Du fryser på plads, prøver at få vejret, og i dit hoved er der kun en tanke: "Hvordan gjorde jeg det?"
Vi har alle oplevet en lignende situation. Selvom det oftere stadig handler om utilsigtet at tænde for en ny ultramodern mikrobølgeovn ved tilfældigt at trykke på knapperne. Uanset om du redder dit liv eller bare vil genopvarme mad, skal din hjerne løse to problemer på én gang for at forstå: handling X medfører resultat Y.
Kunstnerproblem: gjorde jeg det?
Handling versus resultat problem: Hvilke af de ting, jeg gjorde, forårsagede resultatet Y?
Spørgsmålene er ikke lette. Vi gør en masse ting, og alt dette fører til noget. Derudover sker der konstant nogle begivenheder omkring os, og kun en lille del af dem afhænger af os. Derfor skal hjernen adskille resultatet Y fra den generelle strøm af begivenheder. Så må han afgøre, om vi har noget at gøre med det, der skete. Samtidig kommer oplysninger fra sanserne først efter at have udført handlinger, der kunne have forårsaget hændelsen. Dopamin, den første violin i symfonier af mange kognitive teorier, er ansvarlig for disse processer.
Vi har en hypotese, der detaljeret beskriver den neurale proces med at korrelere en handling med dens udøver og resultat. Denne hypotese kommer fra to grundlæggende ideer.
For det første har hjernen en model for, hvordan omverdenen fungerer - baseret på den prøver den konstant at gætte, hvad der vil ske næste. Hvis prognosen ikke går i opfyldelse, opstår der overraskelse, og begivenheden, der forårsagede den, skiller sig ud fra strømmen af almindelige og forudsigelige fænomener.
Salgsfremmende video:
For det andet registrerer hjernen alt, hvad vi lige har gjort, hvilket betyder, at enhver uventet begivenhed kan korreleres med kæden af nylige handlinger, der er gemt i hukommelsen. Så snart en forbindelse er fundet, kan handlingen gentages - og kontroller, om det vil føre til et lignende resultat. Et positivt svar vil indikere et årsagsforhold.
I intet tilfælde kan vi klare os uden vores gamle ven - dopamin. Ved første øjekast, når det kommer til at korrelere handlinger med resultater, er denne neurotransmitter den værste af alle mulige hjælpere. Dopamin produceres i store mængder i flere områder af hjernen på samme tid. Denne metode er helt ineffektiv til at isolere en enkelt forbindelse mellem et sæt neuroner - for eksempel mellem de ansvarlige for handlingen X og resultatet Y. Men faktisk er dette en ekstremt sofistikeret mekanisme. Frigivelsen af dopamin kan sammenlignes med udsendelse af et radiosignal. Med sin hjælp sendes følgende besked straks til forskellige dele af hjernen:”Der skete noget meget usædvanligt lige uden for hjernen. Hvor mange af jer vil tage ansvar for dette?"
En person under denne udsendelse er overrasket. Denne følelse opstår, når hjernen begår en fejl i sine forudsigelser. Der er rigelig dokumentation for, at dopaminneuroner tjener til at signalere en fejl, når hjernen beregner sandsynligheden for at modtage en belønning. Hvis din hjerne antager, at der ikke kommer nogen belønning til dig når som helst snart, og pludselig giver en komplet fremmed dig en doughnut, aktiveres dopaminneuroner øjeblikkeligt. De formidler overraskelsen til resten af hjernen, at der er sket noget uventet godt. Neuronerne synes at råbe: "Det betyder ikke noget, hvem af jer der fik os en doughnut, men det skal gentages!"
Hjernen kan være forkert ved mere end blot sandsynligheden for en belønning. Vi ved også, at dopaminneuroner er forudindtaget i at forudsige uønskede resultater. Ting, du måske vil lære at undgå, såsom ikke at trykke på knappen, der udløser dumpning af slanger i dit badeværelse. En forkert vurdering af fortiden efter en nylig begivenhed. Og også at du ikke synger helt som du gerne vil. Du vidste sandsynligvis ikke, at du har en musikkritiker, der sidder i din midthjerne?
Alle disse mekanismer, hvorigennem forskellige fejl udløser en kortvarig frigivelse af dopamin, har en simpel forklaring: dopaminneuroner er ansvarlige for transmission af overraskelse. Og vigtigst af alt sker denne frigivelse altid umiddelbart efter en uventet begivenhed Y og fungerer som dens tidsstempel.
Så din hjerne har bemærket, at der er sket noget sejt i den omkringliggende verden, og dopamin underretter resten af dets dele om det. Nu skal du afgøre, om nogen af dine handlinger var årsagen til denne drejning. I dette tilfælde klæber hjernen som det er handlingen og resultatet og styrker den lokale forbindelse mellem dem.
For at gøre dette skal du finde oplysninger om den handling eller de handlinger, der fandt sted, før oplysningerne om resultatet blev registreret. I sidste ende kan kommunikation kun gå fra årsag til virkning og ikke omvendt. Lad os sige, at der tændes et lys i rummet - hvorfor? Det er usandsynligt, fordi du markerede udseendet af lys med en speciel rituel dans på det ene ben og svingede en død kylling på samme tid. Snarere er årsagen, at du ved indgangen vendte kontakten (selvfølgelig med den hånd, hvor der ikke var nogen kylling).
Hovedopgaven med kortvarige frigivelser af dopamin er at finde den rigtige blandt de seneste aktioner. Når en elektrisk impuls begynder at passere langs axonen og bærer en besked til modtagende neuroner, begynder en lang proces inde i neuronen, hvor koncentrationerne af flere molekyler, især calcium, ændres. Desuden efterlader aktivitet på enhver indgående forbindelse til denne neuron også spor af calcium, hvilket markerer dette input som potentielt vigtigt.
Dopamin virker også ved krydset mellem to neuroner. Antag at en neuron gav en kommando til at udføre en handling, der medførte et bestemt resultat, og en anden neuron, der forbinder med den første, rapporterer: "Jeg blev aktiveret på dette tidspunkt." Nu er oplysningerne kodet i denne forbindelse: "Gør det samme, når jeg aktiveres igen." Hvis den neuron, der er ansvarlig for handlingen, affyres som reaktion på aktiveringen af den anden neuron, forbliver der spor af calcium i den. De vil tjene som en påmindelse om, at netop denne forbindelse og denne særlige neuron var involveret. I nærværelse af calcium vil forbindelsen mellem disse neuroner blive forbedret af dopamin. Således forstærkes tanken "gør det samme, når jeg aktiveres igen", hvis begge neuroner aktiveres på det rigtige tidspunkt.
Endnu mere overraskende er det faktum, at kausalitet er indbygget i selve de regler, hvormed styrken af forbindelserne mellem to separate neuroner ændres. Forbindelsen mellem neuroner A og B husker tilsyneladende i hvilken rækkefølge de blev fyret. Hvis neuron A aktiveres lige foran neuron B, kan det logisk set føre til aktivering af sidstnævnte. Denne forbindelse er mærket med calcium, og denne binding kan styrkes i fremtiden.
Men hvis neuron A aktiveres umiddelbart efter neuron B, kan det ikke længere være årsagen til B-aktivering. Tværtimod skal en sådan forbindelse svækkes, da aktivering af neuron A i hvilket tilfælde interfererer med neuron B. Hvis neuron A aktiveres længe før eller længe efter neuron B, ændres forbindelsesstyrken ikke. Faktisk ser det ud til, at reglerne for at ændre forbindelsens styrke er designet specifikt til at træne hjernen til at etablere årsagsforbindelser.
Dette er hvordan hjernen løser problemet med at korrelere handling med resultatet. Han finder handlingen X, der forårsagede resultatet Y ved at udsende et signal om, at der er sket noget usædvanligt uden for hjernen og også ved at tidsstemple denne begivenhed. Dette signal modtages kun det sted, hvor den neuron, der er ansvarlig for handlingen, lige er blevet aktiveret. Dette bestemmes af de molekylære spor, der er tilbage efter aktivering. Hvis denne forbindelse nu udløses igen, er det mere sandsynligt, at handlingsneuronerne X aktiveres. Dette betyder, at personen selv i en lignende situation er mere tilbøjelige til at udføre nøjagtigt handlingen X. Sådan bestemmer vi, om X faktisk påberåber sig Y, og indstiller vores forståelse af den ydre verden.
Det er fortsat at løse problemet med at korrelere handlingen med den udøvende kunstner, og nu er det blevet lettere at gøre dette. Hvordan ved hjernen, at du ikke har noget at gøre med det, der sker? Dopaminsignalet viser ingen spor af aktivitet i neuroner. Fraværet af spor betyder: "Jeg har intet at gøre med det."
Det kan dog også ske: de neuroner, der er ansvarlige for handlingen, blev aktiveret lige før resultatet, men var ikke årsagen til det. Derfor skal handlingen gentages. Hvis handling X forsætligt gentages og ikke forårsager resultat Y, er der intet bevis for, at der er en forbindelse mellem de to.
De principper, hvormed hjernen etablerer årsagssammenhæng, er et af de vigtigste arbejdsområder inden for moderne neurovidenskab, men generelt forbliver dette område mystisk og lidt udforsket. Elementer i teorien om opfattelse af årsagsforhold fra tid til anden overflader i litteraturen, men forfatterne selv fokuserer ikke på dette. Dette betyder, at det på dette område, hypotetisk, er muligt at foretage mange opdagelser i betragtning af hvor mange spørgsmål der er i det, der endnu ikke er blevet besvaret. Lad os se på et af disse spørgsmål. Hvordan bruger hjernen disse oplysninger i fremtiden?
Opfattelsen af kausalitet er baseret på ideen om, at vores hjerner bruger en forudsigende model for verden. Hvis ja, skal vi også have en omvendt model, der besvarer spørgsmålet "Hvordan ændrer verden?" Vi kan sige "Jeg vil have resultat Y" og bruge den omvendte model til at finde den krævede "handling X", der fører til det ønskede resultat.
Dette betyder, at vi konstant skal tilpasse to modeller: forudsigelig (hvis du gør dette, vil dette ændre sig i verden) og inverteret (for at noget i verden skal ændre sig, skal du gøre dette). Det er højst sandsynligt, at dopamin er ansvarlig for at indstille hvert af disse kredsløb. Men hvor finder selve tilpasningen sted? Skifter disse modeller sammen eller separat? Vi har ingen idé om det. Hvor mange forskellige modeller af den ydre verden hjernen skaber, hvordan de interagerer med hinanden, og hvordan de supplerer - alt dette er ubesvarede spørgsmål.
Evnen til at etablere årsagsforhold gennem forsøg og fejl er blevet observeret hos forskellige arter. Ikke kun hos dyr, men også hos fugle. Denne evne forbinder individuelle begivenheder i en sekvens: hvis jeg foretager en handling X, vil den blive efterfulgt af et resultat Y. Nogle arter kan etablere årsagsforhold gennem efterligning. Iagttagende af deres slægtninge kan blå bryster fra titfamilien lære at skrue hætterne af mælkeflasker af (seriøst er det bedre ikke at vrede disse fugle).
Men mennesket har en fordel - sprog. Takket være ham behøver vi ikke længere spilde energi på endeløse observationer af handlingskæder, kun begrænset af vores egen erfaring. Ved hjælp af sprog kan vi forklare årsagsforhold og formidle dem abstrakt: i bøger, magasiner, dokumentarfilm. Eller tag en flere timers YouTube-guide om, hvordan du går over en V8. Vi kan registrere vores observationer ved at efterlade huller, hvor der ikke er nok led i kæden mellem X og Y (dette kaldes "videnskab"). Vi kan dele information og finde årsagssammenhænge i større skala og i større prøver, end der er tilgængelig for en person.
Det faktum, at mennesker har identificeret årsagerne til komplekse fænomener som udryddelse af arter eller global opvarmning er bevis på vores evne til at forstå verden ud over individuel erfaring. Kun den menneskelige hjerne er i stand til ikke kun at forstå, hvad den forårsagede sig selv, men også hvad vi alle forårsagede.
Mark Humphries
