.Az álom funkcioja. í

Átírás

1 .FRANCIS CRICK - GRAEME MITCHISON..Az álom funkcioja. í Fordította: Kovács Ilona Elméletünk szerint az álom (pontosabban az alvás gyors szemmozgással járó szakaszának) funkciója, hogy kitörölje a nemkívánatos kölcsönhatásokat az agykéreg sejthálózataiból. Föltesszük, hogy a törlést fordított tanulási mechanizmus hajtja végre álomalvás alatt, s hogy a tudattalan álom agyi mintázata nem er södik, hanem gyengül az álmodás során. Az álom mindig is foglalkoztatta az embert. Természetes tehát, hogy célt és fontosságot tulajdonítunk neki. Minden éjjel álmodunk egy-két órán keresztül, a legtöbb álmunkra mégsem emlékszünk. Korábbi gondolkodók nem tudtak err l, például Freud sem. A modern elméletek (melyekr l nem számolunk be részletesen) általában energiameg rz, -regeneráló szerepet tulajdonítanak az alvásnak és az álomnak, az agy biokémiai újjáépülését vagy a tárolt információ újjászervezését feltételezve. Sokféle alvás létezik. Az álommal, illetve gyors szemmozgással (rapid eye-movement, a továbbiak- REM) járó álomperiódus f ként eml söknél és madaraknál található meg. Összefüggésben van az állandó bels h mérséklettel és az agykéreg evolúciós kialakulásával. Olyan sok id t töltünk ebben a furcsa állapotban, hogy ez mindenképpen fontosnak t nik. A REM alvásra új magyarázatot kínálunk. Abból indulunk ki, hogy az eml söknél a kérgi rendszer (az agykéreg és néhány hozzá tartozó kéregalatti strúktúra) gazdagon összekötött sejtek hálózatának tekinthet, melyben a kölcsönös serkentés változatos állapotai jönnek létre. Ilyen rendszerekben nagy valószín séggel alakulnak ki nemkívánatos vagy parazita viselkedésmódok, részben az agy érése, részben tapasztalatok módosító hatása következtében. Feltevésünk szerint a parazita állapotokat különleges mechanizmus veszi észre és nyomja el a REM alvás alatt. Az aktív tisztogató mechanizmus a tanulás ellentettje, fordított tanulásnak (unlearning), illetve aktív felejtésnek fogjuk nevezni. Az alábbiakban err l a mechanizmusról számolunk be. Véleményünk szerint aktív felejtés nélkül az eml s agykéreg nem m ködne hatékonyan. Az agykéreggel kapcsolatos elképzeléseinket írjuk le az els, ideghálózatokról szóló rövid beszámolóban, majd körvonalazzuk a REM alvásról tudottakat. 1,2 Ezek után az általunk ajánlott mechanizmusról s lehetséges vizsgálati módjairól írunk. Végül elképzeléseink következményeit tárgyaljuk. AZ AGYKÉREG A kéreg két elkülönül idegszövet darabot tartalmaz a fej két oldalán. A jellegzetes, réteges szerkezettel rendelkez neocortexet (filogenetikusan legújabb agykéregrész) csak eml sökben találjuk meg, 3 bár madaraknál is létezik hasonló struktúra. A testsúlyhoz viszonyított arányát tekintve az emberszabású majmok neocortexe nagyobb, mint a többi eml sé, s az ember neocortexe nagyobb, mint a többi f eml sé. Az emberi agy igen nagy része neocortex. A kéreg eltér területei különböz funkciót töltenek be, egyes területek látással, mások a tapintással kapcsolatosak, és így tovább. Megint más terüle- Nature, Jul. 14. (304), pp

2 Francis Crick Graeme Mitchison tek nem annyira egyes érzékleti modalitásokból származó, mint inkább komplex információval foglalkoznak. A neocortex pontos funkciója nem ismert, de valószín leg szoros kapcsolatban áll magasabb szint mentális m ködésekkel. Igen valószín, hogy valamilyen jellegzetes funkció betöltésére alakult ki. A neocortex tanulmányozása során szembeötl az idegsejtek axonnyúlványainak nagy száma (ami nem igaz például a thalamus esetében). Az egyes kéregterületeken belüli szinapszisok többsége lokális axonokból ered, melyek az adott területen belül futnak. Bizonyíték van arra is, hogy a kérgi szinapszisok többsége serkent típusú, ami a kéreg önmagát serkent m ködési készségére utal. A kéreg egyes részei valóban képesek nagy amplitúdójú instabil állapotba kerülni bizonyos körülmények között, 4 mint például epilepszia, migrén és kábítószer által kiváltott hallucinációk alatt. 5 IDEGHÁLÓ- ZATOK Az álom: az élet fenntartója? Az éjszakai álom furcsa állapot: ilyenkor agyi aktivitásunk felfokozott, izmaink ernyedtek, s érzékszerveink ki vannak kapcsolva. Tudunk arról, hogy szoktunk álmodni, de magunkon nem tudjuk nyomon követni, hogy pontosan mennyit, mikor és mit. Mindannyian hajlamosak vagyunk értelmezni álmainkat még akár néhány, nehezen felidézhet emlékfoszlány alapján is, mintha azok agyunk mélyen lév titkos zugaiból származnának. A legnépszer bb álomértelmezéseket s az értelmezés f módszerét természetesen Freudtól örököltük. Az álomtartalomról szóló freudi elmélet az álmot igen fontos lelki m ködésnek tartja, s az álomban megélt élményeknek rendezett szerkezetet és jelentést tulajdonít. A freudi elmélet szerint a tudatosuló álomtartalom olyan, mint a jéghegy csúcsa, s az elfojtott igazi tartalom csupán hosszas analitikus er feszítések révén tárható fel. A felszín alatt lapuló freudi jéghegy általában a tudatos személy számára tiltott, sokszor gyermeteg vágyakat rejteget, s mint ilyen, a pszichoanalízis fontos témája. Valóban freudi géniusz kellett ahhoz, hogy egy olyan jelenseget, mint az álom, koherens rendszerbe szervezzen. Az álom ugyanis legalább kétszeresen szubjektív. Rendelkezik azzal a vonatkozással, ami miatt szubjektívnak nevezzük élményeinket ( nem tudom, hogy a te pirosod ugyanolyan-e, mint az én piro- 178 Mi lehet egy ilyen gazdagon összekötött sejthálózatnak a funkciója? Lehetséges például, hogy asszociációk tárolása. Tegyük fel, hogy egy adott eseményt egy sejtcsoporton belüli adott alcsoport aktivitása reprezentál. Amennyiben az eseménnyel kapcsolatos valamennyi sejt kölcsönös szinapszisokat formál, akkor az esemény egy részletének megjelenésekor a szinapszisok révén a teljes alcsoport aktiválódni fog. Számos elméleti tanulmány tárgyalja az ilyen termeszet ideghálózatokat. 6 E modellek szerint az információt a szinapszisok er ssége és esetleg a sejt tüzelési küszöbe tárolja. Bár a hálózat pontos viselkedése természetszer leg az adott modell részletein múlik, bizonyos általános tulajdonságok már a legegyszer bb modellekben is látszanak. A tárolt asszociációk nem kötik az egyes tételeket meghatározott helyekhez, mint az a digitális számítógépben történik. Ehelyett az információ: (1) Szétosztott: egy adott információtöredék nagyon sok szinapszison van szétosztva. (2) Ellenálló: az információ nem vész el, amikor a rendszerben új szinapszisokat hozunk létre vagy régieket veszünk el. (3) Átfed : egyetlen szinapszis több elkülönült információtöredék tárolásában is részt vehet. Egy megfelel en megtervezett hálózat tanítható (vagyis a szinapszisok er ssége szabályozható), tehát egy adott inger (axonális tüzelési mintázat) esetén megfelel választ (újabb axonális tüzelési mintázatot) tud létrehozni. Bizonyos általános tulajdonságok ki szoktak alakulni tanulás során: (1) kiegészítés: részlegesen adott inger esetén képes a teljes válasz létrehozására. 7 Számítógépes zsargonnal, a memória tartalom címezhet. (2) Osztályozás: több asszociációhoz köt d inger esetén olyan választ tud létrehozni, amely kombinálja a lehetséges válaszok közös tulajdonságait. A fenti hálózatok egyik hibája, hogy túlcsordulnak, ha túl sok különböz aszszociációs mintát próbálunk egyszerre tárolni bennük, vagy ha a tárolt mintázatok túlságosan átfed ek. Ez a tárolás átfed jellegéb l fakad. A túlterhelt hálózat viselkedése attól függ, hogy milyen a hálózat pontos szerkezete, de vannak általánosan kialakuló jellegzetességek. (1) A hálózat furcsa, bizarr aszszociációkat hoz létre ( fantázia ). (2) A hálózat mindig ugyanabba az állapotba kerül az ingert l függetlenül ( megszállottság ). (3) Egyes hálózatok, különösen a visszacsatolással rendelkez k, olyan ingerekre is reagálnak, amelyekre normálisan nem szoktak ( hallucináció ). Álom-hipotézisünket a fenti, kísérleti jelleg, idealizált elmélettel kell összevetnünk. Amennyiben a kéreg az embriogenezis során pontosan el re meghatározott szinaptikus kapcsolatokat építene ki, a kérgi hálózatok parazita állapotainak kiirtását maguk a gének meg tudnák oldani. Igaz ugyan, hogy vannak adatok a kérgi huzalozás specifikusságára, mégis sokkal valószín bb, hogy a szinaptikus kapcsolatok többsége, ezek pontos helye és er ssége, nagyjából véletlenszer en alakul ki, és a tapasztalatok által újradefiniálódik. Ez majdhogy-

3 nem szükségszer a nagy tömeg új információt elsajátítani képes él lényeknél. Tehát valószín, hogy mind a kéreg érése során, mind a feln tt élet élményeivel való találkozáskor elkerülhetetlenül kialakulnak parazita állapotok. Hogy lehet a parazita állapotokat megszüntetni? Feltevésünk a következ. A f bemeneteket és kimeneteket ki kell kapcsolni, hogy a rendszer izolálttá váljék. Ezután bels forrásból jöv random aktivitást kell ráültetni, hogy a parazita módok aktiválódjanak, különösen, akkor, amikor a serkentés és gátlás általános egyensúlya id legesen felborul a serkentés javára. Majd szükség van egy mechanizmusra, amely a potenciálisan parazita állapotokat kiirtja. Már ez a durva közelítés is emlékeztet a REM alvásra és a vele kapcsolatos hallucinációszer álmokra. REM ALVÁS 1950-ben fedezték fel, hogy az alvásnak két f típusa van. Az alvás REM (másnéven paradox) fázisa váltakozik a nem-rem típusú (más néven lassú hullámú vagy ortodox) fázissal, melynek általában négy, egyre mélyül szakaszát különítik el. A REM periódusok alatt az alvó izmai, f ként a fej és nyak izmai, elengedettebbek, mint nem REM alvás alatt. Az elektroencefalogrammal (EEG), és a gyors szemmozgások regisztrálásával megfigyelt agy igen aktívnak t nik, az éber állapothoz hasonlóan. Ugyanakkor az agytörzs monoamin termel idegsejtjeinek aktivitása er sen lecsökken, az éber állapotra jellemz aktivitás néhány százalékára. 9 A következ lényeges különbség a REM és a nem REM típusú alvás között az álommal kapcsolatos. Az a néhány álom, amely az alvás nem REM periódusa alatt jön létre, leginkább gondolatokra emlékeztet. REM alvás alatt azonban egyrészt sokkal nagyobb gyakorisággal fordulnak el álmok, másrészt általában igen élénk érzékleti jellegük, s illogikus, epizodikus természetük van, amint az mindannyiunk számára ismer s. A feln tt éjszakánként általában másfél-két órát tölt több részletben REM alvással. A REM som ), ezenkívül a legtöbb álom a szubjektum számára is szubjektív ( tudom, hogy én álmodtam, de nem férek hozzá az álmom tartalmához ). Azért érdekes e fokozott szubjektív jelleg, mert a természettudományos megközelítések számára fokozottan hozzáférhetetlenné teszi az álmodást, mint jelenséget. Talán ezzel is magyarázható, hogy nincs még egy olyan m ködésünk, amely annyira gyökeresen eltér tudományos értelmezésekre adna alapot, mint az álom. Gondoljunk csak bele, a napból több órat kitev tevékenységr l van szó, s mégsem tudjuk igazán, mi célt szolgál. E két tanulmány (ld. a következ cikket: Barinaga:Lehet, hogy az alvás a tanulást szolgálja? Új kísérletek szerint igen.) tudományos érvelésekre, s bizonyítékokra alapozott, az álom lehetséges funkcióival kapcsolatos áttekintés. Az els ben megfogalmazott hipotézis szerint álmodás alatt felejtjük el azt a sok fölösleges dolgot, ami napközben megragad a fejünkben, a második feltevés szerint pedig álmodás alatt rögzítjük a nap fontos eseményeit. Francis H. C. Crick J.D. Watson-al és M.H. F. Wilkins-el 1962-ben Nobel-díjat kapott a DNS szerkezetének s az életben betöltött szerepének feltárásáért. Kovács Ilona 179 Az álom funkciója periódus alatt fellép álmok nagy része nem tudatosul, az álmokra csak akkor emlékszünk, ha éppen álmodás közben ébresztenek fel bennünket. Általában még az álomra való emlékezés is csak átmeneti jelleg, s az emlék gyorsan halványul, ha nem teszünk külön er feszítést a meg rzésére. Igen érdekes, hogy az újszülött ember akár 8 órát is tölthet REM alvással. 10 Arra is van bizonyíték, hogy méhen belül, különösen a terhesség harmadik harmadában, a REM periódus meg ennél is gyakoribb. A születés el tt és után mutatkozó fokozott REM alvás más eml söknél is megtalálható. Minden megvizsgált eml s rendelkezik REM alvással, beleértve az erszényeseket, mint például az oposszum EEG vizsgálattal még a szemeit aligalig mozgató vakondnál is kimutatható REM. Madaraknak is van REM periódusuk, igaz, hogy nagyon kevés, körülbelül alvási idejuk 5%-a. 13 Hüll knél, kétélt eknél és halaknál nem találtak meggy z, REM-re utaló EEG jeleket. Ha a REM alvást néhány éjszakán át megvonják (megengedve a nem REM típusú alvást), az elkövetkez éjszakák során megn a REM aránya Mindezek alapján a REM alvásnak fontos szerepe kell, hogy legyen, legalábbis az eml söknél. Mivel az álmok többségére nem emlékszünk, az álom funkciója valószín leg inkább a tudattalan álmodással azaz a felébredés nélküli REM alvással áll kapcsolatban, mint azzal a néhány álommal, amelyet fel tudunk idézni. Kimutatták, hogy REM alvás alatt az agytörzs periodikusan és er sen aktiválja az el agyat. Ez az agytörzsi aktivitás még agykéreg hiányában is fellép. Hobson és McCarley 16 Jouvet 17 úttör munkáját követ en azt feltételezte, hogy létezik egy álom állapot generátor, mely az agytörzs reticularis állományában van (nem eldöntött, hogy pontosan mely sejtcsoportok is vesznek részt benne). A rendszer úgynevezett PGO hullámokat hoz létre. Hobson és McCarley szerint ezek a sejtek felel sek a gyors szemmozgásokért és a hallucinációszer álmokban ismétl d en fellép új témákért. A mi feltevésünk is ezen alapszik.

4 Francis Crick Graeme Mitchison Összefoglalva, a felsorolt adatok szerint a REM alvás alatt az agy el van szigetelve normális ingereit l és kimeneti csatornáitól. Az agy igen aktív, s ezt az aktivitást az agytörzsb l jöv nem specifikus jelek váltják ki. Az aktivitás a nem tudatos álom létrejöttével kapcsolatos, amely csak az alvó felébresztésekor válik tudatossá. A FELTÉTELEZETT MECHANIZMUS Magyar nyelv irodalom az alvásról: Benedek György: Személyiségtípusok összefüggése, EEG, és alvási jellegzetességekkel. In: Balogh Tibor (szerk.): Személyiségkoncepciók. Akadémiai kiadó, 1990, Gergely Lajos: Álomstílusok és az álmodás pszichológiája. I-II. Pszichológia, 1985 (5), 1-2. Goldschmidt Dénes és Halász Péter: Alvás, álom, álmatlanság, 1983, Medicina, Budapest. Halász Péter: Alvás és alvászavarok, 1982, Medicina, Budapest. Kulcsár Zsuzsanna: Álomfunkció-hipotézisek a modern alváskutatásban. Magyar Pszichológiai Szemle, 1975, (32), Kulcsár Zsuzsanna: Újabb eredmények az alvás paradox (REM) fázisával kapcsolatban, 1971, Magyar Pszichológiai Szemle, (2), Szükségünk van egy olyan mechanizmusra, amely hangolni tudja a kérgi rendszert, mégpedig az agyi érés során létrejöv és az élmények nyomán keletkez változásokat követ parazita állapotok megszüntetésével. Az általunk feltételezett mechanizmus az el agynak az agytörzsb l jöv, nagyjából random ingerlésén alapszik, mely felébreszti az agy korábban említett parazita állapotait, különösen azokat, amelyek strukturált, specifikus jelek helyett random zaj hatására aktiválódnak. Feltesszük továbbá, hogy létezik aktív felejtési mechanizmus, mely úgy módosítja a kéreg m ködését, hogy a parazita állapotok aktiválása csökkenjen (például az egyedi szinapszisok er sségének csökkentésével). Emlékezéshez a szinaptikus er sség növelésére, míg fordított tanuláshoz azok csökkentésére van szükség. Még egyszer bben megfogalmazva azt állítjuk, hogy REM alvás alatt a tudattalan álmok aktív felejtése történik. Álmodunk, hogy felejteni tudjunk. Cikkünk els változatának benyújtása után tudtuk meg, hogy Dr. John Hopfield és munkatársai t lünk függetlenül szintén eljutottak az aktív felejtés fogalmához, bár nem az álommal kapcsolatban. Ugyanebben a kötetben taláható az a munkájuk, 18 amely bemutatja, hogy egy er sen idealizált ideghálózat teljesítménye valóban javul, ha az aktív felejtés be van építve. Az aktív felejtés kiegyenlíti a tárolt emlékek hozzáférhet ségét, és elfojtja a rossz nyomokat. Szimulációikat mi is megismételtük, és általános következtetéseiket meger sítettük. Hátra van azonban még annak feltárása, hogy az aktív felejtés hogyan m ködik realisztikusabb ideghálózatokban. Cikkünket Hopfieldék eredményeinek fényében módosítottuk. Meg kell jegyeznünk, hogy a szimuláció egyes lépéseire jutó fordított tanulás mértéke nagyon kicsiny volt (körülbelül 1%-a a teljes tanuláshoz szükségesnek), igaz ugyan, hogy a szimuláció többszáz lépésb l állt. Ez arra figyelmeztet, hogy a REM alvás alatt fellép változások egyenként igen kismérték ek lehetnek, de a hatások összeadódnak a PGO hullámok és az éjszakák ismétl dése során. Felmerülhet persze az ellenvetés, miszerint egyes kísérletekben kimutatták, hogy a REM a memória meg rzését segíti el, míg a fordított tanulás az emlék halványulását jelentené. Hopfieldnek és munkatársainak 18 eredményei szerint nem err l van szó. Fordított tanulás után a hálózat felidézési képessége pontosabb és egységesebb volt. Ha valóban létezik fordított tanulás, egy sereg kérdés merülhet fel vele kapcsolatban. Ugyanazon a mechanizmuson alapul, mint a normális tanulás (bármi legyen is az a mechanizmus), vagy egy speciális mechanizmusról van szó? Egyetlen adott agytörzsi struktúrával áll kapcsolatban? Az is lehetséges, hogy a fordított tanulás kismértékben mindig jelen van, de az agytörzs egy vagy több diffúz rendszere által létrehozott pozitív plaszticitás általában elnyomja. Amikor ezeknek a rendszereknek az aktivitása gyengébb, mint például REM alvás alatt, 19 a fennmaradó fordított tanulás ellenállás nélkül tudja kifejteni hatását, legalábbis az újonnan módosított szinapszisokon. Elméletünk legegyszer bb megfogalmazása szerint, az agyban nincs intelligens felülbíráló személy, aki eldönti, hogy melyik aktivitás-mintázat maradjon fenn, és melyik legyen elnyomva. A választást az el agy teszi meg az agytörzs nem specifikus jeleire adott válasz révén. Általánosan fogalmazva, az agytörzs lead egy véletlenszer lövéssorozatot, s minden ebb l származó aktivitás elnyomás alá kerül. Természetesen lehetne bonyolultabb mechanizmust is feltételezni. Létezhetne például, különösen

5 a korai fejl dés szakaszában egy, a REM alváskor megjelen, el re beépített tesztel program, mely egy felülbíráló program segítségével döntene a tárolásról illetve törlésr l a teszt eredményének függvényében. Sok ehhez hasonló javaslat született a múltban Amennyire tudjuk, eddig még senki sem vetette fel, hogy a tesztelési eljárás a parazita állapotok megszüntetését vonja maga után. Altalános hiedelem, hogy a tudattalan álom tartalma egy igen rövid idej memóriatárban tárolódik, és hogy a hosszú idej tárba való átrakás mechanizmusa nem m ködik álmodás alatt. Általában csak akkor tudunk álmaink tartalmáról, ha álmodás közben ébresztenek fel. Ha ezután odafigyelünk éppen megszakadt álmunkra, a hosszú idej tárba küldés mechanizmusa aktiválódhat. Ha ez nem történik meg, elfelejtjük álmunkat. Tehát elfelejthetjük álmunkat abban az értelemben, hogy tudjuk, hogy álmodtunk, de bizonytalanok vagyunk a tartalma fel l. Ez a sokat emlegett álomfelejtés nem feltétlenül jelent fordított tanulást. A fordított tanulás ugyanis aktív mechanizmus, amely nem egyszer en sikertelen a szinaptikus súlyok megváltoztatásában (vagy más, hosszú Angol nyelv irodalom: Challamel MJ: [Functions of paradoxical sleep and ontogenesis] Fonctions du sommeil paradoxal et ontogenèse. In: Neurophysiol Clin (1992 Jun) 22(2): Crick, Francis Koch C: The problem of consciousness. In: Sci Am (1992 Sep) 267(3):152-9 Crick, Francis Mitchison G: Neural networks and REM sleep. In: Biosci Rep (1988 Dec) 8(6):531-5 De Koninck J. Christ G. Rinfret N. Proulx G: Dreams during language learning: when and how is the new language integrated. In: Psychiatr J Univ Ott (1988 Jun) 13(2):72-4 Hopfield JJ Feinstein DI Palmer RG: Unlearning has a stabilizing effect in collective memories. In: Nature (1983 Jul 14-20) 304(5922):158-9 Horne JA McGrath MJ: The consolidation hypothesis for REM sleep function: stress and other confounding factors a review. In: Biol Psychol (1984 May) 18(3): Az álom funkciója idej változás létrehozásában), hanem igazán megváltoztatja ket. Tehát az álom nem egyszer en kifakul, hanem aktívan elfelejt dik, aminek következtében kisebb lesz jöv beli el fordulásának valószín sége. A fordított tanulás, illetve aktív felejtés terminusai nem egészen szerencsések, mivel azt foglalják magukban, hogy el ször meg kell tanulnunk valamit. Mi olyat tanul az embrió, amit el kell felejtenie? Szerintünk a fejl dés alatt a szinaptikus kapcsolatok kiépítésének nagyjából véletlenszer folyamata nagy valószín séggel produkál parazita módokat. Pontosan ezeket kell elfelejteni ahhoz, hogy jól m köd rendszert kapjunk. A visszatér álmok természetesen magyarázatot igényelnek. Ad hoc hipotézisünk err l az, hogy a visszatér álmok általában felébresztik az alvót, mivel sokszor szorongással párosulnak. Ennek hatására a tanulás el jelet vált, fordított tanulásból tanulásba fordul, s a rossz asszociációk fennmaradnak, tehát újra megjelenésük valószín vé válik. Ez persze feltételez valamiféle felülbírálót, de ennek csak az alvó ébresztése fel l kell döntenie. Tehát a visszatér álomnak két tulajdonsággal kell rendelkeznie. Kapcsolódnia kell egy parazita állapothoz, és fel kell ébresztenie az alvót, hogy az élénken tudjon rá emlékezni. Elméletünk eddig semmit nem mondott a nem REM típusú alvás funkciójáról. Az ekkor jelentkez álmok nem annyira hallucinációszer ek, mint a fordított tanulással kapcsolatosak. A nem REM szakasznak valószín leg helyreállító funkciója van, de ugyanígy szerepe lehet az információ feldolgozásban is. Szerepe lehet például az emléknyomok meger sítésében. Érdemes megjegyezni, hogy az éjszaka során jelentkez els REM periódust általában hosszú nem REM alvás el zi meg. AZ ELMÉLET TESZTELÉSE Amennyire meg tudjuk ítélni, elméletünk számos kísérleti adattal egybevág. A kérgi m ködéssel kapcsolatos kézenfekv hipotézissel kezdve, könnyedén megmagyarázza mind a feln ttkori, mind a fejl d agyban fellép REM alvást. A mi elméletünkön kívül nincs még egy, amely ugyanezt megtenné. Egy pusztán pszichológiai magyarázat (mint például Freudé) nem tudja megmagyarázni a méhen belüli élet során mutatkozó nagyarányú REM alvást, s nincs olyan fejl dés szempontú elmélet, amely megmondaná, hogy miért álmodunk olyan sokat még feln tt korban is. A mi elméletünk mindkett t értelmezi. Az álom hallucinációs természetével is összeegyeztethet. A REM alvás megvonásának hatásait már nehezebb értelmezni. Általánosan elfogadott, hogy a REM megvonása visszahatással jár kés bbi folyamatos alvás során a REM aránya megn a normálishoz képest. Elvárnánk, hogy a REM megvonása halluciná-

6 Francis Crick Graeme Mitchison ciókat idézzen el tehát zajra fellép, rendezett látási és hallási élményeket, és talán érzékcsalódásokat, valamint megszállottságot válthat ki. Erre is van némi bizonyíték, 25 de a hatások igen kicsik. 26 Ennek részben az az oka, hogy tökéletes REM megvonást nehéz hosszú ideig fenntartani. Egy-két hét után gyakorlatilag lehetetlen pontosan a REM beálltakor felébreszteni a kísérleti személyeket, így hoszszú távú kísérleteket nem is végeztek. Gondoljuk csak el, lehetne-e azt mondani hasonló táplálkozás megvonási kísérletek alapján, hogy a tápláléknak nincs fontos szerepe (mert nem tudjuk elég sokáig megvonni a táplálékot, és mert a táplálék fontosságára nézve nincs más bizonyítékunk)? Ugyanakkor állatkísérletekben a REM megvonás valóban lecsökkenti az elektrosokkal kiváltott kérgi instabilitás küszöbét, amint az el is várható. Embereknél a REM megvonása ingerlékenységet és a figyelem összpontosítás hiányát okozza. Koncentrációhiány fakadhat például abból, hogy a figyelmi mechanizmusnak a küszöb alatt munkáló parazita állapotok csillapításával kell foglalkoznia, melyek egyébként tudatos szintre jutnának. A REM megvonás következtében olyan érzések és vágyak is felszínre kerülhetnek, amelyek egyébként tudat alatt maradnanak, 31 s eluralkodhat a nappali álmodozás. 32 Nehéz megmagyarázni, hogy egyes szerek mint például a MAO (monoaminoxidáz) gátlók teljesen megszüntetik a REM alvást 33 anélkül, hogy felt n pszichés problémákat okoznának. Ezzel a problémával minden olyan elméletnek meg kell küzdenie, amely szerint a REM alvás fontos, hiszen ez minden egyéb érv és bizonyíték ellen szól. Csak annyit tudunk hozzátenni, hogy ezek a szerek olyan bonyolult mellékhatásokat idéznek el, amelyek félrevezetik a megfigyel t. A feltételezett tanulási mechanizmus közvetlen tesztelése igen nehéznek t nik. Bizonyítani kellene, hogy tudattalan álmaink (azok az álmok, amelyekre nem emlékszünk; és itt valójában új elnevezésre lenne szükség, mint pl. a mélyálmodás ) csökkentik a saját jöv beli el fordulási valószín ségüket. Ez messze meghaladja a ma ismert módszerek által kínált lehet ségeket. Érdekes lenne kideríteni, hogy vajon a különböz szerek, illetve a REM megvonás következtében fellép hallucináció küszöbe valóban lecsökken-e. Megint más megközelítés lehetne a fordított tanulási mechanizmus strukturális és kémiai velejáróinak kiderítése, de hogy ezt miként lehet megtenni, egyel re nem világos. Effajta bizonyítékok hiányában elméletünk spekulatívnak tekintend. Hasznos felfedezésekre juthatunk modellezéssel, bár ennek is megvannak a maga korlátai. Nehéz valószer modelleket építeni, és talán még ennél is nehezebb hatékonyan szimulálni ket, különösen, ha a hipotetikus idegháló valós méreteket ölt, s a számítási id kínosan hosszúvá válik. Ugyanakkor ezeknek az elméleti tanulmányoknak fel kell tárniuk olyan hálózattípusokat, amelyek el nyre tesznek szert az általunk feltételezett mechanizmus segítségével. A kérgi rendszerr l alkotott durva leírásunk finomításában is segíthetnek a modellek. Szintén új megközelítés lehet az összehasonlító tanulmányok használata. Létezik például egy olyan eml s, amely ugyan jól fejlett neocortexszel rendelkezik, 34 de egyáltalán nincs REM periódusa (legalábbis fiatal feln tt egyedekben), s normális nem REM alvást mutat. 35 Ez az állat az Ausztráliában él Echidna Tachyglossus aculeatus (tüskés hangyász). A hangyász és a kacsacs r eml s primitív, tojással szaporodó eml s. Griffiths 34 szerint...a Tachyglossus agya egyike a neurobiológia csodáinak. Elliott Smith-re 36 hivatkozik, aki 1902-ben ezt írta: Ennek az agynak az a legfurcsább tulajdonsága, hogy az agyféltekék hatalmasra n nek. [...] Igen nehéz belátni, hogy miért van szükség ekkora agyra. Griffiths hozzáteszi: A modern neurofiziológia sem tudja megmagyarázni, hogy miért van ekkora agyuk a hangyászoknak. A mi feltevésünk szerint a hangyászoknak azért ekkora az agyuk, mert a fordított tanulás nem tud segíteni a behangolásában. Idealizált neuronhálózatokkal végzett kísérletek szerint el lehet kerülni a hálózat túlcsordulását és megzavarodását, ha a hálózatot megnöveljuk. A hangyászt fogságban is lehet tanulmányozni. Érdemes lenne részletesebb viselkedési, idegélettani és anatómiai vizsgálatokban összehasonlítani más primitív elevenszül eml sökkel, mint például a REM periódussal rendelkez sündisznóval. Amennyiben a REM alvásnak fontos szerepe van, hiányának valamilyen formában meg kell mutatkoznia a hangyásznál. LEHETSÉGES KÖVETKEZ- MÉNYEK Állításaink, amennyiben körülbelül igazak, segíthetnek az eml sökre oly jellemz neocortex evolúciójának megértésében. Úgy t nik, hogy legalább két követelménye van annak, hogy egy jól szervezett 182

7 Az álom funkciója rendszer hatékonyan m ködjön: nagyjából egyenletes bels h mérséklet, amely megakadályozza, hogy h mérsékletingadozások zavarják meg a rendszer m ködését; valamint egy takarító mechanizmus, amely eltávolítja a parazita m ködéseket. Röviden, igen kifinomult neocortexünket REM álmok nélkül nem tudta volna létrehozni az evolúció. Amennyiben a javasolt fordított tanulási mechanizmus valóban létezik, felmerülhet a kérdés, hogy mi történik akkor, ha meghibásodik. A teljes meghibásodás olyan súlyos zavarokhoz vezethet majdhogynem állandó megszállottság vagy hibás, hallucinatorikus asszociációk, hogy ez az állapot valószín leg er s ellenkiválogatódást váltana ki. Részleges meghibásodás random zajra adott nemkívánt válaszokat hozhat létre, mint például hallucinációt, érzékcsalódást, rögeszmét és a skizofréniához hasonlatos állapotot. Korábban említettük, hogy kapcsolat állhat fenn a REM alvás és a skizofrénia között, de az adatok alapján úgy t nik, hogy a REM küls jegyei és a skizofrénia közötti kapcsolat igen gyenge, ha egyáltalán létezik. 37 Ugyanakkor részleges meghibásodás nem szükségszer en változtatja meg a REM alvás arányát, mivel a REM megjelenéséért felel s szabályozó mechanizmus nem feltétlenül esik egybe a fordított tanulás folyamatával. Tehát elképzelhet, hogy a skizofrénia bizonyos formái a fordított tanulás folyamatának meghibásodásával függenek össze. Modellünk alapján úgy t nik, hogy nem feltétlenül tanácsos az álmokra való emlékezést er ltetni, mivel ez a fajta visszaemlékezés olyan gondolatok fennmaradását támogatja, amelyeknek jobb elfelejt dniük. Ezek ugyanis pontosan azok a mintázatok, amelyeket kidobás céljából válogattunk ki. Végül hadd jegyezzük meg, hogy még ha elképzelésünk rossz is, és a természet nem hozta létre a feltételezett fordított tanulási mechanizmust, a folyamat mindenképpen hasznos lehet a mesterséges intelligencia területén, különösen olyan gépek számára, amelyek párhuzamos feldolgozást, tanulási mechanizmust s némi véletlenszer séget tartalmaznak. Jegyzetek 1. Hartmann, E.L. The Functions of Sleep (Yale Univeersity Press, London, 1973) 2. Cartwrigt, R.D. A Primer on Sleep and Dreaming (Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1978) 3. Scmitt, F.O., Worden F.G., Adelman, G. & Dennis, S.G. (eds) The Organization of the cerebral Cortex MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1981) 4. Ermentrout, G.B. & Cowan, J.D. Biol Cybernetics 34, (1979) 5. Siegel, R.K. Scient. Am. 237, (1977) 6. Palm, G. Neural Assamblies: An Alternative Approach to Artificial Intelligence (Springer, New York, 1982) 7. Kohonen, T. Associative Memory (Springer, New York, 1977) 8. Hinton G.E. & Anderson, J. (eds) Parallel Models of associative Memory (Erlbaum, Hillsdale, New Jersey, 1981) 9. Hobson, J.A., McCarley, R.W. & Nelson, J.P. J. Neurophysiol. 10. Roffwarg, H.P., Muzio, J.N. & Dement, W.C. Science 152, (1966) 11. Allison. T. & Van Twyver, H. Nat Hist. 79, (1970) 12. Allison, T. & Cichetti, D.V. Science 194, (1976) 13. Klein, M., Michel, F. & Jouvet, M. C.r. hebd. Séanc. Acad. Sci, Paris 158, (1964) 14. Dement, W. Science 131, (1960) 15. Kales, A., Hoedemacher, F., Jacobson, A. & Lichtenstein, E. Nature 204, (1964) 16. Hobson, J.A. & McCarley, R.W. Am. J. Psychiat. 134, (1977) 17. Jouvet, M. Arch. ital. Biol. 100, (1962) 18. Hopfield, J.J., Feinstein, D.I. & Palmer, R.G. Nature 304, (1983) 19. Newman, E.A. & Evans, C.R. Nature, 206, 534 (1965) 20. Gaarder, K. Arch. gen. Psychiat. 14, (1966) 21. Dewan, E.M. in Sleep and Dreaming (ed. Hartmann, E.) (Little-Brown, Boston, 1970). 22. Greenberg, R. & Pearlman, C. Persp. Biol. Med. 7, (1974) 23. Jouvet, M. Prog. Brain Res. 53, (1980). 24. Hobson, J.A. in Brain Mechanism and Perceptual Awareness (eds Pompeiano, O. & Marsan, C.A.) (Raven, New York, 1981) 25. Dement W. in Academy of Psychoanalysis: Science and Psychoanalysis Vol. 7 (ed. Masserman, J. ) (Grune and Stratton, New York, 1964) 26. Vogel, G.W. Arch. Gen. Psychiat, 18, (1968) 27. Cohen, H.B. and Dement, W.C. Scienece 150, (1965) 28. Hartmann, E., Marcus, J. & Leinhoff, A. Psychonom. Sci- 13, (1968). 29. Cohen, H., Thomas, J. & Dement, W.C. Brain Res. 19, (1970) 30. Cohen, H.B. & Dement, W.C. Brain Res. 22, (1970). 31. Greenberg, R., Pearlman, C., Fingar, R., Kantrowitz, J. & Kawliche, S. Br. J. med. Psychol. 43, 1-11 (1970) 32. Cartwright, R.D. & Ratzel, R.W. Arch. gen. Psychiat. 27, (1972). 33. Wyatt, R.J., Kupfer, D.J., Scott, J., Robinson, D.S. & Snyder, F. Psychopharmacologia 15, (1969) 34. Griffiths, M. The Biology of Monotremes (Academic, New York, 1978) 35. Allison, T., Van Twyner, H. & Goff, W.R. Arch. ital. biol. 110, (1972) 36. Smith, G.E. R. Coll. Surg. Mus. Cat Psychol. Ser. 2, (1902) 37. Vogel, G.W. & Traub, A.C. Arch. gen. Psychiat. 18, (1968) 183