Hogyan tesz minket az agy kiszámíthatatlanná?

Human brain, computer artwork.

Az az élőlény, amely tökéletesen kiszámíthatóan cselekszik, könnyen kiismerhető, ezért alulmarad a versengésben. Agyunk, úgy tűnik, szándékosan kever egy kis véletlen komponenst cselekedeteink időzítésébe.

Annak eldöntése, hogy mikor teszünk valamit, néha épp olyan fontos, mint az, hogy mit teszünk – hívják fel a figyelmet a lisszaboni Champalimaud Ismeretlenkutató Központ (Champalimaud Centre for the Unknown) idegtudósai a Neuron c. folyóirat legfrissebb számában.

A cselekvésről való döntés megszületésének időpontját még a legszigorúbban kontrollált laboratóriumi körülmények között is lehetetlen megjósolni, és a cselekvések időzítésében megjelenő véletlenszerűség fontos szerepet játszik a versengés elkerülésében és a lehetőségek kiaknázásában – állítják a kutatók. A Champalimaud Központ tudósai azt is kiderítették, hogy a cselekvések végrehajtásának pontos időzítését egy megjósolható és egy megjósolhatatlan komponens határozza meg, s e kettő létrehozásáért az agy két különböző területe felelős.

A cselekvés megfelelő idejének megválasztása számos helyzetben kulcsfontosságú az akció sikere szempontjából.

Sokszor már az is elég, ha a kelleténél csak kicsivel előbb vagy később mozdulunk, és elhibázzuk a célt vagy elszalasztjuk a kínálkozó alkalmat. A jó időzítéshez tapasztalat és az adott helyzethez való alkalmazkodás szükséges.

Forrás: AFP

A kísérlet

Ha egyszer ennyire fontos a precizitás, akkor látszólag nem célszerű véletlenszerű „zajt" belekeverni a tetteink időzítésébe. Azonban ha jobban belegondolunk, a kiszámíthatatlanság gyakran kifizetődő stratégia. Ha egy élőlény egy adott helyzetre mindig pontosan ugyanúgy és hajszálra ugyanolyan tempóban reagálna, akkor a versenytársai könnyen kiismerhetnék, és túljárhatnának az eszén. Emellett a válasz rögzítése az új, kreatív megoldások felfedezésének lehetőségét is befagyasztaná.

A lisszaboni intézet kutatói azt próbálták megérteni, hogy az agyunk miként képes az adott feltételekhez illeszteni a tetteink időzítését, de eközben megőrizni a kiszámíthatatlanságból adódó előnyöket.

Célunk azoknak az agyi mechanizmusoknak a jobb megértése volt, amelyek meghatározzák a cselekvés időzítését

– nyilatkozta a kutatást vezető Zach Mainen. – Különösen azt tartottuk érdekesnek, hogy a tettek időzítése gyakran akkor is nagy változékonyságot – látszólagos véletlenszerűséget – mutat, ha a körülményeket állandóan tartjuk."

Forrás: --

A jelenség tanulmányozásához a kutatók patkányokat egy olyan feladat megoldására tanítottak be, amely a türelmüket teszi próbára. A kísérleti állatok egy jelzőhangot hallottak, s ezután el kellett dönteniük, mikor indulnak az itatóhoz, hogy a szomjukat oltsák. Ha elég türelmesek voltak, hogy kivárjanak egy második, ám véletlenszerű idő múlva felhangzó jelzést, lényegesen több vízhez juthattak, mintha a második jelzés kivárása előtt odaszaladtak volna az itatóhoz. Ahogy sejthető volt egy ilyen szituációban, az, hogy az állatok milyen hosszú ideig hajlandóak várni a második hangra, részben megjósolható. Ám csak részben.

A patkányok várakozási hajlandóságában volt egy fontos véletlenszerű elem, egy jó adag kiszámíthatatlanság.

Egy második fázisban a tudósok megismételték ugyanezt a kísérletet, ám ekkor már úgy, hogy a patkányok agyának több területén egyidejűleg figyelemmel kísérték az idegsejtek aktivitását. Az egyik megfigyelt terület a döntéshozatalban, tervezésben és tanulásban szerepet játszó prefrontális kéreg volt, a másik pedig a mozgások közvetlen vezérléséért felelős motoros kéreg M2 nevű régiója. A mérések kiderítették, hogy az M2 régió idegsejtjeinek aktivitásában a cselekvés kiszámítható és véletlenszerű komponensei egyaránt megjelentek.

A kísérlet legmeglepőbb eredménye azonban az volt, hogy a prefrontális kéreg aktivitása semmilyen véletlenszerűséget nem mutatott.

„Sikerült megmutatnunk, hogy a prefrontális kéreg nem törődik a véletlenszerűséggel. A prefrontális és a motoros kéreg funkcióinak ez a különválása az, ami újdonságnak számít" – mondta el Masayoshi Murakami, a tanulmány vezető szerzője.

Agyi régiók kölcsönhatása

„Azt találtuk, hogy a két különböző agyterület egészen eltérő szerepet játszik a cselekvés időzítésének meghatározásában – foglalta össze Mainen. – Az egyik terület, a mediális prefrontális kéreg a jelek szerint számon tartja a tapasztalat alapján ideális időzítést. A másik terület, a másodlagos mozgatókéreg szintén nyilvántartja az ideális időzítést, de ezen felül olyan variabilitást mutat, amely az egyedi döntéseket megjósolhatatlanná teszi. Ennek nyomán egy korábban ismeretlen agyi munkamegosztás körvonalai bontakoznak ki."

Hogyan hatnak kölcsön ezek az agyi régiók? Mainen szerint az új adatok azt sugallják, hogy az akció időzítésének determinisztikus összetevője kerül először meghatározásra, és ehhez adódik hozzá utóbb a véletlenszerű (más szóval: sztochasztikus) komponens.

A véletlenszerűség nem folyik visszafelé

– érvel a kutató –, hiszen akkor mindkét agyterület mutatná a változékony viselkedést."

Forrás: Origo

„Az evolúció is az optimalizáció és a változékonyság létrehozása közötti összjátékon alapul – fűzte végül hozzá Mainen. – Csak most kezdjük látni, miképp működik ez az agyunkban."