Ali je resnično ali izmišljeno? Kako vaši možgani zaznajo razliko. | Revija Quanta

Je to pravo življenje? Je to samo fantazija?

To niso le besedila pesmi skupine Queen »Bohemian Rhapsody«. To so tudi vprašanja, na katera morajo možgani nenehno odgovarjati, medtem ko obdelujejo tokove vizualnih signalov iz oči in čisto mentalne slike, ki brbotajo iz domišljije. Študije skeniranja možganov so vedno znova odkrile, da opazovanje nečesa in predstavljanje povzroči zelo podobne vzorce nevronske aktivnosti. Vendar so za večino od nas subjektivne izkušnje, ki jih proizvajajo, zelo različne.

"Trenutno lahko pogledam skozi svoje okno in če hočem, si lahko predstavljam samoroga, ki hodi po ulici," je rekel Thomas Naselaris, izredni profesor na Univerzi v Minnesoti. Ulica bi se zdela resnična, samorog pa ne. "To mi je zelo jasno," je rekel. Zavedanje, da so samorogi mitični, komaj igra vlogo pri tem: preprost namišljen bel konj bi bil videti prav tako neresničen.

Torej "zakaj ne haluciniramo nenehno?" vprašal Nadine Dijkstra, podoktorski sodelavec na University College London. Študija, ki jo je vodila in nedavno objavljena v Nature Communications, ponuja zanimiv odgovor: možgani ovrednotijo ​​slike, ki jih obdelujejo, glede na »prag realnosti«. Če signal preseže prag, možgani mislijo, da je resničen; če se ne, možgani mislijo, da je izmišljeno.

Tak sistem večino časa deluje dobro, ker so namišljeni signali običajno šibki. Če pa je namišljeni signal dovolj močan, da prestopi prag, ga možgani sprejmejo za resničnost.

Čeprav so možgani zelo kompetentni pri ocenjevanju podob v naših glavah, se zdi, da je "tovrstno preverjanje resničnosti resen boj," je dejal Lars Muckli, profesorica vizualnih in kognitivnih nevroznanosti na Univerzi v Glasgowu. Nove ugotovitve sprožajo vprašanja o tem, ali lahko variacije ali spremembe v tem sistemu povzročijo halucinacije, invazivne misli ali celo sanje.

"Po mojem mnenju so opravili odlično delo, ko so obravnavali vprašanje, o katerem so filozofi razpravljali stoletja, in opredelili modele s predvidljivimi rezultati ter jih preizkusili," je dejal Naselaris.

Ko se pomešajo zaznave in domišljija

Dijkstrina študija namišljenih podob se je rodila v zgodnjih dneh pandemije Covid-19, ko so karantene in zapornice prekinile njeno načrtovano delo. Zdolgočasena je začela brskati po znanstveni literaturi o domišljiji - nato pa ure in ure prečesavala papirje za zgodovinskimi poročili o tem, kako so znanstveniki testirali tako abstrakten koncept. Tako je naletela na študijo iz leta 1910, ki jo je izvedla psihologinja Mary Cheves West Perky.

Perky je udeležence prosil, naj si predstavljajo sadje, medtem ko strmijo v prazno steno. Ko so to storili, je na steno na skrivaj projicirala zelo šibke podobe teh sadežev – tako šibke, da so bili komaj vidni – in udeležence vprašala, ali kaj vidijo. Nobeden od njih ni mislil, da vidi kaj resničnega, čeprav so komentirali, kako živa se je zdela njihova zamišljena podoba. "Če ne bi vedel, da si domišljam, bi mislil, da je resnično," je dejal eden od udeležencev.

Perkyjev zaključek je bil, da ko se naše dojemanje nečesa ujema s tem, kar vemo, da si predstavljamo, bomo domnevali, da je namišljeno. Sčasoma je v psihologiji postal znan kot Perkyjev učinek. "To je velika klasika," je rekel Bence Nanay, profesorica filozofske psihologije na Univerzi v Antwerpnu. Postalo je nekakšna "obvezna stvar, ko pišete o posnetkih, da poveste svoja dva centa o eksperimentu Perky."

V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je raziskovalec psihologije Sydney Joelson Segal oživil zanimanje za Perkyjevo delo s posodobitvijo in spremembo eksperimenta. V eni od nadaljnjih študij je Segal prosil udeležence, naj si nekaj predstavljajo, na primer obzorje New Yorka, medtem ko je nekaj drugega rahlo projiciral na steno - na primer paradižnik. Kar so udeleženci videli, je bila mešanica namišljene podobe in resnične, kot je obzorje New Yorka ob sončnem zahodu. Segalove ugotovitve kažejo, da se lahko zaznavanje in domišljija včasih "precej dobesedno mešata", je dejal Nanay.

Vse študije, katerih cilj je bil ponoviti Perkyjeve ugotovitve, niso uspele. Nekateri od njih so vključevali ponavljajoče se poskuse za udeležence, kar je zameglilo rezultate: ko ljudje vedo, kaj poskušate testirati, ponavadi spremenijo svoje odgovore na tiste, ki se jim zdijo pravilni, je dejal Naselaris.

Torej Dijkstra, pod vodstvom Steve Fleming, strokovnjak za metakognicijo na University College London, je postavil sodobno različico eksperimenta, ki se je izognil težavi. V njihovi študiji udeleženci nikoli niso imeli možnosti urediti svojih odgovorov, ker so bili testirani le enkrat. Delo je modeliralo in preučilo Perkyjev učinek in dve drugi konkurenčni hipotezi o tem, kako možgani ločujejo resničnost in domišljijo.

Mreže za vrednotenje

Ena od teh alternativnih hipotez pravi, da možgani uporabljajo ista omrežja za resničnost in domišljijo, vendar skeniranje možganov s funkcionalno magnetno resonanco (fMRI) nima dovolj visoke ločljivosti, da bi nevroznanstveniki lahko ugotovili razlike v uporabi omrežij. Ena izmed Mucklijevih študij, na primer, nakazuje, da so v možganski vizualni skorji, ki obdeluje slike, namišljene izkušnje kodirane v bolj površinski plasti kot resnične izkušnje.

S funkcionalnim slikanjem možganov "mežikamo z očmi," je dejal Muckli. Znotraj vsakega ekvivalenta slikovne pike pri skeniranju možganov je približno 1,000 nevronov in ne moremo videti, kaj vsak od njih počne.

Druga hipoteza, predlagane s študijami voden z Joel Pearson na Univerzi v Novem Južnem Walesu je, da iste poti v možganih kodirajo domišljijo in zaznavanje, vendar je domišljija le šibkejša oblika zaznavanja.

Med zaprtjem zaradi pandemije sta se Dijkstra in Fleming zaposlila za spletno študijo. Štiristo udeležencem je bilo rečeno, naj pogledajo niz statičnih slik in si predstavljajo diagonalne črte, ki se nagibajo skozi njih v desno ali levo. Med vsakim poskusom so jih prosili, naj ocenijo, kako žive so slike na lestvici od 1 do 5. Udeleženci niso vedeli, da so v zadnjem poskusu raziskovalci počasi povečevali intenzivnost šibke projicirane slike diagonalnih črt - nagnjena v smeri, ki so si jo udeleženci rekli, da si jo predstavljajo, ali v nasprotni smeri. Raziskovalci so nato vprašali udeležence, ali je bilo to, kar so videli, resnično ali izmišljeno.

Dijkstra je pričakovala, da bo našla učinek Perkyja - da bodo udeleženci, ko se bo zamišljena slika ujemala s projicirano, videli projekcijo kot produkt svoje domišljije. Namesto tega so udeleženci veliko bolj verjetno mislili, da je slika res tam.

Vendar pa je bil v teh rezultatih vsaj odmev učinka Perkyja: Udeleženci, ki so mislili, da je slika tam, so jo videli bolj živo kot udeleženci, ki so mislili, da je vse njihova domišljija.

V drugem poskusu Dijkstra in njena ekipa med zadnjim poskusom niso predstavili slike. Toda rezultat je bil enak: ljudje, ki so ocenili, da je to, kar so videli, bolj živo, so bili tudi bolj verjetno, da bodo to ocenili kot resnično.

Opazovanja kažejo, da se podobe v našem umu in resnične zaznane podobe v svetu mešajo skupaj, je dejal Dijkstra. "Ko je ta mešani signal dovolj močan ali živ, mislimo, da odraža resničnost." Verjetno obstaja nek prag, nad katerim se vizualni signali možganom zdijo resnični in pod katerim se zdijo namišljeni, meni. Lahko pa obstaja tudi bolj postopno nadaljevanje.

Da bi izvedeli, kaj se dogaja v možganih, ki poskušajo razlikovati resničnost od domišljije, so raziskovalci ponovno analizirali posnetke možganov iz prejšnje študije, v kateri si je 35 udeležencev živo predstavljalo in zaznavalo različne podobe, od nalivnikov do petelinov.

V skladu z drugimi študijami so ugotovili, da so bili vzorci aktivnosti v vidnem korteksu v obeh scenarijih zelo podobni. "Žive podobe so bolj podobne zaznavanju, manj jasno pa je, ali je šibka zaznava bolj podobna podobam," je dejal Dijkstra. Bilo je namigov, da bi gledanje šibke slike lahko ustvarilo vzorec, podoben domišljiji, vendar razlike niso bile bistvene in jih je treba nadalje preučiti.

Jasno je, da morajo biti možgani sposobni natančno uravnavati, kako močna je mentalna podoba, da bi se izognili zmedi med fantazijo in resničnostjo. "Možgani imajo to resnično skrbno ravnotežje, ki ga morajo izvesti," je dejal Naselaris. "V nekem smislu bo miselne podobe razlagal tako dobesedno kot vizualne podobe."

Ugotovili so, da se moč signala lahko prebere ali uravnava v frontalnem korteksu, ki analizira čustva in spomine (med drugimi nalogami). Vendar še ni jasno, kaj določa živost miselne podobe ali razliko med močjo slikovnega signala in pragom resničnosti. Lahko bi bil nevrotransmiter, spremembe nevronskih povezav ali nekaj povsem drugega, je dejal Naselaris.

Lahko bi bila celo drugačna, neidentificirana podmnožica nevronov, ki določa prag resničnosti in narekuje, ali naj se signal preusmeri v pot za namišljene podobe ali v pot za resnično zaznane slike – ugotovitev, ki bi prvo in tretjo hipotezo lepo povezala skupaj , je rekel Muckli.

Čeprav se ugotovitve razlikujejo od njegovih lastnih rezultatov, ki podpirajo prvo hipotezo, je Muckliju všeč njihovo sklepanje. To je "razburljiv dokument," je dejal. To je "zanimiv zaključek".

Toda domišljija je proces, ki vključuje veliko več kot samo gledanje nekaj vrstic na hrupnem ozadju, je dejal Peter Tse, profesor kognitivne nevroznanosti na Dartmouth College. Domišljija, je dejal, je zmožnost, da pogledate, kaj je v vaši omari, in se odločite, kaj boste pripravili za večerjo, ali (če ste brata Wright), da vzamete propeler, ga pritrdite na krilo in si predstavljate, da leti.

Razlike med ugotovitvami Perkyja in Dijkstre so lahko v celoti posledica razlik v njunih postopkih. Namigujejo pa tudi na drugo možnost: da bi lahko svet dojemali drugače, kot so ga naši predniki.

Njena študija se ni osredotočala na prepričanje o resničnosti podobe, ampak je bila bolj na "občutku" resničnosti, je dejal Dijkstra. Avtorji špekulirajo, da so se naši možgani morda naučili ocenjevati resničnost nekoliko drugače, kot so jo ljudje pred stoletjem, ker so projicirane slike, video in druge predstavitve realnosti nekaj običajnega v 21. stoletju.

Čeprav udeleženci v tem eksperimentu "niso pričakovali, da bodo videli nekaj, je to še vedno bolj pričakovano, kot če ste leta 1910 in nikoli v življenju niste videli projektorja," je dejal Dijkstra. Prag resničnosti je danes zato verjetno veliko nižji kot v preteklosti, zato bo morda potrebna namišljena podoba, ki je veliko bolj živa, da preseže prag in zmede možgane.

Osnova za halucinacije

Ugotovitve odpirajo vprašanja o tem, ali bi mehanizem lahko bil pomemben za širok spekter pogojev, v katerih se razlika med domišljijo in zaznavo raztopi. Dijkstra na primer špekulira, da ko ljudje začnejo toniti v spanec in se resničnost začne mešati s sanjskim svetom, se lahko njihov prag resničnosti zniža. V pogojih, kot je shizofrenija, kjer obstaja "splošna razčlenitev realnosti", bi lahko prišlo do težave s kalibracijo, je dejal Dijkstra.

"Pri psihozah se lahko zgodi, da so njihove podobe tako dobre, da le dosežejo ta prag, ali pa je njihov prag izklopljen," je dejal Karolina Lempert, docent psihologije na univerzi Adelphi, ki ni bil vključen v študijo. Nekatere študije so pokazale, da je pri ljudeh, ki halucinirajo, nekakšna senzorična hiperaktivnost, kar nakazuje da je slikovni signal povečan. Toda potrebnih je več raziskav, da bi ugotovili mehanizem, s katerim se pojavijo halucinacije, je dodala. "Navsezadnje večina ljudi, ki doživljajo žive podobe, ne halucinira."

Nanay meni, da bi bilo zanimivo preučiti pragove resničnosti ljudi, ki imajo hiperfantazijo, izjemno bujno domišljijo, ki jo pogosto zamenjujejo z resničnostjo. Podobno obstajajo situacije, v katerih ljudje trpijo zaradi zelo močnih namišljenih izkušenj, za katere vedo, da niso resnične, na primer pri haluciniranju z drogami ali v lucidnih sanjah. V pogojih, kot je posttravmatska stresna motnja, ljudje pogosto "začnejo videti stvari, ki jih niso želeli," in zdi se, da je bolj resnično, kot bi moralo, je dejal Dijkstra.

Nekatere od teh težav lahko vključujejo napake v možganskih mehanizmih, ki običajno pomagajo pri teh razlikah. Dijkstra meni, da bi bilo koristno pogledati pragove resničnosti ljudi, ki imajo afantazijo, nezmožnost zavestnega predstavljanja mentalnih podob.

Mehanizmi, s katerimi možgani ločijo resnično od namišljenega, bi lahko bili povezani tudi s tem, kako razlikujejo med resničnimi in lažnimi (nepristnimi) podobami. V svetu, kjer se simulacije približujejo resničnosti, bo razlikovanje med resničnimi in ponarejenimi slikami postalo vse večji izziv, je dejal Lempert. "Mislim, da je to morda bolj pomembno vprašanje kot kdaj koli prej."

Dijkstra in njena ekipa zdaj delata na prilagoditvi svojega eksperimenta za delo v možganskem skenerju. "Zdaj, ko je zaprtja konec, želim znova pogledati možgane," je rekla.

Sčasoma upa, da bo ugotovila, ali lahko s tem sistemom manipulirajo, da bo domišljija postala bolj resnična. Na primer, virtualna resničnost in nevronski vsadki se zdaj preiskujejo za zdravljenje, na primer za pomoč slepim ljudem, da ponovno vidijo. Zmožnost, da se izkušnje počutijo bolj ali manj resnične, je dejala, bi lahko bila zelo pomembna za takšne aplikacije.

Ni nenavadno, glede na to, da je realnost konstrukt možganov.

"Pod našo lobanjo je vse izmišljeno," je dejal Muckli. »V celoti konstruiramo svet, v njegovem bogastvu in podrobnostih, barvah in zvoku, vsebini in razburljivosti. … Ustvarjajo ga naši nevroni.«

To pomeni, da se bo resničnost ene osebe razlikovala od realnosti druge osebe, je dejal Dijkstra: "Meja med domišljijo in resničnostjo preprosto ni tako trdna."