Gulyás Balázs

Tudatboncolás PET-tel

V. A tudat neurobiológiai modellje I.

Benjamin Libet, a Nobel-díjas Sir John Eccles tanítványa, a tudat neurobiológiai alapjainak egyik legkiválóbb kutatója már az ötvenes években felvetette azt a hipotézist, hogy az agyban a tudatosuló és a nem tudatosuló szenzoros ingerek által okozott agyi aktivációk között valójában egy különbség van. Mindkét esetben ugyanazon idegpályák és agykérgi területek aktiválódnak. A tudatosuló és a nem tudatosuló ingerlés között csupán az a különbség, hogy az erősebb ingerek nagyobb agykérgi területek aktiválásával járnak együtt, így azok bejutnak a tudatba. Azaz a tudatos agyi események mögötti agyi aktiváció csupán az aktivált idegsejtek számában különbözik a nem tudatosuló agyi események mögötti aktivációtól.

Hogy lehet-e ezt a hipotézist tesztelni? Maga Libet számos kísérleti helyzetet ajánlott, és ő maga el is végzett számos kísérletet ezzel kapcsolatban. Egyik klasszikus kísérlete az volt, amikor kísérleti személyek alkarját vékony hajszálakkal ingerelte és két kérdést tett fel eközben: 1) Érez-e valamit? 2) Melyik irányba haladt az inger? Amennyiben igen vékony hajszállal történt az ingerlés, az esetek túlnyomó részében a kísérleti személyek azt válaszolták, hogy semmit nem éreztek, miközben arra a kérdésre, hogy melyik irányba haladt az inger, szignifikánsan korrekt választ tudtak adni. Amint a hajszál vastagsága, azaz az inger erőssége növekedett, mindkét kérdésre pozitív választ tudtak adni a kísérleti személyek. Tehát gyenge inger esetében elvált egymástól az inger agyi feldolgozásának eredménye (melyik irányba haladt az inger?) annak a tudatba való bejutásától, illetve be nem jutásától (érzett-e valamit?). Libet szerint mindkét esetben azonos érzékszervi pályák és agykérgi területek aktiválódnak, a különbség csupán az ezekben résztvevő idegelemek számában van.

Vajon ki tudjuk-e mindezt mutatni PET-tel? Miközben ezen morfondíroztunk Jean Decety francia kollégámmal, arra a következtetésre jutottunk, hogy a dolgot a másik végénél fogjuk meg. Vajon a nagyon is tudatosan végzett motoros funkciók több agysejt, nagyobb agykérgi terület aktiválódását igénylik-e, mint a tudatos odafigyelést nem igénylő, jól betanult motoros funkciók, azaz "agyi automatizmusok"? Ha ez így van, akkor egy cselekvési sor, egy motoros folyamat nagy odafigyelést, komoly tudatos ráfordítást igénylő betanulása kezdetén nagyobb agykérgi területeket látunk aktiválva PET-tel, mint akkor, amikor már a tanulási folyamat végén járunk, és az adott cselekvési sort automatikusan, tudatos odafigyelés, koncentráció nélkül, gyakorlatilag a tudatunk kikapcsolásával tudjuk elvégezni.

Képzeljük el a következő helyzetet. Kísérleti személyünknek egy igen komplex mozgásmintázatot kell begyakorolnia: növekvő átmérő szerinti sorrendben kell megérintenie az előtte képernyőn bemutatott köröket (animáció).

Animáció: Növekvő átmérőjű körök érintése

Eközben PET-tel vizsgáljuk az agyműködését. A kísérleti személy eleinte roppant nagy koncentrációval kell hogy tanuljon: nagyon tudatosan koncentrál a feladatra, de még rengeteg hibával és lassan dolgozik. Aztán egyre jobban javul a teljesítménye, majd ahogy haladunk előre az időben, úgy kezd a begyakorolt mozgássor automatizmussá válni, végül minden odafigyelés, koncentráció, tudatosság nélkül tökéletesen végre tudja azt hajtani kísérleti személyünk. Azaz a magas szintű tudatos odafigyelést igénylő kezdeti állapotból eljutunk a tudatosságot nem igénylő automatizmus állapotáig.

Nos amit PET-tel láttunk, az Benjamin Libet hipotézisét igazolta. A folyamat kezdetén kiterjedt agykérgi régiók aktiválódtak a látókéregben (ahová befutott a feladattal kapcsolatos látási információ), a látási információ cselekvési irányú feldolgozásáért felelős magasabb kérgi részekben, a fali lebenyben, illetve a motoros agykéregben (animáció).

Animáció: 0-45-90 perces PET felvételek

45 perc múlva, amikor már igen begyakorolt volt a mozgássor, de még nem volt teljesen automatikus annak nagy pontosságú és gyors végrehajtása, az agykéregben sokkal kevesebb aktivációt láttunk, és másfél óra múlva, amikor már teljesen automatikus volt a feladat végrehajtása (a feladat "túltanulttá" - overlearnt - vált), nem igényelt tudatos odafigyelést, alig találtunk kérgi aktivációt.

Más kísérletek teljesen hasonló felismeréshez vezettek más kutatókat is, és volt olyan, aki például az aláírásunk esetében leírta azt, hogy PET-tel nem is tudunk igazán agykérgi aktivitást kimutatni: az ember aláírása egy tipikus túltanult feladat, amelyet odafigyelés nélkül is el tudunk végezni (animáció).

Animáció: Einstein aláírása két PET felvétellel

Ismét azt kell mondanom Önöknek: ez a komoly PET kísérlet a mai eszemmel már nem igényelne ekkora felhajtást - hasonló helyzetekkel naponta találkozunk. Akinek van gyereke, az tudja, hogy amikor a kicsi járni tanul vagy a már felcseperedett gyermek biciklizni kezd, az roppant nagy odafigyelést, koncentrációt igényel tőle. Ha egy járni vagy biciklizni tanuló gyereknek odaszólunk és egy kérdésre választ várunk tőle, a kölök azonnal elesik. Ugyanis agyát annyira lefoglalja a tanulási feladat, hogy azzal egy időben nem tud másra odafigyelni, nem tudja tudatát más tartalommal is megtölteni. Viszont ha már jól begyakorolt mechanizmus lesz a járás vagy biciklizés, akármilyen más szellemi feladatot is tudunk végezni közben. Maga Einstein is többször elmondta: legjobb gondolatai biciklizés közben támadnak (aminek persze más élettani okai is vannak, amiről egy másik előadás keretében lehetne beszélni). Mindezt figyelemmegosztásnak (attentional split) hívjuk: figyelmünk, így tudatunk nem könnyen osztható meg, ha egy tudatosan végzett, nagy koncentrációt igénylő feladat agyunk kiterjedtebb részeit elfoglalja.