Dołącz do czytelników
Brak wyników

Mózg i umysł , Laboratorium

22 stycznia 2016

W poszukiwaniu wolnej woli

16

Czy wyposażony w świadomość człowiek posiada w ogóle wolną wolę? Czy nowoczesne neuronauki mogą dać na to pytanie odpowiedź? Na początek musiałyby wyjaśnić, czym jest ta świadomość. Wolność woli może występować tylko wówczas, gdy dana jednostka posiada możliwość alternatywnego wyboru działania.

Co można rozumieć pod pojęciem „świadomość”? Niektórym takie pytanie wydaje się banalne, choćby dlatego, iż nie jest ono w żadnym wypadku odkryciem ostatniego stulecia. Starożytni Grecy ponoć doskonale wiedzieli, co to jest świadomość, a być może już nawet Egipcjanie posiadali konkretny pogląd na ten temat. Ile epok – tyle poglądów, ilu filozofów – tyle definicji. Z tego chociażby powodu byłoby niezmiernie ciężko mówić o ogólnej definicji świadomości.
O wiele łatwiej zaś – i z tym zgadzają się wszyscy – ustalić jej podstawowe cechy. Byłyby to: zdolność myślenia istoty świadomej o otoczeniu i o sobie samej, jak również o relacjach występujących między nią a jej otoczeniem. Dookreślają ją takie pojęcia jak etyka, moralność i wiara, które to – przynajmniej tak uważają niektórzy – są związane nierozerwalnie z pojęciem świadomości. Inni, bardziej radykalni i oszczędni w słowach, określiliby świadomość jako to właśnie, co odróżnia ludzi od zwierząt.


Czy zwierzęta mają świadomość?
Czyżby jednak zwierzęta naprawdę nie posiadały świadomości? Eksperymenty z małpami naczelnymi dowiodły, że są one nie tylko w stanie komunikować się między sobą, ale nawet rozwijają pewien rodzaj symbolicznego języka, za pomocą którego mogą przekazać swojemu trenerowi stan swoich potrzeb w danej chwili. Istnieją także teorie mówiące, że małpy naczelne doskonale „rozumieją”, że ich odbicie w lustrze to nie żaden towarzysz tego samego gatunku, który je „małpuje”, lecz ich własne odbicie.
A wśród gatunków zwierząt nienależących do naczelnych można zaobserwować zachowania, które są swego rodzaju manewrami maskującymi, stosowanymi wobec przedstawiciela tego samego gatunku. Gdy chodzi na przykład o zabezpieczenie zdobytego pokarmu przed innymi osobnikami, zwierzęta potrafią stosować rozmaite, najbardziej wyrafinowane nawet triki, łącznie z zamierzonym „wprowadzeniem w błąd”.
Tego rodzaju zachowanie nie jest w żadnym wypadku automatyzmem, lecz zdaje się być nabytą w inteligentny sposób, wyuczoną cechą. Ze wszystkich tego rodzaju obserwacji wynika, że zwierzęta rzeczywiście potrafią rozpoznać swoją indywidualność, swoje „ja”. Co więcej, możliwe jest nawet, iż potrafią się one „wczuć” w innego osobnika.
W takim ujęciu definicja świadomości budowana na stwierdzeniu, że świadomość to jest właśnie to, co odróżnia człowieka od zwierzęcia, nie jest już wcale taka oczywista. Nie popadajmy jednak w skrajność, bo w końcu trudno byłoby jakiemuś zwierzęciu przypisać fakt, że byłoby ono w stanie w jakikolwiek sposób wyrazić swój własny, wolny pogląd. To właśnie owa „wolność woli” jest tym, co odróżnia nas od zwierząt.


Człowiek i wolna wola
Wróćmy jednak do zasadniczego pytania. Czy wyposażony w świadomość człowiek posiada w ogóle wolną wolę? Czy nowoczesne neuronauki mogą dać na to pytanie odpowiedź?
Na początek musiałyby wyjaśnić, czym ta świadomość jest w ogóle. Wolność woli może występować tylko wówczas, gdy dana jednostka posiada możliwość alternatywnego wyboru działania.
Gdyby nowe metody badawcze wykazały, że za ich pomocą zachowania w sytuacjach podejmowania decyzji staną się jednoznacznie przewidywalne, to wówczas należałoby wnioskować, że decyzje takie nie są wolne. Ale nawet jeśli zostanie to wykazane w niektórych przypadkach, nie oznacza to przecież, że swobodny wybór jest z definicji niemożliwy. Aby to udowodnić, trzeba by poddać badaniom wszystkie możliwe sytuacje, co jest raczej niemożliwe.
Innymi słowy – nie można wykluczyć, że istnieją sytuacje, w których rozstrzygnięcia są przewidywalne, ale z drugiej strony wystarczyłby tylko jeden jedyny przykład, w którym taka przewidywalność byłaby niemożliwa, ażeby móc uznać istnienie wolnej woli.
Spróbujmy przeanalizować kilka ekspe[-]rymentów pokazujących, w jaki sposób współczesne metody badawcze pozwalają na rozwiązywanie problemów związanych z takimi pojęciami jak świadomość, postrzeganie i wolna wola.


Pobudzić świadomość
Otóż w 1987 roku małżeństwo naukowców, Broadbentowie, opublikowało bardzo interesujący zapis eksperymentu behawioralnego. Osobom badanym wyświetlano serie różnych słów (Rapid Serial Visual Representation, RSVP). Prezentacja poszczególnych słów trwała niezwykle krótko, bo zaledwie 80 ms (8 setnych części sekundy). Seria słów składała się z wielu wyrazów napisanych małymi literami, ale w każdej serii zawarte były również dwa wyrazy napisane wielkimi literami (tzw. pobudzenie docelowe). Osoby badane miały za zadanie rozpoznać i po każdej serii podać słowa napisane właśnie wielkimi literami.
Analiza wyników pokazała, że osoby testowane, w przypadku serii, w których oba te słowa były wyświetlane zaraz po sobie, potrafiły rozpoznać tylko jedno z tych słów. Jeśli natomiast wyświetlano je w nieco większym od siebie odstępie, to badani albo rozpoznawali tylko pierwsze z tych słów (drugie słowo nie było prawidłowo rozpoznane), albo uważali, że w ogóle żadne słowo napisane wielkimi literami w tej serii nie wystąpiło. Co ciekawe, dalsze zwiększanie odstępu między tymi słowami prowadziło jednak do „odzyskania” zdolności spostrzegania obu słów.
Zaburzenie świadomego spostrzegania drugiego wyrazu trwało wiele setek milisekund. Jak wiadomo, czas przetwarzania wizualnego pobudzenia, czyli czas, który jest niezbędny, aby uzmysłowić sobie istnienie tego wizualnego pobudzenia, wynosi ok. 100 milisekund. Można by więc postawić tutaj hipotezę, że to nie tworzenie tzw. zdolności percepcji, lecz jakiś proces związany z uwagą (koncentracją, gotowością do spostrzegania) wpłynął na taką a nie inną odpowiedź testowanych osób. Uwagą, która jest nieodzowna przy przenoszeniu odebranego pobudzenia wizualnego do świadomości. Tylko wówczas, gdy osoby badane były świadome odbioru drugiego pobudzenia, mogły następnie prawidłowo odtworzyć sytuację.
Powyższa hipoteza, mówiąca o tym, że procesy uwagi są w tym zagadnieniu czynnikiem decydującym, została potwierdzona doświadczeniem wykonanym przez Raymonda, Shapiro i Arnella w 1995 roku. W tym eksperymencie osoby testowane zostały pouczone w jednej jego części, aby ignorować pierwszą stymulację docelową w szeregu pobudzeń, w wyniku czego nie było więc zaburzenia świadomego postrzegania drugiego pobudzenia docelowego.


Co się dzieje w mózgu?
Po tym doświadczeniu pojawiło się bardzo dużo innych jego wariantów, z podobnym lub innym przebiegiem. W ich rezultacie uzyskano wiele szczegółów opisujących mechanizmy procesu przetwarzania informacji w powyższym zjawisku, nazwanym później „mrugnięciem uwagi” (ang. attentional blink). Pomimo tego całkowite wyjaśnienie efektu „mrugnięcia uwagi” w doświadczeniach behawioralnych zdawało się być nadal zbyt trudne.
Obiecująca zatem wydawała się bezpośrednia obserwacja procesów zachodzących w mózgu za pomocą nowoczesnych metod neuronauk, o ile oczywiście można by rejestrować te procesy w czasie wykonywania doświadczenia.
Jedną z takich metod jest metoda tomografii NMR-owskiej, znana również jako MRI (ang. Magnetic Resonans Imaging) lub – dokładniej – jej odmiana fMRI (funkcjonalna MRI). Metoda ta dostarcza obrazów funkcjonującego mózgu, w których to można poprzez stosowanie kolorów zaznaczyć obszary mózgu „bardziej” zajmujące się danym zadaniem. Pozwala ona zatem na porównanie pomiędzy tymi „nagraniami”, w których drugie pobudzenie docelowe zostaje rozpoznane i tymi, w których nie zostaje ono w ogóle uświadomione. W ten sposób, poprzez proste różnicowe porównanie barwnych obrazów dla obu przypadków, można zidentyfikować obszary mózgu odpowiedzialne za ten efekt.
Przy tego rodzaju badaniach błąd przestrzenny pomiaru znajduje się w zakresie kilku milimetrów. Jednakże czasowa rozdzielczość jest niestety niezadowalająca, gdyż leży w zakresie wielu setek milisekund i obejmuje w ten sposób cały zakres przetwarzania danej sekwencji bodźców.
W trójwymiarowych rekonstrukcjach obrazów funkcjonalnych mózgu pojawia się, w zależności od dobranych kryteriów statystycznych, aż do dwudziestu różnych obszarów mózgu o zwiększonej aktywności. Z punktu widzenia interpretacji tych danych sprawia to podstawowy problem. Nie daje się bowiem stwierdzić, kiedy, w jakiej sekwencji czasowej doszło do aktywacji poszczególnych obszarów. Za pomocą tej metody nie daje się również orzec, który z modułów zaktywowany został jako pierwszy oraz które z pojawiających się aktywności są niezależne, a które występują jako konsekwencje innych.
Z wielu alternatywnych studiów wiemy, że jedna część przetwarzania pobudzenia wzrokowego zachodzi w płacie wzrokowym kory mózgowej (kora okcypitalna). Z niektórych badań poświęconych „mrugnięciu uwagi” wywnioskowano, iż przetwarzanie pierwszego pobudzenia docelowego zachodzi według scenariusza „top-down”, oznaczającego, że przetwarzanie pierwszego pobudzenia docelowego może wpłynąć (a dokładniej – maskować) na przetwarzanie drugiego. Ograniczenie rozdzielczości czasowej czyni w tym miejscu niemożliwym rozstrzygnięcie problemu, czy aktywacja w korze wzrokowej nastąpiła w konsekwencji pierwszego, czy też drugiego pobudzenia.


Pracochłonna elektroencefalografia
Elektroencefalografia (EEG) jest metodą, która – dzięki dużej rozdzielczości czasowej – mogłaby ten dylemat rozwiązać. Jednak metoda ta jest bardzo pracochłonna. Aby uzyskać dobrą rozdzielczość przestrzenną, na głowie testowanej osoby należy przykleić sporą liczbę elektrod pomiarowych. Często potrzebne są 64 elektrody (albo i więcej), aby zlokalizować z taką samą rozdzielczością przestrzenną, jak w badaniu za pomocą fMRI, aktywację danego obszaru mózgowego.
Ponadto potrzebne są jeszcze do tego matematyczne metody analizy, które uwzględniłyby indywidualne właściwości przewodnictwa elektrycznego skóry, kości czaszki, płynu rdzeniowego, czy też białej substancji mózgu, jak również ich rozkład przestrzenny. Metoda magnetoencefalografii (MEG) posiada te same ograniczenia co EEG, ale nie wymaga żmudnego przyklejania elektrod ani ich jeszcze żmudniejszej lokalizacji, ponieważ w tym badaniu osoba testowana siedzi jak u fryzjera na fotelu, pod „czapą” wypełnioną czujnikami pomiarowymi o z góry ustalonym, niezmiennym położeniu. Jedynym „krytycznym” punktem jest tu zaledwie ruchliwość głowy osoby testowanej, która – notabene – może być również rejestrowana. Zaletą tej metody jest jej czasowa rozdzielczość – tak jak EEG mieści się ona w zakresie milisekund (czyli tysięcznych części sekundy).
Samo EEG czy MEG nie jest wystarczające do tego, ażeby przestrzennie zobrazować aktywność mózgu. Potrzebny jest jeszcze trójwymiarowy obraz mózgu z tomografii MRI oraz cały szereg obliczeń modelowych przy użyciu komputerów o dużej mocy obliczeniowej. Mają one na celu ustalenie możliwych, tj. najbardziej prawdopodobnych, źródeł zmierzonego sygnału. Posiadając wszystkie te informacje, dzięki nałożeniu obrazu struktur mózgu uzyskanych z MRI i obrazu obliczonego rozkładu źródeł, otrzymujemy obrazy podobne do tych, które dostarcza nam fMRI. Z tym jednak, że teraz – oprócz dokładności przestrzennej – możemy uzyskać odpowiedź na pytanie, który z obszarów jest w danym momencie aktywny. Wydaje się, że mimo stopnia złożoności tej metody, to właśnie MEG jest najbardziej dokładnym instrumentem pomiarowym dzisiejszych neuronauk.


Eksperymenty z „mrugnięciem uwagi”
W międzyczasie dokonano i opublikowano wiele zapisów eksperymentów dotyczących „mrugnięcia uwagi”. Nie ma tu miejsca na wyliczenie wszystkich wyników, ale o jednym z nich opowiemy, bo pasuje do naszego kontekstu i – być może – będzie miało znaczące konsekwencje dla naszych rozważań.
A więc w jednym z doświadczeń z „mrugnięciem uwagi” osobom testowanym podawano sekwencje szybkich bodźców wzrokowych w postaci czarnych liter na jasnoszarym tle, w których to należało rozpoznać, czy w danej sekwencji występuje określona kombinacja znaków, zdefiniowana na początku pomiaru (np. szukaj w sekwencji liter X i O, po czym udziel jednej z odpowiedzi: „widziałem obie litery”, „jedną z nich” albo „żadną”). Wynik tego eksperymentu jest typowy dla efektu „mrugnięcia uwagi”.
W sekwencjach, w których występowały oba pobudzenia docelowe, a pomiędzy którymi podano zupełnie nieznaczące kombinacje innych liter, osoby badane bardzo często nie spostrzegały drugiego pobudzenia. Cóż dzieje się w tym czasie w mózgu? Na samym początku, pomiędzy 50. a 150. milisekundą, znajdujemy dobrze widoczną aktywność w pierwotnej korze wzrokowej, mieszczącej się w tzw. płacie okcypitalnym (potylicznym). Ta aktywność jest niemal identyczna dla wszystkich bodźców – zarówno docelowych, jak i tych, którym nie przypisano żadnego znaczenia.
Mniej więcej od 100 do 400 milisekund później pojawia się następna bardzo rozległa aktywacja w obu półkulach mózgowych, obejmująca płaty: parietalny, temporalny (skroniowy) i frontalny (czołowy), która wywołana zostaje wówczas, gdy w sekwencji pojawi się tylko jedno z pobudzeń docelowych oraz gdy zostanie ono rozpoznane (wychwycone). Jeśli bezpośrednio po pierwszym pobudzeniu docelowym (tj. w odstępie kilkuset milisekund) pojawi się drugie pobudzenie, to wówczas, w przypadku rozpoznania go, wyzwoli ono aktywność o amplitudzie takiej, jak przy pierwszym pobudzeniu.
Warto dodać, że ten składnik aktywności nie występuje w przypadku pobudzeń bez znaczenia (inne litery, które pojawiają się pomiędzy docelowymi). Jak już wiemy z doświadczeń behawioralnych, sekwencja pobudzeń docelowe–nieważne–docelowe jest najbardziej...

Ten artykuł dostępny jest tylko dla Prenumeratorów.

Sprawdź, co zyskasz, kupując prenumeratę.

Zobacz więcej

Przypisy