Bevidsthedens biologi

Alt afhænger af øjet der ser, men hvad er det for biologiske processer der sker i hjernen, som gør at vi ser, opfatter og oplever tingene, som vi gør?

Af Eline Mørch Jensen

Spørgsmålet om hvordan vi opfatter og oplever ting, for eksempel når vi skal løse forskellige opgaver, og hvordan det kan måles i nervecellerne, har optaget Søren Kyllingsbæk, professor ved Institut for Psykologi på KU og ph.d. i visuel kognition, i mere end 20 år.

Akkurat ligesom det har optaget lektor Thomas Habekost og professor Claus Bundesen, som har arbejdet inden for dette felt siden begyndelsen af 1970´erne og i øvrigt er Søren Kyllingsbæks gamle ph.d.-vejleder. De tre er nu, foruden en håndfuld postdocs og ph.d.-studerende, gået sammen om at komme nærmere en afklaring inden for rammerne af Forskningsprojektet ”Dynamiske systemer: matematisk modellering og statistiske metoder i social-, sundheds- og naturvidenskab”.

- Omdrejningspunktet for vores arbejde både hidtil og fremadrettet er opmærksomhed og perception. Vi undersøger hvilke biologiske processer der sker i hjernen, når vi med øjet skal bestemme os for, hvad det er, for eksempel et bogstav eller et tal, vi har for os. Vi ved at det er noget der foregår i hjernen, men for at forstå hvad der sker, ser vi blandt andet på hvordan nervecellerne er sat sammen og fungerer sammen, forklarer Søren Kyllingsbæk.

- Undersøgelserne foregår ved hjælp af eksperimenter, både med mennesker med normale eller raske hjerner og med hjerneskade, og med aber. Desuden bruger vi matematiske modeller. Det foregår i en stadig vekselvirkning, hvor vi via modellerne kan komme op med ideer til eksperimenterne, som vi ellers ikke ville have fået - og omvendt, tilføjer han.

Udviklingen af modeller finder sted i et løbende samarbejde med Susanne Ditlevsen, professor i statistik og leder af forskningsprojektet ”Dynamiske systemer”, hvorfor det fælles projekt skal ses som en udbygning af et allerede eksisterende og frugtbart samarbejde, hvor matematikken med Søren Kyllingsbæks ord forbinder de to niveauer – psykologien og biologien:

- Vi har for eksempel en model over hvad der sker, når du ser et bogstav i 10-200 millisekunder, det vil sige tusindedele af et sekund. Modellen kan forudse hvad der sker i nervecellerne, hvordan du til at begynde med slet ikke kan se noget, men efter et stykke tid måske kan se bogstavet hver tiende gang, du får det vist. Modellen kan også tage højde for hvad der sker, hvis vi distraherer dig, for eksempel fordi du bliver vist tal samtidig med at du bliver vist bogstavet.

- Modellerne kan vise flere forskellige ting, blandt andet hvor dygtige er folk til at bevare opmærksomheden og hvordan man fordeler ressourcerne. Det er for eksempel klart nemmere at adskille tal fra bogstaver, hvis de hver især har forskellige, klart definerede farver.

Men alle hjerner fungerer jo ikke på samme måde?

- Nej, det er klart. Man kan ikke forudsige folk som et urværk, ligesom man ikke kan forudsige sådan en ting som radioaktivt henfald og hvordan det sker, medgiver Søren Kyllingsbæk og fortsætter:

- Der er nogen, der er superhurtige og kan nå at opfatte over 100 bogstaver eller tal i sekundet. I øvrigt er det ofte sådan, at hvis du er hurtig til at bearbejde information, er du som regel også god til at huske, men variationen er naturligvis enorm.

- Nogle menneskers hjerner bliver dårligere eller langsommere med årene, nogle oplever ændringer og svækkelse i forbindelse med en hjerneskade, mens andre holder hastigheden, men alt det kan man jo bygge ind i modellen. Vores viden om disse individuelle forskelle, for eksempel forarbejdningshastighed og korttidshukommelsen, som vi blandt andet har opnået gennem eksperimenter, kan vi lægge ind som forskellige parametre i modellerne, siger Søren Kyllingsbæk.

Kan man optræne hjernen til at fungere bedre og hurtigere?

- Helt sikkert! Det ved vi blandt andet fra arbejdet med genoptræning af hjerneskadede og fra forskning i sygdomme som demens, depression og ADHD. Jeg har også selv testet patienter med hjerneskader som følge af hjerneblødninger, dog især for at blive bedre til at forstå processerne i den normale eller raske hjerne.

Så den er god nok: Det skærper virkelig hjernen at løse kryds og tværser?

- Ja, man kan sagtens optræne sin hjerne og hukommelse et langt stykke hen ad vejen. Vores hjerne er plastisk og kan allokere oplysninger; ligesom erfaringen selvfølgelig spiller ind og hjælper til. Det kan du for eksempel se hos ornitologer, som er i stand til at skelne forskellige fuglearter fra hinanden og kan se små forskelle, som vi andre, der ikke har den samme træning og erfaring, ikke kan få øje på.

Søren Kyllingsbæk nævner at nogle af hans kolleger eksperimenterer med at give forsøgspersoner forskellige stoffer, eksempelvis nikotin, for at måle hvad der sker i hjernen i forhold til synssansen:

- Det kommer der faktisk både noget godt og noget skidt ud af: Nikotinen får nogle mennesker hurtigere ud af startblokken, idet den gør dem i stand til at tage information hurtigere ind, men det er en hurtighed som ikke holder i længden. Lidt ligesom med løb, hvor nogen er gode til at komme hurtigt fra start, men til gengæld ikke har kræfter til at holde tempoet over en længere distance …

- Vi mennesker – eller rettere: vores hjerner – er ret fleksible. I nogle opgaver, for eksempel i farlige situationer, kan det bedst betale sig at reagere hurtigt, andre gange er det vigtigere at akkumulere information og trække på sine erfaringer.

Men der ligger vel ikke et bevidst valg bag?

- Nej, men hjernen ser ud til at gøre det, der er mest praktisk, i hvert fald når der ikke står så meget på spil. Vi er i stand til at slå over i det her mode, hvor hjernen ikke bare siger ”det her er rødt” eller ”her er en tiger”, men i stedet prøver at orientere sig. For eksempel ved at se tingene fra forskellige vinkler og prøve at samle informationer ind ved at søge i hukommelsen og trække på erfaringer – måske helt ubevidst, siger Søren Kyllingsbæk og tilføjer:

- Vi ville jo koge over, hvis vi hele tiden skulle være bevidste om det der ligger nede under motorhjelmen - om hvad vi gør og hvorfor vi gør det!

De modeller Søren Kyllingsbæk og hans kolleger håber på at udvikle og forfine i samarbejde med matematikerne og statistikerne i det fælles projekt, skal forsøge at afdække hvad det er nervecellerne mere præcist gør. Eller med andre ord: Om det er det første indtryk, vi holder fast i, eller om hjernen bliver ved med at akkumulere information.

- Det er faktisk det helt store spørgsmål, som vi arbejder på at komme nærmere en afklaring af: Om cellen er opmærksom på både tal og bogstav, når den præsenteres for begge dele, eller kun på en af delene, om den blander de to eller vælger at være opmærksom på en ad gangen.

- Forestil dig, at du kigger ud gennem et paprør og kun kan se hvad der er i netop den del af synsfeltet – sådan ”ser” den enkelte celle verden. Hvis der kun er et objekt sender cellen signal videre som et punktsignal til en større del af celler i synsfeltet, nærmest som fra en lille gren og videre ud i et træ fuld af forgreninger. Men hvad sker der hvis der nu er to objekter i synsfeltet? Hvad gør cellen så? Fortæller den om det ene objekt først eller dem begge to? Blander den eller skifter den mellem de to objekter?

Et vigtigt skridt på vejen i retning af en afklaring går gennem forsøg med aber, som sidder i henholdsvis Tyskland og England, og som Søren Kyllingsbæk og hans kolleger så at sige har fået lov til at koble sig på.

- Simpelthen fordi området her i landet ikke er stort nok til at investere i de faciliteter, der skal til. Grunden til at man bruger aber til disse forsøg og ikke mennesker er, at man er nødt til at åbne op ind til hjernen, hvor man indopererer et sterilt kammer, man kan have elektroderne i. Det kan man naturligvis ikke gøre på mennesker. Men selvom interessen herhjemme altså ikke er stor nok, er vi så heldige at der er andre, der stiller deres forsøgsresultater til rådighed for vores forskning.

Søren Kyllingsbæk fortæller at forsøgene, de bygger forskningen på, går ud på at få aberne til at løse nogle meget enkle opgaver. Aberne sidder foran en computer med en joystick i hånden, som de skal bruge til at vælge mellem forskellige muligheder. De har fået lært bestemte opgaver, for eksempel at være opmærksom på et bestemt mønster og ignorere et andet, og får en belønning når de udfører opgaven korrekt. Imens måler elektroderne abernes celler for at se hvordan de reagerer på den visuelle information, de bliver præsenteret for.

Og hvordan stemmer resultaterne så overens med jeres hypotese?

- Som det ser ud lige nu er det vores hypotese at cellerne prøver at sortere oplysningerne. Vores ide er at nervecellen ikke blander irrelevante informationer, simpelthen fordi det giver bedre mening hvis neuronerne prøver at adskille tingene. Men det må nu komme an på en prøve …

- Jeg regner faktisk med at der er god sandsynlighed for at vi finder en afklaring. Det kan virke som en lille ting, men en sådan afklaring vil kunne få rigtig stor betydning for os, ikke mindst i forhold til mere effektiv diagnosticering og behandling af hjerneskader. Det vil helt sikkert også få enorm betydning på hele området inden for udvikling af nye og bedre teknologiske hjælpemidler, herunder også sådan noget som Ipads – for eksempel er der et dansk firma (Senseye) som arbejder med at man bruger iris i øjnene til at styre computere med, tilføjer Søren Kyllingsbæk.

- Det, vi er eksperter i, i Danmark, er at opstille nogle avancerede modeller for visuel opmærksomhed og perception. Med dette projekt får matematikerne nogle relevante problemer at kaste deres modeller efter og omvendt forventer vi at få nogle redskaber til at måle og analysere vore stadig mere komplicerede data. Matematikken giver os en ekstra kapacitet til at se og fastholde sammenhænge, som vi ikke ville kunne tænke os til i et givet øjeblik, og for at koble tingene og genkende mønstre.

- Samtidig med at området er interessant i forhold til grundforskningen er det helt klart også utrolig spændende på det filosofiske plan. Selv er jeg meget optaget af spørgsmålet om hvordan psykologien spiller sammen med biologien… Det er fascinerende hvordan vores sjæl og legeme hænger sammen og forunderligt at vores oplevelser bare er biologiske processer i hjernen - eller bare og bare! Griner Søren Kyllingsbæk og fortsætter:

- Matematikken er et utrolig stærkt værktøj, som vi kan bruge til at beskrive både biologien og psykologien med, hvordan de to er aspekter ved samme fænomen. Vi kan ikke sætte os ind i hvordan det er at være en plante eller et dyr, men når det kommer til os selv – vi mennesker – kan vi både kigge på det udefra, via matematiske modeller, samtidig med at vi også har den subjektive vinkel på – det at vi faktisk selv ser, opfatter og oplever ting.

---

Read this interview in English.