Ennustav kodeerimine pretendeerib kõikehõlmava ajuteooria tiitlile

Nagu visuaalne tajugi, tulenevad emotsioonid tajulisest kogemusest, aga sisendiks on omaenda sisemaailm.

MARTIN KOLNES

Kõik teaduslikud uuringud toetuvad mingile teooriale. Nähtuse uurimiseks ja seletamiseks läheb vaja raamistikku, mis aitab keerulistele probleemidele läheneda kindla nurga alt. Teaduses on oluline, et teooria ei piirduks ainult nähtuse seletamisega. Hea teooria peab olema laia ulatusega ja kontrollitav, sest selle seletusjõud peaks ulatuma kaugemale kui ühe spetsiifilise nähtuse seletamine. Teadusfilosoof Thomas Kuhn on nimetanudki seda laia ulatuse printsiibiks.1

Tehnoloogia tormiline areng on avanud uksed ajutegevuse uurimiseks. Mitmesugused ajukuvamismeetodid annavad võimaluse jälgida ajuaktiivsust hea ajalise ja ruumilise eristusvõimega. Hoolimata uurimisvõimaluste rohkusest ei leidu seniajani valitsevat ajuteooriat.

Kognitiivses ajuteaduses on paljulubavaks uurimissuunaks ennustav kodeerimine, mis pretendeerib kõikehõlmava ajuteooria tiitlile. Tegu on ambitsioonika teooriaga, mis pakub raamistikku ajutegevuse lahtimõtestamiseks. Seda teooriat on peamiselt rakendatud tajuelamuste (nägemine, kuulmine) ja käitumise seletamiseks, kuid saab kasutada ka afektiivsete seisundite mõistmiseks.

Informatsioon ja ennustused

Aju uurimine pakub teadlastele rohkelt mõtteainet. Ajus on ligi 100 miljardit neuronit, mis loovad omavahel suhtlevaid võrgustikke ja organismi normaalne funktsioneerimine sõltub nende võrgustike tööst. Meie meeled on pidevas infotulvas. Ometi on meil selged tajuelamused ning nägude äratundmine ja liikuvate objektide trajektoori tunnetamine ei paku üldiselt raskusi. Sensoorne informatsioon aktiveerib neuronite võrgustikke, mis aitavad eelneva kogemuse abil saadud informatsiooni töödelda tähenduslikuks tajuks. Need protsessid toimuvad ajus väga kiiresti. Tunneme hetkega ära tuttavad näod ja vahel piisab juba kaugelt kõnnaku nägemisest, et tunda ära sõpra (veider kõnnak tuleb kasuks). Kogu olemasoleva informatsiooni töötlemine kindlaks tajuelamuseks ja selle põhjal seoste loomine näitab aju suutlikkust filtreerida mürast kiiresti välja oluline informatsioon. Ennustav kodeerimine pakub raamistikku ajutegevuse mõistmiseks. Selle teooria võlu peitub suutlikkuses seletada mitmesuguseid psühholoogilisi nähtusi. Teooria põhiidee on lihtne ja intuitiivne – aju töötab nagu ennustusmasin.2 Aju kõrvutab pidevalt sissetulevat informatsiooni olemasolevate ennustustega.

Ennustava kodeerimise abil on peamiselt üritatud seletada visuaalset taju. Tajust mõeldakse tavaliselt kui ainult alt üles toimivast protsessist – informatsioon tuleb meelte kaudu ajju, kus luuakse ühtlane tajuelamus. Ennustav kodeerimine lisab aga sellesse töötlusesse ülalt-alla-protsessid – ka ajus talletatud mälusisud panustavad aktiivselt sissetuleva informatsiooni mõistmisse. Aju üritab pidevalt vähendada lahknevusi aistingu põhjusi seletavate mudelite ehk ennustuste ja sissetuleva informatsiooni vahel.3 Erinevusi olemasoleva mudeli ja sissetuleva informatsiooni vahel nimetatakse ennustusveaks. 4

Visuaalse taju puhul aitavad seda teooriat illustreerida visuaalsed illusioonid. Võtame abiks illusiooni, kus taju­elamus vaheldub kahe erineva objekti vahel. Joonisel 1 on keskel kujutatud lihtsat kuubikut.5 Seda võib tajuda sellest paremal esitatud kuubikuna või vasakul esitatud kuubikuna. Me ei saa tajuda mõlemat versiooni korraga. Ennustavast kodeerimisest lähtuvalt saab öelda, et ajus on sensoorse stiimuli kohta käiv ennustus. Taju võib vahelduda, kui üks ennustus muutub tõenäolisemaks vastavalt tajulisele sisendile.

Ennustava kodeerimise teooriat on rakendatud enamjaolt välismaailma taju (nägemine, kuulmine) seletamiseks (3). Nagu eelnevalt mainitud, on üheks hea teooria tunnuseks suutlikkus seletada erinevaid nähtusi. Selle mõttega astumegi nüüd sammukese edasi emotsioonide maailma.

Emotsioonide ennustamine

Keha ja emotsioonide vahelist seost on ammu täheldatud. Näiteks oletas Hippokrates, et naudingu, naeru, lõbu, leina, valu, ärevuse ja muude emotsioonide allikaks on aju.6 See aitab eristada head ja halba, ilusat ja koledat. Interoseptiivset taju ehk kehast tulenevate signaalide tunnetamist peetakse ka tänapäeval emotsioonide seisukohast oluliseks. Emotsioonide teket seostatakse kehas toimuvate füsioloogiliste muutustega. Sellele käsitlusele panid XIX sajandil konkreetsema aluse William James ja Carl Lange.7 Nad väitsid, et emotsionaalsed seisundid tulenevad muutustest kehas. Näiteks olukorras, kus mees jalutab pahaaimamatult metsas ja äkki seisab karuga silmitsi, tekib Jamesi-Lange teooria järgi hirm alles siis, kui ta märkab, et jookseb karu eest ära. Aju tõlgendab keha reaktsiooni antud olukorras hirmuna.

Seda käsitlust on täiendanud Stanley Schachter ja Jerome E. Singer.8 Nad arendasid välja kahe faktori emotsiooniteooria, mille järgi põhinevad emotsioonid kahel faktoril: füsioloogiline erutus ja kognitiivne tõlgendus. Erutusele ehk emotsiooni tundmisele otsitakse seletust keskkonnast. Spetsiifiline emotsionaalne kogemus tekib järelduse tulemusena. Järelduse tegemiseks kasutatakse kehasiseseid signaale ja konteksti, millega neid signaale seostatakse. Näiteks kui tõuseb keha üldine erutus, siis otsime füsioloogilise erutuse seletust keskkonnast. Kui leiame keskkonnas midagi häirivat, võime keha oleku põhjuseks pidada just seda.

Sarnaselt eelnevalt mainitud kahe emotsiooniteooriaga käsitleb ka ennustav kodeerimine emotsioonide ühe olulisema osana kehasiseseid signaale – autonoomseid ja motoorseid kontrollsignaale kehast.9 Ennustav kodeerimine astub emotsioonide tekke põhjusele seletuse andmiseks julge sammu sügavamale ajju. Emotsionaalsed reaktsioonid sõltuvad pidevalt täiendatud ennustustest, mis käivad kehasiseste signaalide põhjuste olemuse kohta. Ühelt poolt on ajus teatud ootused signaalide olemuse ja põhjuste kohta, teiselt poolt tuleb kehast alati uut informatsiooni. Nende informatsioonivoogude võrdlus käib ajus mitmel tasandil, kiirelt ja teadvuseväliselt. Emotsioonid sõltuvad seega hierarhiliselt genereeritud mudelitest, mis ennustavad kehasiseseid vastuseid nii välistele kui ka kehasisestele signaalidele.

Joonisel 2 (9) on kujutatud seda protsessi graafiliselt. Ennustav kodeerimine postuleerib, et emotsioonide kogemine on interotseptiivse järeldamise tulemus. Selle järeldamise sisuks on võrdlus olemasolevate ennustuste ja kehasiseste signaalide vahel. Me ennustame oma keha hetkelist olekut ja seda, miks meil on need sensoorsed aistingud just antud ajahetkel. Ebakõlade avastamine ennustuste ja kehast tulenevate signaalide vahel tekitab ennustusvea, mille alusel saab ennustusi täiendada. Emotsioonide puhul tekitab ennustusviga ärevust, ennustused ei pea paika.

Emotsioonid sõltuvad pidevalt uuendatud kehasiseste muutuste põhjuste kohta käivatest ennustustest. Sarnaselt visuaalse tajuga tulenevad emotsioonid tajulisest kogemusest, aga antud juhul on sisendiks omaenda sisemaailm. Näiteks tõuseb erutuse tase, kui saame hea tagasiside tehtud tööle või ilusa jõulukingituse. Sarnaselt tõuseb erutuse tase, kui ülemus teatab koondamisest. Kontekst annab ette ennustusi kehasiseste signaalide põhjuste kohta.10

Siiamaani on olnud arutluskäik üsna teoreetiline. Nüüd on aeg sukelduda sügavamale ajju. Selle teooria üheks keskseks ajupiirkonnaks peetakse anterior insular cortex’it (AIC) (9). AICd on seostatud riski ja tasu töötlemisega. Samuti on näidatud, et AIC vastus esitatud stiimulile sõltub ootusest. Jack B. Nitschke jt (2006) viisid läbi fMRI uuringu, kus andsid katseisikutele maitsta ebameeldiva maitsega toitu.11 Toidu maitse oli konstantne, uurijad manipuleerisid ainult katseisikute ootustega. Katseisikud hindasid toitu vähem ebameeldivaks, kui nende ootused maitse ebameeldivuse suhtes olid väiksemad. Kui ootus oli kooskõlas maitseelamusega, siis hinnati toitu vähem ebameeldivaks. Seejuures mõjutasid ootused AIC aktiivsust.

Ennustav kodeerimine annab emotsioonide uurimiseks kindla raamistiku. Peale aju funktsioneerimise mõistmise pakub see raamistik ka võimalusi psühho­patoloogia paremaks mõistmiseks. Kehasiseste signaalide vääriti tõlgendamisel võib paljude patoloogiate puhul olla fundamentaalne roll. Näiteks seostatakse ärevustunnet kõrgenenud ennustusvigade signaalidega.12 Suurenenud ennustusvea signaal tekitab ärevust, muremõtteid ja vältivat käitumist. Selliste seoste mehhanismide otsimine annab võimaluse luua paremaid ravimeid.

Ennustava kodeerimise puhul on tegemist teooriaga, mis on võimeline panustama ka emotsiooniuuringutesse, andes raamistiku paljude psühholoogiliste nähtuste uurimiseks. Kõikehõlmava ajuteooria teke ei pruugi enam jääda kaugesse tulevikku.

Joonis 1. Keskmist kuubikut nähakse kas parema või vasaku kuubikuna. Taju vaheldub nende kahe vahel vastavalt domineerivale ennustusmudelile.

Joonis 1. Keskmist kuubikut nähakse kas parema või vasaku kuubikuna. Taju vaheldub nende kahe vahel vastavalt domineerivale ennustusmudelile.

Joonis 2. Emotsioonide teke sõltub ajus toimuvast kehasiseste signaalide ja juba olemasolevate ennustuste võrdlusest.

Joonis 2. Emotsioonide teke sõltub ajus toimuvast kehasiseste signaalide ja juba olemasolevate ennustuste võrdlusest.


1 Kuhn, T. S. (1977). Objectivity, Value Judgment, and Theory Choice. In The Essential Tension (pp. 320–39). University of Chicago Press.

2 Clark, A. (2013). Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science. The Behavioral and Brain Sciences, 36(3), 181–204. http://doi.org/10.1017/S0140525X12000477

3 Seth, A. K. & Critchley, H. D. (2013). Extending predictive processing to the body: Emotion as interoceptive inference. Behavioral and Brain Sciences, 36(03), 227–228. http://doi.org/10.1017/S0140525X12002270

4 Den Ouden, H. E., Kok, P. & De Lange, F. P. (2012). How prediction errors shape perception, attention, and motivation. Perception Science, 3, 548. http://doi.org/10.3389/fpsyg.2012.00548

5 ArtLex on Optical Illusions. (kuupäev puudub). Kasutatud 02.05.2016, http://www.artlex.com/ArtLex/o/opticalillusion.html

6 The Internet Classics Archive | On Ancient Medicine by Hippocrates. (kuupäev puudub). Kasutatud 02.05.2016 http://classics.mit.edu//Hippocrates/ancimed.html

7 James, W. (1894). Discussion: The physical basis of emotion. Psychological Review, 1(5), 516–529. http://doi.org/10.1037/h0065078

8 Schachter, S. & Singer, J. (1962). Cognitive, social, and physiological determinants of emotional state. Psychological Review, 69(5), 379–399. http://doi.org/10.1037/h0046234

Seth, A. K. (2013). Interoceptive inference, emotion, and the embodied self. Trends in Cognitive Sciences, 17(11), 565–573. http://doi.org/10.1016/j.tics.2013.09.007

9 Seth, A. K., Suzuki, K. & Critchley, H. D. (2012). An interoceptive predictive coding model of conscious presence. Consciousness Research, 2, 395. http://doi.org/10.3389/fpsyg.2011.00395

10 Hohwy, J. (2013). The Predictive Mind. Oxford University Press. Retrieved from http://www.oxfordscholarship.com/view/10.1093/acprof:oso/9780199682737.001.0001/acprof-9780199682737

11 Nitschke, J. B., Dixon, G. E., Sarinopoulos, I., Short, S. J., Cohen, J. D., Smith, E. E., … Davidson, R. J. (2006). Altering expectancy dampens neural response to aversive taste in primary taste cortex. Nature Neuroscience, 9(3), 435–442. http://doi.org/10.1038/nn1645

12 Paulus, M. P., & Stein, M. B. (2006). An insular view of anxiety. Biological Psychiatry, 60(4), 383–387. http://doi.org/10.1016/j.biopsych.2006.03.042

Kui sulle meeldis see postitus jaga seda oma sõpradega

[LoginRadius_Share]

Leia veel huvitavat lugemist

TeaterMuusikaKino
Keel ja kirjandus
LR
Täheke
Õpetajate leht
Akadeemia
Kunstel
Muusika
Vikerkaar