1.2.3 Teadvuse neurokorrelaadid

eesmärkidest ). Seega ajus liikuvad impulsid hajuvad ja koonduvad ning siis jälle hajuvad ja koonduvad jne jne. See tähendab seda, et ajus liiguvad impulsid „ringi-ratast“. Kui aga taalamuse intralaminaarsete tuumade ühendused ajukoorega on kahjustada saanud, kaotab inimene enamasti teadvuse.

Impulsside liikumist ja levimist aju neuronipopulatsioonides mõjutavad ka neuronite omavahelised sünaptilised ühendused. Kuid sünaptiliste ühendustega juhtuvad inimese sügava une ajal kummalised ilmingud. Näiteks Tononi ja Cirelli tõestasid, et kui inimene magab sügavat und, siis väheneb ühtlaselt tal ajus olevad sünaptilised ühendused. See aitab võimaldada vähendada energiatarbimist ja samas ka mälusisud salvestuvad paremini. See tähendab ka seda, et ärkvelolekus suureneb ajus sünapsite ühendused ( ehk seepärast inimese ajukoores suurenebki erutatavus, kui nad on üsna pikalt ärkvel - samuti ka unedeprivatsiooni tõttu ), kuid sügava une ajal vähenevad ühtlaselt need sünapsite ühendused. Need kaks eri tahku kompenseerivad üksteist. Kui inimese une ajal vähenevad ajus olevate neuronite sünaptilised ühendused, siis järelikult ei saa impulsid ajus enam nii vabalt liikuda. Seda võimaldavad sünaptilised ühendused on tohutult vähenenud.

Tihedate rakkudevaheliste ühenduste kaudu suhtlevad mõned neuronid elektriliselt. See tähendab seda, et inimese närvisüsteemis oleva informatsiooni keemiline edastamine ei ole alati sünaptiline. Näiteks tuumad, mis paiknevad ajutüves, kontrollivad eesajus olevaid suuri piirkondi pikkade aksonitega, mille kulgemise teel vabastatakse virgatsaineid. Need neurotransmitterid valguvad aju koes laiali, mis põhjustab kõikide ettejäävate neuronite erutumise, kui nendel neuronitel on seda virgatsainete vastuvõtvad retseptorid. See on hämmastav mehhanism, sest piisab ainult ühe neuroni tegevuspotentsiaali vallandumisest, et aktiveerida väga kiiresti ajukoore neuroneid otsmikusagarast kuni kuklasagarani välja. Kindlaks on tehtud, et selline neuromehhanism on seotud püsiva tähelepanu säilimisega ja tähelepanufookuse vahetamisega.

1.2.3 Teadvuse neurokorrelaadid

Inimese teadvusseisund tekib siis, kui aju on ergastatud üldiselt, mida kontrollivad aju koorealused mehhanismid. See tähendab seda, et teadvusseisund ei ole lokaliseerunud mingisse kindlasse ajupiirkonda, vaid see on seotud aju üldise aktiivsusega, mis on mõõdetav aju erinevatest piirkondadest. Kui kortikaalse omaduste sõlmimise aktiivsus ei ole seotud mittespetsiifilise talamokortikaalse süsteemiga, siis toimub see teadvusväliselt. Selles süsteemis tekkivad aktiivsused levivad üle kogu aju. Väikeajus tekkivad aktiivsused jäävad aga lokaalseks. Need ei levi üle terve aju. Ka korteksis olevate neuronite aktiivsuslaine levi on inimese üldnarkoosi ja sügava une ajal selgelt piiratum ja kestavad vähem aega kui teadvusseisundi korral. Ilmnevad väga vähe aktiivsuslaineid. Kuid seevastu inimese REM-unes esinevad aju aktiivsusmustrid sarnanevad ärkvelolekus olevale ajule. NREM-une ajal on aju aktiivsusmustrid aga palju lokaalsemad ja need kestavad väikest aega. Üldised uuringud on näidanud seda, et teadvusseisundi korral püsib aktiivsus kauem ja see levib üle terve aju. Kõik see tähendab seda, et teadvusseisundi ajal esineb ajus globaalselt koordineeritud aktiivsus. See võimaldab muidugi sõlmida erinevaid lokaalseid ajuaktiivsusi. Teadvustatud kogemus on ju enamasti ühtne. Aju globaalset aktiivsust võib mõista ka kui aju lokaalsete aktiivsuste summana.

Väga paljud eksperimentaalsed andmed näitavad, et teadvus ei esine väga nõrga neuraalse aktiivsuse korral ( näiteks narkoosi või kooma puhul ) ja samuti mitte liiga tugeva neuraalse aktiivsuse korral ( näiteks epileptilise hoo või elektrišoki korral ). Seega teadvus esineb kesknärvisüsteemide keskmisel aktiivsuse nivool ( näiteks ärkveloleku desünkroniseeritud EEG ). Näiteks kui ajus esinevad suure amplituudiga aeglased lained ( umbes 0,1-1 Hz ), siis inimene on teadvusetuses seisundis. Nii on see näiteks üldnarkoosi ja teadvuseta sügava une ajal. Kuid need lained on üldnarkoosi ajal korteksis korrapärasemad ja palju sünkroonsemad, kui teadvuseta sügava une ajal. Aeglased lained ei esine korteksis kõikjal siiski samaaegselt – s.t. osad korteksi piirkonnad 32

on aktiivsed kui samal ajal teised piirkonnad seda ei ole. Nii on see üldnarkoosi ja teadvuseta sügava une ajal. Inimeste ajus esinev väga tugev või väga nõrk gamma-sageduslik faasisünkroonsus viib aju samuti teadvuseta seisundile. Uuringud on näidanud ka seda, et ärkveloleku aju seisundis võib ilmneda sellised neuroneid, mis parajasti magavad. Kuid see on nii ainult väga lokaliseeritud. See tähendab seda, et sügava une ajal ( unenägudeta une ehk NREM-une ajal ) on mõned ajupiirkonnad ärkvel seisundis ( need aga ei teadvustu, sest ülejäänud ajupiirkonnad magavad ) ja samas ärkveloleku seisundi ajal on mõned ajupiirkonnad une olekus.

Kuid peale teadvusseisundi esinevad ajus ka teadvussisud, mis omakorda eksisteerivad alati ja ainult siis, kui eksisteerib ajus ka üldine teadvusseisund. Teadvussisud esinevad aju lokaalsete aktiivsustena. Näiteks inimese ajukoore esmase piirkonna hävimise korral kaob inimesel teadvustatud nägemine, sest just esmane piirkond ajukoores töötleb informatsiooni, mis jõuab nägemismeelte juurest ajju. Selline efekt on väga spetsiifiline. Näiteks kui inimene ei teadvusta ainult ühte nägemisvälja poolt, siis tähendab see seda, et kahjustatud on ajukoore esmane piirkond, kuid seda ainult ühes ajupoolkeras. Inimene ei teadvusta ainult neid aspekte, mis esinevad ainult sellises ajupiirkonnas olevas nägemisvälja osas. Kui inimesel ilmneb ajukahjustus, siis kahjustuvad ainult mingisugused kindlad teadvustatud nägemise aspektid. Näiteks kui inimene ei suuda enam ( teadvustatult ) näha kehade värvusi, siis on kahjustada saanud ainult mingisugune kindel piirkond ajus. Kui aga kahjustada saab mingi kindel ajukeskus ainult ühes ajupoolkeras, siis kahjustus piirdub ka ainult ühe nägemisvälja poolega. Näiteks võib inimene näha ühelpool kõike ainult halltoonides, kuid teiselpool näeb ta kõike ainult värvilistes toonides. Kui aga inimesel on kahjustada saanud teine aju piirkond, siis inimene ei teadvusta enam kehade liikumisi. Näiteks tassi sisse tee valamise korral ei näe inimene liikumist. See tähendab seda, et ühel hetkel on tass tühi ja siis mõnel järgmisel hetkel on tass juba täis. Sellisel puhul ei teadvustata objektide liikumisi, vaid selle asemel lihtsalt kehasid ennast. Sellisele juhule on olemas ka vastupidine olukord. Inimene teadvustab ainult kehade liikumist, kuid neid ennast aga mitte. See on sellepärast nii, et kahjustada on saanud teiste kõrgemate visuaalsete piirkondade funktsioneerimine. On olemas ka selliseid olukordi, mil inimene ei teadvusta enam teiste inimeste nägusid või ei suuda neid omavahel eristada. Seda hälvet nimetatakse prosopagnoosia sündroomiks. Kõik see tähendab meile seda, et kui on kahjustatud aju mingisugune kindel piirkond, siis esineb hälbeid ka kindlates taju või teadvuse omadustes. Aju ühe kindla piirkonna aktiivsus on seoses ka teadvuse ühe kindla avaldumisega. Näiteks kui inimesel ilmneb tahe liigutada ühte oma kindlat keha osa, siis on kiirusagaras aktiveerunud üks kindel piirkond. Peaaegu kõik aspektid, mis kaasnevad teadvussisudega, on seotud mõne kindla aju piirkonnaga. Näiteks kui inimene tahab liigutada oma jalga, siis aktiveerub üks kindel aju piirkond. Kuid sellisest aju piirkonnast veidi eemal oleva ala aktiveerumine põhjustab inimesel tahte tekkimine oma kätt liigutada. Kui ajus aktiveerub mingi kindel piirkond, siis selle järgi saame me teada, et mis on teadvuses. See on aju üldine omadus, mitte ainult mõnes ühes aju piirkonnas. Niiviisi ongi selline aspekt ülispetsiifiline. Teadvuslik kogemus ja selle muutumine võib ilmneda näiteks värvides, nägudes, helides, liikumises jne. Selline avaldumine sõltub aju väga kindlast piirkonnast. ( Aru 2009, skeptik.ee )

Assotsiatiivsed areaalid ei käsitle üksikult mitte ühtegi meelt. Nad koguvad informatsiooni mitmetest tunderetseptoritest ja töötlevad neid nii, et inimesel tekib täielik arusaam ümbritsevast maailmast ja selle detailidest. Assotsiatiivseid areaale vajatakse ilmselt ka teatud keeruliste kujutluste tekkeks. Võtame näiteks „hobuse“ mõiste. Hobuse tervikliku kujutluse moodustab väga paljud üksikkujutlused. Nendest võib igaüks olla ajukahjustuse korral häirunud. Hobuse terviklik kujutlus kaob siis, kui esineb väga raske ajukahjustus. Kirjutatud sõna „hobune“ mõistmiseks vajatakse esmase nägemiskorteksi läheduses teatava vasaku ajukoore areaali. Nii on ka teiste sõnade mõistmise korral. Selle „lugemiskeskuseta“ võime siiski näha ja mõista teisi asju, kuid mitte kirjutatuid sõnu. Lausutud sõna „hobune“ teadvustamiseks vajame ajukoore rakke vasakul pool, mis asuvad esmase kuulmisala läheduses. Hobuse näojoonte ära tundmiseks vajame aju piirkonda, mis asub parema oimusagara sisepinnal. Hobuse kaloppimise helina tunneme ära paremas oimusagaras paiknevate neuronite abil. „Hobune“ mõistesse kuulub peale selle veel palju muid kujundeid ja mälupilte. Kuid kõigest sellest põhineb suurem osa just isiklikul kogemusel. Põhimõtteliselt on ajukoes piisav hulk võimalikke neuroniahelaid, et igal asjal, mida me võime mäletada või kujutleda,

oleks kasutada oma neuroniahel. Näiteks Parkinsoni tõve korral on selleks staadiumiks, kui sümptomid hakkavad avalduma, säilinud võib olla ainult kolmandik või neljandik dopaminergilistest neuronitest.

Üldiselt on arvatud, et teadvustamiseks on vajalik just prefrontaalne korteks. Sellepärast, et sellise ajupiirkonna kahjustamise korral võtab inimesel rohkem ajakulu eesmärkobjekti ja maskeeriva stiimuli vahel, et teadvustada eesmärkobjekti samasuguselt nagu ilma nimetatud ajupiirkonna kahjustumise korral. See tähendab ka seda, et kui kahjustub inimese prefrontaalne korteks, siis toimuvad muutused teadvustamises. Kuid sellest hoolimata ei saa prefrontaalne korteks olla teadvuse jaoks tarvilik, sest aju prefrontaalse korteksi töö on unenägude ajal üsna pidurtatud. Väikeaju ja basaalganglionite blokeerimise korral ei juhtu isiku teadvusega midagi. Järelikult pole need teadvuse jaoks vajalikud. Kiirusagaras esinevad protsessid toimuvad enamasti teadvusväliselt. Seevastu oimusagaras ( temporaalsagaras ) toimuvad protsessid on teadvusega palju rohkem seotud.

Aju mälukeskuses, hipokampuses ja subventrikulaarses tsoonis leidub tüvirakke, mis võivad paljuneda ja areneda uuteks ajurakkudeks. Seda nimetatakse neurogeneesiks, mille korral tekivad juurde uued ajurakud. Pärast inimese sündi tekivad ajus uued ajurakud. Hipokampuse ajupiirkonnas moodustatakse mälupilte. Mida rohkem seal piirkonnas neuroneid juurde tekib ( näiteks seksimise tagajärjel ), seda enam intelligentsemad on inimesed. Uute mälestuste loomisega kaovad ajus neuronite omavahelised vanad seosed ja tekivad omakorda uued. Kuid hipokampuse ajupiirkonna neuronid loovad ka võrgustikke, mille abil suudab inimene teha kindlaks oma asukoha ruumis. Peale ajupiirkondade on ka üksikutel neuronitel omad kindlad funktsioonid ja ülesanded. Hipokampuse kahjustumise korral ei kao ruumiline taju täielikult ära, sest see võib tekkida ka mitmest meelest kokku. Näiteks pimedad inimesed tajuvad oma asukohta ruumis tänu helide peegelduste järgi, mida nad oma kurguhäälikutega tekitavad. Sama kasutab ka nahkhiir. See näitab selgelt seda, et kui plastiline ehk mitmekülgne võib olla aju.

Inimese mälu ja hirmu reguleeritakse hipokampuses ja amügdalas. Lihaste, meelte ja kõne juhtimist ning otsuste langetamist reguleerib aju hallaine. Empaatiat ja enesevalitsust reguleerib otsmikusagar. Broca keskust peetakse keelekeskuseks. Muusikat töötleb ja analüüsib aju „auditiivne korteks“. Kui inimesel puudub sügaval ajus kurd nimega PCS, siis nendel inimestel on väga raske vahet teha fantaasial ja reaalsusel. Hallolluse erinevate piirkondade vahel liiklevaid signaale vahendab valgeollus. Inimese tundeid, käitumist ja haistmist reguleerivad limbilises süsteemis olevad piirkonnad. Limbiline süsteem on ka kahe ajupoolkera ühendajaks. Primaarne somatosensoorne korteks on aju valukeskus.

Neuroteadlased on inimese aju jaotanud 52-ks Brodmanni piirkonnaks, mis igaüks on oluline mingi kindla ülesannete tüübi lahendamiseks. Sama olulised on ka nende piirkondade vahelised ühendused. Selle järgi ei ole näiteks loovus ja loogika eri ajupoolkerade vahel ära jagatud, vaid need sõltuvad mitme ajupiirkonna omavahelisest koostööst. Nii on ka inimese intellektiga. Näiteks selliste ajupiirkondade nagu otsmiku ümbruskonna, kõrvataguste koha ja aju tipu vasaku külje väljade omavaheline koostöö on oluline inimese intelligentsuse välja kujunemisel. Ajukeskused ei tööta üldiselt kunagi üksinda. Ajurakud suhtlevad omavahel risti-rästi, et lahendada iga sekund erinevaid ülesandeid.

George Washingtoni Ülikoolis resideeriv Mohamad Koubeiss avastas 2014 aastal, et Claustrumina tuntud õhukese ebamäärase kujuga ajupiirkond käitub kui „teadvuse lüliti“. See tähendab seda, et selle ajupiirkonna elektriline stimuleerimine viib inimese teadvuse kaotamiseni või teadvusele ärkamiseni. Selline asjaolu aga ei näita mitte midagi teadvuse olemuse ega isegi selle asukoha kohta ajus. Näiteks kui me võtame juhtme seinast välja, siis selle tagajärjel arvuti enam ei tööta. Kuid see ei tähenda veel seda, et arvuti kuvarilt paistev operatsioonisüsteem „asuks“ selles välja võetud juhtmes. Selline mõttekäik oleks absurdne. Täpselt sama on ka antud ajupiirkonna ja teadvuse suhtega. Mingi ajupiirkonna elektriline stimuleerimine ei näita tegelikult mingil viisil teadvuse olemust ega isegi selle asukohta ajus. Nendest ajupiirkondadest võivad lihtsalt läbida teadvuse jaoks vajalikud elektriimpulsid ja niimoodi viibki spetsiifilise ajupiirkonna kahjustumine teadvuse kaotamiseni. Ka vooluvõrgust välja võetud juhe ei anna arvutile enam elektrivoolu ja seega arvuti ei saa enam töötada. Aga see ei tähenda veel seda, et operatsioonisüsteem „asuks“ selles välja võetud juhtmes.