How and why do Human think and act in the ways that we do? Vastatakseen tähän kysymykseen tohtori Paul Badcock kollegoineen on äskettäin ehdottanut ihmisaivojen teoriaa, joka yhdistää evolutionaarisen ja kehityspsykologian, neurotieteen ja biologian todisteet. Tämän teorian mukaan ihmisaivot ovat monimutkainen Adaptiivinen järjestelmä, joka koostuu suhteellisen erikoistuneista ja yleisistä rakenteista, jotka yhdessä tuottavat adaptiivisia reaktioita ympäristöön. Todennäköisesti heidän hierarkkisesti mekanistinen mieli (HMM) – mallinsa tuo meidät lähemmäksi aivojen kokonaisvaltaista ymmärtämistä.

halu ymmärtää kaikkien suurin arvoitus – oma mielemme-on ollut liikkeellepanevana voimana monissa tieteellisissä pyrkimyksissä, mikä on johtanut teorioiden ja kokeiden kehittämiseen, joilla pyritään selittämään ihmisenä olemisen mekaniikkaa. Ihmisen ajatukset, tunteet ja käyttäytyminen juontavat juurensa aivoihin, jossa monimutkainen soluverkosto vastaanottaa tietoa sisäisestä ja ulkoisesta ympäristöstä muuntaen tämän tiedon kokemukseksemme itsestämme, ympäröivästä maailmasta ja suhteistamme siihen. On sanomattakin selvää, että miten tämä tapahtuu, sitä selvitetään edelleen.

verrattuna aikaisempiin, 2000-luku on todistanut valtavaa edistystä ymmärryksessämme aivoista. Tutkimus on toki edelleen kesken, joskin nyt ekumeenisempaa kuin koskaan – se kokoaa yhteen kauan jaettuja aloja. Synteettisen, poikkitieteellisen tutkimuksen kehityksen kärjessä tohtori Paul Badcockin johtama ryhmä on äskettäin ehdottanut aivojen mallia, joka syntetisoi psykologian, neurotieteen ja biologian tärkeimmät paradigmat selittääkseen, miksi ja miten ajattelemme ja toimimme niin kuin toimimme.

heidän hypoteesinsa, jota kutsutaan hierarkkiseksi Mekanistiseksi mieleksi (HMM), yhdistää kaksi vakiintunutta väitettä. Ensimmäinen väite, jonka muotoili tohtori Badcockin kollega, professori Karl Friston, esittää, että ihmisaivot ovat hierarkkinen ”ennustuskone”, joka pyrkii parantamaan malliaan maailmasta tuottamalla adaptiivisia havainto-ja toimintajaksoja, jotka toimivat synergisesti vähentääkseen epävarmuuttamme ympäristöstä. Toinen väite, joka perustuu Tinbergenin kuuluisiin neljään etologian kysymykseen, esittää, että ihmisten ajatusten ja käyttäytymisen ymmärtämiseksi hypoteeseja on kehitettävä ja testattava psykologisen tieteen eri analyysitasoilla. Toisin sanoen, tutkijat pyrkivät selittämään psykologisia ominaisuuksia pitäisi pyrkiä ymmärtämään, miksi tietty ominaisuus voi olla Adaptiivinen, sekä miten se syntyy dynaaminen vuorovaikutus evolutiivinen, kehityshäiriöitä, ja reaaliaikainen mekanistinen prosesseja.

tapa, jolla aivot on kytketty
Hmm rakentuu ajatukselle, että aivot koostuvat erillisistä komponenteista, joilla on erilaiset toiminnot ja jotka vaihtavat tietoa hierarkkisesti, yhtenäisesti. Esimerkiksi on aivojen osia, jotka ovat vastuussa aistiärsykkeiden käsittelystä ja tietyn tyyppisten liikkeiden ohjaamisesta, kun taas aivojen muut osat, kuten etuotsalohko, integroivat ja toimivat muualla käsiteltyjen tietojen pohjalta tehdäkseen toimeenpanevia päätöksiä. Pienemmät, erikoistuneemmat elementit kapseloidaan suurempiin elementteihin yhdistettyä toiminnallisuutta varten, jotka toimivat eräänlaisessa hierarkiassa, joka luo riippuvuuksia rakenteiden välille. Tälle arkkitehtuurille on ominaista kahdenlainen käsittely: erikoistunut funktionaalinen prosessointi, joka tapahtuu lyhyellä etäisyydellä tiheällä, keskittyneellä hermoalueella, yhdistettynä globaaliin, funktionaaliseen integraatioon, joka tapahtuu pidemmillä etäisyyksillä rakenteiden välillä. Toisin sanoen ajatuksemme, tunteemme ja tekomme määräytyvät paikallisten prosessien monimutkaisesta, pitkän matkan integraatiosta, joka syntyy erikoistuneista solupopulaatioista, jotka ovat yhteydessä muihin alueisiin ja jotka kukin suorittavat erilaisia tehtäviä.

todisteet tälle arkkitehtuurille
ajatus siitä, että aivot rakentuvat erillisistä mutta yhteistoiminnallisista komponenteista, on jo pitkään tunnustettu, ja sitä tukee laaja empiirinen tuki. Raportit, joissa on yhteenveto neuroimaging-tietojen tuloksista, ovat tarjonneet selkeää tukea aivojen toimialakohtaisten ja yleisten prosessien väliselle jatkumolle, osoittaen, että yksittäiset hermoalueet suorittavat erillisiä toimintoja ja ovat vuorovaikutuksessa eri alueiden kanssa eri yhteyksissä, riippuen käsillä olevan tehtävän vaatimuksista. Lisätutkimukset ovat osoittaneet, että neuroverkko voidaan esittää kokoelma solmuja ja reunoja, jotka edustavat aivojen rakenteita ja niiden yhteyksiä. Rakenteellisten ja toiminnallisten yhteyksien tutkimuksissa on havaittu, että jokainen aivorakenne muodostaa erillisen hierarkkisten yhteyksien verkoston muiden hermorakenteiden kanssa, minkä ansiosta aivot voivat optimoida herkän tasapainon paikallisen, erikoistuneen prosessoinnin ja globaalin aivotoiminnan välillä. Eläinkokeet ovat myös osoittaneet, että hierarkkinen rakenne on nisäkkäiden aivoille tyypillinen piirre.

miten ja miksi ihmiset ajattelevat ja toimivat samalla tavalla kuin me?

tapa, jolla aivot toimivat
vahvin näyttö ehdotetun aivoarkkitehtuurin tueksi tulee neurotieteen ennustavista koodausmenetelmistä verkostoneurotieteen graafiteoriaan perustuvien tutkimusten ohella. Tämä antaa toiminnallisen selityksen aivojen hierarkkiselle rakenteelle. Tarkemmin sanottuna, ennustava koodaus paradigma ehdottaa, että aivot on päättelykone, joka yrittää parantaa ennustuksiaan maailmasta vähentämällä eroja sen välillä, mitä se odottaa ja mitä se kokee. Tämän näkökulman mukaan aivot kirjaimellisesti ilmentävät maailmaa koskevien hypoteesien hierarkiaa, joka perustuu evolutionaarisiin imperatiiveihin ja kokemuksellisiin, opittuihin havaintoihin, joiden arvellaan olevan erikoistuneiden, syvien pyramidisolujen koodaamia. Aivoissa on myös tietoa ennustevirheistä, joita koodaavat pinnalliset pyramidisolut, joita käytetään odotusten tarkistamiseen alhaalta ylöspäin. Laskevien ennusteiden ja nousevien virhesignaalien suhteellista vaikutusta hienosäätää niiden ”tarkkuus”, joka syntyy kognitiivisista prosesseista, kuten tarkkaavaisesta valinnasta ja aistivaimennuksesta, jotka varmistavat, että yksilöt eivät jatkuvasti rekisteröi ja reagoi kaikkiin vastaanottamiin ärsykkeisiin.

the origins of the brain
the evolutionary systems theory on which the HMM bases proposes that the brain is a complex adaptive system that has obtained from the influence of selection acting on the dynamics of human phenotypes over different timescales. Primitiiviset, pitkälle erikoistuneet alueet, jotka ovat aivokuoren hierarkian alimpien kerrosten hallussa, ovat syntyneet luonnonvalinnan vaikutuksesta evolutionaarisen ajan kuluessa; epigeneettiset vaikutukset ja kulttuurievoluutio muokkaavat hermosolujen dynamiikkaa sukupolvien kuluessa; yksilölliset erot hermoston muodossa ja toiminnassa syntyvät kehityksen kuluessa, ja erilaiset kognition ja käyttäytymisen mallit syntyvät neuraalisista mekanismeista, jotka reagoivat joustavasti eri konteksteihin. Tämä tarkoittaa toisaalta sitä, että aivot koostuvat muinaisista, suhteellisen ”domain-spesifisistä” alueista, jotka heijastavat luonnonvalinnan canalisoimia sopeutumia; toisaalta se koostuu suhteellisen tuoreista, erittäin integroiduista tai ”domain-general” -verkoista, jotka ovat erittäin muovisia, herkkiä kehityksen muutoksille ja joiden avulla voimme oppia alati muuttuvista ympäristöistämme ja reagoida niihin joustavasti. Näin evoluutio ja kehitys toimivat yhdessä parantaakseen neurokognitiivisia ennusteitamme maailmasta ja parantaakseen siten kykyämme vähentää epävarmuuttamme tai yllätyksiämme.

the HMM and depression

Badcockin ryhmä on soveltanut tätä mallia masennukseen alkaen siitä, että se pitää masennusta adaptiivisena piirteenä.

havainnollistaakseen, tohtori Badcockin ryhmä on soveltanut hmm: ää masennukseen, aloittaen tarkastelemalla kykyämme masentuneisiin mielialoihin adaptiivisena piirteenä. Vaikka he tunnustavat, että masennus on heterogeeninen tila, joka johtuu useista eri syistä, he ehdottavat, että lievä-keskivaikea taso masentunut mieliala, että me kaikki koemme aika ajoin voidaan laajasti kuvata mukautuva piirre, joka tapahtuu, kun yksilöt ovat erityisen alttiita haitallisia sosiaalisia tuloksia, kuten hylkääminen, tappio tai menetys. Tässä he ammentavat laaja-alaisesta todistusaineistosta, joka täyttää kaikki neljä Tinbergenin kysymystä ja esittää, että masennus heijastaa kehittynyttä, ”riskinkaltaista” strategiaa, joka vastaa mukautuvasti haitallisiin sosiaalisiin oloihin
(esim.syrjäytyminen) minimoimalla ennalta arvaamattoman ihmissuhdevaihdon todennäköisyyden. Se saavuttaa tämän kehittyneen toiminnon aiheuttamalla mukautuvia muutoksia havaintokyvyssä, kuten lisäämällä ihmisen herkkyyttä sosiaalisille riskeille, ja toiminnassa, kuten sosiaalisessa vetäytymisessä ja avun hakemisessa. Perusajatus tässä on, että masennus vähentää epävarmuuttamme sosiaalisesta maailmasta varmistamalla, että käyttäydymme tavalla, joka houkuttelee tukea ja välttää konflikteja tai epämiellyttäviä yllätyksiä. Kuten ennustetaan HMM, on runsaasti tutkimusta osoittaa, miten tämä depressiivinen tila riippuu hierarkkinen vuorovaikutus eri alueiden aivoissa, joista monet ovat vastuussa käsittelystä sosiaalisen uhan ja palkita.

Katse eteenpäin
vaikka hmm on askel kohti olemassa olevan tiedon integroimista kattavaksi teoriaksi, joka selittää monimutkaisimman ihmisen tunteman järjestelmän, sen kehitys on vasta alkanut. Tämän teorian tieteellinen arvo riippuu viime kädessä sen synnyttämistä hypoteeseista ja todisteista. Keskeistä HMM: ssä on tarve kehittää testattavia hypoteeseja, jotka yhdistävät psykologian moninaisia alatieteitä käsittäviä näkemyksiä neurotieteestä poimittuihin teorioihin ja menetelmiin. Näiden poikkitieteellisten jakolinjojen ylittäminen on jo pitkään ollut haastavaa, mutta tohtori Badcock ja hänen kollegansa toivovat, että heidän mallinsa luo uuden perustan, jolle rakentaa.