Artikkel

Du lever ikke i virkeligheten, men i en modell

Professor Gaute Einevoll er fysiker og hjerneforsker
Professor Gaute Einevoll jobber med modeller av hjernen, og hjernen lager modeller av virkeligheten. Foto: Bjarne Røsjø/UiO Bruk bildet.

Du lever ikke i virkeligheten, men i en modell

Hjerneforskere kartlegger koblinger og strukturer i hjernen og bygger digitale modeller for bedre å forstå hvordan den virker. Hjernen din gjør noe av det samme: Det du tror er virkeligheten, er egentlig en modell som hjernen din har konstruert i et forsøk på å forstå verden.

Å leve eller simulere, det er spørsmålet
Å leve i en virkelighet, eller å leve i en simulert modell, det er spørsmålet! Illustrasjon: Colourbox

Den tyske filosofen Immanuel Kant stilte et berømt spørsmål for mer enn 200 år siden: Opplever vi tingene slik de egentlig er – «das Ding an sich» – eller må vi nøye oss med å erfare en slags tolkning av virkeligheten? Generasjoner av forberedende-studenter på ex.phil. har svettet over dette temaet, men nå har den moderne hjerneforskningen langt på vei gitt et svar: Vi opplever ikke «tingene» slik som de er.

– Det er gode grunner til å hevde at hjernen lager en modell av virkeligheten. Den modellen er blant annet basert på innkommende sanseinntrykk som blir koblet med personlige interesser og tidligere erfaringer. Det betyr i praksis at hvert enkelt menneske går rundt med sin egen, personlige modell av virkeligheten, forteller Gaute Einevoll.

Han er professor i fysikk og ekspert på beregningsorientert nevrovitenskap; det vil si at han og kollegene i forskergruppen CINPLA blant annet lager matematiske og digitaliserte modeller av hjernen. Professor Einevoll og kollegene lager modeller av hjernen for å forstå den, men ikke bare fordi det er gøy å vite hvordan hjernen virker. Det er nemlig slik at om lag en tredel av oss vil få en eller annen hjernesykdom i løpet av livet, og mer kunnskap om hjernen er første skritt mot bedre behandling av disse sykdommene.

– Det er heldigvis slik at din og min «hjernemodell» av virkeligheten stemmer noenlunde godt overens. Men når du ser på alt det merkelige som enkelte mennesker kan få seg til å tro på, og gjøre, skjønner du at noen blant oss går rundt med svært merkelige modeller, kommenterer Einevoll.

Hjernen får ikke med seg alt som skjer

Mange forberendde-studenter har svettet over filosofen Immanuel Kant og hans "Ding an sich".
Filosofen Immanuel Kant grublet over et stort spørsmål: Er "Tingen i seg selv" lik vår opplevelse av den? Illustrasjon: Ukjent maler, Wikimedia Commons

Men hva betyr det egentlig at hvert enkelt menneske lager sin egen, personlige modell av virkeligheten? Resultatet er i alle fall at to personer som har opplevd akkurat den samme hendelsen, etterpå kan fortelle to ulike versjoner av det som skjedde. Men selv om søsteren din og du selv husker to helt forskjellige versjoner av dramaet under den berømte familiesammenkomsten for noen år siden, er det ikke slik at den ene lyver.

– Det som isteden har skjedd, er at begge har lagt vekt på det som virket mest interessant, eller ga de sterkeste følelsene, ut fra egen personlighet og erfaringer. Hjernene deres har lagd og lagret ulike modeller av det som foregikk, analyserer Einevoll.

Årsaken til at dette kan skje, er at hjernen og bevisstheten har klare begrensninger: Det er rett og slett umulig å lagre de enorme informasjonsmengdene som kontinuerlig strømmer inn i hjernen fra sanseorganene våre. Derfor blir mesteparten av denne informasjonen rett og slett ignorert. Men det kan være farlig å ignorere informasjon, derfor har hjernen utviklet en rekke «snarveier» som brukes for å finne fram til den viktigste informasjonen. Men: Hver hjerne utvikler sine egne snarveier!

Den amerikanske vitenskapshistorikeren Michael Shermer har skrevet en morsom bok om hvordan hjernen tar snarveier når den forsøker å forstå verden. Hjernen er blant annet mest interessert i informasjon som bekrefter allerede etablerte holdninger, og den har en sterk tendens til å ignorere informasjon som er i strid med etablerte oppfatninger, mener Shermer.

Selv professorhjerner kan huske feil

Hjerneforskerne har også avlivet en populær forestilling om at hjernen fungerer som et slags videokamera med enorm lagringskapasitet – og at alle minner «egentlig» kan hentes nøyaktig fram igjen ved hjelp av hypnose. Slik er det ikke: Hjernen har rett og slett ikke kapasitet til en så enorm datalagring gjennom mange år.

– Det er åpenbart at hukommelsen er veldig selektiv. Jeg for min del husker for eksempel ikke hva jeg hadde til lunsj i forrige uke, og det er jeg glad for! Det hadde vært veldig slitsomt å huske alt mulig. Hjernen din lagrer blant annet ikke handlinger som er blitt helt automatisert – og der har du forklaringen på at du av og til må gå tilbake for å sjekke om du har låst døra, kommenterer Einevoll.

De fleste sanseinntrykk blir faktisk ikke engang lagret i hukommelsen – og de som blir lagret, blir først bearbeidet på en måte som kan være temmelig kreativ. Hjernen kan rett og slett sammenliknes med en kreativ filmregissør, sier psykologer som har forsket på dette.

Professor Gaute Einevoll er fysiker og hjerneforsker
Man skal være forsiktig med å stole for mye på øyenvitner, advarer professor GauteEinevoll. Foto: UiO Bruk bildet

Professor Einevoll har et morsomt eksempel på dette; tilfeldigvis fra filmens verden.

– For mange år siden så jeg en ganske morsom film, Silent Movie, av den amerikanske regissøren Mel Brooks. Filmen hadde mange scener som jeg gikk og flirte av i lang tid etterpå. Men da jeg så filmen om igjen for ikke så lenge siden, viste det seg at jeg husket de morsomme scenene ganske riktig – men hadde byttet om personene som skapte morsomhetene! innrømmer han.

– Dette var jo ikke noen viktig sak, men den illustrerer at man for eksempel skal være forsiktig med å stole altfor mye på vitner i en rettssak. Da kan uskyldige bli dømt, for det kan godt hende at vitnene husker feil.

Fakta om hjernen

En gjennomsnittlig menneskehjerne inneholder ca. 100 milliarder mer eller mindre spesialiserte nevroner (nerveceller) som er travelt opptatt med en rekke oppgaver. Hver gang du tenker, føler, sanser, utfører eller drømmer om noe, blir opplevelsen formidlet mellom nevronene i hjernen som en kombinasjon av elektriske og kjemiske signaler.

Hvert nevron mottar typisk elektriske signaler fra noen tusener eller titusener av andre nevroner via kontaktpunkter kalt synapser. De elektriske signalene mellom nevronene kalles aksjonspotensialer og er digitale i den forstand at det enten går et signal, eller så går det ikke et signal. De kan altså bare ha to verdier: 0 eller 1 – akkurat som i en datamaskin. Men i motsetning til i en datamaskin, er det ikke noen felles klokke som styrer signalflyten.

Det har lenge vært kjent at hjernen lagrer minner i form av fysiske forandringer i synapsene, som altså er koblingspunkter mellom hjerneceller. Hvis hjernen bestemmer seg for å lagre et minne, blir koblinger i et helt nettverk av hjerneceller styrket på en måte som er spesifikt for hvert enkelt minne. Disse endringene kan være så stabile at eldre mennesker kan ha minner om ting som skjedde for opptil 80-90 år siden. Men minnene er altså ikke helt presise!

Synssansen slurver litt

Hjernens arbeid med å modellere virkeligheten begynner med å «databehandle» sanseinntrykkene, og særlig i synssansen kan det skje mye rart.

– Det er for eksempel gjort forsøk med å vise mennesker to forskjellige bilder samtidig på hvert sitt øye, for eksempel av et landskap og en kopp. Da opplever du ikke begge motivene samtidig, som en dobbelteksponering, men hjernen skifter isteden mellom å se landskapet og koppen, forteller Einevoll.

Ansikter eller vase? Ikke godt å si
To ansikter eller en vase? Ikke godt å si... Illustrasjon: Mikkalai, WIkimedia Commons

– En velkjent illustrasjon av fenomenet er at ett og samme bilde kan se ut både som en vase og som to ansikter som ser mot hverandre. Først ser du vasen, like etterpå ser du to ansikter, og så kommer vasen tilbake. Du er bare bevisst én ting av gangen. Mange har også sett den lettkledde danserinnen som dreier rundt seg selv, enten i den ene eller den andre retningen. To tolkninger er mulige hele tiden, men hjernen din oppfatter bare én tolkning av gangen.

Den britiske nevrologen Oliver Sacks har beskrevet dette med en morsom formulering som han blant annet utdyper i dette foredraget: «Vi ser med øynene, men vi ser også med hjernen». Sacks påpeker blant annet at ca. 10 prosent av dem som rammes av svekket hørsel eller syn, begynner å hallusinere hørsels- eller synsinntrykk. Hvis det ikke kommer tilstrekkelig med signaler fra sansene våre, begynner hjernen å finne på ting isteden. Det kan vi kalle for hallusinasjoner, som ifølge Sacks er vanligere enn mange tror.

– Synsinntrykk trenger heller ikke komme fra øynene. På CINPLA er vi med i et amerikansk forskningsprosjekt som går ut på å gi blinde personer synet tilbake ved å stimulere nevroner i synshjernebarken direkte – ved å sende inn små elektriske strømmer fra elektroniske brikker plassert på hjerneoverflaten i bakhodet. Hvis det er aktivitet i synshjernebarken, blir det oppfattet som synsinntrykk. Uansett om øynene er involvert eller ikke, forteller Einevoll.

Det meste er subjektivt

Hallusinasjoner som skyldes sensorisk deprivasjon, er et av bevisene for nevroforskernes oppfatning om at hjernen genererer en modell og tilpasser den til verden omkring. Men det er ikke bare mangel på sanseinntrykk som kan forårsake hallusinasjoner. Migrenepasienter med aura opplever noen ganger synsforstyrrelser som har forbløffende likhetstrekk fra pasient til pasient, for eksempel ved at liknende geometriske mønstre blir lagt oppå de normale synsinntrykkene. I denne artikkelen fra 2014 kan du se eksempler på slike aura-hallusinasjoner.

Det er nesten ingen grenser for hvor mye som er subjektivt i vår oppfatning av verden, ifølge nevroforskerne. Oppfatningen av tid er for eksempel svært avhengig av opplevelsens karakter.

– Albert Einstein sa en gang at du kan holde hånda på en varm kokeplate i et minutt, og det føles som en time. Men sitt sammen med ei vakker jente i en time, og det føles som et minutt. Einstein mente å illustrere at tiden, ifølge hans relativitetsteorier, ikke er en absolutt uforanderlig størrelse.

– Men egentlig illustrerer sitatet enda bedre hvor dårlig hjernen vår er til å holde orden på tiden. Hjernens «tidtakingssystemer» er laget for å hjelpe oss til å overleve, ikke til å telle sekunder og minutter, kommenterer Einevoll.

En annen kjent effekt er at tiden virker som om den går saktere, det vil si at vi ser ting i «sakte kino», når vi blir redde.

– Det siste ble faktisk bekreftet vitenskapelig i en fornøyelsespark i Texas. Der ble det gjort et eksperiment der forsøkspersonene falt over 30meter før de ble fanget opp av et sikkerhetsnett. Forsøkspersonene følte da at falltiden var lengre når de selv falt enn når de så andre falle. Det er også blitt påvist at tidsoppfatningen kan bli påvirket av kroppstemperatur, sykdom og bruk av rusmidler, forteller Einevoll.

Snarvei like innenfor netthinnen

De elektriske signalene fra netthinnen kan oppfattes som pixler, som igjen kan beskrives som tall
Hjernen tar mange snarveier, for eksempel når den omregner en strøm av tall fra netthinnen til et bilde av en tidligere amerikansk president. Illustrasjon: Milad Hobbi Mobarhan/Intitutt for biovitenskap. Bruk bildet

Hjernen tar altså en rekke snarveier når den forsøker å forstå verden. En av de første «snarveiene» finnes kanskje allerede i den lille hjernestrukturen som heter lateral knekropp på norsk og lateral geniculate nucleus (LGN) på engelsk. Navnene forteller at strukturen ser ut som et lite kne og at det finnes én knekropp på hver side – lateralt – i hjernen.

Doktorgradsstudenten Milad H. Mobarhan og kollegene i forskergruppen CINPLA har utviklet matematiske modeller som gjør det mulig å studere den lille hjernestrukturen i detalj.

– Bare 5 prosent av de elektriske signalene inn til LGN kom fra øyets netthinne. Det betyr at 95 prosent av signalene til LGN isteden kommer «innenfra» hjernen, fra det første visuelle området i hjernebarken og andre deler av hjernen. Vi vet ennå ikke hva dette betyr, men én mulig teori er at den massive feedback-koblingen forteller noe om hva hjernebarken forventer at øynene har sett, sier Mobarhan i denne Titan-artikkelen.

Nå jobber Einevoll og andre forskere ved CINPLA i tett samarbeid med forskere på Allen Brain Institute i Seattle, blant annet med å bygge en digitalisert modell av synshjernebarken hos mus. Og når modellen er tilstrekkelig langt utviklet, kan de bruke den til å studere i detalj hvordan nettverk av nerveceller i denne delen av hjernen egentlig virker.

CINPLA-forskerne gjør også mye annet. De fant nylig ut at også strukturer på utsiden av hjernecellene spiller en viktig rolle for lagringen av langtidsminner. Hjernen må hele tiden balansere mellom å endre seg raskt for å lære noe nytt og være stabil nok til å bevare viktige minner.

Lever vi i et videospill?

Forestillingen om at vi mennesker går rundt i en modell av virkeligheten, er for øvrig velkjent fra populærkulturen. I filmen The Matrix går hovedpersonen Neo, spilt av Keanu Reeves, rundt i en virtuell verden som alle mennesker holdes fanget i, uten å vite det. Regissørene fikk visstnok ideen fra den gamle greske filosofen Platons lignelse om mennene i hula, som bare ser skygger av den virkeligheten som finnes utenfor huleåpningen.

Den svensk-britiske filosofen Nick Bostrom foreslo i 2003 at menneskeheten egentlig lever i en datagenerert simulering som er satt opp av representanter for en avansert sivilisasjon som lever i fremtiden. Det har vært forbløffende vanskelig å motbevise Bostroms teori. I forfatteren og high tech-investoren Rizwan Virks bok The Simulation Hypothesis kan du lese mer om «Why AI, Quantum Physics and Eastern Mystics all agree we are in a Video Game”.

Men hjerneforskerne har hittil ikke funnet noe som tyder på at den virkeligheten du og jeg lever i, egentlig er skapt av eksterne slemminger eller av en avansert sivilisasjon som vil manipulere oss. Det er nok heller slik at hver og en av oss går rundt i våre egne individuelle og subjektive virkelighetsmodeller, skapt av våre egne hjerner. Husk det, neste gang du insisterer at det er du som husker rett om det familieselskapet som alle har snakket om i årevis etterpå …

Kontakt:

Professor Gaute Einevoll, Fysisk institutt

Kilder og mer lesestoff om hjernens modellering:

Les mer på Titan:

Kommentarer

virkeligheten

Etter eit langt liv med fysikk sit eg nå med eit omfattande verdsbilete, det naturvitskapelege verdsbiletet. Men dette biletet er eg heilt avhengig av matematikkens språk for å formidle. Med dette utgangspunktet har eg lita tru på at det naturvitskapeleg verdsbiletet skal kunna trenge inn i alle hjernar i verda. Vi som har gode evner i matematikk vil alltid vera i minderetal, og det blir heilt feil å seie at verden bare eksisterer gjennom matematiske bilete som bare finst i nokre hjernar!

virkeligheten

Kommentar til setninga: "Det er nok heller slik at hver og en av oss går rundt i våre egne individuelle og subjektive virkelighetsmodeller, skapt av våre egne hjerner. "
Dette er eit nokså presist uttrykk for det jeg mener, at det naturvitenskapelige bildet av verden er noe som bare eksisterer i hjernene hos en del av oss. Dette bildet gjør oss i stand til å gjøre avtaler om levering av varer og tjenester over hele verden, men bildet eksisterer bare i våre hjerner, det har ingen eksistens utover det. Som fysiker er jeg avhengig av matematikkens språk for å formidle mitt verdensbilde, og som innehaver av et matematisk verdensbilde er jeg redd for at jeg alltid vil være i mindretall blant menneskene.

virkeligheten

Det finnes ikke noe objektivt naturvitenskapelig verdensbilde. Det eneste som eksisterer er det som en del av oss i fellesskap har i våre hjerner, og opplever som sant!

Les også

Thorium er kåret til Norges nasjonalgrunnstoff

Thorium er Norges nasjonalgrunnstoff

Oppkalt etter den norrøne guden Tor. Oppdaget i et mineral fra Norge. Store norske forekomster og muligens løsningen på fremtidens energibehov.