Poprzedni rozdział. | Jak działa mózg - spis treści.


10.4 Wola i podejmowanie decyzji

Wola

Eksperymenty z "jasnowidzącym rzutnikiem" Greya Waltera (1963): sygnał z kory M1 bezpośrednio sterował rzutnikiem, uczestnicy eksperymentu mieli wrażenie, że maszyna przewidziała ich decyzję o zmianie slajdu zanim sami sobie ją uświadomili.


Eksperymenty Benjamina Libeta pokazują, że interpretacja decyzji i działań podjętych przez mózg wymaga czasu: wola nie jest czynikiem sprawczym tylko sygnałem wewnętrznym odnoszącym podjęte działanie do modelu "ja".

Czy w takiej sytuacji najpierw powinniśmy odczuwać drażenie palca lewej ręki czy prawej, na skutek drażenia kory M1?
Sygnał z palca musi najpierw dotrzeć do kory ale ma odpowiednią strukturę i jest odczuwany w ciągu 0.1-0.2 sekundy.
Obserwacja potencjałów gotowości RP 300 ms przed wrażeniem podjęcia decyzji o naciśnięciu przycisku, najpierw są plany ruchu, potem decyzja a nie odwrotnie.
Od pobudzenia kory do świadomego wrażenia upływa 0.5 sekundy, a więc 0.3-0.4 sekundy dłużej!
Stymulacja kory elektrodą wymaga koło 0.5 sekundy zanim sobie jej nie uświadomimy.
Stymulacja wzgórza też wymaga 0.5 sekundy ale jest odczuwana jako zaczynająca się po 0.2 sekundy.

Przy ruchu palca widać wzrastanie aktywności kory (Bereitschaftspotential) ruchowej nawet na 1-2 sekundy przed ruchem.
Mózg potrzebuje czasu na "zinterpretowanie" tego, co się w nim dzieje (skojarzenie, umieszczenie w kontekście), krotkie przypadkowe pobudzenia nie są warte interpretacji, zbyt łatwo się pomylić.

W badanich fMRI wykryto w płatach czołowych obszary, które jeszcze wcześniej planują działanie; ich analiza pozwala na przewidzenie prostych decyzji nawet na 10 sekund przed ich "świadomym podjęciem"!

Może nie da się chcieć, ale można niechcieć, blokując działania?
Wola ma prawo weta? Wątpliwe, to tylko konkurencja dwóch procesów, np. chcę, ale boję się.

Doświadczenia z przezczaszkową stymulacją magnetyczną (TMS): chociaż 80% razy wybieramy stymulowaną rękę, wybór odczuwany jest jako „wolny” (Wegner 2002).
Stymmulacja prawego brzuszno-bocznego płata przedczołowego (DLPFC) wpływa też na skłonność do podejmowania ryzyka.

W ostatnich latach jest wiele badań nad poczuciem działania czy sprawstwa (sense of agency): skąd wiem, że to ja działam? Czy to była moja decyzja?
Eksperymenty z neuroobrazowaniem i obserwacje osób z zaburzeniami wskazują na zangażowanie tylnej kory ciemieniowej (PPC), obszarów w pobliżu skrzyżowania skroniowo-potylicznego (TPJ, temporoparietal junction), zwłaszcza w prawej półkuli, w rozróżnianie działań zaincjowanych przez siebie i przez innych.
Uszkodzenia tego obszaru powodują trudności w rozpoznawaniu swoich części ciała, anosognozję, somatoparafrenię; w zespole obcej ręki osoba ma wrażenie, że porażona ręka jest sprawna, ale jej działanie nie jest wynikiem jego woli.
Świadomość własnego działania (np. rysowania dżojstikiem) związana jest też z aktywnością przedniej części kory wyspy (AIC), a świadomość biernego uczestnicta, w którym inna osoba wykonuje ruchy, z aktywacją dolnej kory ciemieniowej (IPC).
AIC: integracja wielomodalnych informacji zmysłowych związanych z własnym wolicjonalnym działaniem.
IPC: reprezentacja ruchu w układzie niezależnym od własnego położenia? Odgrywa ważną rolę w integracji informacji zmysłowych o różnych modalnościach, odnoszących się do położenia ciała i manipulacji obiektami.

M. Desmurget et al, Movement Intention After Parietal Cortex Stimulation in Humans. Science 324, 811-813 (2009).
Stymulacja za pomocą elektrody kory w polach ciemieniowych (pola Brodmanna 7, 39, i 40) po stonie prawej wywołuje silne poczucie świadomej chęci poruszenia ręki, nogi czy stopy, a lewej ust i chęci do mówienia.
Zwiększona siła stymulacji wywołała nie tylko chęć, ale i przekonanie, że dane działanie zostało wykonane - pacjenci pytali się "co powiedziałem", chociaż napięcie mięśni nie wykazało ich aktywności.
Stymulacja kory przedruchowej wywołuje ruchy mięśni, ale pacjenci zaprzeczają, że je poruszali.

Jak mózg podejmuje decyzje?
Informacje ze zmysłów pozwalające na wybór różnych form działania są stopniowo scalane w płacie ciemieniowym, np. informacje określające preferencje ruchów oczu.
W eksperymentach skojarzeniowych obrazów twarzy i miejsc z różnymi ruchami rąk i oczu (relacje ustalono arbitralnie) pokazano, że kora ciemieniowa wyliczała preferencje do odpowiednich działań, nie tyle w wyniku postrzegania co integracji infromacji zmysłowej z podejmowaniem decyzji.
Konkluzja: w podejmowaniu arbitrarnych decyzji pośrednicza sensomotoryczne mechanizmy uwarunkowane kontekstowymi skojarzeniami.
A. Tosoni, G. Galati, G-L. Romani, M. Corbetta, Sensory-motor mechanisms in human parietal cortex underlie arbitrary visual decisions. Nature Neuroscience, online: 9 November 2008 | doi:10.1038/nn.2221

Czy jestem świadomy tego, co dzieje się w tej chwili czy tego, co działo się ułamek sekundy wcześniej?
Reakcje automatyczne, takie jak odzyskanie równowagi na schodach, czy odsunięcie ręki od gorącego naczynia są uświadamiane dopiero po ich wykonaniu (por. Suzan Blackmore).
Dokładniejsza obserwacja swoich reakcji pokazuje, że uświadamiane "teraz" to zdarzenia, które zaszły chwilę wcześniej
Gdzie dokładnie jest moje "ja" w mózgu?
Skomplikowana reprezentacja, bo "ja" ma wiele aspektów.
Oceny odnoszące się do siebie i bliskich osób różnią się w sposobie aktywacji grzbietowej przyśrodkowej kory przedczołowej (DMPFC) i przedniej części kory zakrętu obręczy (AC).
Reprezentacja neuronalna „ja” odróżnia się od reprezentacji innych osób, chociaż jest podobna do reprezentacji osób bliskich.
„Ja” w relacji do innych = moja rola społeczna, głównie zajmuje się tym przyśrodkowa kora okołoczołodołowa (OMPFC).
Korowe struktury przyśrodkowe, (Cortical Midline Structures, CMS), są siedliskiem procesów odnoszących się do „ja” w testach werbalnych, przestrzennych, emocjonalnych, rozpoznawania twarzy.
Dobrze ukryte, rzadko ulegają uszkodzeniom, pośredniczą w komunikacji pomiędzy układem limbicznym, pniem mózgu i korą.
Proto-ja: ciało, autobiograficzne ja: pamięć; społeczne ja: relacje.
Eksperymenty robi się badając aktywność struktur mózgu w sytuacjach emocjonlanych odnoszących się do "ja" lub innych, wspomnieniach, lokalizacji przestrzennej, relacjach społecznych, prezentacji twarzy i zdjęć swoich i innych.
Reprezentacja tych pojęć jest dość rozproszona w CMS.



Moralność

Czy moralność to kwestia posłuszeństwu nakazom społecznym czy religijnym?
Neuroetyka to nowa nauka zajmująca się biologicznymi podstawami moralności oraz problemami etycznymi stwarzanymi przez rozwój neuronauk.
Tradycyjnie decyzje etyczne wiąże się z wolną wolą.

Decyzje moralne są wynikiem współpracy licznych obszarów mózgu: rozumownaia ale i emocji (zwłaszcza w przypadku osobistych decyzji).
Podstawą moralnego zachowania jest empatia, zdolność do rozumienia stanów umysłów, przekonań i odczuć innych ludzi.
Podstawą empatii jest zdolnośc do współ-odczuwania, dzięki takim mechanizmom jak neurony lustrzane (wielomodalne).

Autyzm lub zespół Aspergera często wiążą się z brakiem empatii, co może wynikać z braku "teorii umysłu", czyli zrozumienia stanów wewnętrznych innych ludzi.
Osoby psychopatyczne nie mają problemów z teorią umysłu, potrafią udawać emocje i zainteresowanie, jednak nie odczuwają empatii, nie zachowują się więc moralnie.
Widać to w obrazach aktywności ich mózgu, Nature 12/2007); wyraźne zmiany stwierdzono w aktywności kory oczołodołowej i przedniej brzusznej części kory skroniowej.


Odczuwanie empatii wiąże się z silnymi pobudzeniami przedniej części kory zakrętu obręczy (ACC), im silniejsze subiektywne odczucia tym silniejsze pobudzenie.

Czy należy w takim przypadku uznać psychopatów za chorych, czy brak reakcji emocjonalnej mózgu wystarczy by usprawiedliwić zbrodnie?
Poczucie winy, strach przed karą za grzechy (chińskie piekła mają aż 9 kręgów), lub strach przed więzieniem może w lżejszych przypadkach powstrzymać ludzi od niemoralnych działań, ale na psychopatów nie ma wpływu.
Uniwersytet Stanford otrzymał 10M$ na temat "Integracja prawa z wynikami neuronauk".
Pojawiła się nowa gałąź kognitwywistyki - neuroprawo.

Inne przykłady zaburzeń o charakterze moralnym:
Schadenfreude, czyli odczuwanie radość z czyjegoś niepowodzenia.
Sadyzm, w którym czerpie się satysfakcję seksualną z obserwacji czyjegoś cierpienia.
Masochizm, w którym czerpie się satysfakcję seksualną z własnego cierpienia.
Sadyści mają zmiany w aktywności prawego płata skroniowego, które mogą być wynikiem zaburzeń rozwoju (np. w wyniku słabego dopływu tlenu) w okresie prenatalnym lub niemowlęcym.
Związki sadomasochistyczne rzadko (?) kończą się trwałym kalectwem.

Liczne dewiacje seksualne są rezultatem zaburzeń rozwojowych mózgu i mogą być ewolucyjnym artefaktem - ceną ewolucji jest duża różnorodność, a więc odchylenia zarówno pozytywne jak i negatywne.
Ludzkie zainteresowania i skłonności są bardzo różnorodne, czemu w sferze seksualnej miałoby być inaczej?
Co należy karać, a co można jeszcze tolerować? Czy odkrycie jednoznacznych dowodów na to, że genetyczne lub rozwojowe czynniki odpowiedzialne są za odmienne skłoności zwiększy tolerancję?
W Holandii powstała partia dążąca do legalizacji pedofilii ... co z tym zrobić?
Czy należy badać genomy i mózgi ludzi by określić ich skłonności do odmiennych zachowań?

Zagadnienia moralności są obecnie intensywnie dyskutowane w środowiskach prawników, psychiatrów i neuronaukowców.
Niezależnie od wyniku, nie da się dłużej patrzeć na zachowanie ludzkie przez pryzmat średniowiecznych i starożytnych koncepcji.
Społeczne neuronauki (social neuroscience) to nowa dziedzinia analizująca społeczne i afektywne aspekty zachowania w relacji do mózgu.
Na ile nasze wybory są zdeterminowane budową mózgu (częściowo wynikającą z genetyki), a na ile są autonomiczne?
To pytanie o to, do jakiego stopnia model wewnętrzny "ja" i jego relacji do świata, powstający w oparciu o istniejący mózg, może go zmodyfikować.
Nawet skłonności do wyborów religijnych czy politycznych mogą być uwarunkowane przez budowę mózgu: konswerwatyści trzymają się bardziej utartych ram i gorzej niż liberałowie radzą sobie w sytuacjach konieczności utrzymywania dwóch opcji (niejednoznaczności sytuacji), dostosowania się do złożonych sytuacji, nowości.
Libreralizm koreluje się z silniejszą aktywnością przednij częsci zakrętu obręczy, wrażliwością na sygnały wymagające zmiany nawykowych zachowań.


Miłość

Neuronalne korelaty towarzyszące różnym formom miłości bada się głównie na zwierzętach, możliwa jest tylko ograniczona ekstrapolacja takich wyników.

Korelaty miłości romantycznej: skanowano za pomocą fMRI mózgi osób zakochanych pokazując im zdjęcia przyjaciół i zdjęcia ukochanych osób.
Pobudzaniu ulegały ośrodki zaangażowane w analizę i ekspresję emocji: Romantic and maternal love are highly rewarding experiences. Both are linked to the perpetuation of the species and therefore have a closely linked biological function of crucial evolutionary importance. The newly developed ability to study the neural correlates of subjective mental states with brain imaging techniques has allowed neurobiologists to learn something about the neural bases of both romantic and maternal love. Both types of attachment activate regions specific to each, as well as overlapping regions in the brain’s reward system that coincide with areas rich in oxytocin and vasopressin receptors. Both deactivate a common set of regions associated with negative emotions, social judgment and ‘mentalizing’ that is, the assessment of other people’s intentions and emotions. Human attachment seems therefore to employ a push–pull mechanism that overcomes social distance by deactivating networks used for critical social assessment and negative emotions, while it bonds individuals through the involvement of the reward circuitry, explaining the power of love to motivate and exhilarate. Yet the biological study of love, and especially romantic love, must go beyond and look for biological insights that can be derived from studying the world literature of love, and thus bring the output of the humanities into its orbit.


Neurochemia miłości.

Kawabata i Zeki (2008) zbadali korelaty neuronalne pożądania, pokazując badanym zdarzenia, przedmioty i osoby. Atrakcyjność bodźców była skorelowana z aktywacją układu nagrody mózgu niezależnie od kategorii tych bodźców. Nie znaleziono natomiast aktywacji specyficznych obszarów dla mało atrakcyjnych bodźców. Autorzy sugerują, że względna aktywacja kory zakrętu obręczy w stosunku do kory oczodołowej-czołowej związana jest ze stopniem atrakcyjności lub jej brakiem.

Miłość matczyna.

Bartels & Zeki, 2004: (a,b) Różnice aktywacji przy ogłądaniu własnego dziecka względem innych znajomych dzieci.
(c) Różnice aktywacji przy ogłądaniu własnego dziecka dorosłych przyjaciół.
aC =anterior cingulate cortex; aCv = ventral aC; C = caudate nucleus; F = frontal eye fields; Fu = fusiform cortex; I = insula; LPF = (ventral) lateral prefrontal cortex; occ = occipital cortex; OF = orbito-frontal cortex; Tha = thalamus; S = striatum (consisting of putamen, caudate nucleus, globus pallidus); PAG = periaqueductal (central) gray; SN = substantia nigra.

Miłość romantyczna

Bartels & Zeki, 2004: Aktywacje mózgu dla miłości matczynej i romantycznej: pola o obniżonej aktywności.
A = amygdaloid cortex, pc = posterior cingulate cortex, mp = mesial prefrontal/paracingulate gyrus; mt = middle temporal cortex; op = occipitoparietal junction; tp = temporal pole

Aktywność skupia się w regionach posiadających dużą gęstość receptorów oksytocyny i wazopresyny.

Bartels & Zeki, 2004: Różnice i podobieństwa aktywacji mózgu dla miłości matczynej i romantycznej, regiony podwyższonej aktywności.
Miłość matczyna wiąże się z podwyższoną aktywnością obszarów rozpoznawania twarzy, oraz brakiem aktywności podwzgórza, które jest silnie pobudzone w przypadku miłości romantycznej i aktywności seksualnej.

Czemu miłość wiąże się z euforią i trudno ją opisać? Silne pobudzenie układu nagrody, wydzielanie dużych ilości dopaminy, prowadzi do takie interpretacji wewnętrznej tego stanu mózgu.
Podobne obszary pobudzane są przez opioidy, w tym endorfiny.
Wzrost poziomu dopaminy związany jest z obniżeniem poziomu serotoniny; taki obniżony poziom jest typowy dla pacjentów z zaburzeniami obsesyjno-kompulsyjnymi (miłość bliska jest obsesji).
Intensywność uczuć romantycznych wiąże się z poziomem czynnika wzrostu nerwów (NFG), który po roku wraca do normalnego poziomu. Rita Levi-Montalcini, która za odkrycie NFG dostała nagrodę Nobla i w wieku 100 lat jest nadal aktywna, pobiera NFG w kroplach do oczu. Dopiero w 2009 roku pojawiły się pierwsze prace o skuteczności takiej terapii w regeneracji nerwu wzrokowego.

Norniki preriowe są monogamiczne (tylko 5% gatunków ssaków jest monogamiczna) a ich kuzyni, norniki łąkowe, nie tworzą trwałych związków.
Jest to związane z receptorami wazopresyny V1aR, których górski łakowy ma znacznie mniej (zwłaszcza w brzusznej części gałki bladej). Blokada oksytocyny i wazopresyny u nornika preriowego powoduje seksualną rozwiązłość, wstrzykiwanie tych neurohormonów wysterylizowanym chomikom prowadzi do utrzymywania związków monogamicznych.
Do tworzenia par konieczny jest też sprawnie działający mechanizm nagrody, gdyż blokada receptorów dopaminowych zapobiega tworzeniu par.


Zeki S, Romaya JP (2008) Neural Correlates of Hate. PLoS ONE 3(10): e3556. doi:10.1371/journal.pone.0003556
Hulme O.J, Friston K.F, Zeki S. (2008) Neural Correlates of Stimulus Reportability. Journal of Cognitive Neuroscience 21: 1602-1610.
Kawabata H, Zeki S (2008) The Neural Correlates of Desire. PLoS ONE 3(8): e3027. doi:10.1371/journal.pone.0003027


Literatura:
Neuroethics: Mapping the Field (książka w PDF)
Gazzaniga, M. S. (2005). The Ethical Brain. The Dana Press.
Pinker: Tabula rasa. Spór o naturę ludzką, GWP 2005.
Konsekwencje badań nad mózgiem - Brain Ethics.

Polityka i neuroscience: Amodio i inni, Neurocognitive Correlates of Liberalism & Conservatism. Nature Neuroscience 10, 1246-1247 (2007).
Carney i inni, The Secret Lives of Liberals and Conservatives, i inne prace.

Struktura osobowości i procesy kognitywne.
Prace S.D. Gosling i innych na temat osobowości w kontekście społecznym.

Podejmowanie decyzji: C.S. Soon, M. Brass, H-J. Heinze and J-D. Haynes, Unconscious determinants of free decisions in the human brain. Nature Neuroscience. 13 April 2008. doi: 10.1038 / nn.2112

Kreatywność: jeśli mamy sieć nauronową, nauczoną regularności dla prostych elementów: liter, fonemów, morfemów, prefiksów i sufiksów w danym języku to mamy przestrzeń, w której działają procesy torowania (prymowania).
Procesy te mogą pobudzić fragmenty reprezentacji na tyle, by przez ich przypadkowe połączenia w wyniku fluktuacji, przechodzenia fal EEG, zaczęła działać wyobraźnia, czyli pojawiały się silniej zsynchronizowane fragmenty.
Filtrowanie tych pobudzeń dokonuje się dzięki skojarzeniom fonologicznym, semantycznym i emocjonalnym, dając dostęp do pamięci roboczej, poprzez procesy typu "zwycięzca bierze większość".
Kreatywność = substrat (nauczone sieci) + wyobraźnia (fluktuacje) + filtrowanie (emocje i skojarzenia).

Dzięki temu możemy tworzyć i rozumieć całkiem nowe słowa, ale również analizować i tworzyć obrazy, wyobrażać sobie nowe smaki itd.
Można to znazwać prostą kreatywnością, z której korzystamy bez przerwy.
Chociaż możliwe są inne formy kreatywności są one bardzo rzadkie i nie jest rzeczą jasną, czy nie da się ich wyjaśnić w ten sam sposób.
Przykładem mogą być nietypowe twierdzenia i dowody Ramanujana w matematyce (analizy dokonał J. Rehling w pracy doktorskiej "Letter Spirit (Part Two): Modeling Creativity in a Visual Domain". Indiana University, 2001).
Nowe kierunki sztuki rozpatrywać mozna jako eksplorację możliwości układu nerwowego, tak jak robi się to w ramach neuroestetyki.

Referaty na temat kreatywności:


Procesy wglądu (Eureka) są również opisane w tych referatach.
Prace na temat kreatywności są na stronie projektu komputerowej kreatywności.

Przydałby się dobry schemat mózgu na rożnych poziomach szczegółowości, to tylko stary szkic:


Następny rozdział. | Jak działa mózg - spis treści.