Kaose piiril töötav aju

Wolf Singer Foto: Peeter Langovits

Meie arusaam ajust on detailide tasandil üsna hea, kuid endiselt jääb mõistatuseks, kuidas närvirakkude võrgustikest sünnivad vaimsed võimed, tõdes intervjuus Postimehele maailma üks juhtivaid aju-uurijaid, Max Plancki aju-uuringute instituudi endine direktor Wolf Singer.

Praegu näib olevat soodus aeg olla aju-uurija: Euroopa Liidul ja USA-l on käsil ajualased suurprojektid ning raha voolab sisse nii riigilt kui erasektorilt.

Hea aeg on olnud sestsaadik, kui ameeriklased otsustasid 1990. aastad nimetada aju kümnendiks. Teadlaste, laborite ja arvatavasti ka panustatud raha hulk on kasvanud eksponentsiaalselt. Selleks on head põhjused, sest ajuhaigused on jäänud salapäraseks. Meil ei ole suurtele probleemidele, näiteks skisofreeniale ja depressioonile, häid raviviise. Me ei mõista isegi, kuidas need tekivad. See on üks põhjus, miks poliitikute huvi on suur.

Kaks mainitud projekti on väga erinevad. Ameerika programmi tuum on saada ulatuslikke, kõrge ajalise ja ruumilise lahutusvõimega paralleelsalvestusi suurtest ajupiirkondadest. Nad püüavad selle lähenemisega saada jagu suurest probleemist, et aju on laialijaotunud süsteem, mis töötab paralleelselt ja mida on raske analüüsida, sest see on kompleksne ja mittelineaarne.

Euroopa projekt on hoopis teistsugune, eelkõige on see infotehnoloogiaprojekt. Sellega alustas Lausanne’is asuv töörühm Henry Markrami juhtimisel. Nende arusaam on, et meil on eri laborites aju kohta kogutud piisavalt andmeid ning peame need ainult kokku koguma. Nende põhjal saame järele teha keerukaid võrgustikke, mõistmaks aju tööd. Ameeriklased tunnevad, et me ei tea piisavalt, vajame rohkem andmeid ja eksperimente; Euroopa konsortsium arvab, et meil on piisavalt andmeid, peame need vaid mõistlikul moel kokku panema ning tugevalt investeerima arvutustehnoloogiasse.

Kuivõrd võime loota, et kumbki neist toob läbimurde aju ja seal toimuvate protsesside mõistmisel?

Edusamme toovad kahtlemata mõlemad lähenemised. Kuid oleme kõik teadlikud, et probleemid on keerulisemad, kui need paistsid näiteks 20 aasta eest. Toona lähtusime üsna lihtsustatud hüpoteesist selle kohta, kuidas aju töötab. See oli biheivioristlik arusaam, et aju on stiimuli ja reaktsiooni põhine süsteem: mõistmise saavutame, kui uurime tajuelunditest pärinevaid signaale, mis jõuavad aju kõrgemate keskusteni, ning jälgime hoolikalt info liikumist aju täideviivatesse keskustesse, kaardistades ahela neuron neuroni haaval. On selge, et see arusaam on osutunud vääraks.

Ajuühendused ei toimi sedamoodi. Seal valitsevad hoopis «väikese maailma» võrgustikud [mille kõik liikmed on teatud arvu sõlmpunktide vahendusel teineteisest ainult mõne sammu kaugusel]. Infot töötlevate keskuste vahel on väga tihedad ühendused. Teatud hierarhia seal on, kuid põhiprintsiibid on paralleelsus ja laialijaotatus.

Siis avastasime, et süsteem on pidevalt aktiivne, tekitades väga keerukaid ajalis-ruumilisi aktiivsusmustreid. Senikaua, kuni salvestasime aju aktiivsust neuroni haaval, pidasime seda müraks. Nüüd, kui saame eri piirkondi samaaegselt vaadelda, selgub, et müra asemel on tegu äärmiselt struktureeritud ajalis-ruumiliste mustritega, mis on äärmiselt keerukad ja püsimatud. Need on kõik väga mittelineaarsed protsessid, seega on neid väga keeruline analüüsida.

Teatud moel oleme tagasi alguses. Tänu biheivioristlikule lähenemisele oleme õppinud palju uut, see on olnud viljakas selles osas, kuidas närvirakud on omavahel ühendatud, kuidas nad omavahel teavet vahetavad, mis on selle molekulaarne alus. Teame palju elementidest, millest süsteem on kokku pandud. Teisalt teame tänu uutele kuvamistehnoloogiatele nagu ­fMRI (funktsionaalne magnetresonantsikuva – toim) ligikaudselt, kus kindlaid funktsioone ellu viiakse. Kuid oleme ka näinud võrgustikke, mis sõltuvad ülesandest, eesmärgist, kontekstist. Funktsionaalseid võrgustikke luuakse lennult nende fikseeritud anatoomiliste ühenduste baasilt. Me ei saa enam rääkida sellest, et Wernicke piirkond on sõnavara ja kõnetuvastuse keskus ning Broca keskus kõnega seotud motoorsüsteemi ala. Need ajuosad on sõlmed keerukas võrgustikus, mis ulatub üle suurte ajupiirkondade. Suur seletamata lünk valitseb arusaamas, mis seal toimub ja kuidas need närvirakkude aktiivsused tekitavad kognitiivseid võimeid. Teame detaile, meil on hea arusaam võrgustike moodustumisest, kuid teadmata on, kuidas neis keerukais võrgustikes toimuvad interaktsioonid toovad kaasa koordineeritud käitumise, tajud, otsused, emotsionaalsed seosed jms.

Olete tekitanud palju vastukaja väitega, et me ei saa rääkida inimeste vabast tahtest ja ajuprotsessid on ette määratud. Millele selline lähenemine tugineb?

Aju järgib loodusseadusi. Senimaani pole meil põhjust eeldada, et peale meie teadaolevate loodusseaduste tuleks aju töö seletamiseks postuleerida uusi. Inimese aju on küll tohutult keerukas ja meil on võrreldes teiste selgroogsetega mõned täiendavad struktuurid, nagu ajukoor, millel on teatud unikaalsed omadused. See suurendab keerukust, süsteemi dünaamikat, valikute arvu, kuid iga üksik samm peab siiski järgima loodusseadusi ja olema seetõttu põhjuslikult määratud.

Süsteemi iga järgmine olek – me räägime siin 200–300 millisekundi mõõtkavas – on seega põhjuslik tagajärg sellele, mis juhtus vahetult enne. Õnneks on see nii, kuna meie huvides on, et aju töötaks usaldusväärselt. Kui see näeb tiigrit, kes on väga lähedal, tuleb joosta minema või ronida puu otsa, selle asemel et teha muid asju.

Arvestades süsteemi olekut sellele vahetult eelnenud hetkel, kõigi süsteemile toimivate mõjutuste totaalsust, oli langetatud otsus kõige tõenäolisem nende seast, mida sai langetada. Selsamal hetkel oli see vajalik ning ainuvõimalik otsus. Kuni otsustamise hetkeni olid võimalikud mitu otsust, kuid siis kollapseerub süsteem ühte kindlasse olekusse ja see on ainus, mis oli sel hetkel võimalik.

Samas on ennustada võimalik ehk vaid vahetult järgnevat sammu. Hilisemad astmed on ennustamatud, sest vastasmõjud keskkonnaga ei ole ennustatavad. Mittelineaarsete dünaamiliste protsesside puhul toimib süsteem alati kriitilisuse, kaose piiril.

Mida vaba tahte küsimus meie jaoks tähendab?

See vaidleb vastu õigussüsteemis kasutatud argumendile, et inimene oleks saanud otsustada teisiti. Tal oli võimalus kaaluda oma teo tagajärgi ning eetilisi norme, otsustada teisiti, ja kuna ta seda ei teinud, tuleb teda karistada. See tõlgendus on ajalooliselt välja kujunenud ja seda on kerge kasutada. Kuid ma arvan, et ka seda argumenti kasutavad inimesed on väga hästi teadlikud sellest, et sel momendil juhtusid asjad nii, nagu nad juhtusid.

Kuidas seda tõestada?

Kui eeldada, et hälbeline käitumine tuleneb kõrvalekalletest ajus, on tegelik probleem suhtumine neisse hälvetesse, mida me ei näe, sest meie meetodid ei ole piisavalt head. Kui keegi pilastab tüdrukuid, on tema aju loomulikult teistsugune, ent meil pole võimalik leida selle eest vastutavaid ajuühendusi. Siiski teame, et midagi peab olema viltu. See inimene saab karmi karistuse, kuid kui ma oleksin leidnud kasvaja, mis tekitab samasuguse ebanormaalse käitumise, oleksime järginud hoopis teistsugust strateegiat.

Kas ei teki hirmu, et see muudab kurjategijate seas üldlevinuks väite, et süüdi on mu aju, mitte mina ise?

Sina oledki su aju. Kui sellest tulenev käitumine on teiste jaoks ohtlik, tuleb leppida, et ühiskond kaitseb ennast. Igaüks väärib inimlikku kohtlemist, isegi kui ta aju on hälbega. Kui langed ühiskonnast välja põhjusel, et oled kaotanud käed ja jalad, kannab ühiskond sinu eest hoolt. Kui ajus on hälve, peaks empaatia olema samaväärne juhtumiga, kui sul ei ole käsi-jalgu. Sest see lihtsalt juhtus nii, õnnetul kombel said vale geenikomplekti, valed arengutegurid.

Ajukasvaja korral saab inimene kaastunde ja ravi. Aga kui me midagi ei näe, kipume isikut käsitama kurjusena, keda tuleb karistada. See peab muutuma.

Kui palju saame mõjutada neid ajus toimuvaid protsesse?

Kes kontrollib keda? Sina oledki su aju. Aju saab õppida teatud strateegiaid, kuidas suruda maha teatud omadusi ja eelistada teisi. Kõige lihtsam viis on loomulikult haridus. Koolitame lapsi, et nad oleksid sotsiaalselt integreeritud. Soosime altruistlikku, kaastundlikku käitumist ja karistame isekat käitumist lootuses, et suudame teda pisutki paremaks inimeseks muuta, surudes alla evolutsiooniliselt motiveeritud ja väga kasulikud iseloomujooned, mille oleme minevikust pärinud.

Kui palju on seda võimalik teha täiskasvanutes, kui ajuehitus on kinnistunud? Muidugi on meie õigussüsteemi puhul võimalik, et sa näed ette karistust ja see vähendab käitumise tõenäosust. On ka inimesi, nagu mu hea sõber buda munk Matthieu Ricard, kes kinnitab, et vaimuharjutuste, näiteks meditatsiooni abil on võimalik süvendada teatud iseloomujooni, eelkõige kaastunnet. Oleks tore, kui see toimiks.

Olete ka ise meditatsiooni proovinud ja sellest ka raamatu kirjutanud. Kas see siis toimib?

Proovisin, kuid mitte piisavalt kaua, et hakata oma iseloomu muutma kaastundlikumaks. Tahtsin teada, mis minuga juhtub, kui istun kaks nädalat kaheksa tundi päevas, vahin valget seina ja loendan ühest kümneni, silmside ja rääkimine on keelatud. Kuid see oli teistsugune, iseloomu muutmiseks tuleb väidetavalt harjutada aastaid. Ei ole teada, kas see toimib. Mu tütrel (maailma ühel juhtival empaatiauurijal, sotsiaalse neuroteaduse professoril Tania Singeril – toim) algas just aastane projekt, kus kaks 200 inimesega rühma teevad erisuguseid vaimseid harjutusi. Üks harjutab kaastunnet, teine keskendumisvõimet. Eks ole näha, kas täiskasvanu aju on sellel süvatasandil, kuhu iseloomujooned on ankurdatud, võimalik muuta.

Ütlen Matthieule alati, et kui meditatsioon teeb inimesed tõepoolest rahumeelsemaks, siis peaks see välja paistma nende rahvaste kultuurist, kes harrastavad palju vaimseid praktikaid, näiteks Tiibeti, Jaapani või India mõne osa puhul. Kuid mulle tundub, et nende rahvaste suurema rahumeelsuse kohta ei ole ajaloolisi tõendeid.

Kas neurobioloogia on võtmas filosoofidelt üle maailma seletamise rolli?

Ei usu. Oma parimatel päevadel oli filosoofia metadistsipliin, mis võttis arvesse kõike teadaolevat ja püüdis seda mõtestada. Enam see nii ei ole. Entsüklopeediliste teadmistega filosoofi kohtab harva, tänapäeval on see võimatu. Selleks tuleb teada kvantfüüsikast bioloogia ja antropoloogiani. Teada tuleb lihtsalt liiga palju.

Selle tagajärg on loomulikult, et neis teadusvaldkondades töötavad inimesed, kes loovad uut teadmist, hakkavad täitma filosoofidest jäänud lünkasid, hakates ise mõtlema oma avastuste tagajärgedest. Moel või teisel on see filosoofia, kui selleks pidada metatasandi arutusi. Ent enam ei ole see ühtne, sest ei ole kedagi, kes seda kõrgemal tasandil koondaks.

Ent kas neuroteadustel on praegu suurem suutlikkus inimest ja maailma seletada kui mis tahes teisel teadusvaldkonnal?

Filosoofiliselt on neuroteadused muidugi huvitavas olukorras, sest kompavad mitmeid piire, mida filosoofia on pidanud ainuomasteks. Näiteks tunnetus. Kui asuda analüüsima selle süsteemi mehhanisme, mis vastutab teadmiste omandamise ja arutlemise eest, tuleb enesestmõistetavalt käsitleda tunnetuslikke küsimusi.

Kuna väidame, et oleme monistid ja kõigele vaimsele peab olema loodusteaduslik seletus, ei saa neurobioloogid vältida keha ja vaimu vastandamise küsimust. See oli tõeline filosoofiline probleem. Sama lugu on vaba tahte ja vastutuse diskursusega. Ka esteetika on kujunemas üheks selliseks valdkonnaks, sest inimesed uurivad, miks mõned asjad meeldivad.

Kuna aju tekitab keele abil filosoofiat, mõtlemist ja arutlemist, ei saa teadusharu, mis püüab aru saada aju tööst, eirata filosoofilisi küsimusi. Kuid see ei tähenda, et neuroteadustest saab uus metateadus, mis seletab kõike. Tegutseme piiratud süsteemis.

Näeme praegu selgelt vajadust mõista paremini, kuidas ajud lõimuvad ühiskonnas teiste ajudega. Uus teadusvaldkond on sotsiaalsed aju-uuringud. Paljud aju omadused ja funktsioonid, mida soovime mõista, tekivad sellistena ainult seetõttu, et ajud suhtlevad omavahel. Näiteks keele jaoks on vaja vähemalt kahte organismi. Usun, et see valdkond lahendab ka mõned salapärased probleemid, näiteks küsimuse teadvuse kohta.