Profil: Christof Koch

Et sind for bevidsthed

Et sted i hjernen, tror Christof Koch, er der visse klynger af neuroner, som vil forklare, hvorfor du er dig og ikke nogen anden

Julie Wakefield

Los Angeles--I forgrunden på Christof Kochs skrivebord er der en hvid keramisk frenologibuste, hvis hovedskal er opdelt i arbitrære områder af glaserede sorte streger. Den dissidente nerveforsker forsikrer mig om, at jeg ikke skal bekymre mig om nogen krumpassereksamen; han morer sig lige så meget som resten af os over Lorenzo Fowlers frenologiske propaganda fra det 19. århundrede om, at områder af hjernebarken svarer til personlige egenskaber som "fædrelandskærlighed" og "hemmelighedsfuldhed." Men Koch påskønner det tidlige hjernekort som en påmindelse om, at han leder efter "et diskret sæt neuroner, som kunne være på 20 forskellige områder, men deler et eller andet sæt egenskaber, der er ansvarlige for at frembringe bevidsthed."
    Koch, som er 44 år, leder programmet for beregning og neurale systemer på Caltech. Han ankom hertil i 1986 på et tidspunkt, hvor bevidsthedsforskning stadig blev betragtet som selvmord på karrieren, selv for etablerede hjerneforskere. Men ophøjet opmærksomhed på emnet fra nobelpristagerne Gerald M. Edelman og Francis Crick, koblet med fremskridt i funktionel hjerne-billeddannelse, har ophøjet feltet--og dets forskere--til respektabilitet.
    Neurobiologer har siden opgivet den ide, at Koch kan være farligt usædvanlig, til trods for at han sidste sommer fik sin arm tatoveret med Apple Computer logoet for at demonstrere sin kærlighed til Macintosh (en iver som ikke engang Steve Jobs kan leve op til). Nerveforskeren leder omkring 20 forskere og kalder deres mission for at forklare bevidsthed "en af den moderne videnskabs uløste opgaver."
    I sine tidlige år indsugede Koch, som er amerikansk-født søn af tyske diplomater, ambassadelivet fra Kansas City til Amsterdam, Bonn, Ottawa og Marokko. I begyndelsen ville han være kosmolog, men han erkendte, at hans talenter ikke lå i matematik på højt niveau. To bøger tændte hans interesse for nervesystem beregninger, den ene gav en fysikers perspektiv på hjernen. Dens forfatter, Valentino Braitenberg, blev en af Kochs rådgivere på Max Planck Institute for Biological Cybernetics i Tübingen, Tyskland, hvor Koch tjente et doktorat i fysik i 1982.
    Koch begyndte at tænke alvorligt over bevidsthed i sommeren 1989--på grund af en bankende tandpine. Han undrede sig: Hvorfor resulterer et bundt neuroner, der tænder, i smerte? Og hvorfor forårsager elektroner, der bevæger sig i en transistor, ikke, at computeren har subjektive tilstande? På det tidspunkt havde han og Crick, en af DNAs medopdagere, allerede haft adskillige diskussioner i denne retning (de var mødtes tilfældigt i Europa og blevet venner). De skrev snart deres første fælles artikel om bevidsthed.
    Visuel opmærksomhed er Kochs hovedsti ind i sindets dunkle arbejdsform. Ikke alene kan synet nemt manipuleres og er den bedst forståede sans, men det har også fælles grundlæggende aspekter mellem arterne rækkende fra bananfluer til mennesker. Sådanne fælles egenskaber er vigtige for Koch, fordi han tror (til mange filosoffers ærgrelse), at bevidsthedens facetter--synet, lugtesansen, sproget og endda selvet--alle er "videreudviklinger af en fælles biologisk proces." Koch har brugt elektrofysiske optagelser og hjerne-billeddannelse i primater for at udforske de nervefunktioner, der ligger til grund for synet.
    Hen ad vejen har hans arbejde med synet hjulpet med at belyse, hvordan nerver beregner. Koch var blandt de få, der udfordrede den fremherskende metafor, der sidestillede den menneskelige hjernes kredsløb med en computers. I stedet for at acceptere den ide, at tanken er resultatet af det kombinerede sammenspil mellem milliarder af neuroner, som hver var en relativt enkel komponent, forsikrede han, at individuelle neuroner udfører komplicerede beregninger.
    Voksende mængder vidnesbyrd viser virkelig, hvordan nerveceller ikke blot fungerer som et netværk af lineære tærskelanordninger, der videresender elektriske impulser eller ej, men også som individer, der arbejder autonomt og tilpassende. Neuroner kan addere signaler, subtrahere dem, gange, dividere, filtrere og midle dem, blandt andre funktioner. "Individuelle neuroners beregningsmæssige værktøjskasse overstiger langt de elementer, der er til rådighed for konstruktører af elektroniske kredsløb i dag," siger Koch.
    I deres fortsatte samarbejde søger han og Crick at forstå den visuelle bevidsthed på neuronernes niveau. Indtil videre har de fremsat adskillige modige og kontroversielle hypoteser, der beskriver, hvordan neuroner, der er korrelerede med bevidsthed, kan identificeres. Den første, som blev foreslået i 1990, angår eksistensen af en oscillation og et synkroniseringsmønster blandt grupper af neuroner under visuel stimulation. I de senere år har forskerne omformuleret denne påstand og hævdet, at neuroner udviser to slags aktivitet. De kan begge føre til adfærd, men kun den ene giver anledning til subjektive bevidsthedstilstande. Og det er den tilstand, der er associeret med synkroniseret neuronfyring.
    For at afprøve sådanne ideer fokuserer Koch på sindet hos gnavere i bur. Blandt andet stræber hans hold efter at skabe "zombie" gnavere ved at deaktivere specifikke underpopulationer af neuroner og derved adskille dyrenes adfærd og opmærksomhed. På denne måde kan neuroner, der er kritiske for opmærksomheden, komme til syne. (Men først må holdet vise, at gnaverne virkelig er bevidste gennem eksperimenter baseret på en mere kompleks version af Pavlov konditionering kaldet spor konditionering (trace conditioning). Udredning af grundlæggende neurale korrelater, mener Koch, vil definitivt besvare spørgsmål som hvorvidt menneskelige babyer er bevidste.
    Når det kommer til en stor forenet sind- og hjerneteori, eller GUMBAT (Grand Unified Mind and Brain Theory) med Kochs ord, føler Koch og Crick at ydmyghed er på sin plads. "De sidste 2.400 år--begyndende med Sokrates, Platon og Aristoteles--har vist manglen på nytte af at udvikle teorier i stor skala," siger Koch. "Lige nu føler vi, at vi mangler de grundlæggende elementer til en sådan teori." Han sidestiller det at forfølge en global model nu med "Aristoteles chancer for at udvikle en god teori om arvelighed på sin tid."
    Ikke alle førende bevidsthedsforskere mener, at lokaliseringen af specifikke neurongrupper er nøglen. Edelman og hans langvarige samarbejdspartner Giulio Tononi, som nu er på University of Wisconsin-Madison, ser begrænsninger. "Selv om vi kunne komme med en lille liste [af neuroner]," siger Tononi, "ville vi ikke forstå, hvorfor nogle neuroner bidrager til hele bevidsthedens oplevelse og andre ikke gør. De tilsyneladende forskelle forekommer utilstrækkelige til at forklare det metafysiske gab." Tononi og Edelman foretrækker at karakterisere bredere neurale processer for at redegøre for bevidsthedens egenskaber--nemlig diffenrentiation (neural kompleksitet) og integration (funktionel klyngedannelse). Dvs., at der findes et antal bevidste tilstande og hver er et forenet hele, som ikke kan deles yderligere. Disse to egenskaber kan, påstår de, måles for, at bedømme om en gruppe neuroner bidrager til bevidst oplevelse. Kombinationen af neural kompleksitet og funktionel klyngedannelse danner grundlaget for deres såkaldte dynamisk kerne hypotese.
    Imens tror et kor af filosoffer, anført af David Chalmers fra University of Arizona, at en videnskabelig teori om bevidsthed vil dukke op, men at den ikke kun vil være en neurofysiologisk teori. "Det er meget et åbent spørgsmål, hvilken form en teori om bevidsthed vil tage," bemærker Chalmers. Før en teori kan vinde fodfæste, foreslår han og Roger Penrose fra University of Oxford, at nye fysiske love eller principper vil skulle opdages. Det er fordi, siger de, at bevidsthed er et irreducibelt fænomen, meget som rum, tid og gravitation.
    Koch anerkender vanskelighederne med at udvikle en neurofysiologisk forklaring af den subjektive oplevelse men mener, at nervevidenskaben med tiden vil løse gåden. "Om vi nogensinde vil have en tilfredsstillende reduktionistisk redegørelse, som vi mener at have om livet, forbliver et åbent spørgsmål," siger han. Så peger han på en smule visdom fra den kendte engelske biolog J.B.S. Haldane. "Universet er ikke blot et mærkeligt sted," omskriver Koch, "men et mærkeligere sted end vi kan forestille os."

___________________

Christof Koch: Neuron Korrelater

Beundrede konstruktioner: Golden Gate broen, Boeing 747, Apple Macintosh

Daglig rutine: Kondiløb i bjergene med en af sine tre store hunde

Top prioriteter: Hustru Edith, som er sygeplejerske; børn

Julie Wakefield er videnskabsskribent, baseret i Washington, D.C.

Oversat fra: A Mind for Consciousness, Scientific American, juni 2001.

Index