Hvordan hjernen skaber sindet

Medens årtusindet går mod slutningen, er det åbenbart, at ét spørgsmål rejser sig over alle andre i livets videnskaber: Hvordan fremkommer det sæt processer, vi kalder sind, fra aktivitet i det organ, vi kalder hjerne? Spørgsmålet er ikke nyt. Det er blevet formuleret på en eller anden måde i århundreder. Da det først blev muligt at stille spørgsmålet uden at blive brændt på bålet, er det blevet stillet åbent og vedholdende. Fornylig har spørgsmålet optaget både eksperterne - nerveforskere, kognitive forskere og filosoffer - og andre, som undrer sig over sindets oprindelse, især det bevidste sind.
    Spørgsmålet om bevidsthed optager nu centerscenen, fordi biologien alment og nervevidenskaben især har været bemærkelsesværdigt succesfulde med at løse mange af livets hemmeligheder. Flere har lært om hjernen og sindet i 1990'erne - det såkaldte hjernens årti - end gennem hele psykologiens og nervevidenskabens tidligere historie. Belysning af det bevidste sinds nervebiologiske grundlag - en version af det klassiske sind-krop problem - er næsten blevet en tilbageværende udfordring.
    Grublen over sindet kan påføre grubleren undselighed, især når bevidstheden bliver undersøgelsens fokus. Nogle tænkere, såvel ekspert som amatør, tror, at spørgsmålet i princippet ikke er til at svare på. For andre kan den uophørlige og eksponentielle forøgelse af ny viden give anledning til en svimlende følelse af, at intet problem kan modstå videnskabens angreb, hvis bare teorien er rigtig og teknikkerne er magtfulde nok. Debatten er interessant og endda uventet, da ingen lignende tvivl er blevet rejst over sandsynligheden for at forklare, hvordan hjernen er ansvarlig for processer som synet eller hukommelsen, hvilke er indlysende komponenter i det bevidste sinds større proces.
    Jeg er fast forankret i den tillidsfulde lejr: en virkelig forklaring på sindets fremdukken fra hjernen vil blive frembragt og måske snart. Den svimlende fornemmelse dæmpes imidlertid ved anerkendelsen af nogle nøgterne vanskeligheder.
    Intet er mere velkendt end sindet. Alligevel drager pilgrimmen, der søger kilderne og mekanismerne bag sindet, ud på en rejse ind i et mærkeligt og eksotisk landskab. Uden nogen særlig rækkefølge er det følgende hovedproblemerne, som dem, der søger det biologiske grundlag for det bevidste sind, står overfor.
    Det første dilemma involverer det perspektiv, man skal antage for at studere det bevidste sind i forhold til den hjerne i hvilken, vi tror det har sin oprindelse. Enhvers krop og hjerne kan observeres af tredjemand; men sindet kan kun observeres af ejeren. Mangfoldige individer, der konfronteres med den samme krop eller hjerne, kan gøre de samme observationer af den krop eller hjerne, men ingen tilsvarende direkte tredjepersons observation er mulig for nogens sind. Kroppen og dens hjerne er offentlige, eksponerede, ydre og uigenkaldeligt objektive entiteter. Sindet er en privat, skjult, intern, uigenkaldeligt subjektiv entitet.
    Hvordan og hvor sker så et førstepersons sinds afhængighed af en tredjepersons krop præcist? Teknikker, der bruges til at studere hjernen, inkluderer forfinede hjernescanninger og målingen af mønstre af aktivitet i hjernens neuroner. Nejsigerne argumenterer, at den udtømmende indsamling af alle disse data udgør korrelater af mentale tilstande, men intet der minder om en virkelig mental tilstand. For dem fører detaljeret observation af levende stof således ikke til sindet, men simpelthen til det levende stofs detaljer. Forståelsen af hvordan levende stof frembringer den fornemmelse af selv, som er det bevidste sinds kendetegn - fornemmelsen af, at billederne i mit sind er mine og dannes i mit perspektiv - ,er simpelthen ikke mulig. Selv om dette argument er ukorrekt, har det tendens til at gøre de mest håbefulde forskere af det bevidste sind tavse.
    For pessimisterne forekommer problemet med det bevidste sind så umedgørligt, at det endda ikke er muligt at forklare, hvorfor sindet overhovedet handler om noget - hvorfor mentale processer repræsenterer interne tilstande eller vekselvirkninger med eksterne genstande. (Filosoffer refererer til denne sindets repræsentative kvalitet med den forvirrende term "intentionality" ("hensigt.")) Dette argument er forkert.
    Den sidste negative påstand er påmindelsen om, at belysning af det bevidste sinds fremkomst afhænger af det samme bevidste sinds eksistens. At udføre en undersøgelse med selve det instrument, som undersøges, gør både definitionen af opgaven og indfaldsvinklen til en løsning særligt vanskelig. Givet konflikten mellem observatør og observeret, får vi at vide, er det usandsynligt , at det menneskelige intellekt er i stand til at fatte, hvordan sindet fremkommer fra hjernen. Denne konflikt er virkelig, men ideen, at den er uoverstigelig, er unøjagtig.
    Sammendrag: Opgaven med det bevidste sind er tilsyneladende unik og vanskelighederne, som komplicerer måderne, hvorpå opgaven kan løses, frembringer to virkninger: de frustrerer de forskere, som er bundet til at finde en løsning og bekræfter overbevisningen hos andre, der intuitivt tror, at en løsning er uden for vor rækkevidde.

Vurdering af vanskelighederne

De, som henviser til den manglende evne hos udforskningen af hjernens levende stof til at afsløre "sindets substans", antager, at det nuværende kendskab til det levende stof er tilstrækkeligt til, at en sådan bedømmelse er endelig. Denne ide er fuldstændig uacceptabel. Den nuværende beskrivelse af neurobiologiske fænomener er temmelig ufuldstændig, ligegyldigt hvordan man ser på det. Vi mangler endnu at løse talrige detaljer om neuroners funktion og kredsløb på det molekylære niveau; vi begriber endnu ikke adfærden i populationer af neuroner inde i en lokal hjerneregion; og vor forståelse af systemer i stor skala, som udgøres af mangfoldige hjerneregioner, er også ufuldstændig. Vi er kun lige begyndt at behandle den kendsgerning, at vekselvirkninger mellem mange tilstødende hjerneregioner giver yderst komplekse biologiske tilstande, som er enormt meget mere end summen af deres dele.
    Faktisk er fysikken, relateret til biologiske hændelser, stadig ukomplet. Som konsekvens heraf er det, at erklære opgaven med det bevidste sind uløselig, da vi har studeret hjernen fuldstændigt og ikke har fundet sindet, latterligt. Vi har endnu ikke studeret hverken neurobiologien eller dens relaterede fysik. For eksempel: på de fineste niveauer af sindets beskrivelse kan den hurtige konstruktion, manipulation og superposition af mange sansebilleder kræve forklaringer på kvanteniveau. Forresten er ideen om en mulig rolle for kvantefysikken i belysningen af sindet, en ide som sædvanligt forbindes med matematiker og fysiker Roger Penrose fra University of Oxford, ikke en godkendelse af hans specifikke forslag, nemlig, at bevidstheden er baseret på kvanteniveau-fænomener, der finder sted i mikrotubulerne - bestanddele af neuroner og andre celler. Operationernes kvanteniveau kunne måske hjælpe med til at forklare, hvordan vi har et sind, men jeg betragter det som unødvendigt at forklare, hvordan vi ved at vi ejer det sind - det emne jeg betragter som mest kritisk for en omfattende redegørelse for bevidsthed.
    Det besynderlige ved problemet om det bevidste sind reflekterer mest uvidenheden, som begrænser forestillingsevnen og har den underlige virkning at få det mulige til at se umuligt ud. Science-fiction skribenten Arthur C. Clarke har sagt, "Enhver tilstrækkeligt avanceret teknologi er uskelnelig fra magi." Hjernens "teknologi" er så kompleks, at den forekommer "magisk" eller i det mindste ikke til at kende. Den tilsyneladende afgrund mellem mentale tilstande og fysiske/biologiske fænomener kommer fra den store ulighed mellem to samlinger af viden - den gode forståelse af sindet, vi har opnået gennem århundreders introspektion og den kognitive videnskabs anstrengelser versus den ufuldstændige neurale specifikation, vi har opnået gennem neurovidenskabens anstrengelser. Men der er ingen grund til at vente, at neurobiologien ikke kan spænde over afgrunden. Der er intet, der indikerer, at vi har nået kanten af et dyb, som i princippet adskiller det mentale fra det neurale.
    Derfor påstår jeg, at de biologiske processer, man nu antager svarer til sindprocesser, faktisk er sindprocesser og at man vil se, at de er det, når man forstår dem i tilstrækkelig detalje. Jeg benægter ikke sindets eksistens eller siger, at når vi engang ved, hvad vi har behov for at vide om biologi, så vil sindet ophøre med at eksistere. Jeg tror simpelthen, at det private, personlige sind, ædelt og unikt, virkelig er biologisk og en dag vil blive beskrevet både i biologiske og mentale termer.
    Den anden hovedindvending mod en forståelse af sindet er, at den virkelige konflikt mellem observatør og observeret gør det menneskelige intellekt uegnet til at studere sig selv. Det er imidlertid vigtigt at pege på, at hjernen og sindet ikke er en monolit: de har mangfoldige strukturniveauer og det højeste af disse niveauer skaber instrumenter, som tillader observationen af de andre niveauer. For eksempel udstyrede sproget sindet med magt til at kategorisere og manipulere viden ifølge logiske principper og det hjælper os med at klassificere observationer som sande eller falske. Vi bør være beskedne om sandsynligheden for, at vi nogensinde vil observere hele vor natur. Men at erklære os for slået før vi overhovedet gør forsøget trodser Aristoteles' observation, at menneskelige væsner er uendeligt nysgerrige om deres egen natur.

Grund til optimisme

Mit forslag til en løsning på gåden om det bevidste sind kræver, at opgaven opdeles i to dele. Det første anliggende er, hvordan vi frembringer det, jeg kalder en "film-i-hjernen." Denne "film" er en metafor for den integrerede og forenede sammensætning af diverse sansebilleder - visuelle, hørlige, følelige, lugtmæssige og andre - som udgør det multimedia show, vi kalder sind. Det andet anliggende er "selvet" og hvordan vi automatisk genererer en fornemmelse af ejerskab af filmen-i-hjernen. De to dele af opgaven er relaterede, med den sidste indesluttet i den første. At adskille dem er en nyttig forskningsstrategi, da hver kræver sin egen løsning.
    Nerveforskere har uforvarende forsøgt at løse film-i-hjernen delen af problemet med det bevidste sind i det meste af feltets historie. Bestræbelsen på at kortlægge de hjerneregioner, der er involveret i at konstruere filmen, begyndte for næsten et og et halvt århundrede siden, da Paul Broca og Carl Wernicke først foreslog, at forskellige regioner i hjernen var involveret i bearbejdningen af forskellige aspekter af sprog. Takket være fremkomsten af mere og mere avancerede redskaber, er anstrengelserne begyndt at høste smukke belønninger.
    Forskerne kan nu direkte optage aktiviteten af en enkelt neuron eller en gruppe og relatere den aktivitet til aspekter af en specificeret mental tilstand som perceptionen af farven rød eller en kurvet linie. Billeddannende teknikker af hjernen som PET (positron emission tomografi) scanninger og fMR (functional magnetic resonance) scanninger afslører, hvordan forskellige hjerneregioner i en normal, levende person igangsættes af en vis mental anstrengelse som at relatere et ord til en genstand eller lære et bestemt ansigt. Forskerne kan bestemme, hvordan molekyler inde i mikroskopiske neuron-kredsløb deltager i sådanne forskellige opgaver og de kan identificere generne, der er nødvendige for produktion og udbredelse af disse molekyler.
    Fremgang på dette felt er gået hurtigt, lige siden David H. Hubel og Torsten Wiesel fra Harvard University kom med det første tegn på, hvordan hjernekredsløb repræsenterer en given genstands form, ved at demonstrere, at neuroner i den primære visuelle cortex blev selektivt tunet, så de svarede til kanter, der var orienteret i forskellige vinkler. Hubel og Margaret S. Livingstone, også på Harvard, viste senere, at andre neuroner i den primære visuelle cortex svarer selektivt til farve men ikke form. Og Semir Zeki fra University College London fandt, at hjerneregioner, der modtog sanseinformation efter den primære visuelle cortex, var specialiserede til yderligere behandling af farve eller bevægelse. Disse resultater udgjorde en modpart til observationer gjort i levende neurologiske patienter: beskadigelse af distinkte regioner af den visuelle cortex påvirker farveperceptionen, mens den efterlader skelnen af form og bevægelse intakt.
    En stor samling arbejde peger faktisk nu på eksistensen af en sammenhæng mellem en genstands struktur, som den modtages af øjet, og det mønster af neuron aktivitet, der frembringes inde i den visuelle cortex hos den organisme, der ser den genstand.
    Yderligere bemærkelsesværdig fremgang, som involverer aspekter af filmen-i-hjernen, har ført til forøgede indsigter relateret til mekanismerne for indlæring og hukommelse. Hurtigt efter har forskningen afsløret, at hjernen benytter diskrete systemer til forskellige typer indlæring. De basale ganglier og cerebellum er kritiske for tilegnelsen af færdigheder, for eksempel, at lære at køre på cykel eller spille et musikinstrument; hippocampus er uløseligt forbundet med indlæring af kendsgerninger vedrørende entiteter som folk, steder eller begivenheder. Og når kendsgerningerne én gang er lært, afhænger langtidshukommelsen af de kendsgerninger af multikomponent hjernesystemer, hvis kernedele er placeret i de store hjerneområder, der kaldes hjernebarken.
    Processen, ved hvilken nyligt indlærte kendsgerninger konsolideres i langtidshukommelsen, går desuden hinsides korrekt arbejdende hippocampi og hjernebark. Visse processer skal finde sted på niveau med neuroner og molekyler således, at de neurale kredsløb ætses, så at sige, med indtrykkene af en nyligt indlært kendsgerning. Denne ætsning afhænger af at styrke eller svække kontakterne mellem neuronerne, kendt som synapser. En provokerende nylig opdagelse af Eric R. Kandel fra Columbia University og Timothy P. Tully fra Cold Spring Harbor Laboratory er, at ætsning af indtrykket kræver syntese af friske proteiner, som for deres vedkommende afhænger af indsætningen af specifikke gener inde i neuronerne, som er ansvarlige for at understøtte den konsoliderede hukommelse.
    Disse korte illustrationer af fremskridtene kunne udvides med andre afsløringer fra studiet af sprog, følelser og beslutningstagning. Ligegyldigt hvilken mental funktion vi overvejer, er det muligt at identificere distinkte dele af hjernen, som bidrager til frembringelsen af en funktion ved at arbejde sammen; der eksisterer en tæt overensstemmelse mellem en mental tilstands opdukken eller adfærd og aktiviteten i udvalgte hjerneregioner. Og den overensstemmelse kan etableres mellem en given makroskopisk, genkendelig region (f.eks. den primære visuelle cortex, et sprogrelateret område eller en følelsesrelateret kerne) og de mikroskopiske neuronkredsløb, som udgør regionen.
    Det mest spændende er, at disse imponerende fremskridt i studiet af hjernen kun er en begyndelse. Nye analytiske teknikker forbedrer fortsat evnen til at studere neural funktion på molekylniveau og at undersøge de yderst komplekse storskala fænomener, der opstår fra hele hjernen. Afsløringer fra disse to områder vil muliggøre endnu finere overensstemmelser mellem hjernetilstande og mentale tilstande, mellem hjerne og sind. Efterhånden som teknologien udvikles og forskernes opfindsomhed vokser, vil de fine korn af fysisk struktur og biologiske aktiviteter, som udgør filmen-i-hjernen, gradvist komme i fokus.

Konfrontation med selvet

Fremdriften i nuværende forskning i kognitiv neurovidenskab og indsamlingen af magtfulde kendsgerninger kan meget vel overbevise mange tvivlere om, at det neurale grundlag for filmen-i-hjernen kan identificeres. Men skeptikerne vil stadig finde det vanskeligt at acceptere, at den anden del af problemet med det bevidste sind - fremkomsten af en følelse af selv - overhovedet kan løses. Skønt jeg medgiver, at løsningen på denne del af problemet langt fra er indlysende, er en mulig løsning blevet foreslået og en hypotese bliver afprøvet.
    Hovedideerne bag hypotesen involverer hjernens unikke repræsentationsevner. Celler i nyren eller leveren udfører deres tildelte funktionsroller og repræsenterer ikke nogen andre celler eller funktioner. Men på ethvert niveau af nervesystemet repræsenterer hjerneceller entiteter eller begivenheder, der finder sted andre steder i organismen. Hjerneceller er gennem design anvist til at være om andre ting og andre gerninger. De er født kartografer af en organismes geografi og af de hændelser, der finder sted indenfor den geografi. Det ofte citerede mysterium om det "hensigtsfulde" sind relativt til repræsentationen af ydre genstande viser sig slet ikke at være noget mysterium. Den filosofiske fortvivlelse, som omgiver denne "hensigtsfuldheds" forhindring, der er hentydet til tidligere - hvorfor mentale tilstande repræsenterer interne følelser eller vekselvirkninger med ydre genstande -, ophæves, når man betragter hjernen i en darwinsk sammenhæng: evolutionen har fremstillet en hjerne, som handler om at repræsentere organismen direkte og indirekte repræsentere det, som organismen vekselvirker med.
    Hjernens naturlige hensigtsfuldhed fører os så til en anden etableret kendsgerning: hjernen besidder inde i sin struktur processer, som er designet til at styre organismens liv på en sådan måde, at de interne kemiske balancer, som er uundværlige for overlevelse, vedligeholdes til alle tider. Disse anordninger er hverken hypotetiske eller abstrakte; de er placeret i hjernens kerne, hjernestammen og hypothalamus. De hjerneanordninger, der regulerer livet, repræsenterer af nødvendighed de konstant ændrede tilstande i organismen efterhånden, som de finder sted. Med andre ord har hjernen de naturlige midler til at repræsentere strukturen og tilstanden i hele den levende organisme.
    Men hvordan er det muligt at bevæge sig fra et sådant biologisk selv til fornemmelsen af ejerskab af ens tanker, fornemmelsen af, at ens tanker konstrueres i ens eget perspektiv, uden at falde i fælden med at påkalde en alvidende manneken, som tolker ens virkelighed? Hvordan er det muligt at kende til selv og omgivelser? I min bog The Feeling of What Happens har jeg argumenteret for, at det biologiske grundlag for fornemmelsen af selv kan findes i de hjerneanordninger, som repræsenterer, øjeblik for øjeblik, kontinuiteten af den samme individuelle organisme.
    Enkelt udtrykt foreslår min hypotese, at hjernen bruger strukturer, som er designet til at kortlægge både organismen og ydre genstande til at skabe en frisk andenordens repræsentation. Denne repræsentation indikerer, at organismen, som kortlagt i hjernen, er involveret i vekselvirkning med en genstand, som også er kortlagt i hjernen. Andenordens repræsentationen er ingen abstraktion; den hænder i neurale strukturer som thalamus og cingulate cortex.
    Sådan nyslået viden tilføjer vigtig information til den mentale proces i udvikling. Specifikt præsenterer den, inde i den mentale proces, den information, at organismen er ejer af den mentale proces. Den svarer frivilligt på et spørgsmål, der aldrig stilles: For hvem sker dette? Fornemmelsen af selv i vidensakten skabes således og den danner grundlaget for det førstepersons perspektiv, som karakteriserer det bevidste sind.
    Imperativet for en fornemmelse af selv bliver klart fra et evolutionsperspektiv. Som Willy Lomans hustru siger i Arthur Millers Death of a Salesman: "Attention must be paid!" Tænk på en selvbevidst organisme versus den samme type organisme, som mangler den. En selvbevidst organisme har et motiv til at tage sig i agt for alarmsignaler, som den forsynes med af filmen-i-hjernen (f.eks. smerte forårsaget af en bestemt genstand) og planlægge den fremtidige undgåelse af en sådan genstand. Evolution af selvet belønner opmærksomhed, hvilket klart er en overlevelsesfordel.
    Med filmmetaforen på sinde, om man vil, er min løsning på problemet med det bevidste sind, at fornemmelsen af selv i vidensakten dukker frem inde i filmen. Selvbevidsthed er faktisk del af filmen og skaber således, inde i den samme ramme, det "sete" og "seeren", "tanken" og "tænkeren." Der er ingen adskilt tilskuer til filmen-i-hjernen. Ideen om en tilskuer konstrueres inde i filmen og ingen spøgelsesagtig manneken hjemsøger teateret. Objektive hjerneprocesser knytter det bevidste sinds subjektivitet ud af den sensoriske kortlægnings klæde. Og fordi den mest grundlæggende sensoriske kortlægning angår kropstilstande og afbildes som følelser, dukker fornemmelsen af selv op i vidensakten som en særlig slags følelse - følelsen af det der sker i en organisme, som fanges i akten med at vekselvirke med en genstand.

Fremtiden

Det ville være dumt af mig at gøre forudsigelser om, hvad der kan og ikke kan opdages eller om, hvornår noget kunne opdages og vejen til en opdagelse. Ikke desto mindre er det sandsynligvis sikkert at sige, at omkring 2050 vil tilstrækkelig viden om biologiske fænomener have udvisket de traditionelle dualistiske adskillelser mellem krop/hjerne, krop/sind og hjerne/sind.
    Nogle observatører kan frygte, at man ved at fastslå dets fysiske struktur, kan noget så dyrebart og værdigt som det menneskelige sind, blive nedvurderet eller helt forsvinde. Men en forklaring på sindets oprindelser og mekanismer i biologisk væv vil ikke fjerne sindet og den ærefrygt, vi har for det, kan udstrækkes til organismens forbavsende mikrostruktur og til de umådeligt komplekse funktioner, som tillader en sådan mikrostruktur at frembringe sindet. Ved at forstå sindet på et dybere niveau vil vi se det som naturens mest komplekse sæt biologiske fænomener i stedet for et mysterium af ukendt natur. Sindet vil overleve forklaring ligesom en roses parfume stadig vil dufte lige sødt, når dens molekylære struktur er udledt.

Yderligere information

Eye, Brain, and Vision. David H. Hubel. Scientific American Library (W. H. Freeman), 1988.

The Rediscovery of the Mind. John R. Searle. MIT Press, 1992.

Bright Air, Brilliant Fire: On the Matter of the Mind. Gerald M. Edelman. Basic Books, 1993.

The Engine of Reason, the Seat of the Soul: A Philosophical Journey into the Brain. Paul M. Churchland. MIT Press, 1995.

The Feeling of What Happens: Body and Emotion in the Making of Consciousness. Antonio R. Damasio. Harcourt Brace, 1999.

Oversat fra How the Brain Creates the Mind, Scientific American, December 1999, ss. 74-79.