Valóságos vagy képzelt? Hogyan árul el az agyad a különbséget. | Quanta Magazin

Ez az igazi élet? Ez csak fantázia?

Ezek nem csak a Queen „Bohemian Rhapsody” című dalának szövegei. Ezek azok a kérdések is, amelyekre az agynak folyamatosan válaszolnia kell, miközben a szemből érkező vizuális jeleket és a képzeletből kitörő pusztán mentális képeket dolgozza fel. Az agyi szkennelési vizsgálatok ismételten azt találták, hogy valaminek látása és elképzelése nagyon hasonló idegi aktivitási mintákat idéz elő. Mégis legtöbbünk számára az általuk előállított szubjektív tapasztalatok nagyon eltérőek.

„Most ki tudok nézni az ablakomon, és ha akarok, el tudok képzelni egy egyszarvút, aki az utcán sétál” – mondta. Thomas Naselaris, a Minnesota Egyetem docense. Az utca valódinak tűnik, az egyszarvú pedig nem. "Számomra nagyon világos" - mondta. Az a tudat, hogy az egyszarvúak mitikusak, alig játszik szerepet: egy egyszerű képzeletbeli fehér ló ugyanolyan valószerűtlennek tűnhet.

Szóval „miért nem hallucinálunk állandóan?” kérdezte Nadine Dijkstra, a University College London posztdoktori ösztöndíjasa. Egy általa vezetett tanulmány, amely nemrégiben jelent meg Nature Communications, érdekes választ ad: Az agy a feldolgozott képeket a „valóságküszöb” alapján értékeli. Ha a jel átlépi a küszöböt, az agy azt hiszi, hogy valódi; ha nem, az agy azt hiszi, hogy elképzelt.

Egy ilyen rendszer legtöbbször jól működik, mert az elképzelt jelek jellemzően gyengék. De ha egy elképzelt jel elég erős ahhoz, hogy átlépje a küszöböt, az agy valóságnak tekinti.

Bár az agy nagyon kompetens az elménkben lévő képek értékelésében, úgy tűnik, hogy „az effajta valóságellenőrzés komoly küzdelem” – mondta. Lars Muckli, a Glasgow-i Egyetem vizuális és kognitív idegtudományok professzora. Az új eredmények azt a kérdést vetik fel, hogy a rendszer variációi vagy változásai vezethetnek-e hallucinációkhoz, invazív gondolatokhoz vagy akár álmodozáshoz.

„Véleményem szerint nagyszerű munkát végeztek, amikor a filozófusok évszázadok óta vita tárgyát képezték, és kiszámítható eredménnyel rendelkező modelleket határoztak meg és teszteltek” – mondta Naselaris.

Amikor az észlelések és a képzelet keveredik

Dijkstra elképzelt képekről szóló tanulmánya a Covid-19 világjárvány első napjaiban született, amikor a karanténok és a bezárások megszakították a tervezett munkáját. Unatkozva elkezdte a képzelet tudományos irodalmát olvasgatni, majd órákat töltött azzal, hogy papírokat fésüljön történelmi beszámolók után, hogyan tesztelték a tudósok egy ilyen elvont koncepciót. Így jutott rá egy 1910-es tanulmányra, amelyet Mary Cheves West Perky pszichológus végzett.

Perky megkérte a résztvevőket, hogy képzeljék el a gyümölcsöket, miközben az üres falat bámulják. Miközben ezt tették, titokban rendkívül halvány képeket vetített a falra ezekről a gyümölcsökről – olyan halványak, hogy alig lehetett látni –, és megkérdezte a résztvevőket, láttak-e valamit. Egyikük sem hitte, hogy valami valóságosat lát, bár megjegyezték, milyen élénknek tűnik elképzelt képük. „Ha nem tudtam volna, hogy képzelődöm, azt hittem volna, hogy ez valóságos” – mondta egy résztvevő.

Perky arra a következtetésre jutott, hogy ha valamiről alkotott felfogásunk megegyezik azzal, amit tudunk, hogy elképzelünk, akkor azt feltételezzük, hogy képzeletbeli. A pszichológiában végül Perky-effektus néven vált ismertté. „Ez egy hatalmas klasszikus” – mondta Nanay Bence, az Antwerpeni Egyetem filozófiai pszichológia professzora. Amolyan „kötelezővé vált, amikor a képekről ír, hogy két centet mondjon a Perky-kísérletről”.

Az 1970-es években Sydney Joelson Segal pszichológiakutató a kísérlet frissítésével és módosításával felélesztette az érdeklődést Perky munkája iránt. Egy nyomon követési vizsgálatban Segal arra kérte a résztvevőket, hogy képzeljenek el valamit, például New York város látképét, miközben valami mást halványan a falra vetített – például egy paradicsomot. Amit a résztvevők láttak, az az elképzelt kép és a valóság keveréke volt, mint például New York város látképe naplementekor. Segal megállapításai azt sugallták, hogy az észlelés és a képzelet néha „szó szerint keveredhet” – mondta Nanay.

Nem minden olyan tanulmány volt sikeres, amely Perky megállapításainak megismétlésére irányult. Némelyikük ismételt kísérleteket végzett a résztvevőkkel, amelyek elrontották az eredményeket: Ha az emberek tudják, mit próbálnak tesztelni, hajlamosak arra, hogy a válaszaikat a helyesnek gondolják - mondta Naselaris.

Tehát Dijkstra, irányítása alatt Steve Fleming, a University College London metakogníciós szakértője felállította a kísérlet modern változatát, amely elkerülte a problémát. Vizsgálatuk során a résztvevőknek soha nem volt lehetőségük szerkeszteni válaszaikat, mert csak egyszer tesztelték őket. A munka a Perky-effektust és két másik versengő hipotézist modellezte és vizsgálta arra vonatkozóan, hogy az agy miként különbözteti meg a valóságot és a képzeletet.

Értékelési hálózatok

Az egyik alternatív hipotézis szerint az agy ugyanazokat a hálózatokat használja a valósághoz és a képzelethez, de a funkcionális mágneses rezonancia képalkotó (fMRI) agyi szkennelések felbontása nem elég nagy ahhoz, hogy az idegtudósok felismerjék a hálózatok használatának különbségeit. Muckli egyik tanulmánya, például azt sugallja, hogy az agy képeket feldolgozó vizuális kéregében a képzeletbeli élmények egy felületesebb rétegbe vannak kódolva, mint a valós élmények.

A funkcionális agyi képalkotással „hunyorogjuk a szemünket” – mondta Muckli. Az agyi szkennelésben egy pixel minden egyenértékén belül körülbelül 1,000 neuron található, és nem látjuk, hogy mindegyik mit csinál.

A másik hipotézis, tanulmányok javasolták által vezetett Joel Pearson az Új-Dél-Walesi Egyetemen az, hogy az agyban ugyanazok az útvonalak kódolják a képzeletet és az észlelést is, de a képzelet csak az észlelés gyengébb formája.

A pandémiás zárlat alatt Dijkstra és Fleming egy online tanulmányozásra toborzott. Négyszáz résztvevőt arra kértek, hogy nézzenek egy sor statikus képet, és képzeljék el, hogy átlós vonalak dőlnek el rajtuk jobbra vagy balra. Az egyes kísérletek között arra kérték őket, hogy értékeljék, mennyire élénkek a képek egy 1-től 5-ig terjedő skálán. A résztvevők nem tudták, hogy az utolsó kísérlet során a kutatók lassan növelték az átlós vonalak halvány vetített képének intenzitását. vagy abba az irányba dőlt, amerre a résztvevőknek azt mondták, hogy képzeljék el, vagy az ellenkező irányba. A kutatók ezután megkérdezték a résztvevőket, hogy az, amit láttak, valós vagy képzelet volt-e.

Dijkstra arra számított, hogy megtalálja a Perky-effektust – hogy amikor az elképzelt kép megegyezik a vetített képpel, a résztvevők a vetítést képzeletük termékének tekintik. Ehelyett a résztvevők sokkal inkább azt gondolták, hogy a kép valóban ott van.

Mégis, ezekben az eredményekben volt legalább egy visszhangja a Perky-effektusnak: azok a résztvevők, akik azt hitték, hogy ott van a kép, élénkebben látták, mint azok, akik azt gondolták, hogy ez az ő képzeletük.

Egy második kísérletben Dijkstra és csapata nem mutatott be képet az utolsó próba során. De az eredmény ugyanaz volt: azok, akik élénkebbnek értékelték a látottakat, nagyobb valószínűséggel értékelték valódinak.

A megfigyelések azt sugallják, hogy a szellemi szemünkben lévő képek és a világ valódi észlelt képei keverednek egymással, mondta Dijkstra. "Ha ez a vegyes jel elég erős vagy élénk, azt gondoljuk, hogy tükrözi a valóságot." Valószínű, hogy van valami küszöb, amely felett a vizuális jelek valódinak érzik az agyat, és amely alatt elképzeltnek érzik magukat, gondolja. De lehetne fokozatosabb kontinuum is.

Annak érdekében, hogy megtudják, mi történik az agyban, amely megpróbálja megkülönböztetni a valóságot a képzelettől, a kutatók újraelemezték egy korábbi vizsgálat agyi szkennelését, amelyben 35 résztvevő élénken képzelt és érzékelt különféle képeket, az öntözőkannáktól a kakasokig.

Más tanulmányokkal összhangban azt találták, hogy a vizuális kéreg aktivitási mintái a két forgatókönyvben nagyon hasonlóak voltak. "Az élénk képek inkább az észleléshez hasonlítanak, de az, hogy a halvány észlelés inkább a képzet, kevésbé egyértelmű" - mondta Dijkstra. Voltak utalások arra, hogy egy halvány kép megtekintése a képzelethez hasonló mintát eredményezhet, de a különbségek nem voltak jelentősek, és további vizsgálatra szorulnak.

Egyértelmű, hogy az agynak képesnek kell lennie arra, hogy pontosan szabályozza a mentális kép erősségét, hogy elkerülje a fantázia és a valóság összekeverését. "Az agynak van egy nagyon gondos egyensúlyozó tevékenysége, amelyet végre kell hajtania" - mondta Naselaris. „Bizonyos értelemben a mentális képzeteket ugyanolyan szó szerint értelmezi, mint a vizuális képeket.”

Azt találták, hogy a jel erőssége leolvasható vagy szabályozható a frontális kéregben, amely az érzelmeket és az emlékeket elemzi (egyéb feladatai mellett). De még nem világos, hogy mi határozza meg a mentális kép élénkségét vagy a képi jel erőssége és a valóságküszöb közötti különbséget. Ez lehet egy neurotranszmitter, az idegi kapcsolatok megváltozása vagy valami egészen más, mondta Naselaris.

Akár az idegsejtek egy eltérő, azonosítatlan részhalmaza is lehet, amely meghatározza a valóságküszöböt, és megszabja, hogy a jelet az elképzelt képek útvonalára vagy a valóban észlelt képek útvonalára kell-e terelni – ez a megállapítás az első és a harmadik hipotézist szépen összekapcsolja. , mondta Muckli.

Annak ellenére, hogy a megállapítások eltérnek saját eredményeitől, amelyek alátámasztják az első hipotézist, Mucklinak tetszik az érvelésük. Ez egy „izgalmas újság” – mondta. Ez egy „érdekes következtetés”.

De a képzelet egy olyan folyamat, amely sokkal többet foglal magában, mint csupán néhány sort nézni zajos háttéren. Peter Tse, a Dartmouth College kognitív idegtudomány professzora. Azt mondta, hogy a képzelet képesség arra, hogy megnézd, mi van a szekrényedben, és eldöntöd, mit készíts vacsorára, vagy (ha Ön a Wright fivérek) fog egy légcsavart, szárnyra ragassza, és képzelje el, hogy repül.

A Perky és Dijkstra megállapításai közötti különbségek teljes mértékben az eljárásaik eltéréseiből fakadhatnak. De egy másik lehetőségre is utalnak: lehet, hogy mi másképp érzékeljük a világot, mint őseink.

Tanulmánya nem a kép valóságába vetett hitre összpontosított, hanem inkább a valóság „érzésére” – mondta Dijkstra. A szerzők azt feltételezik, hogy mivel a kivetített képek, videók és a valóság egyéb ábrázolásai mindennaposak a 21. században, agyunk megtanulhatta a valóságot kissé másképpen értékelni, mint az emberek egy évszázaddal ezelőtt.

Annak ellenére, hogy a kísérlet résztvevői „nem számítottak arra, hogy látnak valamit, az még mindig jobban elvárható, mintha 1910-ben élnénk, és még soha életében nem látott volna kivetítőt” – mondta Dijkstra. Ezért a valóság küszöbe ma valószínűleg sokkal alacsonyabb, mint a múltban, így elképzelhető, hogy sokkal élénkebb kép kell ahhoz, hogy átlépje a küszöböt és megzavarja az agyat.

A hallucinációk alapja

Az eredmények kérdéseket vetnek fel arra vonatkozóan, hogy a mechanizmus releváns lehet-e olyan körülmények széles körében, amelyekben a képzelet és az észlelés közötti különbség feloldódik. Dijkstra például azt feltételezi, hogy amikor az emberek elkezdenek elaludni, és a valóság kezd keveredni az álomvilággal, akkor a valóságküszöbük lemerülhet. Dijkstra szerint olyan körülmények között, mint a skizofrénia, ahol a „valóság általános összeomlása” áll fenn, kalibrációs probléma léphet fel.

„Pszichózisban az is lehet, hogy a képük olyan jó, hogy éppen eléri azt a küszöböt, vagy az is lehet, hogy a küszöbük nincs” – mondta. Lempert Karolina, az Adelphi Egyetem pszichológiai adjunktusa, aki nem vett részt a vizsgálatban. Egyes tanulmányok kimutatták, hogy a hallucináló emberekben van egyfajta szenzoros hiperaktivitás, ami arra utal hogy a képjel megnő. De több kutatásra van szükség ahhoz, hogy megállapítsák a hallucinációk kialakulásának mechanizmusát – tette hozzá. „Végül is a legtöbb ember, aki élénk képeket él át, nem hallucinál.”

Nanay úgy gondolja, hogy érdekes lenne tanulmányozni azoknak az embereknek a valóságküszöbét, akiknek hiperfantáziája van, egy rendkívül élénk képzelőerő, amelyet gyakran összetévesztenek a valósággal. Hasonlóképpen vannak olyan helyzetek, amikor az emberek nagyon erős elképzelt élményektől szenvednek, amelyekről tudják, hogy nem valósak, például amikor kábítószerekkel hallucinálnak vagy tiszta álmokban. Dijkstra szerint az olyan állapotokban, mint a poszttraumás stressz-zavar, az emberek gyakran „elkezdenek látni olyan dolgokat, amelyeket nem akartak”, és ez sokkal valóságosabbnak tűnik, mint kellene.

E problémák némelyike ​​olyan agyi mechanizmusok meghibásodásával járhat, amelyek általában segítik ezeket a különbségeket. Dijkstra úgy gondolja, hogy hasznos lehet megvizsgálni azoknak az embereknek a valóságküszöbét, akik aphantáziában szenvednek, vagyis képtelenek tudatosan elképzelni a mentális képeket.

Azok a mechanizmusok, amelyek segítségével az agy megkülönbözteti a valódit a képzelettől, azzal is összefügghet, hogy miként tesz különbséget a valódi és a hamis (hiteles) képek között. Lempert szerint egy olyan világban, ahol a szimulációk egyre közelebb kerülnek a valósághoz, a valódi és a hamis képek megkülönböztetése egyre nagyobb kihívást jelent. – Azt hiszem, ez talán fontosabb kérdés, mint valaha.

Dijkstra és csapata most azon dolgoznak, hogy kísérletüket agyszkennerben való használatra igazítsák. „Most, hogy vége a bezárásnak, újra meg akarom nézni az agyakat” – mondta.

Végül abban reménykedik, hogy rájön, hogy manipulálhatják-e ezt a rendszert, hogy a képzelet valóságosabb legyen. Most például a virtuális valóságot és az idegi implantátumokat vizsgálják orvosi kezelések céljára, például a vakok újralátásának elősegítésére. Az a képesség, hogy az élményeket többé-kevésbé valóságossá tegyük, nagyon fontos lehet az ilyen alkalmazásoknál.

Ez nem különös, tekintve, hogy a valóság az agy konstrukciója.

– A koponyánk alatt minden ki van építve – mondta Muckli. „Teljes mértékben mi építjük fel a világot, annak gazdagságában és részleteiben, színeiben, hangzásában, tartalmában és izgalmában. … A neuronjaink hozzák létre.”

Ez azt jelenti, hogy az egyik ember valósága különbözni fog a másikétól – mondta Dijkstra: „A képzelet és a valóság közötti határ egyszerűen nem olyan szilárd.”