Ieškoti

Smegenų gelmėse

Mąstau, vadinasi, esu: modernus sąmonės neuromokslas atskleidžia Dekarto klaidą

Šiuo metu Jūs žiūrite į savo kompiuterio ar telefono ekraną. Raidės, žodžiai, sakiniai lengvai ir netrukdomai įsiskverbia į Jūsų sąmonę, taip užimdami ankstesnės minties vietą. Šis naujos informacijos srautas atrodo trivialus, nes kiekviena budri gyvenimo akimirka pasireiškia naujomis subjektyviomis patirtimis. Sąmonė – tai visos mūsų emocijos, prisiminimai, išgyvenimai, mintys, tai galbūt esmingiausias žmogaus egzistavimo elementas. Kiekvienas iš mūsų esame savo subjektyvaus pasaulio šeimininkai, ir koks nors objektyvus vidinio pasaulio paaiškinimas būtų sunkiai įsivaizduojamas. Mes dažniausiai net nesusimąstome, kaip kiekvieno mūsų vidinis pasaulis gali egzistuoti objektyviame, nieko nejaučiančiame pasaulyje. Tačiau jau tūkstančius metų filosofai, o dabar kartu ir mokslininkai, bando įminti šią fundamentalią gyvenimo mįslę ir suprasti, kurgi tos sąmonės ieškoti ir kaip ji pasireiškia.

Vienas garsiausių bandymų paaiškinti sąmonę kyla iš XVII amžiaus filosofo Renė Dekarto (Rene Descartes) samprotavimų. Jis argumentavo, kad mes, žmonės, esame sudaryti iš dviejų skirtingų medžiagų (substancijų): mūsų kūnas, smegenys yra iš materialios fizinės substancijos, o mūsų protas – nematerialus ir neapčiuopiamas. Ši filosofinė pozicija yra žinoma kaip proto-kūno dualizmas (angl. mind-body dualism). Ja konstatuojama, kad materialus pasaulis negali paaiškinti proto, sąmonės - taip pat. Ta nemateriali substancija, kuri kartais pavadinama „siela“, iš esmės egzistuoja savaime, fizikos dėsniams nepaklūstančiame pasaulyje. Remiantis gyvenimiška subjektyvia patirtimi, tokia atskirtis tarp sąmonės ir kūno atrodo gana natūrali. Juk „aš“ esu mano protas ir „aš“ kasdien įsakau savo kūnui atlikti kokį nors veiksmą: pakelti ranką, pasisveikinti su kaimynu, balsuoti rinkimuose – arba mąstyti, planuoti, džiaugtis. Jokio kito paaiškinimo ir negalėtų būti...


Dekarto pateiktas sąmonės paaiškinimas sulaukė nemažai susidomėjimo ir pritarimo, tačiau taip pat ir skeptiško požiūrio. Vieną garsiausių atsakų į Dekarto pamąstymus parašė tuometinė Bohemijos princesė Elžbieta. Ji norėjo sužinoti, kaip dvi skirtingos substancijos – viena priklausanti fiziniam pasauliui, o kita ne – gali daryti įtaką viena kitai? Kaip nematerialus protas gali daryti įtaką materialiam kūnui? Koks mechanizmas galėtų egzistuoti? Suglumintas Dekartas iš pradžių nepateikė įtikinamo atsakymo ir netgi bandė išvengti šio klausimo. Vėlesniuose savo laiškuose Elžbietai filosofas argumentuoja, kad šios dvi substancijos kartu turi egzistuoti kurioje nors smegenų dalyje ir ten sąveikauti. Dekartas manė, kad ta ypatinga smegenų dalis – tai kankorėžinė liauka (angl. pineal gland), maža išsikišusi neporinė smegenų dalis. Identifikavęs šią savitą neurofiziologinę ypatybę – smegenyse yra viena vienintelė kankorėžinė liauka, o dauguma kitų smegenų dalių ir viename, ir kitame pusrutulyje – Dekartas nusprendė, kad būtent ten yra „sielos“ kanarėlės narvelis. Viena smegenų sritis – nes kaipgi „siela“ galėtų būti padalinta perpus. Tačiau Dekartas taip ir neatsakė iki galo į Elžbietos iškeltą klausimą: jis nurodė, kur nematerialus protas yra, bet nepaaiškino, kaip protas daro įtaką kūnui.


Būtent dėl Elžbietos neatsakyto įtakos klausimo nedaug šių dienų sąmonės srities mokslininkų ir filosofų tebetiki Dekarto proto-kūno dualizmu. Populiariausia šiandieninė hipotezė apie sąmonę teigia, kad egzistuoja tik viena materiali substancija (ši filosofinė pozicija žinoma kaip materialistinis monizmas), o sąmonė – tai tiesiog skirtingų smegenų dalių komunikacija. Kadangi sąmonės tema aprėpia platų spektrą reiškinių, modernus neuromokslas padalina sąmonę į sąmonės turinį (angl. content consciousness) ir sąmonės būseną (angl. state consciousness).


Sąmonės būsena apibūdinama žmogaus budrumu. Jei skaitydamas šį straipsnį Jūs pasijutote labiau mieguista(s), tai Jūsų sąmonės būsena šiek tiek pasikeitė. Būsenos skirstomos į skirtingas kategorijas. Pavyzdžiui, komoje arba anestezijos būsenoje esantis žmogus netenka budrumo, taip pat ir visos sąmonės. Kitoje būsenos skalės pusėje – įprastas kasdienis budrus funkcionavimas, kuris suteikia subjektyvią patirtį. Kaip kinta sąmonės būsena, priklauso nuo evoliuciškai senos smegenų sistemos – bendravimo tarp skirtingų smegenų kamieno (angl. brain stem) nervinių centrų ir gumburo (angl. thalamus). Sąmonės būsenas galima palyginti su nešiojamu kompiuteriu: kai kompiuterio baterija pilna – visos programos dirba įprastu sparčiu būdu; kai baterija šiek tiek išsikrauna ir kompiuteris automatiškai įjungia energijos taupymo režimą – greitis sulėtėja, programos taip sparčiai nebedirba; pagaliau, kai baterijos nebelieka – kompiuteris nebeveikia ir visos programos išsijungia. Kompiuterio baterija negali mums pasakyti, kurios iš kompiuterio ekrane esančių programų šiuo metu veikia, o sąmonės būsena nepateikia informacijos apie tuometinį žmogaus sąmonės turinį: apie ką jis galvoja, ką mato, girdi, kaip jaučiasi.

Šis esminis klausimas, kaip skirtingas turinys pasireiškia sąmonėje, tiriamas kitoje sąmonės neuromokslo srityje. Šios srities tikslas – suprasti nervinį pagrindą (smegenų sritis ir jų tarpusavio komunikaciją), kuris koreliuoja su specifiniu sąmonės turiniu. Kitaip sakant, turi aktyvuotis skirtingos neuronų – pagrindinių informacinių smegenų ląstelių – populiacijos, kai žmogus užuodžia rytinę kavą, kai pašoka iš išgąsčio bežiūrėdamas siaubo filmą ar kai gėrisi vaizdais užlipęs į aukščiausią vietovės kalną.


Sąmonės turinio neuromokslas daugelį metų buvo sritis, į kurią mokslininkai atsigręždavo nebent karjeros pabaigoje. Mokslinė bendruomenė argumentuodavo, o kai kurie iki šiolei argumentuoja, kad sąmonė aprėpia tiek daug skirtingų žmogiškųjų kognityvinių, arba mąstymo, funkcijų, kad labai sunku sąmonę atskirti nuo kitų seniai kognityvinėje psichologijoje ir vėliau neuromoksle žinomų procesų, tokių kaip darbinė atmintis, percepcija, sprendimų priėmimas. Sąmonė jau galėjo būti paaiškinta šiomis skirtingomis funkcijomis. Tuo pačiu metu skelbta daug kraštutinių moksliškai ne itin pagrįstų teorijų apie sąmonę ir kvantinę fiziką ar budizmo filosofijos įkvėptą sąmonės sąsają su visa visata. Panašiai kaip astrofizikai, kurie iki šių dienų vengia spekuliuoti arba tirti ateivių egzistavimo galimybę – ar jie mus jau aplankė ar dar ne, – taip ir neuromokslininkai bei psichologai nenorėjo tirti sąmonės.


2000-ųjų pradžioje, patobulėjus funkcinio magnetinio rezonanso tomografijos (fMRT) tyrimams, sąmonės turinys sugrįžo į mokslininkų akiratį. Christofas Kochas (Christof Koch) padarė vieną iš pirmųjų koncepcinių proveržių. Jis teigė, kad turime nustatyti vadinamuosius „nervinius sąmonės koreliatus“ (NSK, angl. neural correlates of consciousness) – specifines neuronines populiacijas, kurios aktyvuojasi kokiam nors specifiniam sąmonės turiniui. Jis manė, kad tik taip bus pasiektas sąmonės turinio neuromokslo progresas. Pavyzdžiui, tie neuronai, kurie aktyvuojasi tą akimirką, kai žmogus užuodžia rytinę kavą, yra rytinės kavos NSK. Tačiau tam, kad sąmonės turinys vėl netaptų viską aprėpiančiu ir tuo pačiu nieko nepaaiškinančiu mąstymo procesu, šiems koreliatams neturi priklausyti smegenų dalys ir neuronai, kurie aktyvuojasi prieš turiniui tampant sąmoningu arba po šio pradinio suvokimo. Tokios užuodus kavą automatiškai į galvą ateinančios mintys, kaip parduotuvės, kurioje kavos pupelės buvo pirktos, prisiminimas, kavos kvapo NSK jau nebepriklauso. Jas galima paaiškinti naudojantis mokslinėmis žiniomis apie ilgalaikę atmintį.


Christofo Kocho įkvėptas, Stanislasas Dehynas (Stanislas Dehaene) su kolegomis atliko vieną žymiausių pirmųjų tyrimų sąmonės turinio neuromoksle. Eksperimento dalyviai buvo skenuojami fMRT ir tuo pačiu metu pro veidrodį matė tomografo gale esantį ekraną. Tame ekrane Dehynas pateikė užrašytus žodžius, kurie dingdavo po 30-ies milisekundžių. Po kai kurių parodytų žodžių iškart atsirasdavo taip vadinama „kaukė“ – paveikslėlis su įvairiai pakreiptais mažais kvadratėliais. Kai kuriais atvejais taip greitai parodoma kaukė neleisdavo kuriam nors žodžiui patekti į dalyvio sąmonę. Tada dalyvis sakydavo jokio žodžio nematęs. Tokia kaukė leido manipuliuoti, kada žodis patekdavo į sąmonę, o kada nepatekdavo, tuo pačiu žodžio demonstravimo trukmė nepakisdavo, o vizualinės sistemos stimuliacija išlikdavo tokia pati. Duomenų analizė buvo atlikta gana paprastai: Dehynas paėmė visus į sąmonę patekusius žodžius ir pasižiūrėjo į skirtingų smegenų sričių aktyvumą, po to palygino gautus rezultatus su smegenų aktyvumu, kai žodžiai nepatekdavo į sąmonę. Jo ir visos tuometinės neuromokslo bendruomenės nuostabai, abiem atvejais aktyvavosi smegenų kalbos centrai, bet tik sąmonės atvejais stipriai aktyvuodavosi priekinė smegenų dalis (vadinama priekaktine žieve).


Remdamasis šiuo ir tolimesniais tyrimais, Dehynas su kolegomis pateikė šiuo metu vieną iš žinomiausių ir įrodymais pagrįstų sąmonės turinio teorijų, kuri vadinama globalios neuroninės darbo erdvės modeliu (angl. global neuronal workspace model, GNWM). Ši teorija teigia, kad ir sąmoningais, ir nesąmoningais atvejais vyksta taip vadinama aktyvacija „iš apačios į viršų“ (angl. bottom-up) – labai sparti neuronų aktyvacija, prasidedanti nuo smegenų gale esančių jutiminių sričių (tų sričių, kurios pirmosios apdoroja ateinančią informacija iš jutimo organų) ir toliau keliaujanti iki pat priekaktinės žievės. Šią aktyvaciją Dehynas pastebėjo minėtame eksperimente su žodžiais. Tačiau tik tais atvejais, kai informacija patenka į žmogaus sąmonę, priekaktinė žievė dar labiau suaktyvėja ir išsiunčia šią apdorotą informacija „iš viršaus į apačią“ (angl. top-down), iš naujo aktyvuodama jutimines sritis. Tos sritys išlieka aktyvuotos tol, kol ta specifinė informacija išlieka žmogaus sąmonėje. „Iš viršaus į apačią“ aktyvuotos sritys taip pat priklauso nuo informacijos tipo: pavyzdžiui, rytinis kavos puodelis aktyvuos regėjimo ir uoslės centrus, o išgirsta naujausia „The Roop“ daina – tik klausos sritis. Šioje teorijoje teigiama, kad nėra vienintelio sąmonės centro smegenyse, bet galima sakyti, kad priekaktinė žievė yra esminė dalis.

Kita žinoma sąmonės teorija, kurios idėjos aprėpia ir sąmonės būseną, ir turinį, vadinasi integruotos informacijos teorija (angl. integrated information theory, IIT). Ją pateikė Džiulijas Tononis (Giulio Tononi). Šia teorija suformuluojami matematiniai principai, pagal kuriuos galima nustatyti, ar kokia nors sudėtinga ir daug jungčių turinti sistema (nebūtinai tik smegenys) gali turėti sąmonę ir savo subjektyvų pasaulį. Skirtingai nei GNWM, pagal IIT formuluotes Tononis nustatė, kad labiausiai sąmonę atitinka smegenų gale esančios jutiminės sritys (angl. posterior hot-zone).


Taigi, turime dvi tiesiogiai patikrinamas hipotezes: GNWM sako, kad sąmonei esminė sritis – priekaktinė žievė, o IIT prognozuoja, kad tai smegenų galinės dalys. Neatsitiktinai šiomis dviem teorijomis susidomėjo Džono Templetono fondas (angl. John Templeton foundation) – mokslinės labdaros organizacija, kurios tikslas yra padėti atsakyti į giliausius ir labiausiai gluminančius mokslinius klausimus. Ši organizacija skyrė keleto milijonų eurų dotaciją Kochui, Tononiui, Dehynui ir dar keliems mokslininkams, kad šie atliktų eksperimentus, siekdami pateikti vieną ar kitą teoriją paremiančius įrodymus. Šie tyrimai jau vyksta Vakarų Europos, Izraelio ir Šiaurės Amerikos universitetuose. Ir galbūt po kelių metų būsime dar arčiau sąmonės – esmingiausio žmogaus egzistavimo elemento – supratimo, o Jūsų tada lauks naujas straipsnis, aptariantis šių tyrimų rezultatus.

Straipsnį INA vardu parengė dokt. J. Karolis Degutis


Video anglų kalba:


Templetono fondo projektas: https://www.youtube.com/watch?v=3uFeccuHZLw


Interviu su Giulio Tononi: https://www.youtube.com/watch?v=huxh9YCL5nM


Stanislas Dehaene‘o paskaita: https://www.youtube.com/watch?v=BNk2x_x-vz8


Moksliniai šaltiniai:


Dehaene, S., Naccache, L., Le Clec'H, G., Koechlin, E., Mueller, M., Dehaene-Lambertz, G., ... & Le Bihan, D. (1998). Imaging unconscious semantic priming. Nature, 395(6702), 597-600.


Dehaene, S., & Naccache, L. (2001). Towards a cognitive neuroscience of consciousness: basic evidence and a workspace framework. Cognition, 79(1-2), 1-37.


Rees, G., Kreiman, G., & Koch, C. (2002). Neural correlates of consciousness in humans. Nature Reviews Neuroscience, 3(4), 261-270.


Shapiro, L. (2013). Elisabeth, Princess of Bohemia.


Tononi, G. (2015). Integrated information theory. Scholarpedia, 10(1), 4164.



Viršelio iliustracija:

"Brain Art" by Ars Electronica, licensed under CC BY-NC-ND 2.0

https://www.flickr.com/photos/36085842@N06/7773544158