1.2.4 Laiendatud retikulotalaamiline aktivatsioonisüsteem

Mingisuguse lokaalse ajupiirkonna neuronaalne aktiivsus ei ole tegelikult otseselt mingisuguse spetsiifilise teadvussisu neuronaalne korrelaat, vaid on lihtsalt sellega seotud. Võiks öelda isegi nii, et see on teadvuse eelprotsess. Spetsiifilise teadvussisu teadvustumise korral peab selle spetsiifiline ajupiirkond aktiveeruma enne teadvustumist, vastupidine olukord ( ehk järelprotsessina ) pole neuroteaduslikult võimalik. See tähendab seda, et spetsiifilise ajupiirkonna aktivatsioon iseenesest ei ole mingi spetsiifilise teadvussisu neurokorrelaat, vaid on sellega lihtsalt seotud, mis asub kuskil mujal, näiteks neuronite laengute väljade kombinatsioonide konfiguratsioonidena neuronite välises ( ehk neuronite vahelises ) ruumis. Sellest ka ajupiirkonna aktiveerumise tähtsus enne teadvussisu avaldumist.

On välja pakutud hulga teooriaid ja toetavaid materjale ka selle kohta, et teadvuse sisude neurokorrelaadid võivad esineda ajukoore spetsiifilistes piirkondades ( peamiselt kukla- ja oimusagara alad, kuid võivad olla ka otsmiku- ja kiirusagara alad ) koostöös taalamuse aktiveerivate mõjudega. Näiteks aju kiiru- ja otsmikusagara elektrilise aktiivsuse sünkroonsus võib luua teadvuselamuse. Kuid seevastu on uuemad uurimused näidanud seda, et otsmiku- ja kiirusagarate suur laenglemine või nende laialdane aktiivsus pole teadvuse jaoks tegelikult tarvilikud. Samuti ka meeleelunditest või perifeersest närvisüsteemist tulevate närviimpulsside töötlemine. Teadvuse sisude neurokorrelaatidena võivad toimida ka ülalt alla suunatud tagasisidestatud närviprotsessidena. Teadvuse sisude neurokorrelaadid esinevad ka sündmus-potentsiaalides. Teadvusliku taju ajuaktiivsuse sagedus jääb umbes beetasageduste ( 20 Hz ) ja gammasageduste ( 30-80 Hz diapasoonis ) vahele. Teadvus esineb ajuprotsesside biopotentsiaali negatiivse polaarsuse korral.

1.2.4 Laiendatud retikulotalaamiline aktivatsioonisüsteem

Ajukoore pindala on umbes 2000 cm2 ja selle paksus on 2 – 3 mm.Ajukoor on inimese närvisüsteemi kõrgeim ja noorim osa, milles asuvad meelte kõrgemad keskused. Ajukoore erinevad piirkonnad genereerivad erinevaid teadvusnähtusi. Ajukoore närvirakud on seotud teadvuse sisude esindamisega. Näiteks analüüsime inimese teadvusseisundi erinevaid sisusid, kui ta sooritab mõnda rahulikku jalutuskäiku rannal. Kui inimene jalutab mööda ilusat ranna äärt, siis ta liigutab oma lihaseid, mida võimaldavad aju tipus ja küljel asuvate piirkondade aktiivsused ( ehk motoorse ajukoore aktiivsus ). Kui inimene teeb oma jalutuskäigu paljajalu, võib ta oma jalgade all tunnetada liiva või merevee liikumist. Seda võimaldab somatosensoorse ajukoore aktiveerumine. Ilusa visuaalse rannapromenaadi manab inimese silme ette aju tagaosas asuv nägemiskeskuse ehk nägemiskorteksi aktiivsus. Kindlasti tunnetab inimene ka merelõhna oma nina sõõrmetes, mis tähendab haistmiskorteksi aktiveerumist ajukoore sisemises osas. Inimese aju eesosas ehk frontaalsagaras tekivad aktiveerumise korral huvitavad mõtted, mis võivad inimesel tekkida rannal jalutades. Inimene ei kasuta kogu oma aju ühe korraga, vaid kõik inimese ajuosad teevad tööd näiteks poole päeva jooksul. Inimese kõik ajuosad teevad enamasti tööd.

Kui inimese aju on üldnarkoosi seisundis, siis hakkavad neuronid ajukoores kõik korraga aktiveeruma või mitte. Tekib rütmiline võnkeprotsess, mis on analoogne sügava une korral. See kordub umbes iga sekundi tagant. Üldnarkoosis ja sügavas unes ( unenägudeta unes ) ei esine teadvust. Arvatakse, et siis ajukoore neuronid ei aktiveeru. Kui aga inimene on ärkvel, siis neuronid ajukoores on aktiveerunud.Aktiivsed neuronid ( mis ilmnevad narkoosiseisundi korral ) sarnanevad ka ärkveloleku juhul. Sellest järeldatakse, et isegi sügavas unes on inimene teadvusel, kuid seda väga väikese aja jooksul. Mälestusi sellest ei teki, sest teadvus esines liiga väikest aega, et mällu süübida. Üldjuhul on uurimustel täheldatud, et ärkveloleku ajal ei esine inimese ajukoores neuronite vaikimisperioode.

Talis Bachmanni teadvuseteooria väidab, et teadvustatud objekti spetsiifiline kujutis ( aktiivsus ) ajukoores on seotud „ajukoore alt“ tuleva mittespetsiifilise aktiivsusega. Kuid see sidumisprotsess

võtab aega. Ajukoore osadega on seotud teadvuse kognitiivsed aspektid, mis ei ole küll teadvuse fundamentaalsed osad. Afektiivsed protsessid oleksid teadvuse esmased hulgad. Kuid samuti ka see, kui inimene tunnetab muutusi, mis toimuvad oma keha seesmises keskkonnas.

Üheks oluliseks ajukoore ergastajaks ja pidurdajaks on retikulaarformatsioon. See on võrkjas struktuur, mis asub ajutüves. Inimese ärkveloleku ( ja ka teadvuse ) tagamisel on oluline roll retikulaarformatsiooni ja talamuse omavahelisel koostööl. Retikulaarformatsioon koos talamuse tuumadega peab saatma ajukoorele elektriimpulsse, et see ergastuks. Ainult nii on inimene võimeline tulema teadvuseta seisundist teadvusele. Vaheajus asuv talamus koosneb mitmetest tuumadest. Osa talamuse tuumadest läbib informatsioon, mis tuleb retseptoritelt ja suubub kesknärvisüsteemi. Kuid teine osa talamuse tuumadest moduleerivad mittespetsiifiliselt ajukoore aktiivsust.

Teadvuse kadudes aga väheneb talamuses ja korteksis aktiivsus – s.t. esinevad madalad sagedused. Talamus ja korteks on omavahel seotud. Näiteks sensoorne info jõuab läbi talamuse korteksisse. Kuid on täheldatud rohkem ühendusi hoopis korteksist talamusse. Talamuses eksisteerivad palju tuumasid, mis on ühenduses korteksi piirkondadega. Talamuse tuumad ka moduleerivad aktiivsusi korteksi piirkondades. Uurimused on näidanud, et inimese magama jäämisel „uinub“ enne talamus ja siis korteks. Arvatakse, et hilisem korteksi aktiveerumine loob inimesel sensoorsed kogemused. Seega talamus vastutab inimese magamajäämise üle.

Ajukoores on olemas püramidaalrakud, mis saadavad oma arvutuste tulemused ( signaalid ) talamusse ja ajutüve neuronitele. Seepärast on arvatud, et teadvuselamus tekib hoopis talamuses, mitte korteksis. Seda on kinnitanud isegi mõned uurimused. Näiteks kui ajukoorest välja lõigata suuri alasid, siis teadvusega ei juhtu tegelikult mitte midagi. Kui patsiendil on kahjustada saanud teatud korteksi piirkonnad, siis jääb näiteks eneseteadvus ikka alles. On arvatud, et eneseteadvus on seotud teatud piirkondadega korteksis. Ja rotid, kellel ei ole üldse ajukoort, käituvad hoopis aktiivsemalt ja lausa keerulisemalt. 2007. aastal suutis Nicholas Schiff ja tema töörühm teadvusele tuua patsiendi, kes oli kuus aastat minimaalses teadvuslikus seisundis. Ta suutis seda teha stimuleerides elektriliselt talamuse mittespetsiifilisi tuumasid.

Talamus on evolutsiooniliselt vanem aju struktuur kui korteks, kuid ajutüvi on talamusest veelgi vanem. Aina rohkem funktsioone on loomariigi arengu käigus siirdunud ajutüvest ajukoorde. Kuid kui ajutüve ülaosa saab kahjustada ( eelkõige mittespetsiifiline projektsioonisüsteem ) või vaheaju talitluse aktiivsus väheneb ( või üldse lakkab ) kindla sisaldusega anesteetiliste ainete poolt, siis ilmneb isikul teadvusetus. Kui aga taalamuse intralaminaarsete tuumade ühendused ajukoorega on kahjustada saanud, kaotab inimene enamasti samuti teadvuse.

Ajukoore ergastumisel esineb seal gammasageduslik aktiivsus, mille sagedus on umbes 30 – 90 Hz. Sellise gammaaktiivsuse korral suureneb ja väheneb impulsside sagedus ajas perioodiliselt. Seda tänu peamiselt mittespetsiifiliste talamuse neuronitele, mis ajukoort ergastavad. Gammasagedusel on sünkroniseeriv omadus, mis sõlmib meie teadvusliku elamuse ühtseks tervikuks. Näiteks tugevama gammaaktiivsusega seostub näiteks mingisuguse pildi teadvustatud nägemine. Katsed ( J. Aru ja T. Bachmanni eksperimendid ) on näidanud isegi seda, et tugevam gammaaktiivsus võib tekkida juba enne selle pildi teadvustamist. Gammasageduslik rütm sünkroniseerib ajukoore neuronite töö. Ajukoore neuronid esindavad erinevaid tajusisusid samas teadvusväljas. Neuronid, mis töötlevad mitteteadvustavat teavet, jäävad sellest sünkroniseerivast mängust välja. Üldanesteetikumid pärsivad mittespetsiifilise talamuse tööd, mis omakorda takistab ajukoore gammaaktiivsuse tekkimist. Ergastatud olekus laenglevad ajukoore neuronid koherentses gammasageduslikus rütmis, mis on sünkroniseeriva omadusega.

Talamuse ja ajukoore vaheliste protsesside parameetrite alusel saavad seletuse väga paljud teadvusefenomenid ( teadvusenähtused ), näiteks kahe silma võistlus, tähelepanu „silmapilgutus“, maskeerimine, mahajääva sähvatuse efekt ja paljud teised. Näiteks retseptoritelt tulev info, mis ei jõua talamuse mittespetsiifilise modulatsioonini, ei jõua see ka edasistele töötlusastmetele. Kuid informatsioon, mis moduleeritakse juba mittespetsiifilise talamuse poolt, pole enam „peidetud“ ehk see jõuab nüüd ka kaugemale, kõrgematele töötlusastmetele. Ebatavalistes tajumistingimustes võivad tekkida mitmed illusioonid ja paradoksaalsed tajuefektid, kuna protsessid, mis esinevad enne