Valóság és illúziók: kiderült, hogy miért a zajos agy a hatékony agy- I. rész

Orbán Gergővel, az MTA Wigner FK Lendület-csoportvezetőjével, a témáról a Neuron című folyóiratban most megjelent cikk vezető szerzőjével beszélgettünk érzékelésünk újraértelmezett modelljéről, az agy matematikájáról és az idegrendszerünkhöz csatlakozó implantátumok jövőjéről. „Észenlétünk pillanataiból kell válogatnunk, s ami homokot felmarkolunk az eszmélet tájairól, az lesz a tudatunk” – Robert M. Pirsig: A zen meg a motorkerékpár-ápolás művészete (ford. Bartos Tibor)

Orbán Gergővel, és már kínosan hosszú ideje a karosszékét bámulom, miközben az agysejtek aktivitásának mintázatairól magyaráz. Vajon a karfák valóban összetartoznak? Lehetséges, hogy interjúalanyom két karfa alakú mankón támaszkodik, és ezt a fura, félig guggoló testhelyzetet valami emberfeletti önuralommal tartja meg, hónapok kitartó gyakorlása után? Jobban belegondolva akár ez is elképzelhető, bár valljuk be, elég valószínűtlen.

A becsapható szem

A karosszékkel kapcsolatos hirtelen jött bizonytalanságom persze nem a véletlen műve, egyszerűen csak leragadtam beszélgetésünk egy korábbi részénél. Orbán Gergő mindössze azzal az egyszerű ténnyel szembesített, hogy amit látunk, az egyáltalán nem egyértelmű. Bár épp a karosszék esetében viszonylag nagy erőfeszítés kell a hétköznapi értelmezésünk szétrombolásához, rengeteg vizuális illúzió ismert, ahol egyáltalán nem ilyen egyszerű agyunk feladata. Gondoljunk csak a barokk templomok kupoláinak háromdimenziós térélményt nyújtó festményeire, de ha valaki ellátogat az MTA Székházába, az emeletre vezető lépcsősor faldíszei között is találhat zseniális háromdimenziós illúziókat – én például hónapokig jártam úgy dolgozni, hogy azt hittem, mindegyikük igazi stukkó. A módszer neve trompe l’oeil, vagyis „szemet becsapó” festészet.

Az agykutatók számára azonban ebben a látványos trükkben nem is annyira az az izgalmas, hogy működik, hanem az, hogy azután is működik, hogy lelepleztük. Illetve, az illúzió erősségétől függően képesek vagyunk kétféleképpen – festményként síkban és háromdimenziós látványként térben – látni, sőt vannak olyan vizuális illúziók, amelyek szemlélése közben akár hat különböző értelmezés között váltogat az agyunk. És nem állapodik meg egynél.

Felmerül hát a karosszékes példánál még elég mesterkéltnek tűnő kérdés: hogyan is jelenik meg a látottak bizonytalansága az agyunkban? Orbán Gergő és kutatótársai ennek a problémának eredtek nyomába.

Rádió az agyban

 

Képzeljünk el egy nagyon egyszerű kísérletet. Egy majomnak megmutatják egy vízszintes rúd képét, majd szép lassan elkezdik forgatni, míg függőleges helyzetbe nem ér, mindeközben pedig mérik agyában az idegsejtek aktivitását a látásélmény keletkezésének helyén, az elsődleges látókéregben. Az már korábbi kísérletekből világos volt, hogy az idegsejtek különböző intenzitású aktivitással reagálnak a rúd helyzeteire, valahogy úgy, mintha a rúd egy rádió csatornakeresője lenne. Az viszont újdonság volt, hogy kimutatták: egyáltalán nem mindegy, milyen minőségű képet adnak a rúdról. Attól függően, hogy a majom élesebb, kontrasztosabb vagy elmosódottabb képet látott, látókérgének idegsejtjein „tisztább” vagy „zajosabb” aktivitást mértek. Vagyis, amikor kevésbé jól kivehető képet adtak a rúdról, mintha felerősödött volna a „rádióadást” zavaró recsegés, éles, kontrasztos képnél pedig az adás is mintha tisztábban hangzott volna.

A kísérleteket végző kutatók sokáig nem igazán foglalkoztak ezzel a zajjal, sőt inkább szabadulni akartak tőle, azonban Orbán Gergő és munkatársai felismerték, hogy ha a zaj nagysága változik attól függően, hogy mit lát a kísérleti állat, akkor feltehetően ennek is van valamilyen információtartalma.

Több további kísérlet adatai nyomán egyre világosabban látták, hogy ez a zaj voltaképpen azt mutatja, mennyire biztosan tudta elhelyezni az agy a látottakat saját, a világról alkotott modelljében.

Gyerekzaj

Ahhoz, hogy megértsük, milyen információ is bújhat meg a „zajban”, hallgassuk meg a következő rövid (és persze kitalált) történetet.

A „Zöld és kék srácok” nevű együttes szombat esténként szabadtéri gyerekkoncerteket tart, és imádja bevonni a közönséget a buliba. Ezért a belépőjeggyel kiosztanak mindenkinek egy zöld és egy kék lapot, amit a „De jó, hogy zöld vagyok – de jó, hogy kék vagyok” című, méltán sikeres slágerük refrénjénél kell egymás után felmutatni. A nyári koncerteken készült fenomenális közönségfotók után az őszi felvételeket egyre komolyabb aggodalommal küldözgették egymásnak e-mailben a szülők, ugyanis a gyereknek valahogy nem sikerült eltalálni a megfelelő színt. Az iskolakezdés lehet a felelős? Vagy most tanulták a színeket, és összezavarták őket ezek a huncut tanárok?

A megnyugtató válasz egy fizikus apukától érkezett, aki rávilágított, hogy a vénasszonyok nyarának esti koncertjei már a szürkületben zajlottak, és mivel az emberi színlátás a sötétedéssel gyorsan romlik, a gyerekek egyre kevésbé tudták hirtelenjében megkülönböztetni a két színt egymástól. Ebben a példában a „zaj” nem más, mint a tiszta, egységes színhez képest látszó eltérés (vagyis hogy néhányan a zöld helyett kék lapot mutattak fel, és viszont), és világos, hogy igen értékes információt hordoz: az ügyes apuka a fényképek alapján azt is meg tudta saccolni, nagyjából mikori koncerten készültek.

A választ kutatta Orbán Gergő csapata. A folytatás a következő cikkben lesz olvasható.

A cikk Orbán Gergővel, MTA Wigner FK Lendület-csoportvezetőjével készült beszélgetés nyomán készült. Szerző: Gilicze Bálint