Tietoisuus ja neurotiede

Anil Seth: Sinuna oleminen. Uusi tietoisuuden tiede. Suom. Kimmo Pietiläinen. Terra Cognita 2022.

Tietoisuuden ns. "vaikea ongelma" on ymmärtää, miten fysikaaliset prosessit tuottavat meille rikkaan sisäisen maailman. Aivoissa miljardien neuronien toiminta yhdistyy ja tuottaa tietoisen kokemuksen. Miksi ylipäätään koemme elämän ensimmäisessä persoonassa?

Kirjoittaja haluaa selvittää tietoisuuden "todellista ongelmaa". Hän ei pohdi miten ja miksi maailmassa on ylipäätään tietoisuutta, sen sijaan hän rakentaa teoriaa, joka voi selittää, ennustaa ja hallita tietoisen kokemuksen fenomenologisia ominaisuuksia. 

Suuri ratkaisematon ongelma tietoisuudesta jaetaan osiin tietoisuuden kokemuksiksi ja näiden neuraalisiksi vastineiksi tutkimista varten.

Tietoisuuden taso ei ole sama kuin valvetila. Neurologiset standardimenetelmät perustuvat siihen, miten aivovammapotilas reagoi aistiärsykkeisiin, jotka ovat fysiologisen valppauden merkki.

Uudet tietoisuuden testausmenetelmät ovat paljastaneet tietoisuutta sellaisillakin potilailla, joilla standardimenetelmä ei sitä löytänyt. Kirjoittaja kysyy, kuinka monta nykyisiin tietoisuuden testeihin reagoimatonta, mutta tietoista potilasta viruu jossakin. 

Tietoisuuden integroitu informaatioteoria (ITT) on neurotieteellinen teoria, joka tarttuu tietoisuuden vaikeaan ongelmaan ja tarjoaa ratkaisuksi eräänlaista panpsykismiä, tietoisuutta eli informaatiota voi olla jossain määrin missä tahansa. Tietoisuus on olemassaolon perustuva ominaisuus kuten ovat aine ja energia sekä sähkövaraus. 

Kirjoittaja kuitenkin itse kallistuu siihen suuntaan, että tietoisuuden tutkimisessa on syytä edetä kuten elämän ymmärtämisessä. Vitalismiin kuulunut näkemys elämän erityisestä ainesosasta jäi syrjään, kun ruvettiin tutkimaan elävien olentojen eri ominaisuuksia fysikaalisten ja kemiallisten mekanismien käsitteiden avulla.

Informaatio määritellään siten, että jokainen tietoinen kokemus vähentää epävarmuutta ja edesauttaa elämän jatkumista. Järjestelmän kokonaisuuden näkökulmasta tietoinen kokemus rajaa lukemattoman joukon muita mahdollisia tiloja pois.

Tietoiset kokemukset ilmenevät integroituneina eli yhtenäisinä. Emme koe esim. esineitä taustastaan erillään. Kaikki tietoiset kokemukset ovat ainutlaatuisia, täsmälleen samanlaisia kokemuksia ei ole.

Järjestelmän tietoisuuden mitta on, kuinka paljon enemmän informaatiota kokonaisuus tuottaa kuin se osat.

Tietoisuuden sisältö ei ole ulkoisen maailman tarkka kopio tai heijastus.

Havaitseminen on aktiivista toimintaa eikä ulkoisen maailman objektiivista rekisteröintiä. Aivot luovat bayesilaisessa tilastollisen päättelyn prosessissa hallitun hallusinaation. Esim. värit eivät ole objektien todellisia ominaisuuksia, vaan väline ymmärtää objekteja eri valaistusolosuhteissa.

Tietoinen itseys on erityinen sinuna tai minuna olemisen kokemus. Kokemus itseydestä on kohtalaisen vakaa. Siitä huolimatta itseys ei ole mikään olemus eikä substanssi, vaan havainnossa luotu hallittu hallusinaatio. Kokemus minusta itsestäni olemassa olevana on havaintopäättelyn ilmentymä.  "Sielua" voidaan pitää mielen ja elämän jatkuvuuden havaintoihin perustuvina kokemuksina.

Termodynamiikan toisen säännön mukaan eristetyn järjestelmän entropia kasvaa. Voidakseen vastustaa entropian kasvua, vapaan energian periaatteen mukaan elävä järjestelmä bayesilaisessa tilastollisessa mielessä ennakoi tulevaa. 

Elävät järjestelmät pyrkivät minimoimaan entropian. Järjestelmä selviytyy, jos sillä on pätevä malli ympäristöstä, johon sisältyy näkemys mm. omasta kehosta. Mallin avulla eliöt pienentävät ennakoitujen ja todellisten aistisignaalien eroja.  Säilyäkseen hengissä eliöiden on vähennettävä tulevaisuuden epävarmuutta. 

Kirjoittaja pitää perinteistä filosofista kysymystä vapaasta tahdosta versus determinismistä vanhentuneena. Hän hylkää oitis vapaan tahdon sellaisena voimana, joka puuttuisi aivojen fysikaalisten syiden ja seurauksien mekanismiin ulkopuolelta. Vapaan tahdon kokemukset ovat oikeastaan itseen kohdistuvan havainnoinnin muotoja. 

Kirjoittajan näkemyksen mukaan on  väärin luonnehtia vapaan tahdon kokemuksia harhoiksi, sillä ne ovat yhtä todellisia kuin muutkin tietoiset havainnot eli nekin ovat hallittuja hallusinaatioita.

Sekä antropomorfismia että antroposentrismiä on syytä välttää silloin kun tutkitaan eläinten tietoisuutta. Useilla eläimillä on tietoisuus, mutta ei välttämättä samanlainen kuin ihmisillä.

Kirjoittaja epäilee älykkyyden ja tietoisuuden läheistä yhteyttä. Hänen käsityksensä mukaan tietoisuus liittyy elossa olemiseen ja elämän ylläpitämiseen, jossa älykkydellä on oma rooli. Kuitenkin esim. surua voi tuntea ilman älyä. Onko sureva eliö tietoinen?

Tekoälyllä sen sijaan kirjoittajan mielestä ei ole tietoisuutta. Konetietoisuus on kuitenkin otettava vakavasti. Tekoälyn sijaan kenties bioteknologia kykenee synnyttämään synteettistä tietoisuutta.

Lopuksi

Tietoiset kokemukset ovat aivoihin perustuvan ennustamisen muotoja "hallittuja hallusinaatioita". Ihminen on pikemmin "tunteva kone" kuin "kognitiivinen  tietokone".

Erityinen kiitos lopussa olevasta hakemistosta, siitä on hyötyä kirjaa luettaessa.

Hyvä tiivistelmä ja arvio:

https://blogs.lse.ac.uk/lsereviewofbooks/2022/11/17/book-review-being-you-a-new-science-of-consciousness-by-anil-seth/

Aivot - monimutkainen verkosto

David Eagleman: Aivot. Ihmisen tarina. Atena, 2018. Suom. Mari Janatuinen.

Tämä kirja menee osittain päällekkäin Eaglemanin 'Incognito, aivojen salattu elämä' -kirjan kanssa.
 
Kirjailija määrittelee tietoisuuden suppeassa merkityksessä yhden esimerkin kautta.  Kun olemme hereillä, meillä on pääsääntöisesti tietoisuus ja kun olemme syvässä unessa, meillä ei ole tietoisuutta. Hereillä ollessamme miljardit neuronit ovat kuin suuressa salissa kokoontuneen joukon tuhannet yksittäiset keskustelut. Nukkuessamme aivot ovat yhtä aktiiviset kuin hereilläkin, mutta ne siirtyvät eri tilaan, jota voisi verrata suuren stadionin yleisöön tekemässä keskeytymätöntä aaltoliikettä yhä uudelleen ja uudelleen.

Muisti

Muisti on tunnetusti erehtyväinen, mutta yllätymme kun käsitämme kuinka väärässä muisti voi olla. Muistin vihollinen ei olekaan aika, vaan jatkuvasti tapahtuva muistikuvien lisäys. Jos yritämme palauttaa mieleen jonkin aikoja sitten tapahtuneen yksittäisen tapahtuman, jokin muistimme yksittäinen tekijä voi avata kokonaisen assosiaatioverkon. Kuitenkaan muistikuvamme eivät ole niin runsassisältöisiä kuin voisimme toivoa. Syy on se, että vaikka meillä on valtava määrä neuroneita, niitä on kuitenkin vain rajallinen määrä ja niiden kaikkien on tehtävä monenlaista yhtä aikaa.

Jos olemme sitä mitä muistikuvamme meille kertovat, identiteettimme on jatkuvasti muuttuva tarina, sillä muistikuvamme täydentyvät jatkuvasti ja muuttuvat. Kaikki yksityiskohdat, mitä väitämme muistavamme, eivät lainkaan pidä paikkaansa.

Todellisuus onkin eräänlainen illuusio, aivojen meille laatima näytös. Aivoilla ei sinänsä ole yhteyttä kehon ulkopuolelle, vaan aistit välittävät informaation aivoille. Meillä ei siis ole välitöntä kokemusta, vaan pelkkää sähkökemiaa aivojen pimeässä teatterissa. Vaikka arki meille toista sanoo, aivot tekevät valtavan työn, jotta esim. näkeminen vaikuttaisi niinkin vaivattomalta. Käytännössä luotamme suurelta osin sisäiseen malliimme, vaikka luulemme, että havainnoimme ulkomaailmaa tarkasti.

Logiikka ja emootiot 

Aivot ovat monimutkainen elin, jossa eri verkostot kiistelevät kuka käyttää valtaa. Tarkastellaan ajatusharjoituksena seuraavaa eettistä ongelmaa: Raitiovaunu vyöryy hallitsemattomasti kiskoja pitkin. Kauempana on neljä ihmistä kiskoilla ja sivustaseuraaja huomaa, että he ovat kuoleman vaarassa. Sivustaseuraaja voi kuitenkin vetää vivusta ja kääntää vaunun eri raiteelle, jossa kiskoilla on vain yksi ihminen. Ehkä suurinkin osa ihmisistä sivustaseuraajan asemassa varmaan saattaisi vetää vivusta, koska silloin pelastuisi neljä ihmistä ja vain yksi mahdollisesti menehtyisi.

Jatketaan ajatusharjoitusta hieman eri variaatiossa: Raitiovaunu syöksyy kiskoja pitkin ja neljä ihmistä on kiskoilla hengenvaarassa. Sivustaseuraaja seisookin tällä kertaa korokkeella ja hänen edessään on todella kookas henkilö, jonka keho varmaan pysäyttäisi raitiovaunun. Sivustaseuraajina meidän kuitenkin pitäisi tönäistä tämä kookas henkilö alas korokkeelta kiskoille juuri ennen vaunun tulemista kohdalle jotta vaunu pysähtyisi. Pystyykö sivustaseuraaja siihen, että uhraa yhden ihmisen hengen säästääkseen neljä muuta? Useimmat eivät pystyisi. Eikö kuitenkin kyse ole samasta ongelmasta, säästetään neljän ihmisen elämä sillä kun uhrataan yksi? Miksi ensimmäisessä esimerkissä useimmat vääntäisivät vivusta kuin jälkimmäisessä vain harvat työntäisivät ihmisen alas kiskoille?

Aivotutkimuksen kannalta vastaus on todella kiintoisa. Ensimmäisessä tapauksessa aktivoituvat aivojen ne osat, joita käytetään pääsääntöisesti loogiseen ratkaisuun. Tapaus näyttää olevan aivojen kannalta lähes tulkoon puhtaasti matemaattinen ongelma ja ratkaisu on sen mukainen. Jälkimmäisessä tapauksessa aktivoituvat aivojen niitäkin osia, jotka ovat tekemisissä emootioiden kanssa ja tiedostava minä sanoo, että ihmisen tappaminen on väärin, vaikka sen avulla voisikin pelastua neljä muuta ihmistä.

Tämä herättää luonnollisesti paljon kysymyksiä, mm. sen miksi joillakin ihmisillä aktivoituu loogisuutta käsittelevät aivojen osat ja miksi toisilla taas emootioita käsittelevät osat. Entäpä jos haluaisi itselleen tärkeissä päätöksissä painottaa loogisuutta tunteiden kustannuksella, olisiko mahdollista saada sopivia loogisten aivoalueiden ärsykkeitä, jotta päätökset olisivat analyyttisiä eivätkä tunteiden pohjalta tehtyjä? Mitäpä jos ennen päätöstä uravalinnan tekemisestä ihminen saisi halutessaan sopivia ärsykkeitä aivoihin, jolloin hän tekisi päätöksiä loogisesti eikä niinkään tunteenomaisesti?

Joka tapauksessa päätöksenteon säätämistä tapahtuu, vaikka emme sitä huomaa. Amerikkalaisissa tutkimuksissa on käynyt ilmi, että ehdonalaistuomarit jakavat epäoikeudenmukaisesti tuomioita. Huonoimmat mahdollisuudet ovat niillä ehdonalaisuuteen pyrkivillä rikollisilla, jotka joutuvat tuomittaviksi aamu- tai iltapäivän viimeisinä, jolloin nälän tunne alkaa vaivata tuomareita. Parhaat mahdollisuudet ovat niillä rikollisilla, joiden anomukset käsitellään heti aamulla tai heti lounaan jälkeen, jolloin tuomarit ovat saaneet energialisäyksensä. Päättäjien vatsa ja vire ratkaisevat tuomiot.

Tutkimuksissa on havaittu myös poliittisten näkemysten ja emotionaalisten reaktioiden yhteys. Vapaaehtoisten koehenkilöiden aivoihin oli kytketty skanneri aktivaation mittaamista varten. Koehenkilöille näytettiin kuvia asioista, jotka yleensä herättävät inhoreaktion, kuten esim. kuvia hyönteisten pilaamasta ruoasta. Heti tämän jälkeen tehtiin toinen koe, jossa selvitettiin poliittisia asenteita. Tutkijat havaitsivat, että mitä enemmän ensimmäisen kokeen kuvat vapaaehtoisia inhottivat, sitä konservatiivisempia henkilöt asenteiltaan todennäköisesti olivat. Ovatko poliittiset valinnat tai valinnat ylipäätään sittenkään kovin tietoisia, vaan tapahtuvatko ne jossain aivoissa minne tiedostava minä ei yllä?

Kaikilla meillä ihmisellä on intuitiivinen käsitys omasta vapaasta tahdosta, mutta tutkijat ovat tehneet näppärän kokeen, jossa tunne vapaasta tahdosta osoitetaan illuusioksi. Koehenkilöiden piti ensin päättää, kumpaa kättä nostaisivat ja sen jälkeen nostaa kyseistä kättä. Seuraavassa vaiheessa, sen jälkeen kun tutkittavat olivat päättäneet kumpaa kättä nostavat, vasenta vai oikeaa, tutkijat stimuloivat koehenkilöiden liikeaivokuorta. Monet koehenkilöt totesivat silloin haluavansa nostaa juuri sen käden, jota manipuloitiin. Ensin he olivat kenties valinneet oikean käden, mutta aivostimuloinnin jälkeen vaihtoivatkin käden vasempaan, juuri niin kuin tutkijat olivat ajatelleet. Kiintoisaa oli, että kysyttäessä koehenkilöt totesivat itse halunneensa nostaa juuri sen käden kuin nostivat, vaikka tutkijat olivat saaneet valinnan aikaan ärsyttämällä aivoja. Tietoinen mieli ei kovin helposti anna periksi ajatuksesta, jonka mukaan me teemme päätökset itse.

On ollut suuri edistysaskel, kun on pystytty auttamaan implanteilla kuuroja ja sokeita, mutta kirjan kirjoittajan mukaan tulevaisuudessa emme tarvitse tekoelimiä, koska pystymme aistimaan dataa suoraan yhdistettynä kehoomme niin että se on osa välitöntä kokemustamme. Päivän sää, pörssikurssit tai muut päivitykset voidaan koodata sellaiseen muotoon, jota aivomme oppivat käsittelemään ja ymmärtämään ilman, että meidän tarvitse tuijottaa näyttöruutua tai kuunnella puhetta.

Tarvitaanko ylipäätään kehoa elämän jatkamisen kannalta, ovatko aivojen toiminnot muuta kuin sähkökemiaa, joka voisi toimia toisellakin alustalla kehon ja aivojen lisäksi, vaikkapa tietokoneessa? Tällöin mieli ymmärretään ikään kuin tietokoneohjelmaksi, joka voi toimia erilaisissa laitteissa. Kirjan kirjoittaja kuitenkin toteaa itsekin, että on kaksi eri asiaa, jos ohjelma pystyy tuottamaan tekstin "tämä pallo on pyöreä ja punainen" ja kokea ja ymmärtää mitä on punaisuus ja pallon pyöreys.

Tietoisuus  

Kirjoittaja ymmärtää tietoisuuden synnyn siten, että kokonaisuus on enemmän kuin osiensa summa. Eagleman kirjoittaa, vaikka aivojen tai kehon osilla sinällään ei ole tietoisuutta, niiden muodostamalla kokonaisuudella sellainen on. Tietoisuus ei siis ole mikään henki, vaan aivojen ominaisuus. Kirjoittaja on ns. emergentti materialisti.

Eagleman kysyy itse, voiko mieli syntyä mistä tahansa, missä on keskenään vuorovaikutuksessa olevia osia. Voiko esimerkiksi kaupungilla olla tietoisuus? (Eagleman, s. 208.). Voisiko millä tahansa verkostolla olla tietoisuus, jos sillä on tarvittavien osien lisäksi riittävä määrä vuorovaikutusta? Eagleman tuo esille kiinnostavan tutkimuksen, jossa tutkijat ovat ehdottaneet tietoisuudelle kvantitatiivista määritelmää. Sen lisäksi, että osat ovat vuorovaikutuksessa, tarvitaan juuri oikeanlainen osasten organisoituminen kokonaisuudeksi.

Tietoisuuden synty edellyttää täydellistä tasapainoa, tarvitaan sekä monimutkaisuutta erilaisten tilojen esittämiseen sekä tarpeellinen määrä kytkentöjä eri osien välillä. Tasapaino voidaan kvantifioida ja vain täsmälleen oikealle vaihteluvälille asettuvat järjestelmät kokevat tietoisuutta. Tämän määritelmän avulla voitaisiin arvioida, onko elottomilla järjestelmillä, kuten vaikkapa kaupungilla tietoisuus. Tietoisuus siis kirjan kirjoittajan mukaan voi muodostua mille tahansa organisaatiolle, jonka tietovirrat on organisoitu oikein. Uskokoon ken tahtoo, mutta itse pidän tuolla tavalla määriteltyä tietoisuutta vain ihmisen tietoisen mielen irvikuvana. Tässä onkin hyvä palauttaa mieleen, että Eagleman määritteli kirjassa suppeasti tietoisuuden valveilla olon ja nukkumisen erona. Ihmisen tietoisuus kuitenkin käsittää subjektiiviset tunteet ja mm. itsetajunnan, käsityksen siitä mitä on olla ihminen ja ymmärtää rajallinen olemassaolonsa. On aika vaikea ymmärtää, miten millä tahansa organisaatiolla voisi olla tällaisia subjektiivisia kokemuksia ja elämyksiä itsetietoisuudesta puhumattakaan.

David Eagleman on epäilemättä huippututkija ja hän kirjoittaa kiinnostavasti. Kirja on ehdottomasti lukemisen arvoinen. Kirjasta puuttuu hakemisto, mikä on puute. Sen sijaan lopussa on hyödyllinen, joskin melko suppea sanasto