|
Hvordan sker bevidsthed
To førende neuroforskere er uenige om den aktivitet, der foregår i hjernen under den subjektive oplevelse
Christof Koch & Susan Greenfield*
Hvorfor medfører et vækkeur bevidsthed i en sovende (bevidstløs) person? Hvorfor er der en subjektiv forskel på at drømme og være vågen?
Indledning Hvordan hjerneprocesser omsættes til bevidsthed, er et af de største uløste spørgsmål i videnskaben. Skønt den videnskabelige metode kan skitsere begivenheder umiddelbart efter big bang og afdække hjernens biokemiske møtrikker og bolte, har den fuldstændigt fejlet i at forklare tilfredsstillende, hvordan den subjektive oplevelse skabes. Som neuroforskere har vi begge gjort det til vort mål for livet at løse denne gåde. Vi deler mange fælles synspunkter, inkluderende den vigtige indrømmelse, at der ikke findes et enkelt bevidsthedens problem. Snarere skal talrige fænomener forklares - især selvbevidsthed (evnen til at undersøge ens egne ønsker og tanker), bevidsthedens indhold (hvad man faktisk er bevidst om i et givet øjeblik), og hvordan hjerneprocesser forholder sig til bevidsthed og bevidstløshed. Så hvor begynder løsningen? Neuroforskere forstår endnu ikke nok om hjernens indre virkemåde til at kunne forklare eksakt, hvordan bevidsthed opstår fra neuronernes elektriske og kemiske aktivitet. Derfor er det første store trin, at bestemme bevidsthedens bedste neurale modstykker (NCC, Neuronal Correlates of Consciousness) - den hjerneaktivitet der stemmer med specifikke bevidste oplevelser. Når man erkender, at man ser en hund, hvad er der så sket blandt hvilke neuroner i ens hjerne? Når en bedrøvet følelse pludselig overvælder en, hvad er der så sket i ens hjerne? Vi prøver begge at finde neuronmodstykket til hver subjektiv oplevelse, som et individ kan have. Og det er her, vi adskiller os fra hinanden. Vor uenighed om det bedste NCC dukkede op under en livlig debat mellem os på University of Oxford i sommeren 2006, som blev sponsoreret af Mind Science Foundation i San Antonio. Siden da har vi fortsat med at forske og udfordre hinandens synspunkter, en dialog der har resulteret i denne artikel. Vi er, ikke desto mindre, bundet af en fælles egenskab: vore synspunkter stammer primært fra neurovidenskab, ikke blot filosofi. Vi har begge overvejet en enorm mængde neurovidenskabelige, kliniske og psykologiske data og det er ud fra disse betragtninger vore argumenter opstår. - Christof Koch og Susan Greenfield.
STUART C. SEALFON OG POKMAN CHAN (musebark); MICHAEL HILL (video); ALFRED T. KAMAJIAN (hjerner)
"Specifikke grupper neuroner formidler distinkte bevidste oplevelser"
Både Susan Greenfield og jeg leder efter bevidsthedens mest passende neuronkorrelater. Hvis vi kan finde de rette NCC, vil de direkte virknings- og årsagsmekanismer, der skaber bevidstheden, måske følge. Ud fra mit synspunkt, som har udviklet sig siden Francis Crick og jeg begyndte at undersøge bevidsthed i 1988, er enhver bevidst opfattelse (hvordan hjernen repræsenterer stimuli fra sanserne) forbundet med en specifik koalition af neuroner, der opfører sig på en specifik måde. Der findes et unikt neuronkorrelat for bevidstheden om at se en rød plet, et andet for at se ens bedstemor, et tredje for at føle sig vred. At forstyrre eller standse ethvert neuronkorrelat for bevidsthed vil ændre opfattelsen, der er forbundet med det, eller få den opfattelse til at forsvinde. Fysiologisk er det mest sandsynlige substrat for NCC en koalition af pyramideneuroner - en type neuron der kommunikerer over lange afstande - inde i hjernebarken. Måske behøves der kun en million sådanne neuroner - ud af de 50 til 100 milliarder i vore hoveder - til at danne en af disse koalitioner. Når, f.eks., Susan går ind i et overfyldt rum og jeg ser hendes ansigt, pludrer en koalition af neuroner pludseligt i forening i en brøkdel af et sekund eller længere. Koalitionen strækker sig fra bagsiden af barken, hvor repræsentationer af visuelle stimuli behandles først, til forsiden af barken, som udfører udøvende funktioner som at give perspektiv og muliggøre planlægning. En sådan koalition ville blive forstærket, hvis jeg var opmærksom på stimulus af hendes billede på min nethinde, hvilket ville styrke amplituden eller synkroniseringen af aktiviteten blandt de udvalgte neuroner. Koalitionen opretholder sig selv og undertrykker konkurrerende koalitioner ved at føre exciterende signaler frem og tilbage blandt neuronerne for og bag i barken. Hvis nogen pludselig nævner mit navn, opstår der en anden koalition af neuroner i den auditive bark. Denne koalition etablerer to-vejs kommunikation med forenden af hjernen, fokuserer min bevidsthed på stemmen og undertrykker den tidligere koalition, der repræsenterede Susans ansigt, som svinder bort fra min opmærksomhed. En universel lære fra biologi er, at organismer udvikler specifikke finesser og det gælder for hjernen. Nerveceller har udviklet utallige former og funktioner samt specifikke forbindelsesmønstre mellem dem. Denne uensartethed afspejles i de neuroner, der udgør NCC. Det er her, jeg adskiller mig mest fra Susan. I mit synspunkt er bevidsthed ikke en eller anden holistisk egenskab ved en stor samling fyrende neuroner, der er badet i en opløsning af neurotransmittere, som hun påstår. Istedet fastholder jeg, at specifikke grupper neuroner formidler, eller endda frembringer, distinkte bevidste oplevelser. Og med tiden vil neuroforskernes voksende evne til at manipulere populationer af neuroner sikkert flytte os fra at observere, at en særlig bevidsthedstilstand er forbundet med en eller anden neural aktivitet til at udpege årsagssammenhæng - at observere, at en given population er helt eller delvist ansvarlig for en bevidsthedstilstand. Men hvordan bestemmer vi hvilket sæt neuroner og hvilken aktivitet hos dem, der udgør en bevidst opfattelse? Involverer NCC alle de neuroner, der er tilstede i hjernebarken på et givet tidspunkt? Eller involverer de kun et undersæt af langtrækkende projektionsceller, der kommunikerer mellem frontallapperne og sansebarken bag i hjernen? Eller involverer de neuroner alle steder, der fyrer synkront? Meget af det moderne arbejde på NCC har koncentreret sig om synet. Synspsykologer har udviklet teknikker til at skjule ting fra vor bevidste sansning, som en magiker der vildleder os, så vi ikke ser, hvad der sker for øjnene af os. Et eksempel er glimt undertrykkelse, et fænomen der blev opdaget af dengang kandidatstuderende Naotsugu Tsuchiya og mig selv i 2005. Opfattelse af et lille, stationært billede vist til ét øje - f.eks. et svagt, gråt, vredt ansigt projiceret ind i det højre øje - undertrykkes fuldstændigt af en strøm af konstant skiftende farvepletter, der glimtes ind i det andet øje. Denne undertrykkelse kan vare i minutter, selv om det skræmmende billede er fuldstændigt synligt, hvis betragteren blinker med hans eller hendes venstre øje; skønt legioner af neuroner i den primære visuelle bark fyrer kraftigt som reaktion på stimuleringen fra det venstre øje, bidrager de ikke til bevidstheden. Dette resultat er vanskeligt at forklare ud fra Susans synspunkt, at enhver sammenhængende fyring af en stor samling neuroner er et bevidsthedskorrelat. Forskere bruger sådanne illusioner til at finde NCC i hjernerne hos trænede aber og mennesker. Før Francis gik bort kom han og jeg med adskillige forslag til, hvordan bevidsthed virker, baseret på eksperimentelle resultater. Et er, at NCC inkluderer pyramideneuroner, der er strategisk placeret i en output zone fra hjernebarken, kendt som lag 5. Disse celler udsender signaler til og modtager direkte stærke excitatoriske input fra et andet sæt pyramideneuroner i et andet område. Et sådant arrangement kunne gennemføre en positiv feedback ring, en koalition af neuroner der, når den en gang er udløst, ville fortsætte med at fyre indtil den blev slukket af en anden koalition af neuroner. Disse grupper fyrer også i brøkdele af et sekund, meget nærmere den bevidste opmærksomheds tidsskala end enkelte neuronfyringer. Denne ide om netværk af neuroner er blevet forstærket af nylige resultater fra forskere på Mount Sinai School of Medicine, Columbia University og New York State Psychiatric Institute, der arbejdede under Stuart C. Sealfon fra Mount Sinai og Jay A. Gingerich fra Columbia. Sealfon's og Gingerich's hold har i genetisk modificerede mus demonstreret, at hallucinogener - som LSD, psilocybin (en ingrediens af svampe) og mescalin - virker på en type molekyle, kaldet en serotin receptor, fundet på pyramideceller og hober sig op i lag 5. Hypotesen, at hallucinogene blandingers påvirkninger af sindet kommer fra aktivering af et specifikt sæt neuroner - snarere end fra at "lave uorden" i hjernens kredsløb på en eller anden holistisk måde - , kan yderligere afprøves med molekylære værktøjer, der kan tænde og slukke lag 5 pyramideceller, indtil det eksakte sæt neuroner, der påvirkes, bliver identificeret.
Et andet forslag til, hvordan NCC ligger til grund for bevidsthed, involverer claustrum, en flade-lignende struktur inde i barken. Det er bemærkelsesværdigt, at neuronerne, der udgør denne struktur, modtager input fra næsten alle områder af barken og også projicerer tilbage til næsten alle. Denne struktur kan være perfekt placeret til at binde aktiviteten i de sensoriske dele af hjernebarken sammen til en enkelt, sammenhængende opfattelse. For at fremme disse ideer skal neuroforskerne tage prøver af den pludrende elektriske aktivitet fra et meget stort antal neuroner på mange steder. Dette arbejde er fintfølende og vanskeligt, men miniature elektroder gør det muligt. Foreløbige bestræbelser bekræfter, at specifikke grupper neuroner udtrykker de typer sansninger, der danner vore daglige oplevelser. Ingen af disse indsigter betyder, at en, 100 eller selv en million neoroner, der lever i en skål i et laboratorium kunne være bevidste. Neuroner er del af enorme netværk og kan kun frembringe bevidsthed i den sammenhæng. En analogi kan hjælpe: skønt DNA molekyler i en celle staver sammensætningen af proteinerne i vort legeme, skal mange andre molekyler også være til stede i cellen for at konstruere og vedligeholde disse proteiner. Den varierende udbredelse og oprindelse af koalitioner af neutroner kan også gøre rede for det forskellige indhold i bevidstheden hos små børn, voksne og dyr. At der overhovedet kan findes en koalition afhænger af eksistensen af vækkekredsløb i hjernestammen og thalamus (som videresender sanseinput til barken), der er kontinuerligt aktive og som oversvømmer barken og dens satellitstrukturer med neurotransmittere og andre substanser. Hvis en persons vækkekredsløb er tavse - som de er, når man er i dyb søvn eller under bedøvelse eller når man er udsat for trauma som Terri Schiavo's, den kvinde der faldt i en vedvarende vegetativ tilstand, der fængslede medierne - kan ingen stabil koalition af barkneuroner opstå og personen er ikke bevidst. Skønt denne teori kan afprøves ved fysiologiske eksperimenter, er det en gyldig kritik, at det ikke er en teori, der bygger på et sæt principper - dvs., den kan ikke forudsige, hvilken type system der har bevidste oplevelser. Neurovidenskab har brug for en teori, baseret på fysiske målinger, der forudsiger, hvilke af de følgende organismer der er bevidste: en bananflue, en hund, et menneskeligt foster fem måneder efter undfangelsen, en Alzheimer's patient som ikke reagerer, World Wide Web, og så videre. Nogle eksperter, inkluderende Giulio Tononi fra University of Wisconsin-Madison, arbejder på sådanne teorier. Men vi er stadig så uvidende om hjernen, at vi kun kan spekulere. Specifikke hypoteser, der kan afprøves med nutidens teknologi, vil hjælpe. Som Francis holdt af at sige, det, der drev hans og James Watson's opdagelse i 1953 af DNA's dobbeltspiral struktur, var eksperimenter, ikke en teori om hvordan genetisk information kunne være indkodet i molekyler. Grundlæggende er min forklaring, at kvalitative, ikke kvantitative, forskelle i neuronaktivitet giver anledning til bevidsthed. Det, det drejer sig om, er ikke selve antallet af involverede neuroner, som Susan understreger, men den sammensatte information, de repræsenterer. Et specifikt netværk af neuroner behøves til en specifik oplevelse, ikke en eller anden tilfældig samling af neuroner, der bliver yderst aktive. Til fuld bevidshed skal en koalition af neuroner endvidere omfatte både sanserepræsentation bag i barken og forsidestrukturer involveret i hukommelse, planlægning og sprog. Hjernen virker ikke ved hjælp af sine store egenskaber, men fordi neuroner er forbundet i forbavsende specifikke, følsomme og blandede mønstre. Disse mønstre afspejler den opsamlede information, som en organisme har lært i sin levetid, såvel som den fra dens forfædre, hvis information er repræsenteret i gener. Det er ikke afgørende, at et tilstrækkeligt antal neuroner er aktive sammen, men at de rette er aktive.
"Bevidsthed frembringes af en kvantitativ forøgelse af hjernens holistiske funktion."
Hvis bevidsthedens neuronkorrelater ikke er andet end afladninger af visse neuroner og ikke andre, som Christof Koch foreslår, så findes bevidstheden i selve neuronerne. Men Christof giver ingen forklaring på, hvilken kvalitativ egenskab sådanne neuroner eller områder har, sammenlignet med andre. Desuden gælder det, at hvis ikke engang en million neuroner kan frembringe bevidsthed uden at være del af "enorme netværk," så flytter byrden med at identificere NCC til at beskrive, hvad disse netværk er. Ved at se på specifikke hjerneforbindelser for forskellige former for bevidsthed gør Christof sig skyldig i en 21. århundredes form for frenologi, i hvilken forskellige funktioner relateres direkte til forskellige områder i hjernen, især barken. Hans begejstring for barken burde være dæmpet af den kendsgerning, at mange arter, som fugle, ikke har nogen hjernebark, men alligevel anses for bevidste. Selv om en sådan opdeling var mulig, ville den ikke forklare, hvordan bevidsthed frembringes. Ud fra mit synspunkt kan bevidsthed ikke opdeles i forskellige, parallelle oplevelser. Vi ved faktisk, at visuel stimulering kan ændre, hvordan vi hører og omvendt. Denne sammensmeltning af sensoriets komponenter taler imod begreber som en isoleret visuel bevidsthed. Mest vigtigt er, at enten er man bevidst eller også er man ikke. I Christofs laboratorium er emnerne bevidste under hele eksperimentet med deres neuroner; derfor er det ikke bevidstheden eksperimenterne manipulerer men indholdet af den bevidsthed. Enhver konsekvent forklaring er i virkeligheden et plyndringstogt i besvarelsen af "Hvad er opmærksomhed?" Det spørgsmål er skam gyldigt, men det er anderledes end "Hvad er bevidsthed?" Jeg påstår, at for at definere det bedste NCC, skal vi belyse forskellen mellem bevidsthed og bevidsløshed. Fra begyndelsen er min egen formodning, at der ikke er nogen indre, magisk egenskab ved noget særligt område af hjernen eller sæt af neuroner, der gør rede for bevidsthed. Vi er nødt til at identificere en særlig proces inde i hjernen. Og for at være et virkelig robust modstykke til bevidsthed skal denne neuronproces redegøre for varierende dagligdags fænomener, inkluderende et vækkeurs virkningsfuldhed, narkosemidlers virkning, forskellen på drømme og vågentilstand, eksistensen af selvbevidsthed, den mulige forskel mellem menneskets og dyrs bevidsthed og den mulige eksistens af fosterbevidsthed. Et mere plausibelt syn på bevidsthed er, at den ikke frembringes af en kvalitativt distinkt egenskab ved hjernen men af en kvantitativ forøgelse af hjernens holistiske funktion. Bevidstheden vokser, når hjernen vokser. Men hvad er den neuronmekanisme, der er nøglen i denne proces? Forsøget på at vise et proces-relateret modstykke til bevidstheden er blevet inspireret af forskellige opdagelser inkluderende dem, der er gjort af den tyske neurofysiolog Wolf Singer. Singer viste, at en enorm population neuroner mellem thalamus og hjernebarken forbigående fyrer sammen med en frekvens på 40 gange i sekundet. Men da den samme aktivitet kan opstå i dette væv holdt i live i en laboratorieskål, må en yderligere betingelse være en forudsætning for bevidsthed. Neuroforskeren Rodolfo Llinas fra New York University Medical Center foreslog mere nyligt, at denne koordinerede, forbigående fyring opstiller to komplementære ringe mellem thalamus og hjernebarken, der arbejder i forening på at vedligeholde bevidsthed: et "specifikt" system vedrørende bevidsthedens indhold og et "ikke specifikt" system vedrørende bevidsthedens vækning og årvågenhed. Denne redegørelse giver virkelig en forklaring på, hvorfor det stærke sanseindtryk fra et vækkeur udløser fuld bevidsthed. Desuden skelner Llinas' model mellem drømmenes bevidsthed og årvågenhedens bevidsthed; i drømme er der intet sanseindtryk til at føde ringen for vækning, så kun ringen for indhold fungerer. Det centrale problem er, at modellerne udviklet af Llinas og andre tænker sig bevidstheden som en alt-eller-intet tilstand. De beskriver ikke, hvordan den fysiske hjerne kan indeholde en kontinuerligt varierende bevidsthedstilstands ebbe og flod. Jeg foretrækker et alternativ. I mere end et årti har forskerne vidst, at snesevis af millioner neuroners aktivitet kan synkronisere i nogle få hundrede millisekunder og så opløses på mindre end et sekund. Disse "forsamlinger" af koordinerende celler kan variere kontinuerligt i netop de rette skalaer i rum og tid for bevidsthedens her-og-nu oplevelse. Omfattende netværk af neuroner samles, opløses og samles igen i koalitioner, der er unikke for hvert øjeblik. Min model er, at bevidstheden varierer i grad fra et øjeblik til det næste og at antallet af neuroner, der er aktive inde i en forsamling, svarer til graden af bevidsthed, der findes på ethvert givet tidspunkt. Dette neuronmodstykke til bevidstheden - den forbigående forsamling - opfylder alle emnerne på indkøbslisten over fænomener ovenfor. Vækkeurets virkningsfuldhed forklares som et meget kraftigt sanseindtryk, der udløser en stor synkron forsamling. Drømme og årvågenhed er forskellige, fordi drømme er resultatet af en lille forsamling drevet af svage indre stimuli, hvorimod årvågenhed er resultatet af en større forsamling drevet af stærkere ydre stimuli. Narkosemidler begrænser forsamlingernes størrelse og bevirker således bevidstløshed. Selvbevidsthed kan kun opstå i en hjerne, der er stor og forgrenet nok til at anvise omfattende neuronnetværk. Graden af bevidsthed i et dyr eller et menneskeligt foster afhænger også af størrelsen af deres forsamlinger.
Husk på, at hverken Christof eller jeg forsøger at forklare, hvordan bevidsthed opstår. Vi forsøger ikke at besvare det, som den australske filosof David Chalmers har kaldt den "svære opgave": at bestemme hvordan fysiologiske hændelser i hjernen oversættes til det, man oplever som bevidsthed. Vi søger et modstykke - en måde at vise hvordan hjernefænomener og subjektive oplevelser passer sammen uden at identificere det vigtigste mellemtrin af, hvordan et fænomen forårsager en oplevelse. Neuronforsamlinger "skaber" ikke bevidsthed, men er snarere fingerpeg på grader af bevidsthed. Da en forsamlings størrelse og den tilsvarende grad af bevidsthed er resultatet af en variation af fysiologiske faktorer - som grad af forbindelse, størrelsen af stimuli og konkurrence fra andre forsamlinger - kan hver faktor med tiden blive manipuleret eksperimentelt. Forsamlingsmodellens evne til at frembringe hypoteser, der kan afprøves, og redegøre for et bredt område af fænomener forbundet med bevidsthed, gør den bestemt særlig magtfuld. En indlysende kritik af forsamlingsmodeller, som Christof tydeliggjorde under vor Oxford debat, er, at den blot påstår, at "størrelse betyder alt." Men det meste af videnskaben er faktisk "kun om måling" - den objektive kvantificering af observationer. Størrelse betyder alt i videnskab. Andre skeptikere siger, at forsamlinger er for svag en ide, men adskillige forskere har afsløret detaljerede beskrivelser af neuronmekanismer, der ligger til grund for frembringelsen af forsamlinger, der varer mindre end et sekund, såsom Amiram Grinvald fra Weizmann Institute of Science i Rehovot i Israel, Ole Paulsen fra Oxford og John G. Jeffreys fra University of Birmingham i England. Afgørende afprøvninger på mennesker må afvente bedre ikkeinvaderende billedteknikker, der har en tidsopløsning svarende til den millisekund lange tidsskala for dannelsen og opløsningen af neuronforsamlinger. Når disse teknikker er til rådighed, burde vi kunne observere forsamlinger, der svarer til de subjektive oplevelser af, for eksempel, neuropatisk smerte, depression og schizofreni. Ikke desto mindre har forskerne allerede observeret forsamlingsmodellen i aktion. I 2006 viste Toby Collins og andre i min gruppe på Oxford, at i rotter modsvarer dannelsen, aktiviteten og varigheden af forsamlinger selektivt virkningen af narkose. Pilotobservationer i vort laboratorium, som ikke er udgivet, viser også, at antallet af aktive neuroner i forsamlinger i sansebarken på en bedøvet rotte afspejler grader af narkose. Tidligere i år demonstrerede et andet medlem af mit hold, Subhojit Chakraborty, at i rotter kunne forsamlinger i de visuelle og auditive systemer tjene som et godt grundlag for skelnen mellem subjektiviteten i det at se versus at høre. Anden kritik vedrører tid og rum. I epilepsi, f.eks., opretholder en forlænget neuronforsamling et anfald, hvilket er det samme som tab af bevidsthed. Men hele meningen med forsamlinger som det passende NCC er, at de er yderst forbigående; et anfald virker som en forstyrrende mekanisme, der forhindrer den flygtighed og tillader således en enkelt forsamling at vare størrelsesordner længere end normalt. Collins, Michael Hill, Elanor Dommett og jeg har på samme måde i et nyligt papir foreslået, at neurose også kan virke som en forstyrrende mekanisme. Et andet område med indvendinger er, at forsamlingsmodellen ikke har nogen rumlige egenskaber; der er intet identificeret anatomisk sted. Men alt for ofte lægger vi for megen betydning på placering som et mål i sig selv. Der er intet behov for et "center" til nogen given hjernefunktion, endnu mindre til bevidsthed. Et mere plausibelt scenario ville være, at mange forskellige hjerneområder løber sammen som input til en rumtidsmanifold, når de frembringer yderst forbigående forsamlinger. Den nuværende vanskelighed er, at vi ikke kan beskrive en sådan manifold ved brug af nuværende eksperimentelle teknikker. Måske kunne manifolden med tiden blive beskrevet matematisk. Sådanne modeller og deres vekselvirkninger kan være vejen frem. Et sidste problem, og et der gælder for NCC på det grundlæggende niveau, er, hvordan de kunne anvendes til at takle det svære problem: bestemmelse af hvordan fysiologiske begivenheder i hjernen oversættes til det man oplever som bevidsthed. Vi vil ikke være i stand til at finde en løsning, før vi ved, hvilken slags vidnesbyrd der ville tilfredsstille os: En hjernescanning, en optrædende rotte, en robot, en formel? Eller måske en bevirket ændring i ens subjektive tilstand, som hvis Christofs hjerne kunne blive manipuleret sådan, at han ville opleve verden, som jeg gør - og endda være enig med mig.
Hvorfor medfører et vækkeur bevidsthed i en sovende (bevidstløs) person?
Koch's synspunkt: Neuroner i et område af hjernestammen, kaldet locus coeruleus reagerer på et pludseligt, stort input fra hørenerven. De springer igang og udsender et udbredt kemisk signal til thalamus og hjernebarken. Andre neuroner frigør neurotransmitteren acetylcholin gennem hele hjernen. Virkningen er, at hjernestammen og dens satellitstrukturer bliver vækket. Når det sker, etablerer en udbredt, men tæt forbundet, gruppe neuroner i hørebarken og dens modstykker foran i hjernen og i de midterste tindingelapper, der understøtter planlægning og hukommelse, en stabil koalition ved brug af gentagen tilbagekobling. Denne aktivitet tager kun en brøkdel af et sekund og får en til at blive bevidst om alarmen.
Greenfield's synspunkt: Enhver stærk sansestimulering, som et stærkt lys, vil bevirke bevidsthed, så intet særligt område af hjernen kan være ansvarligt for at vække en. Vækkeuret tilskynder bevidsthed ikke på grund af stimuleringens kvalitet (i dette tilfælde hørbar) men på grund af dens kvantitet (styrke). Forbigående neuronkoalitioner - mange neuroner der virker samlet - svarer til varierende grader af bevidsthed: en forsamlings størrelse fra et øjeblik til det næste bestemmes af, hvor let neuroner kan drives ind i forbigående samtidighed. En nøglefaktor er styrken af sansestimulationen, hvis virkninger minder om en sten kastet i vandet. Jo større sten, jo mere udbredte er krusningerne på vandet. Jo højere alarm (eller stærkere lys), jo mere sandsynligt vil det kunne rekruttere en udbredt forsamling af neuroner og jo mere udbredt forsamlingen er, jo mere sandsynligt er det, at man vil blive vækket.
Koch: Vore dages narkoselæger tildeler en vekslende samling kemikalier. Men alle afskaffer bevidsthed. Forskerne mente engang, at narkose forstyrrede lipider i neuronernes cellemembraner systemisk. Men vi ved nu, at forbindelserne forstyrrer forskellige neuronprocesser ved at binde sig til visse membranproteiner. Der er ingen enkelt unik mekanisme, der får bevidstheden til at holde op med at fungere. Blandt de mest vigtige årsager er imidlertid, at narkosen styrker synaptisk hæmning, eller reducerer synaptisk excitation, i store områder af hjernen. Aktiviteten er ikke helt lukket ned, men grupper af neuroners evne til at danne stabile koalitioner bringes alvorligt i fare. Når neuroner, der omfatter hjernebarkens for- og bagside, ikke kan oprette synkroniseret kommunikation, bliver bevidsthed umulig.
Greenfield: Narkose slukker ikke for noget enkelt område af hjernen; den hæmmer neuronaktivitet i forskellige områder over hele hjernen. Derfor opnår nakose sin virkning ved at ændre en emergent egenskab ved den holistiske hjerne: neuronforsamlinger. Når narkosen mindsker neuronforsamlingernes størrelse, mindsker den graden af bevidsthed indtil den ikke findes. Dette scenario forklarer også de forskellige trin af bevidsthed, der kan forekomme efterhånden som narkosen begynder at virke, som overdreven pirrelighed og fantaseren. Jeg har andetssteds foreslået, at folk, som har hjerner med lavere fungerende neuronforbindelser, og som derfor har små forsamlinger, ofte udviser stærke følelser og mangel på sund fornuft - lige den type tilstande mange patienter viser, mens narkosen sætter ind og deres forsamlinger skrumper.
Hvorfor er der en subjektiv forskel på at drømme og være vågen?
Koch: Skønt hjernen er yderst aktiv under fasen med hurtige bevægelser af øjnene (rem) under søvnen, der mest forbindes med livlige drømme, er områdemønstret af hjerneaktivitet helt distinkt fra det mønster, der findes i vågen tilstand. Især er det limbiske system (løst sagt, systemet for følelser og hukommelse) meget aktivt., men de dele af frontallapperne, der er involveret i rationel tænkning, er dæmpede. Både under drømme og i vågen tilstand dannes der neuronkoalitioner, men de inkluderer neuroner i forskellige dele af hjernen. I vågen tilstand inkluderer koalitionerne mange flere neuroner i den forreste bark, hvor fornuft og forstandige beretninger pålægges for at ordne opfattelserne, men den aktivitet mangler bemærkelsesværdigt under drømme. Disse egenskaber afspejler drømmenes ofte bizarre og stærkt følelsesmæssige indhold.
Greenfield: Drømme modsvares mest sandsynligt af forsamlinger af neuroner, der er meget mindre end dem, der finder sted, når vi er vågne. Forsamlingerne ville være begrænsede, fordi ingen stærke ydre stimuli engagerer store antal neuroner. Den forbigående rekruttering af neuroner under drømme drives således alene ved svar på spontan, indre hjerneaktivitet. Og fordi forsamlingerne ikke udløses af en rækkefølge i en beretning om begivenheder i den ydre verden, er sammenkædningen blandt forsamlingerne tilfældig, idiosynkratisk eller ikke eksisterende, hvilket efterlader drømmene som tilfældige billeder eller hændelser. Manglen på udbredte, virksomme neuronforbindelser ville også redegøre for det bemærkelsesværdige fravær af sund fornuft, som normalt karakteriserer voksen erkendelse, når man er vågen.
Fra Susan Greenfield
The Private Life of the Brain. Susan Greenfield. John Wiley & Sons, 2000.
A Framework for Consciousness. Francis Crick og Christof Koch i Nature Neuroscience, Vol. 6, siderne 119-126; februar 2003.
The Quest for Consciousness: A Neurobiological Approach. Christof Koch. Roberts & Company Publishers, 2004.
A Neuroscientific Approach to Consciousness. Susan A. Greenfield og T.F.T. Collins i Progress in Brain Research, Vol. 150, siderne 11-23; 2005.
Forfatterne vil gerne takke Joseph Dial fra Mind Science Foundation for hans støtte. Susan Greenfield takker Michael Hill, Nicholas Shea og Kathleen Taylor for deres indsigter.
*Christof Koch er professor i kognitiv- og adfærdsbiologi på California Institute of Technology, hvor han underviser og har udført forskning i neurongrundlaget for visuel opmærksomhed og bevidsthed i mere end to årtier. Han er en ivrig vandrer og bjergbestiger, som har klaret adskillige kendte toppe. Hans teori: For hver bevidst oplevelse fyrer et unikt sæt neuroner i særlige områder af hjernen på en specifik måde.
Susan Greenfield er professor i farmakologi på University of Oxford, direktør for Royal Institution of Great Britain og medlem af Britisk Parliament's House of Lords. Hendes forskning fokuserer på nye hjernemekanismer inkluderende dem, der ligger bag neurogenerative sygdomme. Hendes foretrukne tidsfordriv er squash og dans. Hendes teori: For hver bevidst oplevelse synkroniserer hjernens neuroner til koordinerede forsamlinger og opløses derefter.
Fra How Does Consciousness Happen?, Scientific American, oktober 2007, side 50-57.
31. marts, 2008.
Nervevidenskaben kan måske forklare bevidsthed
|
