Den dynamiske hjerne
Hvis man skal forstå hjernen, så er det bedst at starte med en tidlig og mere simpel version. En hjernecelle eller et neuron et på mange måder bare et relæ: Aktivering af neuronet “tænder” for noget andet på samme måde som aktivering af et relæ f.eks. tænder for en lampe. Relæet er følsomt overfor strøm, der aktiverer en kontakt. Det er grundlæggende bare en kontakt, der kan aktiveret med strøm. Når relæet er aktiveres føres der strøm til et eller flere andre relæer, lamper motorer eller andet. Ved at lade flere forskellige kilder aktivere det samme relæ og samme relæ aktivere og dermed styre flere forskellige elementer “downstream” kan man opbygge meget complicerede mekanismer. En computer er i princippet ikke andet end en minituariseret og udbygget version af dette: Millioner af små relæer (transistorer), der er koblet op i et arrangement, der fungerer som et “intelligent” mellemled mellem indlæsning og output.
I princippet er computeren stadig bare en relæstation. De tidlige versioner af hjernen, dvs. pattedyrshjernen i sine mere primitive former, var også bare en slags relæ-station. En afgørende begrænsning var at denne hjerne mest bare var et redskab og en metode til at reagere forskelligt på forskellige situationer. Lidt som en sensor for en lampe: I stedet for en kontakt bruges en sensor, der aktiverer lampen så snart noget bevæger sig i sensorens “synsfelt”. Dette er mere bekvemt og effektivt end en kontakt, der manuelt skal slås til og fra. Vores sanser er langt mere avancerede end en simpel bevægelses-sensor, men funktionen er i princippet den samme. Og har samme begrænsning: Funktionen er en en-til-en omsætning af den aktuelle situation.
Hvor primitivt dette er, kan ses ved sammenligning med menneskers adfærd: Hvor lampen altid blot reagerer på omstændigheder, så er menneskelig adfærd styret af forventninger, forestillinger, planlægning og gennemførelse af planlagt adfærd. Der er også en langt mere relevant omsætning af situationer i handling fordi disse situationer opfattes som basis for en række forventninger om, hvad der vil ske om lidt. Vi reagerer på gult lys ud fra en forståelse af hvad rødt lys betyder og at rødt lys følger få sekunder efter. Vi reagerer på gult lys som en repræsentation af en specifik fare. Og dette trin er afgørende for alle de avancerede funktioner af hjernen: Repræsentation af en ting som et tegn på noget andet og mere udgør kernen af al tænkning.
Der er tre nøgler til forståelsen af de eksekutive funktioner: tid, abstraktion og regulering af opmærksomhed. Hver af disse spiller en afgørende rolle for menneskets specielle evner.
Tid og hjerne
Den primitive hjerne er “låst” i nutiden og kan kun reagere på den aktuelle situation. Selv med denne begrænsning kan man effektivt styre adfærden hos primitive dyr i en kompliceret verden og opbygge komplicerede adfærdsmønstre. Men disse dyr vil altid være “statiske” funktioner af deres omgivelser: En okse er altid bare en okse og forandrer sig ikke ud over sin aldring og ernærningstilstand. Mennesket hjerne giver os en “dynamisk” håndtering af vores omgivelser, sådan at vi ikke længere barer reagerer på disse, man aktivt griber ind i disse og dermed skaber vores eget miljø.
Nøglen til hjernens dynamiske funktion er oprettelsen af tid, gennem hvilken forandring kan udfolde sig. En situation er ikke bare et isoleret faktum, men et punkt på en udvikling, der bevæger sig gennem tid og forandres undervejs. Ved at repræsentere forandringer over tid, bliver det muligt at se gult lys som et tegn på et snarligt rødt lys og snarlige trafikanter i fart.
Hvorfor dette “trick” er så avanceret deler sig i to spørgsmål:
Hvorfor er det ikke så ligetil at håndtere?
Og hvorfor har det store konsekvenser for vores adfærd og muligheder?
Vanskeligheden i at håndtere det tidlige perspektiv handler om “virtualitet”: Hvor en nutidig repræsentation altid har sine objekter repræsenteret i fysisk form, så mangler denne fysiske form i det tidslige perspektiv. Et fodspor repræsenterer at en fod har trådt eller træder i den bløde jord. Vores opfattelse af forbindelse kan starte på basis af repræsentationer af fødder og af fodspor og en synlig sammenkobling af de to. Derfra er det relativt simpel at lade den ene repræsentere den anden ved associeret forbindelse: Fødder betyder fodspor og fodspor betyder fødder.
Hvis vi forsøger samme øvelse i forhold til en dynamik så løber vi straks ind i problemer: Selv om rødt lys følger gult lys så sikkert som nat følger dag, så er der ikke nogen måde at skabe forbindelse mellem de, hvis ikke vores hjerne i forvejen er i stand til at repræsentere tidslige forhold. Og vi har netop konstateret af den primitive hjerne fungerer ganske glimrende uden at tage hensyn til tidlige perspektiver: Endeløse rækker af “situation-reaktion”-associationer klarer alle situationer.
Den primitive hjerne har altså ikke noget behov for at opfatte tid eller forandringer over tid. Men at sige at der ikke er noget behov er det samme som at sige at primtive pattedyr fint overlever uden en god opfattelse af tid. Og det hindrer ikke at, der kan ske en udvikling ind i økologiske nicher, der netop er baseret på en opfattelse af tid. Og humanoidernes succes viser hvor stor denne økologiske niche virkelig er! Ved at udnytte forandring over tid som et element i hjernens funktion kan humanoider frigøre sig fra simple begrænsninger i det biologisk miljø. Det er dette, der er grundlaget for at vi tænder bål, isolerer med rockwool, og kan overleve nord for Flensburg uden at have tyk pels eller andre grundlæggende fysiologisk adaptioner til miljøet her. Vores hjerne og vores repræsentation af fremtidige behov er grundlaget for vores eksistens langt uden for det miljø som resten af vores krop specificerer.
Det vides ikke præcist hvad der er nøglen til at repræsentere tid på denne måde, men det er evident at vi har denne evne og at andre dyr mangler den. En hund kan kun huske personer den har vænnet sig til og kan afkode tilstedeværelsen af. Den husker ikke på samme måde som vi husker en adresse. Hunden lever kun i nutiden. Der er mange former for adfærd, som synes at afspejle en forståelse for tid, f.eks. årstidernes kommen og gåen. Et egern vil f.eks. gemme forråd til vinteren. Men denne forståelse af tid er ikke dynamisk og ligner langt mere hvedens opfattelse af forår og spirende adfærd end det ligner vores opfattelse af Mortens fødselsdag og lykkeønskninger: det er en reaktion på situationen her-og-nu.
Et andet faktum som det er værd at hæfte sig ved: Vi er ikke på nogen måde specielt gode til at håndtere tidslige perspektiver: Vi er med nød og næppe i stand til at overskride vores her-og-nu situation nogle få gange dagligt, hvis vi er tilstrækkeligt hård presset til at gøre det. Langt den største del af vore håndtering af tid sker på basis af indlærte adfærdsmønstre, der på basis af et tidsperspektiv fordeler adfærd ud fra en indsigt men i praksis håndteres på samme måde som egernets opbygning af forråd: På basis af her-og-nu repræsentationer. Vores begrænsede indsigt i tid er ikke nødvendig for at gennemføre indlært adfærd, men er ofte en forudsætning for at denne adfærd er indlært engang i vores fortid. Vores evne for dynamisk indsigt i hvordan ting udvikler sig over tid bliver stort set altid bragt i anvendelse ved at denne indsigt gøres permanent ved at den omsættes i vaner. Eller i moderne tid: Ved at den repræsenteres i skrift eller andre typer permanente medier.
Vi kan altså se at vores begrænsede evner for en dynamisk forståelse af verden bruges til at skabe repræsentationer af disse, enten i form af indlært adfærd (og neuroners tilpasning) eller i sproglige repræsentationer (så de kan formidles) eller i permanente medier (så de kan mangfoldiggøres). Gutenbergs tryk-presse ville ikke være nær så revolutionerende, hvis ikke den netop overvandt en ellers uoverkommelig vanskelighed: Hvordan man bedst sørger for at få menneskers indsigt kan nå ud til alle i det omgivende samfund.
En mere præcis beskrivelse: Forskellen mellem en dopamin-medieret adfærds-sekvens og en planlagt adfærds-sekvens.
Den dopamin medierede instinktive adfærd er styret af oplevede attraktioner ved stadigt tidligere elementer i en egnet adfærds-sekvens.
Den forudgående situation knyttes til et positivt resultat og gøres selv attraktiv og “ophidsende”. Dette gøres ved at forlænge aktiveringen ud over hvad, der er grundlag for i den aktuelle situation. Lidt som med de striber af kondensvand som et jetfly afsætter på himlen: Denne instinktive og limbisk etablerede sekvens fastlægges ved at neurale mønstre, der stadigt er svagt aktive (og derfor tilgængelige i korttidshukommelsen) men ikke længere aktiveres af den aktuelle situation. gives en dopamin-udløsende effekt, der er associeret med opnåelse af et bestemt positivt resultat. F.eks. makrel, sex eller penge. Dette kaldes back-propagation og er altså en metode til at etablere instinktiv adfærd uden at man har behov for indsigt i sammenhængen mellem de indledende stadier og de efterfølgende resultater.
Den planlagte adfærd er derimod netop udviklet på basis af denne indsigt. Og man kan påstå at planlagt adfærd er løsningen på problemet eller udfordringen som er angivet af verdens tidslige strukturer: Hvordan kan vi omsætte dynamiske forhold ved verden (f.eks. sol-energiens ophobning i forsile aflejringer) i adfærd, der udnytter disse forhold.
Abstrakte kategorier
Næste problemer er hvordan vi kan omsætte indlært indsigt i adfærd, der faktisk hjælper os. Hvordan kan vi omsætte abstrakt viden om verden i adfærd, der har bedre resultater end det vores instinktive reaktioner giver os. Denne udfordring har resulteret i den “eksekutive hjerne”, der har at gøre med alle former for regulering af de automatiske funktioner. Denne del af hjernen er udviklet på basis af de dele af hjernen, der i forvejen havde opgaver som f.eks. regulering af hjertefrekvens og andre former for fysiologisk regulering. En grov forståelse er altså at præfrontal cortex og den eksekutive hjerne tjener til at gøre det samme for kognitive processer, som den i forvejen gjorde for rent fysiologiske processer.
Dette udgør samtidigt “modtager stationen” for Guttenberg tryk-presse og alle de tykke bøger, som den har resulteret i: Vi indlæser og indlærer en lang række abstrakte repræsentationer af metoder og praksis’er som vi enten på egen hånd kan gentage eller mere almindeligt: Vi deltager i en kollektiv process af eksekvering af fælles projekter. Som når vi f.eks. sparer på strømmen, vasker hænder før vi køber ind eller stemmer på den bedste sanger i et talent show.
Med både information om verdens dynamiske strukturer og et apparatur, der kan regulere hjernens fysiologisk og kognitive processer er vi klar til at etablere planlagt adfærd som et alternativ til de simple mønstre af “situation-reaktion”, der typisk har den ulempe at de er kortsigtede og begrænsede. Hvis vi i stedet kan tage udgangspunkt i indsigt og vores forståelse af verden, så bliver alt muligt. Vi har allerede gjort rede for hvordan vi repræsenterer de dynamiske strukturer i verden: Ved at oprette en abstrakt tidslig dimension som processer kan udvikle sig gennem, opnår vi at få indsigt i nødvendige og tilstrækkelige årsager til at visse resultater viser sig. Og vi kan dermed gå i gang med at etablere de tilstrækkelige årsager, hvis de ikke findes af sig selv.
Dette kræver altså en forståelse af tidslige forløb i en abstrakt tidsdimension. Men det kræver desuden også en abstrakt forståelse af årsager og virkninger, som vi kan bruge til at arrangere resultater ud fra. At disse forståelse er abstrakte betyder her kun at de ikke er tilgængelige for vores sanser. Vi kan ikke se tid og vi kan ikke se retningen mellem en årsag og en virkning. Disse er abstrakte “metafysiske” størrelser som kræver en ikke sanselig repræsentation, der ikke er helt så ligetil som repræsentation af objekter som hest eller ko. Men det er i princippet ikke anderledes end repræsentation af elektricitet, der er en fysisk forekommende størrelse, som vi bare ikke har sanselig adgang til.
Nøgle til denne type repræsentation er “regler”. Eller regelmæssigheder. Eller mønstre. Eller gentagne forekomster af det samme. Eller “genralia”, altså alt hvad der er generelt forekommende. Repræsentationen af generalia svarer nøje til repræsentationen af fysiske objekter, men har en øget fleksibilitet. “Nogenlunde det samme” i stedet for “det samme”. Denne løsagtighed giver mulighed for at se det som er fælles for en gruppe objekter uden hensyn til hvad der er forskellige mellem dem. Det er med andre ord en udskilning af egenskaber ved objekter eller af de regelmæssigeheder, der karakteriserer objekter. Som f.eks. at køer kan malkes. Ligesom at geder kan malkes.
Med brugen af arbitrære regler (f.eks. “kan malkes”) får vi adgang til at skabe metoder, praksis og planlagt adfærd, der udnytter vores indsigt i verden på en langt mere effektiv og givende måde. Det er selvfølgelig først og fremmest grundlaget for agerbrug og på et senere stadie for den industrielle revolution. Og mere bredt grundlaget for at vi har en “kultur” bestående at et sæt forståelser af verden og et sæt af “praksis-former”, der omsætter vores forståelser i ønskede resultater.
Man bør se tidperspektivet som den grundlæggende abstrakte kategori, der har drevet udviklingen af den eksekutive hjerne. Men det er værd at lægge mærke til, at denne udvikling har gjort alle mulige andre typer af abstraktioner tilgængelige for kognitive processer. Det betyder, at også vores stadigt bedre forståelse af os selv og andre kan begynde at have konsekvenser for vores adfærd. Vi begynder at få en mere klar opfattelse af andres behov og deres situation, og deres adfærd ken derfor forstås ud fra disse. Dette sætter scenen for mennesket ekstremt fint regulerede sociale verden. Dette udvikles i takt med, at en underafdeling af præfrontal kortex (vmPFC eller orbitofrontal kortex) begynder at udvise specialisering i retning af håndtering af sociale alliancer, socialt samarbejde og styring efter fælles regler.
Eksekvering
Eksekvering af planlagt adfærd har sine egne udfordringer: Hvis man har forsøgt at følge en opskrift på chokolade soufflé eller forsøgt at spille Liszt’ H-mol Sonate fra en nodebog så ved man, at det langtfra er simpelt at gennemføre en adfærds-sekvens, selv om man har en korrekt og forståelig beskrivelse af denne foran sig. Dette er grundlæggende fordi vores adfærd stadig primært er styret gennem situation-reaktions forbindelser, der blot er anbragt i en planlagt sekvens af handlinger. Hvis vi opstiller en liste for hvad, der skal gøres og denne liste har en korrekt ordning af hvert punkt efter hinanden, så vil en tæt følgning af listen give godt resultat. Typisk er dette måden, at man repræsenterer sekvenser på f.eks. i nodebøger eller kogebøger.
Dette betyder at en stabil læsning vil kunne omsættes i noget, der ligner vores instinktive reaktioner på en række begivenheder, hvor begivenhederne blot er erstattet af punkterne på vores liste.
Men denne metode har en indbygget svaghed: Dens brug af vores instinktive system betyder, at vi stadig vil reagere på en lang række forskellige og irrelevante impulser fra vores sanseoplevelser, forestillinger og erindring. Og at disse har potentiale til at afspore den igangværende process. Hvis vores opmærksomhed bliver afsporet, distraheret eller svigter vil f.eks. situationen “punkt 5” mangle. Dermed kommen reaktion 5 også til at mangle og vi står med en tam, skuffende og sammensunken Soufflé.
Men dette er heller ikke nogen uoverstigelig hindring: Vi kan i princippet arrangere os sådan, at vores situation løbende udvikler sig til at være præcis det som resultater kræver: Det kræver blot en eksakt styring af opmærksomheden, sådan at vores situation faktisk løbende udvikler sig til at være punkt 3, punkt 4, punkt 5 og så fremdeles. Tricket er her at gøre eksekveringern af sekvensen af situationer “naturlig”. Eller mere nøjagtigt: At gøre det system, der styrer instinktiv adfærd en aktiv medspiller i vores eksekvering! I stedet for at have en gold og kold liste over punkter til gennemførelse, kan vi i stedet forsøge at få en melodi af sammenhængende elementer i en naturlig udvikling frem mod et ønsket resultat. Dette kræver blot at vi sørger for at associere de enkelt punkter med hinanden og med slut-resultatet. Dette er altså et spørgsmål om “indlæring”. Om at sørge for at punkt 3 udgør en glimrende påmindelse om indholdet af punkt 4. Altså sekvensindlæring.
En anden måde at se denne process på, er at forstå den som en eksportering af planlagt adfærd ud af den eksekutive hjerne og tilbage til det limbiske system, der jo netop består af indlærte sekvenser af situationer og reaktioner. Denne eksport minimerer altså vores behov for stabil og fejlfri regulering af opmærksomheden. Vi kan nøjes med at regulere vores opmærksomhed i indlæringsfasen og lade den indlærte adfærd forløbe (hovedsaligt) automatisk, når først den er etableret. Desværre har det også den konsekvens, at vi dermed har gjort planlagt adfærd udført under selvkontrol til motiveret adfærd, der udløses og styres af motiverende resultater. Det var jo lidt idéen, men det bevirker at vi igen skal være motiverede for at “få det gjort”. Altså at det ikke sker på basis af mad-motivation, hvis ikke vi er sultne.
Dette sætter et behov for at regulere vores motivation. Dette kan f.eks. gøres ved at vi kunstigt gør os selv mere sultne ved at tænke på den lækre makrel, der venter os så snart vi har råd. Eller den lækre sild vi har udset os. Og da motivation typisk reguleres med forestillings-billeder (der repræsenterer situationer, der netop ikke er aktuelle), kræver dette altså typisk en lidt anden form for opmærksomheds-regulering og forhåbentlig mindre opmærksomheds-regulering, men ikke desto mindre opmærksomheds-regulering og dermed en stabil eksekutiv funktion.
