni on kehon solu, joka on erikoistunut signaalin siirtoon. Sille on ominaista sähköisten tai kemiallisten signaalien vastaanotto ja siirto.

LIITTYVÄT ASIAT

Telekom-lastensuojeluohjelmisto: näin Internet-ohjaus toimii

Turvallinen Internetin kautta Deutsche Telekomin lastensuojeluohjelmisto on yksi kahdesta nuorten mediansuojavaliokunnan kehittämästä ohjelmistoratkaisusta…
Siivous – yleiskatsaus työvoimakustannuksista

Siivooja – siivooja – siivousapu – samalle ammattikielelle on olemassa monia puhekieliä. Siivousvälineiden tulisi – kuten nimi…
Lapset ja tunteet

Vauvan tunteet ovat avain onnellisuuteen ja menestykseen lapsille. Mitä tämä tarkoittaa ja kuinka tärkeää on lasten ilmaista tunteita…
Aivokasvain: syyt ja korjaustoimenpiteet

Sivut tiistaina 21. elokuuta 2012 Aivokasvain Aivokasvain on aivojen epänormaalien solujen massa. Pelottavista nimistään huolimatta ovat…