U prvom delu našeg triptiha videli smo da mozak nije pasivni dekoder spoljnog sveta. On neprekidno održava unutrašnji model stvarnosti, predviđa šta bi trebalo da registruje i koriguje sopstvenu predstavu kada se pojavi greška predviđanja. Ali time smo otvorili novo pitanje.
Ako kroz nervni sistem svakog trenutka prolazi ogroman broj signala, zašto smo svesni samo nekih od njih?
Dok čitate ovu rečenicu, vaše oči registruju mnogo više od samih slova. Periferni vid beleži okolinu, koža pritisak odeće, unutrašnje uho položaj glave, proprioceptivni receptori položaj ekstremiteta, auditivni sistem zvuke iz prostorije, a autonomni nervni sistem neprekidno prati stanje unutrašnjih organa. Većina tih informacija obrađuje se bez ikakvog jasnog ulaska u svest.
Tek kada neki signal postane dovoljno važan — kada začujemo svoje ime, osetimo bol, primetimo pokret u periferiji vida ili počnemo namerno da obraćamo pažnju na sopstveno disanje — on kao da izlazi iz pozadine i dolazi na mentalnu scenu.
Kako se to događa?
Pažnja i svest nisu isto
Na prvi pogled deluje logično da kažemo: svesni smo onoga na šta obraćamo pažnju. Ali odnos pažnje i svesti složeniji je od toga.
Veliki deo pažnje može biti automatski. Iznenadan prasak, nagli pokret ili promena svetlosti mogu privući našu pažnju pre nego što smo svesno odlučili da ih analiziramo. Isto tako, nervni sistem može detaljno obrađivati određene informacije bez toga da one postanu deo našeg svesnog iskustva.
Zato pažnju i svest ne treba poistovećivati. Pažnja je pre svega mehanizam selekcije i prioritizacije, dok je svesnost ono stanje u kojem određeni sadržaj postaje dostupan širem skupu moždanih procesa — pamćenju, donošenju odluka, planiranju, verbalnom izveštavanju i namernom ponašanju.
Drugim rečima, pažnja može da poveća verovatnoću da neki signal dospe u svest, ali sama po sebi nije isto što i svest.
Mozak nema dovoljno resursa za sve
Jedan od razloga zbog kojih je selekcija neophodna jeste činjenica da nervni sistem raspolaže ograničenim resursima.
Senzorni sistemi mogu paralelno da obrađuju ogroman broj podataka, ali detaljna analiza, poređenje sa pamćenjem, donošenje odluka i svesno planiranje imaju znatno ograničeniji kapacitet. Kada bismo svakom signalu davali isti prioritet, sistem bi vrlo brzo bio preplavljen informacijama.
Zato mozak mora da odlučuje šta je trenutno važno.
Neki signali prioritet dobijaju zbog svoje fizičke izraženosti. Jak zvuk, nagli pokret ili bol automatski privlače pažnju. To se često naziva bottom-up (odozdo-na gore) ili stimulisana pažnja.
Drugi signali dobijaju prioritet zato što ih aktivno tražimo. Ako očekujemo prijatelja na železničkoj stanici, lice koje bi nam inače bilo samo jedno među stotinama odjednom postaje veoma značajno. To je top-down (odozgo-na dole) pažnja — unutrašnji cilj menja način na koji obrađujemo senzorne informacije.
Već ovde vidimo vezu sa prediktivnim procesiranjem: mozak ne procenjuje značaj signala samo prema njegovoj amplitudi, već i prema tome koliko se signal uklapa u naše ciljeve, očekivanja i unutrašnji model sveta.
Neural gain (neuralno pojačanje): kada mozak „odvrne pojačanje“
U elektrotehnici je pojam pojačanja potpuno prirodan. Jedan signal možemo pojačati u odnosu na druge signale i tako povećati njegov uticaj na naredni stepen sistema.
Nešto funkcionalno slično postoji i u nervnom sistemu.
Termin neural gain (neuralno pojačanje) opisuje promenu osetljivosti neuronske mreže na određeni ulaz. Kada se pojačanje poveća, isti ulaz može proizvesti snažniji ili pouzdaniji odgovor neurona. Sistem time ne mora da stvara novi signal; on menja težinu koju postojećem signalu daje.
Ako među deset istovremenih ulaza samo jedan dobije veće neuralno pojačanje, upravo taj signal može imati znatno veći uticaj na dalju obradu. Ostali nisu nestali, ali njihov funkcionalni značaj postaje manji.
Elektrotehnički bismo mogli zamisliti sistem sa više ulaznih kanala, od kojih svaki poseduje promenljivo pojačanje. Kontrolni deo sistema određuje kojem kanalu će u datom trenutku povećati gain.
U mozgu, međutim, ne postoji jedan potenciometar za pažnju. Selekcija i pojačanje nastaju kroz saradnju više sistema. Frontalne i parijetalne kortikalne mreže učestvuju u namernom usmeravanju pažnje, dok talamus reguliše protok velikog dela senzorne informacije prema kori velikog mozga. Posebno su značajne talamičke strukture poput pulvinarnih jedara, koje učestvuju u koordinaciji vizuelne pažnje i komunikacije između kortikalnih područja.
Ali značaj informacije nije samo pitanje njene senzorne jasnoće. Mozak mora da proceni i emocionalnu i biološku vrednost signala.
Tu važnu ulogu imaju strukture koje tradicionalno povezujemo sa limbičkim sistemom, uključujući prednji cingularni korteks, insulu i amigdalu. Prednji cingularni korteks učestvuje u proceni konflikta, greške i značaja informacija, dok insula povezuje spoljne događaje sa unutrašnjim stanjem organizma. Zajedno sa drugim strukturama one čine deo mreža koje procenjuju šta je u datom trenutku dovoljno važno da zasluži dodatne resurse.
Posebno mesto ima amigdala.
Ako nervni sistem prepozna signal potencijalne opasnosti, amigdala može veoma brzo da poveća prioritet upravo onih informacija koje su sa tom opasnošću povezane. Pažnja se sužava, irelevantne informacije gube značaj, a sistem se priprema za brzu reakciju.
U inženjerskoj analogiji amigdala pomalo podseća na Not-Aus taster.
Naravno, ona ne isključuje bukvalno više moždane funkcije. Ali u stanju akutne opasnosti može snažno promeniti prioritete sistema tako da sporije, analitičko razmišljanje prefrontalnog korteksa dobije manji relativni uticaj, dok brži i evolutivno stariji obrasci reakcije dobijaju prednost.
U trenutku panike nije najvažnije da detaljno analiziramo boju predmeta koji se velikom brzinom približava našem licu.
Najvažnije je da se sklonimo.
Takav sistem ima očiglednu evolutivnu vrednost. Cena je to što intenzivan strah može suziti pažnju toliko da čovek previdi informacije koje bi u mirnijem stanju lako registrovao.
Neuralno pojačanje zato nije samo „pojačavanje signala“. Ono je deo sistema koji neprestano odlučuje šta trenutno zaslužuje resurse mozga.
„Spotlight“: reflektor na mentalnoj sceni
Jedna od najpoznatijih metafora pažnje jeste spotlight — reflektor koji osvetljava samo jedan deo mnogo veće scene.
Scena postoji i izvan osvetljenog područja, ali ono što se nalazi pod reflektorom obrađuje se detaljnije.
U vizuelnoj pažnji ovo možemo veoma lako da demonstriramo. Možemo gledati pravo ispred sebe, ali mentalnu pažnju usmeriti na predmet koji se nalazi malo u stranu. Oči se nisu pomerile, slika na mrežnjači se nije promenila, ali obrada tog dela vizuelnog polja postaje intenzivnija.
Pažnja, dakle, nije isto što i pomeranje senzora. To je promena načina na koji mozak obrađuje već postojeće informacije.
Metafora reflektora korisna je i šire. Mentalni fokus možemo prebaciti sa spoljnog sveta na unutrašnje procese: na bol, sećanje, određenu misao ili sopstveno disanje. U svakom od tih slučajeva određeni skup signala dobija privilegovan pristup neuronskim resursima.
Međutim, reflektor ne bi trebalo shvatiti doslovno. U mozgu ne postoji jedan centar koji „osvetljava“ sadržaj. U selekciji učestvuju distribuirane mreže, posebno frontalni i parijetalni sistemi, talamus, strukture koje procenjuju emocionalni značaj i različiti neuromodulatorni mehanizmi.
„Spotlight“ je zato dobra funkcionalna metafora, a ne anatomski opis.
Talamus: više od relejne stanice
U starijim pojednostavljenim prikazima talamus se često opisivao kao relejna stanica koja senzorne informacije samo prosleđuje kori velikog mozga.
Danas znamo da je njegova uloga znatno aktivnija.
Talamus učestvuje u regulisanju protoka informacija između različitih područja mozga i može da utiče na to koji će signali imati veći pristup kortikalnim mrežama. Njegove veze sa korom nisu jednosmerne. Korteks šalje obilne povratne projekcije nazad prema talamusu, stvarajući složene talamokortikalne petlje.
Zato je možda bolje zamisliti talamus ne kao običan relej, već kao neku vrstu dinamičkog rutera.
On ne odlučuje sam šta će postati svesno, ali učestvuje u upravljanju saobraćajem kroz mrežu. Tu analogija sa računarskim sistemima ponovo postaje korisna: nije dovoljno da paket stigne do mreže. Važno je kroz koje čvorove prolazi, kakav prioritet dobija i kojim će resursima imati pristup.
Hemija koja određuje šta je važno
Promene neuralnog pojačanja nisu samo posledica električne aktivnosti neuronskih mreža. Važnu ulogu imaju i neuromodulatorni sistemi.
Acetilholin, noradrenalin, dopamin i drugi neuromodulatori mogu menjati osetljivost velikih populacija neurona i time uticati na pažnju, budnost, motivaciju i učenje.
Ako se u okolini pojavi potencijalna opasnost, noradrenergički sistem može promeniti stanje čitavih neuronskih mreža tako da organizam postane spremniji da registruje neočekivane događaje. Ako očekujemo nagradu, dopaminski sistemi mogu promeniti značaj određenih signala i ponašanja.
Drugim rečima, pitanje „čega smo svesni?“ ne zavisi samo od toga šta dolazi kroz čula. Zavisi i od toga u kakvom se stanju nalazi mozak koji taj signal prima.
Isti zvuk može biti potpuno nevažan dok mirno sedimo kod kuće, a izuzetno značajan ako ga čujemo usred noći u nepoznatom prostoru.
Signal je isti. Gain sistema nije.
Od lokalnog signala do globalnog pristupa
Ovde dolazimo do jednog od najzanimljivijih pitanja u nauci o svesti: šta se događa kada određeni signal prestane da bude samo lokalno obrađena informacija i postane deo svesnog iskustva?
Jedan uticajan teorijski okvir jeste Global Workspace Theory, odnosno njena neurobiološka verzija Global Neuronal Workspace. U veoma pojednostavljenom obliku, ideja je da mnogi procesi u mozgu mogu da se odvijaju lokalno i nesvesno, ali da određena informacija postaje svesna kada dobije pristup široko distribuiranoj mreži i postane dostupna mnogim drugim sistemima.
To možemo zamisliti kao pozorišnu scenu. Iza kulisa istovremeno rade desetine procesa. Većina publike ih ne vidi. Ali kada se određeni sadržaj nađe pod reflektorom i na centralnoj sceni, postaje dostupan čitavom sistemu.
Naravno, ovo nije dokaz da smo pronašli konačni mehanizam svesti. Global Workspace je jedna od važnih teorija, ali postoje i konkurentski modeli. Ipak, metafora je korisna jer povezuje pažnju, pojačanje signala i širu dostupnost informacije.
U elektrotehničkom jeziku mogli bismo reći da određeni signal prelazi iz lokalne obrade na zajedničku sabirnicu sistema. Od tog trenutka mogu ga koristiti različiti moduli: radna memorija, govor, planiranje, donošenje odluka i motorni sistemi.
Prag svesti možda nije običan prag
Najjednostavniji model bio bi da postoji određena amplituda signala ispod koje nismo svesni, a iznad koje postajemo svesni. Ali nervni sistem verovatno ne radi tako jednostavno.
Slab signal može postati svestan ako ga očekujemo, ako ga aktivno tražimo ili ako ima veliko biološko značenje. S druge strane, relativno snažan signal može ostati praktično neprimećen ako je predvidiv i nebitan.
Čovek koji živi pored železničke pruge može prestati svesno da registruje prolazak voza, dok će ga veoma tih i neobičan zvuk iz susedne prostorije trenutno probuditi.
Značaj signala zato nije određen samo njegovom fizičkom snagom. Određuju ga amplituda, očekivanje, kontekst, prethodno iskustvo, emocionalna vrednost i trenutno stanje sistema.
Drugim rečima, mozak ne pita samo: „Koliko je signal jak?“
On pita: „Koliko je ovaj signal važan?“
Kada pojačamo sopstveni bol
Ovaj mehanizam može se veoma jasno videti kod bola.
Ako usmerimo pažnju na određeni bolni osećaj, subjektivni intenzitet bola često može da poraste. Ako je pažnja snažno angažovana nekom drugom aktivnošću, isti periferni signal može biti doživljen kao manje intenzivan.
To ne znači da je bol „umišljen“. Naprotiv, pokazuje da je bol rezultat složene obrade u kojoj periferni nociceptivni signal predstavlja samo jedan deo sistema. Mozak procenjuje kontekst, očekivanja, opasnost, prethodno iskustvo i emocionalno stanje, a zatim određuje koliko će taj signal biti naglašen.
Ovde se direktno povezujemo sa placebo i nocebo efektom iz prvog dela triptiha. Očekivanje može promeniti gain sistema. Ako očekujemo olakšanje, obrada bola može biti oslabljena. Ako očekujemo pogoršanje, isti signal može dobiti veću težinu.
Predikcija i pojačanje tada postaju dve strane iste priče.
Šta se događa kada pojačamo „pogrešan“ signal?
Ovde dolazimo do granice na kojoj ova tema postaje posebno zanimljiva.
Ako mozak poseduje mehanizme koji određene signale selektivno pojačavaju, moguće je zamisliti da ponekad pojačanje dobije signal koji u normalnim okolnostima ne bi imao veliki značaj.
To može biti bezazleno. U tihoj prostoriji možemo odjednom postati svesni otkucaja sopstvenog srca ili veoma slabog zvuka ventilatora koji smo prethodno potpuno ignorisali.
Ali isti princip može imati i ozbiljnije posledice.
Kod nekih psihijatrijskih i neuroloških stanja može doći do poremećaja odnosa između unutrašnjih predikcija, senzornih signala i njihovog ponderisanja. Slab ili dvosmislen signal može dobiti preveliku težinu, dok se unutrašnji sadržaj može interpretirati kao da dolazi iz spoljnog sveta.
Tu se otvara pitanje halucinacija.
Da li halucinacija nastaje zato što mozak stvara signal koji ne postoji, ili zato što unutrašnjem signalu daje težinu koju bi normalno dao spoljašnjem?
Odgovor nije jednostavan i različiti oblici halucinacija verovatno nemaju isti mehanizam. Ali prediktivno procesiranje i neuralno pojačanje daju vrlo zanimljiv okvir za postavljanje tog pitanja.
A šta je sa intuicijom i „šestim čulom“?
Ovo je područje u kojem treba posebno pažljivo razlikovati ono što znamo od onoga što pretpostavljamo.
Naučno je dobro potvrđeno da mozak obrađuje mnogo više informacija nego što dospeva u svesni fokus. Mikroizrazi lica, promene u glasu, periferne vizuelne informacije, mirisi, telesne reakcije i statistički obrasci ponašanja mogu uticati na naše odluke pre nego što umemo svesno da objasnimo zašto imamo određeni osećaj.
Zato čovek ponekad može da kaže: „Nešto mi ovde nije u redu“, a da tek kasnije identifikuje signal koji je pokrenuo taj osećaj. To je sasvim legitimna neurobiološka osnova za deo onoga što nazivamo intuicijom.
Mnogo je spekulativnija tvrdnja da mozak može da registruje neke fizičke signale za koje još nemamo poznat senzorni mehanizam i zatim ih selektivno pojača do nivoa svesti. Takve ideje postoje, ali za njih trenutno nemamo nivo dokaza koji imamo za klasične senzorne i pažnjom posredovane procese.
Ipak, sama činjenica da najveći deo neuronske obrade ostaje izvan svesti ostavlja zanimljiv prostor za istraživanje. Možda često registrujemo mnogo više nego što mislimo, ali to ne znači da možemo pouzdano tvrditi da registrujemo ono za šta nemamo dokaz da fiziološki možemo da detektujemo.
Mentalni reflektor
Naša svest zato možda ne liči na kontrolnu sobu u kojoj se istovremeno vide svi signali nervnog sistema. Više liči na scenu osvetljenu uskim reflektorom.
Iza scene i u mraku neprestano se odvija ogromna količina obrade. Signali se porede, predviđaju, filtriraju i međusobno takmiče. Većina nikada ne dospe u centralni prostor svesnog iskustva.
Ali neki dobiju prioritet. Njihov neuralni gain raste, aktiviraju šire mreže i postaju dostupni radnoj memoriji, odlučivanju, govoru i namernom ponašanju. Tada kažemo da smo ih postali svesni.
U prvom delu triptiha zaključili smo da mozak ne dekodira svet, već sa njim neprekidno pregovara. Sada možemo da dodamo još jedan sloj:
svest ne sluša sve učesnike tog pregovora podjednako glasno.
Neki dobijaju mikrofon, drugi ostaju u pozadini.
A u završnom delu triptiha otići ćemo korak dalje. Šta se događa kada mozak počne da proizvodi sadržaj gotovo bez spoljnog sagovornika — kada reflektor osvetli ono što je sam stvorio?
Tu počinju mašta, snovi i kreativnost, ali i halucinacije.
I možda najzanimljivija granica od svih: kako razlikujemo svet koji opažamo od sveta koji stvara naš sopstveni mozak?
Оставите одговор