Agyunk illúziók közül válogat

Azt látjuk, ami a legjobban beleillik az előzetes elvárásainkba.

Mindenki tudja, hogy a profi sport nem a testmozgásról vagy az egészségmegőrzésről szól, hanem „show business”. Az emberek szívesen nézik a játékosokat, amint ütik vagy rúgják a labdát. Ezért fizetni is hajlandók, sőt – és ez üzleti szempontból még fontosabb – hajlandók a meccs közben befogadni a reklámokat. A focipályákat már rég körbevették reklámtáblákkal – amelyek újabban hosszú képernyőként villódznak –, és a mezeken is a főszponzor logója virít. Nemrégiben rájött valaki, hogy a reklámokat sokkal közelebb lehet hozni a pályához, így eddig szűz felületek is pénzzé tehetők. Táblákat helyeztek el a kapuk két oldalán, alig egy méterre az alapvonal mögött. Csakhogy ez nagyon balesetveszélyes – gondolhatnánk –, hiszen gyakran előfordul, hogy egy becsúszó védő kint találja magát az alapvonalon kívül, és akkor biztosan beleütközik a táblába. És ekkor jön a meglepetés, ugyanis a játékosok nem felborítják a látszólag függőlegesen álló táblát, hanem rálépnek, és az továbbra is egyenesen áll. Ekkor eszmél rá a néző, hogy e hirdetések csak a fűre fektetett vásznak, amelyek ábráit direkt úgy tervezték és deformálták, hogy a tévékamera szemszögéből háromdimenziós reklámhordozónak tűnjenek.

A legnagyobb furcsaság csak ezután következik. Ugyanis a következő alkalommal, amikor egy másik játékos megint rálép e „táblákra”, újra ugyanúgy meglepődünk, és valahogy nem tudjuk hova tenni a látványt. Hiába tudtuk, hogy a tábla csak illúzió, agyunk továbbra is térbeli tárgyként értelmezte, és a látott jelenetet az elvárásai megsértéseként fogta föl.

Hogy mi lehet e jelenség neurobiológiai háttere, arra dolgozott ki átfogó elméletet az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban dolgozó Orbán Gergő és szerzőtársai. A teóriát részletező tanulmányukat pedig a világ egyik vezető idegtudományi szakfolyóiratában, a Neuronban publikálták.

„Átvizsgáltuk a tudományterületen született vizsgálatok eredményeit, és igyekeztünk olyan modellt alkotni, amely összességében magyarázza azokat a jelenségeket, melyeket az egymástól független kísérletekben feltártak – mondja Orbán Gergő. – Számos tanulmány leírta, hogy a különféle stimulusok (ingerek) hatására nemcsak az idegsejtek aktivitása különbözik, de más és más lesz az idegsejtek aktivitásának variabilitása. Ha egy stimulust megismételve más aktivitást mértek egy kísérletben, azt a korábbi elméletek zajként, tehát afféle működési hibaként értelmezték, szerintünk azonban a zaj mértéke nagyon fontos információtartalommal bír az ingerek felsőbb szintű agyi értelmezése számára.”

Az emberi agy működésének sok részlete mind a mai napig rejtély számunkra. A központi idegrendszerünk olyan tettekre képes látszólag megerőltetés nélkül, amelyekről a komputertudomány csak álmodik. Emiatt általánosan elterjedt nézet, hogy az agy tökéletes. Ennek az értelmezésnek azonban ellentmond az idegsejtek aktivitásában meglévő zaj – tehát azok a kisülések, amelyek értelmetlennek, hibásnak tűnnek, és ezáltal rontják a feldolgozás hatékonyságát. De a magyar kutatók elmélete szerint a zaj is hozzájárul ahhoz, hogy jól működjön az agy.

„A környezetünk megfigyelésekor agyunk nagy kihívással szembesül. Viszonylag kevés információból kell ugyanis magas szintű következtetéseket levonnia. A retinánkra vetülő kép kétdimenziós, az idegrendszer viszont háromdimenziós képet kreál belőle – magyarázza Orbán Gergő. – Egy síkbeli képpel elméletileg végtelen számú térbeli kép lehet kompatibilis. Hogy ezek közül végül melyiket választja az agyunk, abban van segítségére az alsóbb agyi szinteken, látás esetében például az elsődleges látókéregben, megjelenő zaj.”

A kutatók a gépiintelligencia-kutatásból jól tudják, hogy a bevitt adatokban megjelenő bizonytalanságot nem célszerű elkenni, hanem érdemes jeleníteni őket, mert ezzel további információhoz juthatunk. Ez konkrétan a látás idegi mechanizmusában úgy működhet, hogy az egyre magasabb szintű agyi látóközpontok az információ lehetséges értelmezéseihez mintegy valószínűségeket rendelnek. Egy ismerős arcról beugrik például, hogy szinte biztos, hogy egyik ismerősünk, de kisebb valószínűséggel az is előfordulhat, hogy a hozzá némileg hasonlító másik ismerősünk arca. Ez a bizonytalanság jelenik meg az idegsejtek zajaként. A zaj tehát azt biztosítja, hogy az idegsejtek hálózatai a lehetséges interpretációkat és valószínűségeiket is továbbítani tudják a feldolgozási hierarchia következő szintje felé. Az idegrendszer több lépésben mérlegeli a különböző lehetőségeket.

Mások végeztek olyan kísérleteket, amelynek során különféle élességű képeket mutattak a modellállatoknak, és közben figyelték agyi látóközpontjuk aktivitását. Azt találták, hogy minél kontrasztosabb – egyértelműbb – volt a látott kép, úgy csökkent az idegsejtek aktivitásának zaja is. Magyarul a zaj megfeleltethető a bizonytalanság mértékének. Az éles képek eszerint egyértelműen – és helyesen – értelmezhetők. Nos nem. Van ugyanis még egy faktor, amely erősen befolyásolja a látott kép értelmezési keretét: emlékeink, előfeltevéseink a világról.

„Amikor értelmezünk egy képet, agyunk felhasználja a világról felhalmozott tudást. A kétdimenziós ábrák, például a templomok kupoláját díszítő, dombormű hatású festmények értelmezésekor erősen hat idegrendszerünkre az az elvárás, hogy a világból érkező képi információ minden esetben háromdimenziós – folytatja Orbán Gergő. – A lehetséges hipotézisek közül így az fog nagyobb súlyt kapni, tehát agyunk azt tekinti valószínűbbnek, amely jobban illeszkedik a világról alkotott korábbi elképzeléseink közé. Nem is tudunk ez ellen tenni. Ha szeretnénk, ha nem, agyunk csak a már elsajátított kontextusokban értelmezi az információt, ebben az esetben térbelinek fogja látni a képet.”

A kutató hozzáteszi, hogy ezt az elméletet könnyen lehet alkalmazni a többi érzékelés, például a hallás vagy a tapintás agyi feldolgozására is. Sőt, a memória kódolásánál is hasonló elvek érvényesülhetnek. A teória a jövőben akár segíthet a hatékony mesterséges érzékszervek fejlesztésében is. Általánosságban igaz, hogy az alacsonyabb szintű agyműködést egyszerűbb gépi úton modellezni, mint a magasat – ez már a nevük alapján is sejthető. Ha egy beteg látása, esetleg hallása amiatt szenved károsodást, mert az elsődleges agyi központok nem működnek megfelelően, a funkciók működését – részben ez elmélet segítségével – hamarosan már számítógéppel is szimulálhatjuk és helyettesíthetjük.