Du fryser på plass, prøver å få pusten, og i hodet er det bare en tanke: "Hvordan gjorde jeg det?"
Vi har alle opplevd en lignende situasjon. Selv om det oftere fortsatt handler om å utilsiktet slå på en ny ultramodern mikrobølgeovn, tilfeldig pokker på knappene. Enten du redder livet ditt eller bare vil varme opp maten, må hjernen din løse to problemer samtidig for å forstå: handling X innebærer resultat Y.
Kunstnerproblem: gjorde jeg det?
Handling mot resultatproblem: Hvilke av tingene jeg gjorde forårsaket resultatet Y?
Spørsmålene er ikke enkle. Vi gjør mange ting, og alt dette fører til noe. I tillegg skjer det noen hendelser hele tiden rundt oss, og bare en liten del av dem er avhengig av oss. Derfor må hjernen skille resultatet Y fra den generelle strømmen av hendelser. Så må han avgjøre om vi har noe å gjøre med det som skjedde. Samtidig kommer informasjon fra sansene først etter å ha utført handlinger som kunne ha forårsaket hendelsen. Dopamin, den første fiolinen i symfonier av mange kognitive teorier, er ansvarlig for disse prosessene.
Vi har en hypotese som i detalj beskriver den nevrale prosessen med å korrelere en handling med utøveren og resultatet. Denne hypotesen kommer fra to grunnleggende ideer.
For det første har hjernen en modell av hvordan omverdenen fungerer - basert på den prøver den hele tiden å gjette hva som vil skje videre. Hvis prognosen ikke blir oppfylt, oppstår overraskelse, og hendelsen som forårsaket den skiller seg ut fra strømmen av vanlige og forutsigbare fenomener.
Kampanjevideo:
For det andre registrerer hjernen alt vi nettopp har gjort, noe som betyr at enhver uventet hendelse kan korreleres med kjeden av nylige handlinger som er lagret i minnet. Så snart en forbindelse er funnet, kan handlingen gjentas - og sjekk om det vil føre til et lignende resultat. Et positivt svar vil indikere en årsakssammenheng.
I ingen av tilfellene kan vi klare oss uten vår gamle venn - dopamin. Ved første øyekast, når det gjelder å korrelere handlinger med resultater, er denne nevrotransmitteren den verste av alle mulige hjelpere. Dopamin produseres i store mengder i flere områder av hjernen samtidig. Denne metoden er helt ineffektiv for å isolere en enkelt forbindelse mellom et sett med nevroner - for eksempel mellom de som er ansvarlige for handlingen X og resultatet Y. Men faktisk er dette en ekstremt sofistikert mekanisme. Frigivelsen av dopamin kan sammenlignes med å kringkaste et radiosignal. Med sin hjelp blir følgende melding umiddelbart sendt til forskjellige deler av hjernen: “Noe veldig uvanlig skjedde like utenfor hjernen. Hvor mange av dere tar ansvaret for dette?"
En person under denne sendingen er overrasket. Denne følelsen oppstår når hjernen gjør en feil i spådommene. Det er rikelig med bevis for at dopaminneuroner tjener til å signalisere en feil når hjernen beregner sannsynligheten for å motta en belønning. Hvis hjernen din antar at ingen belønning kommer til deg når som helst snart, og plutselig gir en helt fremmed deg en smultring, aktiveres dopaminneuroner øyeblikkelig. De formidler overraskelsen til resten av hjernen om at noe uventet godt har skjedd. Nevronene ser ut til å rope: "Det spiller ingen rolle hvem av dere som fikk oss en smultring, men det må gjentas!"
Hjernen kan ta feil når det gjelder mer enn bare sannsynligheten for en belønning. Vi vet også at dopaminneuroner er partisk i å forutsi et uønsket utfall. Ting du kanskje vil lære å unngå, for eksempel ikke å trykke på en knapp som utløser en slangedump på badet ditt. En feil vurdering av fortid etter en nylig hendelse. Og også at du ikke synger helt slik du vil. Du visste sannsynligvis ikke at du har en musikkanmelder som sitter i mellomhjernen din?
Alle disse mekanismene der forskjellige feil utløser en kortvarig frigjøring av dopamin, har en enkel forklaring: dopaminnevroner er ansvarlige for å overføre overraskelse. Og viktigst av alt, denne utgivelsen skjer alltid umiddelbart etter en uventet hendelse Y og fungerer som tidsstempel.
Så hjernen din har lagt merke til at noe kult har skjedd i omverdenen, og dopamin varsler resten av delene om det. Nå må du avgjøre om noen av dine handlinger var årsaken til denne svingen. I dette tilfellet limer hjernen så å si handlingen og resultatet, og styrker den lokale forbindelsen mellom dem.
For å gjøre dette må du finne informasjon om handlingen eller handlingene som skjedde før informasjonen om resultatet ble registrert. Til slutt kan kommunikasjon bare gå fra årsak til virkning, og ikke omvendt. La oss si at det tennes et lys i rommet - hvorfor? Det er lite sannsynlig fordi du markerte lysets utseende med en spesiell ritualdans på det ene benet og samtidig svingte en død kylling. Årsaken er heller at du ved inngangen snudde bryteren (selvfølgelig med hånden der det ikke var kylling).
Hovedoppgaven med kortvarig frigjøring av dopamin er å finne den rette blant de siste handlingene. Når en elektrisk impuls begynner å passere langs aksonen og bærer en melding til mottakende nevroner, begynner en lang prosess inne i nevronet, der konsentrasjonen av flere molekyler, spesielt kalsium, endres. Videre etterlater aktivitet på enhver innkommende forbindelse til dette nevronet også spor av kalsium, og markerer denne inngangen som potensielt viktig.
Dopamin virker også i krysset mellom to nevroner. Anta at en nevron ga en kommando om å utføre en handling som medførte et visst resultat, og et annet nevron som koblet til det første rapporterer: "Jeg ble aktivert på dette tidspunktet." Nå er informasjonen kodet i denne forbindelsen: "Gjør det samme når jeg blir aktivert igjen." Hvis nevronen som er ansvarlig for handlingen avfyres som svar på aktiveringen av den andre nevronen, vil spor av kalsium forbli i den. De vil tjene som en påminnelse om at denne spesielle forbindelsen og denne nevronen var involvert. I nærvær av kalsium vil forbindelsen mellom disse nevronene forbedres av dopamin. Dermed forsterkes tanken "gjør det samme når jeg er aktivert igjen" bare hvis begge nevronene aktiveres til rett tid.
Enda mer overraskende er det faktum at kausalitet er innebygd i selve reglene som styrken av forbindelsene mellom to separate nevroner endres på. Tilsynelatende husker forbindelsen mellom nevronene A og B i hvilken rekkefølge de ble sparket. Hvis nevron A aktiveres rett foran nevron B, kan det logisk sett føre til aktivering av sistnevnte. Denne forbindelsen er merket med kalsium, og denne bindingen kan styrkes i fremtiden.
Men hvis nevron A aktiveres umiddelbart etter nevron B, kan det ikke lenger være årsaken til B-aktivering. Tvert imot vil en slik forbindelse måtte svekkes, siden aktivering av nevron A vil i så fall forstyrre nevron B. Hvis nevron A aktiveres lenge før eller lenge etter nevron B, vil ikke forbindelsesstyrken endre seg. Faktisk ser det ut til at reglene for å endre forbindelsesstyrken er designet spesielt for å trene hjernen til å etablere årsakssammenhenger.
Slik løser hjernen problemet med å korrelere handling med resultatet. Han finner handlingen X som forårsaket resultatet Y ved å kringkaste et signal om at noe uvanlig har skjedd utenfor hjernen og også ved å tidsstemplere hendelsen. Dette signalet vil bare bli mottatt på stedet der nevronet som er ansvarlig for handlingen nettopp har blitt aktivert. Dette bestemmes av de molekylære sporene som er igjen etter aktivering. Nå, hvis denne forbindelsen utløses igjen, er det mer sannsynlig at handlingsneuronene X blir aktivert. Dette betyr at personen i en lignende situasjon er mer sannsynlig å utføre nøyaktig handlingen X. Slik bestemmer vi om X faktisk påkaller Y, og innstiller vår forståelse av den ytre verden.
Det gjenstår å løse problemet med å korrelere handlingen med utøveren, og nå har det blitt lettere å gjøre dette. Hvordan vet hjernen at du ikke har noe å gjøre med det som skjer? Dopaminsignalet viser ingen spor av aktivitet i nevroner. Fraværet av spor betyr: "Jeg har ingenting å gjøre med det."
Imidlertid kan det også skje slik: nevronene som er ansvarlige for handlingen ble aktivert umiddelbart før resultatet, men var ikke årsaken. Dette er grunnen til at handlingen må gjentas. Hvis handling X med vilje gjentas og ikke forårsaker resultat Y, er det ingen bevis for at det er en sammenheng mellom de to.
Prinsippene hjernen etablerer årsakssammenheng er et av hovedområdene for moderne nevrovitenskap, men generelt forblir dette området mystisk og lite undersøkt. Elementer i teorien om persepsjon av årsakssammenhenger fra tid til annen dukker opp i litteraturen, men forfatterne selv fokuserer ikke på dette. Derfor er det hypotetisk i dette området mulig å gjøre mange funn, gitt hvor mange spørsmål det er i det som ennå ikke er blitt svart. La oss se på ett av disse spørsmålene. Hvordan bruker hjernen denne informasjonen i fremtiden?
Oppfatningen av kausalitet er basert på ideen om at hjernen vår bruker en prediktiv modell av verden. I så fall må vi også ha en omvendt modell som svarer på spørsmålet "Hvordan endre verden?" Vi kan si, "Jeg vil ha resultat Y," og bruke den omvendte modellen for å finne den nødvendige "handlingen X" som vil føre til ønsket resultat.
Dette betyr at vi hele tiden trenger å tilpasse to modeller: prediktiv (hvis du gjør dette, vil dette endre seg i verden) og invertert (for at noe i verden skal endres, må du gjøre dette). Det er høyst sannsynlig at dopamin er ansvarlig for å innstille hver av disse kretsene. Men hvor foregår selve tilpasningen? Skifter disse modellene sammen eller hver for seg? Vi aner ikke om det. Hvor mange forskjellige modeller av den ytre verden hjernen skaper, hvordan de samhandler med hverandre og hvordan de utfyller - alt dette er ubesvarte spørsmål.
Evnen til å etablere årsakssammenhenger gjennom prøving og feiling er observert hos forskjellige arter. Ikke bare hos dyr, men også hos fugler. Denne evnen forbinder individuelle hendelser i en sekvens: hvis jeg gjør en handling X, vil den bli fulgt av et resultat Y. Noen arter kan etablere årsakssammenheng gjennom imitasjon. Når de observerer slektningene sine, kan blå pupper fra titfamilien lære å skru av hettene på melkflasker (seriøst er det bedre å ikke rasende disse fuglene).
Men mennesket har en fordel - språk. Takket være ham trenger vi ikke lenger å kaste bort energi på endeløs observasjon av handlingskjeder, og begrenser oss bare til vår egen erfaring. Ved hjelp av språk kan vi forklare årsakssammenhenger og formidle dem abstrakt: i bøker, magasiner, dokumentarer. Eller ta en flere timers YouTube-guide om hvordan du går over en V8. Vi kan registrere observasjonene våre, og etterlate hull der det ikke er nok ledd i kjeden mellom X og Y (dette kalles "vitenskap"). Vi kan dele informasjon og finne årsakssammenhenger i større skala og i større prøver enn det som er tilgjengelig for en person.
Det faktum at mennesker har identifisert årsakene til komplekse fenomener som utryddelse av arter eller global oppvarming, er bevis på vår evne til å forstå verden utover individuell erfaring. Bare den menneskelige hjerne er i stand til å forstå ikke bare hva som forårsaket seg selv, men også hva vi alle forårsaket.
Mark Humphries
