Bedste Visuelle Illusion 2007

 

 Tre år i træk har forskere fra forskellige discipliner konkurreret om at skabe den mest spektakulære optiske illusion. Bedømmelseskomiteen har netop offentliggjort vinderen, som ses ovenfor. Og nej, tårnet til højre er ikke mere skævt end sin dublet til venstre. Illusioner er perceptuelle oplevelser, der ikke svarer til virkelighen. Illusioner er anvendelige i forståelsen af vores eget bidrag til vores oplevelse af verden, idet de afslører det perceptuelle systems “fordomme”. Denne viden er bl.a. anvendelig i konstruktionen af kunstige visuelle systemer samt behandling lidelser i det visuelle system.

Få illusionen bag vinderbilledet forklaret og se de øvrige bidrag her.

Tankens kraft

Jeg har tidligere skrevet  om Claudia Mitchell, der blev subjekt for banebrydende resultater indenfor tankekontrollerede kunstige proteser. Bag denne bedrift ligge mange års grundforskning. En af pionererne indefor dette felt er prof. Miguel Nicolelis fra Duke University, der har lykkedes med at vise, hvordan en abe kan kontrollere en robotarm og løse specifikke opgaver alene ved tankens kraft. For at nå til dette resultat har teamet omkring  Nicolelis først kortlagt og afkodet abens hjerneneelektriske informationsstrøm parallelt med, at den styrede en robotarm via et joystick. Denne information kortlagde korrespondancen mellem specifikke bevægelser og specifikke mønstre i hjernesignalet. Herefter fjernede man koblingen mellem joysticket og robotarmen; tilbage var nu alene koblingen mellem de elektriske signaler i abens hjerne og robotarmen, som aben nu kontrollerede ved sine intentioner.  

Se aben og hør Nicolelis’ egen beskrivelse af sit arbejde nedenfor – mindblowing stuff!

Spejlneuroner – overvejelser over empatiens neurale grundlag m.m.

Hvordan kommer vi til at opleve samhørighed med andre mennesker, hvordan evner vi at attribuere mentale tilstande og kapaciteter til andre samt at anticipere og forklare handlinger, der ikke er vores egne? Nye forskningsresultater peger mod et neuralt grundlag for intersubjektiviteten.

Følgende post er et uddrag fra mit speciale omkring selvoplevelse. Afhandlingen kan hentes i sin fulde længde via dette link.

På universitetet i Parma lagde et hold af neurofysiologer ledet af Vittorio Gallese og Giacomo Rizzolatti sidst i 90’erne grunden for, hvad Ramachandran (2000) har profeteret vil være af samme betydning for psykologien som opdagelsen af DNA’et fik for biologien. Opdagelsen består i en identificering af en ny klasse af neuroner først lokaliseret i macaque abens premotoriske cortex klassificeret som F5. Få år tidligere havde holdet fundet at samme område var aktivt ved intentionelle og målorienterede operationer udført ved h.h.v. håndens og mundens arbejde. I opfølgende studier opdagede man, at samme klasse af neuroner var aktive hvis aben blev holdt i en passiv observerende rolle til lignende handlinger udført af en anden end den selv (Rizzolatti & Arbib, 1988). Neuronerne var ikke indstillet eller rettet mod genstandene, men mod vores målrettede og meningsfulde omgang med samme. Forskerne fandt med andre ord, at den selv samme handling, der resulterede i et givent neuralt fyringsmønster, når aben udførte den, omtrent altid ville resultere i det samme mønster, hvis aben så en anden udføre samme handling. Neuronerne blev i overensstemmelse med deres mimende egenskaber døbt spejlneuroner (mirror neurons).

Fadiga (her efter Motluk, 2001) var den første til at sandsynliggøre lignende neuroner i menneskehjernen ved at forfølge formodede motoriske følgeprocesser til neuronaktiviteten. Fadiga målte sine forsøgspersoners muskelspændingsniveau under observation af en anden persons handlinger. Han fandt, at under sådanne observationer var de muskler i forsøgspersonen svagt aktiverede, som var identiske med den uafhængigt handlende persons spændingsmønster. Hvor disse resultater gav formodning om spejlneuronernes eksistens i mennesker, var de imidlertid tavse om deres lokalisering.

En cerebral lokalitetsbestemmelse blev foretaget af holdet omkring Rizzolatti til Brocas område, der sammen med Wernickes område menes at være af største betydning for vores sproglige kapaciteter. Opdagelsen er yderligere interessant idet Brocas området betragtes som analog til F5 området i abehjernen, der associeres med den motoriske kontrol over hånden (Rizzolatti & Arbib, 1998). Det synes evident at nævnte, at resultaterne er af betragtelig interesse for undersøgelser og overvejelser over alle former for social eksistens, interdependens, intersubjektivitet, empati, kommunikation og selvoplevelser.

Med disse fund synes en vigtig neural base for en empatisk evne at vise sig. Det overraskende ved disse nye fund er ikke så meget at sådanne mekanismer eksisterer, som den grad af almenhed de synes at besidde. Det filosofiske problem om det fremmedpsykiske afmystificeres i en mimisk kropslig rationalitet. Kroppen er et levende udtryk der ved hver en bevægelser danner form, indhold og udtryk til et givent forsæt. Vi er til stadighed udleveret til og indfoldet i hin-andens mål og med; vi er hinandens udleverede. Relationen etableres og forløber som beskrevet udenom vores vilje og bevidsthed; samkvemmet kommer bag på og forud for os i mødet som en suveræn fordring.

Som nævnt er det menneskelige sprogcenter i hjernen, Brocas område, analog i sin anatomiske lokalisering til F5 i aben, som også anses for den fylogenetiske forløber herfor. Et interessant sammentræf. Hvad kan disse neuroner, hånden og sproget have med hinanden at gøre? Rizzolatti og Arbib (1998) foreslår, at spejlneuronerne har fungeret som katalysator mellem en given virksomhed og en formidlende eller kommunikerende relation artsfæller imellem. Kommunikation hviler i grunden på en delt forståelse afsender og modtager imellem. Modtageren må være opmærksom på kommunikationen, og afsenderen må vide at modtageren er åben for og evner en sådan udveksling. Spejlneuronerne kan vel tænkes at sætte os i stand til at imitere andres bevægelser (inkl. kompleks gestik og vokaliseringer) og nå en indre forståelse af deres bevæggrunde. Den første dialog var formentlig ikke nogen dialog som vi vanligvis forstår det, men en synlig empatisk kropslig spejling mellem to artsfæller. Spejlingen åbenbarede for begge væsner, at en fælles forståelse var etableret.

Nogle af de ovennævnte personer optræder i dette videoklip,
der giver en introduktion til opdagelsen.

Referencer:

Motluk, A. (2001). Read my mind. I: New Scientist, No2275. London.

Ramachandran, V. S. (2000). MIRROR NEURONS and imitation learning as the driving force behind “the great leap forward” in human evolution. I: Edge, http://www.edge.org/documents/archive/edge69.html

Rizzolatti G., Camarda R., Fogassi M., Gentilucci M., Luppino G. and Matelli M. (1988) “Functional organization of inferior area 6 in the macaque monkey: II. Area F5 and the control of distal movements”. I: Exp. Brain Res. 71: 491 507.

Rizzolatti, G. & Arbib, M. (1998). Language within our grasp. I: Trends in Neuroscience, vol. 21.

Man gror en hjerne i Schweitz

Et netværk af kunstige nerver opbygges i en Schweizisk supercomputer. Målet er at opbygge en komplet computerbaseret model af den menneskelige hjerne, celle for celle. Projektet blev skudt i gang i 2005 af EPFL (The Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) og IBM under overskriften, Blue Brain. Ambitionen, at bygge en model over hjernen, der vil fungere nøjagtigt som den menneskelige hjerne, er måske den største opgave noget team af videnskabsfolk nogensinde har stillet sig selv, inklusiv kortlægningen af det menneskelige genom. Programmet, der skal simulere hjernen understøttes af en af verdens kraftigste supercomputere leveret af IBM, den såkaldte Blue Gene. Aktuelt er over 10.000 chips forbundet i et netværk, hvor hver enkelt chip via komplekse beregninger fungere som én enkelt neuron. Med hjernens over 100 milliarder celler synes projektet absurd og dødsdømt på forhånd, men projektets leder, Henry Markram, forventer at præsentere en komplet fungerende model i årene umiddelbart efter 2015. Det er forskernes ambition med Blue Brain, at løse det klassiske spørgsmål om, hvordan bevidstheden opstår fra stoffet. Skulle projektet bærer frugt, vil man samtidig råde over en model, der kan reproducere funktioner det virkelige organ og underkastes eksperimenter man ellers ikke ville kunne udføre samt bekræfte eller afkræfte forskellige teorier og hjernens funktion. I bevægelsen mod en komplet simulering af den menneskelige hjerne begynder forskerne med en simulering af en lille del af rottens hjerne, cortical column, som mennesket også indeholder. Og det synes at virke; den simulerede del opfører sig som sit virkelig modstykke.
Jeg synes det her er virkelig virkelig vildt. Hvis projektet lykkedes, og det tror jeg det gør før eller siden, vil systemet opnå bevidsthed og liv, som vi for store dele forstår det. Hvordan skal man forholde sig til en kunstig skabt bevidsthed, der realiseres via 10.000 computere distribueret over et par fodboldbaner? Hvilke rettigheder vil skulle gælde for en sådan bevidsthed? – og vil man overhovedet kunne forsvare at udføre eksperimenter på et oplevende system? Og hvad hvis det slap løs? Vi er nogle der husker Skynet fra The Terminator …

For en god og uddybende beretning om projektet læs Spiegels artikel her

Test din hjerne

The Brain Recource Company har for nylig lanceret en kognitiv test, som de har udviklet i samarbejde med  Alliance for Aging Research. Selskabet tilbyder interesserede at måle deres hukommelse, evne til at processere og kontrollere kompleks information, koncentrationsevne, sprogevner (engelsk!) samt ens evne til at processere emotionelt materiale. Testen er annonym og gratis indtil 14. maj 2007 og tage omkring 40 minutter at gennemføre.

Inden man kan begynde, skal man dog hente et program ned, der understøtter testen. Når man har gennemført alle 
prøverne bliver testresultatet tilsendt en via mail. Raporten kan eksempelvis se sådan ud (ikke min!):

The Brain Rescource Company understreger at testen er et screenings redskab, der ikke kan eller bør anvenders til at stille diagnose, behandle, forebygge  eller helbrede nogen form for sundhedsproblemer.

Der er endvidere vigtigt at bemærke, at testen er udviklet til engelsksprogede, hvilket vil komprimitere dens validitet i forhold til personer med dansk som modersmål.

Er du stadig interesseret, finder du adgang til testen her (kassen i højre side af skærmbilledet).

Det indre ur og bipolar lidelse

Et team af forskere fra USA har isoleret en gruppe af gener, der tegner til at være af afgørende betydning for udviklingen af bipolar lidelse (manio-depressiv sygdom) og særligt de maniske episoder. Forsøgene er gennemført på mus, der via genmanipulation har fået fjeret en gruppe af gener, de såkaldte ‘klokkegener’ (clock genes), der er styrende for den cirkadiske (daglige) rytme i musens mangefacettede biologiske processer. Klokkegenerne er for mus såvel som for mennesker regulerende for, hvornår vi er vågne, spiser, kropstemperatur, hormonniveauer, blodtryk, hjerteaktivitet m.m.  Uden klokkegenerne var musene hyperaktive, de sov mindre, udviste større risiko-betonet adfærd  samt øget sensitivitet ovefor belønnings-effekter af stoffer som kokain og sukker.  Symptomerne bærer en slående lighed til den mani, som personer med bipolar lidelser kan opleve. Forskerne forsøgte dernæst af behandle musene for deres mani-ligende symptomer med litium, der er et stemningsstabiliserende psykofarmaka, der ofte anvendes i den medicinske behandling af bipolar lidelse. Efter stabil behandling med litium opnåede størstedele af musene et normalt adfærdsmønster. Endelig gav forskerne musene det tabte klokkegen tilbage, men alene til den specifikke region i hjernen, hypothalamus, der huser de såkaldte dopamin-celler. Dopamin er et neurotransmitterstof, der er associeret med hjernens “belønningssystem”, der sørger for, at aktiviteter, som tilfredsstiller menneskers fysiske og emotionelle behov, bliver belønnet med en lystfølelse, hvilket gør, at man får en trang til at gentage aktiviteten f.eks. madlavning, at dyrke sex m.m. Ved injektionen af klokkegenet i hypothalamus vendte musene også tilbage til et normalt adfærdsmønster.

Herved har man underbygget klokkegenets centrale betydning for adfærden via dets rolle i reguleringen af  dopaminudskillelsen for specifikke områder i hjernen. Samtidig har man nu en mere komplet model for, hvordan manier kan opstå, hvilket er af afgørende betydning for udviklingen af effektive behandlingsmetoder.

Hjerne-Pacemaker til behandling af Parkinson

Subkortikal hjerne-stimulation eller Deep Brain Stimulation (DBS) et betegnelsen for et neurokiririsk indgreb, hvor en hjerne-pacemaker implanteres under kragebenet med strømførende elektroder ført dybt ind i specifikke områder af hjernevævet.  Indgrebet er på eksperimentel basis blevet praktiseret siden 1999 i USA. Indgrebet er til dato hyppigst blevet bragt i anvendelse overfor personer, der lider af epilepsi eller parkinsons sygdom, men har også været forsøgt ved svær depression, tourettes syndrom samt obsessiv-kompulsiv tilstand.

WIRED bragte for nylig en enestående artikel forfattet af en mand med parkinson, der undergik BDS. Artiklen er en gribende og informativ indføring i en enkelt mands oplevelse med en meget svær sygdom samt hvordan man helt konkret gennemfører et sådan indgreb.

Parkinson sygdom er en neural betinget degenerativ lidelse, der rammer centralnervesystemet og som bla. viser sig ved rystelser, stivhed, vanskeligheder forbundet med bevægelse, talevanskeligheder, hukommelsesbesvær, depression og svigtende initiativ.  Det er en central hypotese, at parkinson forudsager celledød i substantia nigra , der er ansvarlig for produktionen af det essentielle neurotransmitter-stof, dopamin. Uden tilstrækkelig dopamin, vil man begynde at frembyde symptomer svarende til de ovennævnte. Desværre kan man ikke behandle tilstanden med kunstigt at tilføre dopamin, da det ikke kan krydse den såkaldte blod-hjerne barriere, der beskytter hjernen imod bakterier o.lign. Istedet medicinerer man med Levodopa, der er et dopamin-ligende stof, der er småt nok til at krydse barrieren.  Levodopa er hjælpsom, men langt fra en effektiv behandling og giver selv anledning til en række bivirkninger. Ved DBS omgås den svigtende dopamin-produktion ved at føre elektroder direkte ned i et område kaldet den subthalamiske kerne (se billedet overfor), der er særligt associeret med motor control (bevægelse), tænkning, følelser og læring. Ved at sende små elektriske impulser ind i den
subthalamiske kerne genvider sygdomsramte ofte store dele
af deres førelighed, humør, sproglige evner m.m. Behandlingen kan  er ingen helbredelse idet den neurale degeneration fortsætter og med tiden vil slå igennem med sin kendte symptomatologi.

Hjerne-scanninger afslører dine intentioner

 

Et hold af neurologer har i en række forsøg vist, at de med relativ stor sikkerhed kan aflæse personers handleintentioner. Teamet ledet af John-Dylan Haynes  fandt ved hjælp af hjernescanninger (fMRI) og komplekse statistiske analyser, at diskrete forskelle i neurale aktivitetsmønstre lokaliseret i frontallapperne  kunne bestemmes OG knyttes til specifikke intentioner.

I eksperimentet blev forsøgsdeltagerne bedt om for sig selv af deslutte sig for, hvorvidt de ville addere eller subtrahere to tal, som blev præsenteret efter de havde truffet deres valg. Kort tid herefter blev forsøgspersonen præsenteret for en responstarvle med i alt fire tal, hvoraf de to udgjorde summen af h.h.v. additionen og subtraktionen. De to øvrige tal var tilfældige.  Alle tallene var tilfældigt placeret på tarvlen og skiftede vilkårligt position fra regneopgave til regneopgave. Forsøgspersonen blev herefter instrueret i, at tykke på en een af fire knapper, der matchede resultatet af deres anvendte regneoperation (og afslørede herved deres tidligere intention).  Forskerne var interesseret i deltagernes hjerneaktivitet efter de havde truffet deres valg m.h.t. regneoperation men før tilsynekomsten af de to numre, der skulle regnes på. Det viste sig, at specifikke aktivitetsmønster i områder af den præfrontale cortex forudsagde med 70 pct.s sikkerhed, hvorvidt forsøgsdeltageren, hvade besluttet sig for at addere eller subtrahere.

Der er endnu meget langt til at kunne forudsige mere komplekse handleintentioner, men bevægelsen er utvivlsomt sat igang imod at kunne aflæse folks intentioner, tilbøjligheder, tanker, drømme osv. Applikationerne er vidtstrakte: Forfinede løgnedetektorer, tankekrontrollerede computere og maskiner til hjælp for os alle og måske især fysisk handicappede . Fik du forresten set Minority Report?

Indgang til forskningsartiklen her

Cyborg

 

Moderne videnskab og teknologi bringer os hastigt i retning af en sammensmeltning af menneske og maskine – hvis du var i tvivl. Vi er allerede fortrolige med pacemakere, insulinpumper, kontaktlinser og høreapparater. Teknologiske produkter, der alle fungerer som en integreret funktionel del af den biologiske organisme og som vi enten ikke kan leve uden eller som kompensere for svigtende biologiske kapaciteter. I denne forstand er cyborgs allerede en socioteknisk realitet. 

Claudia Mitchell (jf. billede ovenfor), en ung amerikansk kvinde, der mistede sin arm i en motorcykelulykke, er i centrum for en nyudvikling indenfor proteser, der for alvor bekræftiger dette forhold. Qua den stigende evne til at afkode signaler fra det område i hjernen, hvorfra impulser til bevægeapparatet udgår og udviklingen af sensorisk feedback fra neurale proteser, kan Mitchell ved tankens kraft kontrollere sin kunstige arm og opleve tryk, materialers tekstur og temperatur via protesen  (Kilde: The Guardian).

Mindball

Mindball er et fantastisk brætspil, hvor to spillere konkurrere mod hinanden via hjernebølger. Et bånd om hovedet på hver spiller registrerer spillernes EEG. Den mest afslappede af de to spillere sætter bolden i bevægelse imod modstandens ende af bordet og vinder spillet, når målstregen krydses.

De hjernebølger, der sætter bolden i bevægelse er alfa-bølger. Alfa-bølger er til stede, når du er særligt afslappet, men ved fuld bevidsthed.

Jeg er i skrivende stund gået i stald med Promotor Mogens Palle for at sætte en Mindball-fight op mellem Dalai Lama og Flipper –  place yout bets!