Er det virkeligt eller indbildt? Hvordan din hjerne fortæller forskellen. | Quanta Magasinet

Er dette det virkelige liv? Er det bare fantasi?

Det er ikke kun teksten fra Queen-sangen "Bohemian Rhapsody." Det er også de spørgsmål, som hjernen konstant skal besvare, mens den behandler strømme af visuelle signaler fra øjnene og rent mentale billeder, der bobler ud af fantasien. Hjernescanningsundersøgelser har gentagne gange fundet ud af, at det at se noget og forestille sig det fremkalder meget lignende mønstre af neural aktivitet. Men for de fleste af os er de subjektive oplevelser, de producerer, meget forskellige.

"Jeg kan se ud af mit vindue lige nu, og hvis jeg vil, kan jeg forestille mig en enhjørning gå ned ad gaden," sagde Thomas Naselaris, lektor ved University of Minnesota. Gaden ville virke ægte, og enhjørningen ville ikke. "Det er meget klart for mig," sagde han. Viden om, at enhjørninger er mytiske, spiller næppe ind: En simpel imaginær hvid hest ville virke lige så uvirkelig.

Så "hvorfor hallucinerer vi ikke konstant?" spurgt Nadine Dijkstra, en postdoc ved University College London. En undersøgelse, hun ledede, for nylig offentliggjort i Nature Communications, giver et spændende svar: Hjernen vurderer de billeder, den behandler mod en "virkelighedstærskel." Hvis signalet passerer tærsklen, tror hjernen, at det er ægte; hvis den ikke gør det, tror hjernen, at den er indbildt.

Sådan et system fungerer godt det meste af tiden, fordi forestillede signaler typisk er svage. Men hvis et forestillet signal er stærkt nok til at krydse tærsklen, tager hjernen det for virkeligheden.

Selvom hjernen er meget kompetent til at vurdere billederne i vores sind, ser det ud til, at "denne form for realitetskontrol er en alvorlig kamp," sagde Lars Muckli, professor i visuelle og kognitive neurovidenskaber ved University of Glasgow. De nye resultater rejser spørgsmål om, hvorvidt variationer eller ændringer i dette system kan føre til hallucinationer, invasive tanker eller endda drømme.

"De har efter min mening gjort et fantastisk stykke arbejde med at tage et spørgsmål, som filosoffer har diskuteret i århundreder, og definere modeller med forudsigelige resultater og teste dem," sagde Naselaris.

Når opfattelser og fantasi blandes

Dijkstras undersøgelse af forestillede billeder blev født i de tidlige dage af Covid-19-pandemien, da karantæner og lockdowns afbrød hendes planlagte arbejde. Hun kedede sig og begyndte at gennemgå den videnskabelige litteratur om fantasi - og brugte derefter timer på at finde frem til historiske beretninger om, hvordan videnskabsmænd testede et så abstrakt koncept. Det var sådan, hun stødte på en undersøgelse fra 1910 udført af psykologen Mary Cheves West Perky.

Perky bad deltagerne om at forestille sig frugter, mens de stirrede på en tom væg. Mens de gjorde det, projicerede hun i al hemmelighed ekstremt svage billeder af disse frugter - så svage, at de knap var synlige - på væggen og spurgte deltagerne, om de så noget. Ingen af ​​dem troede, de så noget ægte, selvom de kommenterede, hvor levende deres forestillede billede virkede. "Hvis jeg ikke havde vidst, at jeg forestillede mig, ville jeg have troet, det var ægte," sagde en deltager.

Perkys konklusion var, at når vores opfattelse af noget matcher det, vi ved, vi forestiller os, vil vi antage, at det er imaginært. Det blev til sidst kendt i psykologien som Perky-effekten. "Det er en kæmpe klassiker," sagde Bence Nanay, professor i filosofisk psykologi ved universitetet i Antwerpen. Det blev en slags "obligatorisk ting, når du skriver om billeder at sige dine to cents om Perky-eksperimentet."

I 1970'erne genoplivede psykologiforskeren Sydney Joelson Segal interessen for Perkys arbejde ved at opdatere og modificere eksperimentet. I en opfølgende undersøgelse bad Segal deltagerne om at forestille sig noget, såsom New York Citys skyline, mens han projicerede noget andet svagt op på væggen - såsom en tomat. Det, deltagerne så, var en blanding af det forestillede billede og det virkelige, såsom New York Citys skyline ved solnedgang. Segals resultater antydede, at opfattelse og fantasi nogle gange kan "bogstaveligt talt blandes," sagde Nanay.

Ikke alle undersøgelser, der havde til formål at replikere Perkys resultater, lykkedes. Nogle af dem involverede gentagne forsøg for deltagerne, hvilket forvirrede resultaterne: Når folk ved, hvad du prøver at teste, har de en tendens til at ændre deres svar til, hvad de tror er korrekt, sagde Naselaris.

Så Dijkstra, under ledelse af Steve Fleming, en metakognitionsekspert ved University College London, oprettede en moderne version af eksperimentet, der undgik problemet. I deres undersøgelse havde deltagerne aldrig mulighed for at redigere deres svar, fordi de kun blev testet én gang. Værket modellerede og undersøgte Perky-effekten og to andre konkurrerende hypoteser for, hvordan hjernen adskiller virkelighed og fantasi.

Evalueringsnetværk

En af disse alternative hypoteser siger, at hjernen bruger de samme netværk til virkelighed og fantasi, men at funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) hjernescanninger ikke har høj nok opløsning til, at neuroforskere kan skelne mellem forskellene i, hvordan netværkene bruges. Et af Mucklis studiertyder for eksempel på, at i hjernens visuelle cortex, som behandler billeder, kodes imaginære oplevelser i et mere overfladisk lag, end virkelige oplevelser er.

Med funktionel hjernebilleddannelse "kniber vi øjnene sammen," sagde Muckli. Inden for hver ækvivalent af en pixel i en hjernescanning er der omkring 1,000 neuroner, og vi kan ikke se, hvad hver enkelt laver.

Den anden hypotese, foreslået af undersøgelser ledet af Joel Pearson ved University of New South Wales, er, at de samme veje i hjernen koder for både fantasi og perception, men fantasi er blot en svagere form for opfattelse.

Under den pandemiske nedlukning rekrutterede Dijkstra og Fleming til en online undersøgelse. Fire hundrede deltagere blev bedt om at se på en række statisk-fyldte billeder og forestille sig diagonale linjer vippe gennem dem til højre eller venstre. Mellem hvert forsøg blev de bedt om at vurdere, hvor levende billederne var på en skala fra 1 til 5. Hvad deltagerne ikke vidste var, at i det sidste forsøg hævede forskerne langsomt intensiteten af ​​et svagt projiceret billede af diagonale linjer - vippede enten i den retning, deltagerne fik besked på at forestille sig, eller i den modsatte retning. Forskerne spurgte derefter deltagerne, om det, de så, var ægte eller indbildt.

Dijkstra forventede, at hun ville finde Perky-effekten - at når det forestillede billede matchede det projicerede, ville deltagerne se projektionen som et produkt af deres fantasi. I stedet var deltagerne meget mere tilbøjelige til at tro, at billedet virkelig var der.

Alligevel var der i det mindste et ekko af Perky-effekten i disse resultater: Deltagere, der troede, at billedet var der, så det mere levende end deltagerne, der troede, det var deres fantasi.

I et andet eksperiment præsenterede Dijkstra og hendes team ikke et billede under det sidste forsøg. Men resultatet var det samme: De mennesker, der vurderede det, de så som mere levende, var også mere tilbøjelige til at vurdere det som virkeligt.

Observationerne tyder på, at billeder i vores sinds øje og virkelige opfattede billeder i verden blandes sammen, sagde Dijkstra. "Når dette blandede signal er stærkt eller levende nok, tror vi, det afspejler virkeligheden." Det er sandsynligt, at der er en eller anden tærskel, over hvilken visuelle signaler føles virkelige for hjernen, og under hvilken de føler sig forestillede, mener hun. Men der kunne også være et mere gradvist kontinuum.

For at lære, hvad der sker i en hjerne, der forsøger at skelne virkelighed fra fantasi, genanalyserede forskerne hjernescanninger fra en tidligere undersøgelse, hvor 35 deltagere levende forestillede sig og opfattede forskellige billeder, fra vandkander til haner.

I overensstemmelse med andre undersøgelser fandt de, at aktivitetsmønstrene i den visuelle cortex i de to scenarier var meget ens. "Levende billedsprog er mere som perception, men om svag opfattelse er mere som billedsprog er mindre klart," sagde Dijkstra. Der var antydninger om, at at se på et svagt billede kunne producere et mønster, der ligner fantasiens, men forskellene var ikke signifikante og skal undersøges nærmere.

Det, der er klart, er, at hjernen skal være i stand til præcist at regulere, hvor stærkt et mentalt billede er for at undgå forveksling mellem fantasi og virkelighed. "Hjernen har denne virkelig omhyggelige balancegang, som den skal udføre," sagde Naselaris. "På en vis forstand vil det fortolke mentale billeder lige så bogstaveligt, som det gør visuelle billeder."

De fandt ud af, at signalets styrke kunne aflæses eller reguleres i frontal cortex, som analyserer følelser og minder (blandt dets andre pligter). Men det er endnu ikke klart, hvad der bestemmer et mentalt billedes livlighed eller forskellen mellem styrken af ​​billedsignalet og virkelighedstærsklen. Det kunne være en neurotransmitter, ændringer i neuronale forbindelser eller noget helt andet, sagde Naselaris.

Det kunne endda være en anden, uidentificeret undergruppe af neuroner, der sætter virkelighedstærsklen og dikterer, om et signal skal omdirigeres til en vej for forestillede billeder eller en vej for virkelig opfattede billeder - et fund, der ville binde den første og tredje hypotese pænt sammen , sagde Muckli.

Selvom resultaterne er forskellige fra hans egne resultater, som understøtter den første hypotese, kan Muckli godt lide deres ræsonnement. Det er et "spændende papir," sagde han. Det er en "spændende konklusion."

Men fantasi er en proces, der involverer meget mere end blot at se på et par linjer på en støjende baggrund, sagde Peter Tse, professor i kognitiv neurovidenskab ved Dartmouth College. Fantasi, sagde han, er evnen til at se på, hvad der er i dit skab og beslutte, hvad du skal lave til aftensmad, eller (hvis du er Wright-brødrene) at tage en propel, sætte den på en vinge og forestille dig, at den flyver.

Forskellene mellem Perkys resultater og Dijkstras kan udelukkende skyldes forskelle i deres procedurer. Men de antyder også en anden mulighed: at vi kunne opfatte verden anderledes end vores forfædre gjorde.

Hendes undersøgelse fokuserede ikke på troen på et billedes virkelighed, men handlede mere om "følelsen" af virkeligheden, sagde Dijkstra. Forfatterne spekulerer i, at fordi projicerede billeder, video og andre repræsentationer af virkeligheden er almindelige i det 21. århundrede, kan vores hjerner have lært at vurdere virkeligheden lidt anderledes, end folk gjorde for bare et århundrede siden.

Selvom deltagerne i dette eksperiment "ikke forventede at se noget, er det stadig mere forventet, end hvis du er i 1910, og du aldrig har set en projektor i dit liv," sagde Dijkstra. Virkelighedstærsklen i dag er derfor sandsynligvis meget lavere end tidligere, så det kan tage et forestillet billede, der er meget mere levende, for at passere tærsklen og forvirre hjernen.

Grundlag for hallucinationer

Resultaterne åbner for spørgsmål om, hvorvidt mekanismen kan være relevant for en lang række forhold, hvor sondringen mellem fantasi og perception opløses. Dijkstra spekulerer for eksempel i, at når folk begynder at falde i søvn, og virkeligheden begynder at blande sig med drømmeverdenen, kan deres virkelighedstærskel falde. Under tilstande som skizofreni, hvor der er et "generelt sammenbrud af virkeligheden", kan der være et kalibreringsproblem, sagde Dijkstra.

"I psykose kan det enten være, at deres billedsprog er så godt, at det bare rammer den tærskel, eller det kan være, at deres tærskel er slukket," sagde Karolina Lempert, en assisterende professor i psykologi ved Adelphi University, som ikke var involveret i undersøgelsen. Nogle undersøgelser har fundet ud af, at der hos mennesker, der hallucinerer, er en slags sensorisk hyperaktivitet, hvilket antyder at billedsignalet øges. Men mere forskning er nødvendig for at etablere den mekanisme, hvorved hallucinationer opstår, tilføjede hun. "De fleste mennesker, der oplever levende billeder, hallucinerer trods alt ikke."

Nanay synes, det ville være interessant at studere virkelighedstærsklerne for mennesker, der har hyperfantasi, en ekstremt levende fantasi, som de ofte forveksler med virkeligheden. På samme måde er der situationer, hvor mennesker lider af meget stærke forestillede oplevelser, som de ved ikke er rigtige, som når de hallucinerede på stoffer eller i klare drømme. Under tilstande som posttraumatisk stresslidelse begynder folk ofte at "se ting, som de ikke ville," og det føles mere virkeligt, end det burde, sagde Dijkstra.

Nogle af disse problemer kan involvere svigt i hjernens mekanismer, der normalt hjælper med at foretage disse skel. Dijkstra mener, at det kan være frugtbart at se på virkelighedstærsklerne for mennesker, der har afantasi, manglende evne til bevidst at forestille sig mentale billeder.

De mekanismer, hvormed hjernen skelner mellem, hvad der er ægte fra, hvad der er imaginært, kan også være relateret til, hvordan den skelner mellem ægte og falske (uautentiske) billeder. I en verden, hvor simuleringer kommer tættere på virkeligheden, vil det blive stadig mere udfordrende at skelne mellem ægte og falske billeder, sagde Lempert. "Jeg tror, ​​at det måske er et vigtigere spørgsmål end nogensinde."

Dijkstra og hendes team arbejder nu på at tilpasse deres eksperiment til at fungere i en hjernescanner. "Nu hvor lockdown er forbi, vil jeg se på hjerner igen," sagde hun.

Hun håber til sidst at finde ud af, om de kan manipulere dette system for at få fantasien til at føles mere ægte. For eksempel bliver virtual reality og neurale implantater nu undersøgt til medicinske behandlinger, såsom for at hjælpe blinde mennesker med at se igen. Evnen til at få oplevelser til at føles mere eller mindre virkelige, sagde hun, kunne være rigtig vigtig for sådanne applikationer.

Det er ikke underligt, da virkeligheden er en konstruktion af hjernen.

"Under vores kranium er alt sammensat," sagde Muckli. "Vi konstruerer hele verden i dens rigdom og detaljer og farver og lyd og indhold og spænding. ... Det er skabt af vores neuroner."

Det betyder, at en persons virkelighed vil være anderledes end en andens, sagde Dijkstra: "Grænsen mellem fantasi og virkelighed er bare ikke så solid."