Den dynamiske hjerne

Hvis man skal forst√• hjernen, s√• er det bedst at starte med en tidlig og mere simpel version. En hjernecelle eller et neuron et p√• mange m√•der bare et rel√¶: Aktivering af neuronet “t√¶nder” for noget andet p√• samme m√•de som aktivering af et rel√¶ f.eks. t√¶nder for en lampe. Rel√¶et er f√łlsomt overfor str√łm, der aktiverer en kontakt. Det er grundl√¶ggende bare en kontakt, der kan aktiveret med str√łm. N√•r rel√¶et er aktiveres f√łres der str√łm til et eller flere andre rel√¶er, lamper motorer eller andet. Ved at lade flere forskellige kilder aktivere det samme rel√¶ og samme rel√¶ 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 sm√• rel√¶er (transistorer), der er koblet op i et arrangement, der fungerer som et “intelligent” mellemled mellem indl√¶sning og output.

I princippet er computeren stadig bare en rel√¶station. De tidlige versioner af hjernen, dvs. pattedyrshjernen i sine mere primitive former, var ogs√• bare en slags rel√¶-station. En afg√łrende begr√¶nsning var at denne hjerne mest bare var et redskab og en metode til at reagere forskelligt p√• forskellige situationer. Lidt som en sensor for en lampe: I stedet for en kontakt bruges en sensor, der aktiverer lampen s√• snart noget bev√¶ger sig i sensorens “synsfelt”. Dette er mere bekvemt og effektivt end en kontakt, der manuelt skal sl√•s til og fra. Vores sanser er langt mere avancerede end en simpel bev√¶gelses-sensor, men funktionen er i princippet den samme. Og har samme begr√¶nsning: Funktionen er en en-til-en oms√¶tning af den aktuelle situation.

Hvor primitivt dette er, kan ses ved sammenligning med menneskers adf√¶rd: Hvor lampen altid blot reagerer p√• omst√¶ndigheder, s√• er menneskelig adf√¶rd styret af forventninger, forestillinger, planl√¶gning og gennemf√łrelse af planlagt adf√¶rd. Der er ogs√• en langt mere relevant oms√¶tning af situationer i handling fordi disse situationer opfattes som basis for en r√¶kke forventninger om, hvad der vil ske om lidt. Vi reagerer p√• gult lys ud fra en forst√•else af hvad r√łdt lys betyder og at r√łdt lys f√łlger f√• sekunder efter. Vi reagerer p√• gult lys som en repr√¶sentation af en specifik fare. Og dette trin er afg√łrende for alle de avancerede funktioner af hjernen: Repr√¶sentation af en ting som et tegn p√• noget andet og mere udg√łr kernen af al t√¶nkning.

Der er tre n√łgler til forst√•elsen af de eksekutive funktioner: tid, abstraktion og regulering af opm√¶rksomhed. Hver af disse spiller en afg√łrende rolle for menneskets specielle evner.

udvikling af eksekutive funktioner

Tid og hjerne

Den primitive hjerne er “l√•st” i nutiden og kan kun reagere p√• den aktuelle situation. Selv med denne begr√¶nsning kan man effektivt styre adf√¶rden hos primitive dyr i en kompliceret verden og opbygge komplicerede adf√¶rdsm√łnstre. Men disse dyr vil altid v√¶re “statiske” funktioner af deres omgivelser: En okse er altid bare en okse og forandrer sig ikke ud over sin aldring og ern√¶rningstilstand. Mennesket hjerne giver os en “dynamisk” h√•ndtering af vores omgivelser, s√•dan at vi ikke l√¶ngere barer reagerer p√• disse, man aktivt griber ind i disse og dermed skaber vores eget milj√ł.

N√łglen 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 p√• en udvikling, der bev√¶ger sig gennem tid og forandres undervejs. Ved at repr√¶sentere forandringer over tid, bliver det muligt at se gult lys som et tegn p√• et snarligt r√łdt lys og snarlige trafikanter i fart.

Hvorfor dette “trick” er s√• avanceret deler sig i to sp√łrgsm√•l:

Hvorfor er det ikke så ligetil at håndtere?

Og hvorfor har det store konsekvenser for vores adfærd og muligheder?

Vanskeligheden i at h√•ndtere det tidlige perspektiv handler om “virtualitet”: Hvor en nutidig repr√¶sentation altid har sine objekter repr√¶senteret i fysisk form, s√• mangler denne fysiske form i det tidslige perspektiv. Et fodspor repr√¶senterer at en fod har tr√•dt eller tr√¶der i den bl√łde jord. Vores opfattelse af forbindelse kan starte p√• basis af repr√¶sentationer af f√łdder og af fodspor og en synlig sammenkobling af de to. Derfra er det relativt simpel at lade den ene repr√¶sentere den anden ved associeret forbindelse: F√łdder betyder fodspor og fodspor betyder f√łdder.

Hvis vi fors√łger samme √łvelse i forhold til en dynamik s√• l√łber vi straks ind i problemer: Selv om r√łdt lys f√łlger gult lys s√• sikkert som nat f√łlger dag, s√• er der ikke nogen m√•de at skabe forbindelse mellem de, hvis ikke vores hjerne i forvejen er i stand til at repr√¶sentere tidslige forhold. Og vi har netop konstateret af den primitive hjerne fungerer ganske glimrende uden at tage hensyn til tidlige perspektiver: Endel√łse r√¶kker af “situation-reaktion”-associationer klarer alle situationer.

Den primitive hjerne har alts√• 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 √łkologiske nicher, der netop er baseret p√• en opfattelse af tid. Og humanoidernes succes viser hvor stor denne √łkologiske niche virkelig er! Ved at udnytte forandring over tid som et element i hjernens funktion kan humanoider frig√łre sig fra simple begr√¶nsninger i det biologisk milj√ł. Det er dette, der er grundlaget for at vi t√¶nder b√•l, isolerer med rockwool, og kan overleve nord for Flensburg uden at have tyk pels eller andre grundl√¶ggende fysiologisk adaptioner til milj√łet her. Vores hjerne og vores repr√¶sentation af fremtidige behov er grundlaget for vores eksistens langt uden for det milj√ł som resten af vores krop specificerer.

Det vides ikke pr√¶cist hvad der er n√łglen til at repr√¶sentere tid p√• denne m√•de, men det er evident at vi har denne evne og at andre dyr mangler den. En hund kan kun huske personer den har v√¶nnet sig til og kan afkode tilstedev√¶relsen af. Den husker ikke p√• samme m√•de som vi husker en adresse. Hunden lever kun i nutiden. Der er mange former for adf√¶rd, som synes at afspejle en forst√•else for tid, f.eks. √•rstidernes kommen og g√•en. Et egern vil f.eks. gemme forr√•d til vinteren. Men denne forst√•else af tid er ikke dynamisk og ligner langt mere hvedens opfattelse af for√•r og spirende adf√¶rd end det ligner vores opfattelse af Mortens f√łdselsdag og lykke√łnskninger: det er en reaktion p√• situationen her-og-nu.

Et andet faktum som det er v√¶rd at h√¶fte sig ved: Vi er ikke p√• nogen m√•de specielt gode til at h√•ndtere tidslige perspektiver: Vi er med n√łd og n√¶ppe i stand til at overskride vores her-og-nu situation nogle f√• gange dagligt, hvis vi er tilstr√¶kkeligt h√•rd presset til at g√łre det. Langt den st√łrste del af vore h√•ndtering af tid sker p√• basis af indl√¶rte adf√¶rdsm√łnstre, der p√• basis af et tidsperspektiv fordeler adf√¶rd ud fra en indsigt men i praksis h√•ndteres p√• samme m√•de som egernets opbygning af forr√•d: P√• basis af her-og-nu repr√¶sentationer. Vores begr√¶nsede indsigt i tid er ikke n√łdvendig for at gennemf√łre indl√¶rt adf√¶rd, men er ofte en foruds√¶tning for at denne adf√¶rd er indl√¶rt 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 g√łres permanent ved at den oms√¶ttes i vaner. Eller i moderne tid: Ved at den repr√¶senteres i skrift eller andre typer permanente medier.

Vi kan alts√• se at vores begr√¶nsede evner for en dynamisk forst√•else af verden bruges til at skabe repr√¶sentationer af disse, enten i form af indl√¶rt adf√¶rd (og neuroners tilpasning) eller i sproglige repr√¶sentationer (s√• de kan formidles) eller i permanente medier (s√• de kan mangfoldigg√łres). Gutenbergs tryk-presse ville ikke v√¶re n√¶r s√• revolutionerende, hvis ikke den netop overvandt en ellers uoverkommelig vanskelighed: Hvordan man bedst s√łrger for at f√• menneskers indsigt kan n√• 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 forudg√•ende situation knyttes til et positivt resultat og g√łres selv attraktiv og “ophidsende”. Dette g√łres ved at forl√¶nge aktiveringen ud over hvad, der er grundlag for i den aktuelle situation. Lidt som med de striber af kondensvand som et jetfly afs√¶tter p√• himlen: Denne instinktive og limbisk etablerede sekvens fastl√¶gges ved at neurale m√łnstre, der stadigt er svagt aktive (og derfor tilg√¶ngelige i korttidshukommelsen) men ikke l√¶ngere aktiveres af den aktuelle situation. gives en dopamin-udl√łsende effekt, der er associeret med opn√•else af et bestemt positivt resultat. F.eks. makrel, sex eller penge. Dette kaldes back-propagation og er alts√• en metode til at etablere instinktiv adf√¶rd uden at man har behov for indsigt i sammenh√¶ngen mellem de indledende stadier og de efterf√łlgende resultater.

Den planlagte adf√¶rd er derimod netop udviklet p√• basis af denne indsigt. Og man kan p√•st√• at planlagt adf√¶rd er l√łsningen p√• problemet eller udfordringen som er angivet af verdens tidslige strukturer: Hvordan kan vi oms√¶tte dynamiske forhold ved verden (f.eks. sol-energiens ophobning i forsile aflejringer) i adf√¶rd, der udnytter disse forhold.

Abstrakte kategorier

N√¶ste problemer er hvordan vi kan oms√¶tte indl√¶rt indsigt i adf√¶rd, der faktisk hj√¶lper os. Hvordan kan vi oms√¶tte abstrakt viden om verden i adf√¶rd, der har bedre resultater end det vores instinktive reaktioner giver os. Denne udfordring har resulteret i den “eksekutive hjerne”, der har at g√łre med alle former for regulering af de automatiske funktioner. Denne del af hjernen er udviklet p√• 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 forst√•else er alts√• at pr√¶frontal cortex og den eksekutive hjerne tjener til at g√łre det samme for kognitive processer, som den i forvejen gjorde for rent fysiologiske processer.

Dette udg√łr samtidigt “modtager stationen” for Guttenberg tryk-presse og alle de tykke b√łger, som den har resulteret i: Vi indl√¶ser og indl√¶rer en lang r√¶kke abstrakte repr√¶sentationer af metoder og praksis’er som vi enten p√• egen h√•nd kan gentage eller mere almindeligt: Vi deltager i en kollektiv process af eksekvering af f√¶lles projekter. Som n√•r vi f.eks. sparer p√• str√łmmen, vasker h√¶nder f√łr vi k√łber ind eller stemmer p√• den bedste sanger i et talent show.

Med b√•de information om verdens dynamiske strukturer og et apparatur, der kan regulere hjernens fysiologisk og kognitive processer er vi klar til at etablere planlagt adf√¶rd som et alternativ til de simple m√łnstre af “situation-reaktion”, der typisk har den ulempe at de er kortsigtede og begr√¶nsede. Hvis vi i stedet kan tage udgangspunkt i indsigt og vores forst√•else af verden, s√• bliver alt muligt.¬† Vi har allerede gjort rede for hvordan vi repr√¶senterer de dynamiske strukturer i verden: Ved at oprette en abstrakt tidslig dimension som processer kan udvikle sig gennem, opn√•r vi at f√• indsigt i n√łdvendige og tilstr√¶kkelige √•rsager til at visse resultater viser sig. Og vi kan dermed g√• i gang med at etablere de tilstr√¶kkelige √•rsager, hvis de ikke findes af sig selv.

Dette kr√¶ver alts√• en forst√•else af tidslige forl√łb i en abstrakt tidsdimension. Men det kr√¶ver desuden ogs√• en abstrakt forst√•else af √•rsager og virkninger, som vi kan bruge til at arrangere resultater ud fra. At disse forst√•else er abstrakte betyder her kun at de ikke er tilg√¶ngelige for vores sanser. Vi kan ikke se tid og vi kan ikke se retningen mellem en √•rsag og en virkning. Disse er abstrakte “metafysiske” st√łrrelser som kr√¶ver en ikke sanselig repr√¶sentation, der ikke er helt s√• ligetil som repr√¶sentation af objekter som hest eller ko. Men det er i princippet ikke anderledes end repr√¶sentation af elektricitet, der er en fysisk forekommende st√łrrelse, som vi bare ikke har sanselig adgang til.

N√łgle til denne type repr√¶sentation er “regler”. Eller regelm√¶ssigheder. Eller m√łnstre. Eller gentagne forekomster af det samme. Eller “genralia”, alts√• alt hvad der er generelt forekommende. Repr√¶sentationen af generalia svarer n√łje til repr√¶sentationen af fysiske objekter, men har en √łget fleksibilitet. “Nogenlunde det samme” i stedet for “det samme”. Denne l√łsagtighed giver mulighed for at se det som er f√¶lles 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 regelm√¶ssigeheder, der karakteriserer objekter. Som f.eks. at k√łer kan malkes. Ligesom at geder kan malkes.

Med brugen af arbitr√¶re regler (f.eks. “kan malkes”) f√•r vi adgang til at skabe metoder, praksis og planlagt adf√¶rd, der udnytter vores indsigt i verden p√• en langt mere effektiv og givende m√•de. Det er selvf√łlgelig f√łrst og fremmest grundlaget for agerbrug og p√• et senere stadie for den industrielle revolution. Og mere bredt grundlaget for at vi har en “kultur” best√•ende at et s√¶t forst√•elser af verden og et s√¶t af “praksis-former”, der oms√¶tter vores forst√•elser i √łnskede resultater.

Man b√łr se tidperspektivet som den grundl√¶ggende abstrakte kategori, der har drevet udviklingen af den eksekutive hjerne. Men det er v√¶rd at l√¶gge m√¶rke til, at denne udvikling har gjort alle mulige andre typer af abstraktioner tilg√¶ngelige for kognitive processer. Det betyder, at ogs√• vores stadigt bedre forst√•else af os selv og andre kan begynde at have konsekvenser for vores adf√¶rd. Vi begynder at f√• en mere klar opfattelse af andres behov og deres situation, og deres adf√¶rd ken derfor forst√•s ud fra disse. Dette s√¶tter scenen for mennesket ekstremt fint regulerede sociale verden. Dette udvikles i takt med, at en underafdeling af pr√¶frontal kortex (vmPFC eller orbitofrontal kortex) begynder at udvise specialisering i retning af h√•ndtering af sociale alliancer, socialt samarbejde og styring efter f√¶lles regler.

Eksekvering

Eksekvering af planlagt adf√¶rd har sine egne udfordringer: Hvis man har fors√łgt at f√łlge en opskrift p√• chokolade souffl√© eller fors√łgt at spille Liszt’ H-mol Sonate fra en nodebog s√• ved man, at det langtfra er simpelt at gennemf√łre en adf√¶rds-sekvens, selv om man har en korrekt og forst√•elig beskrivelse af denne foran sig. Dette er grundl√¶ggende fordi vores adf√¶rd stadig prim√¶rt 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 g√łres og denne liste har en korrekt ordning af hvert punkt efter hinanden, s√• vil en t√¶t f√łlgning af listen give godt resultat. Typisk er dette m√•den, at man repr√¶senterer sekvenser p√• f.eks. i nodeb√łger eller kogeb√łger.

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 p√• en lang r√¶kke forskellige og irrelevante impulser fra vores sanseoplevelser, forestillinger og erindring. Og at disse har potentiale til at afspore den igangv√¶rende process. Hvis vores opm√¶rksomhed bliver afsporet, distraheret eller svigter vil f.eks. situationen “punkt 5” mangle. Dermed kommen reaktion 5 ogs√• til at mangle og vi st√•r med en tam, skuffende og sammensunken Souffl√©.

Men dette er heller ikke nogen uoverstigelig hindring: Vi kan i princippet arrangere os s√•dan, at vores situation l√łbende udvikler sig til at v√¶re pr√¶cis det som resultater kr√¶ver: Det kr√¶ver blot en eksakt styring af opm√¶rksomheden, s√•dan at vores situation faktisk l√łbende udvikler sig til at v√¶re punkt 3, punkt 4, punkt 5 og s√• fremdeles. Tricket er her at g√łre eksekveringern af sekvensen af situationer “naturlig”. Eller mere n√łjagtigt: At g√łre det system, der styrer instinktiv adf√¶rd en aktiv medspiller i vores eksekvering! I stedet for at have en gold og kold liste over punkter til gennemf√łrelse, kan vi i stedet fors√łge at f√• en melodi af sammenh√¶ngende elementer i en naturlig udvikling frem mod et √łnsket resultat. Dette kr√¶ver blot at vi s√łrger for at associere de enkelt punkter med hinanden og med slut-resultatet. Dette er alts√• et sp√łrgsm√•l om “indl√¶ring”. Om at s√łrge for at punkt 3 udg√łr en glimrende p√•mindelse om indholdet af punkt 4. Alts√• sekvensindl√¶ring.

fuster sequence

Resultatet af denne form for indl√¶ring er at vores liste over situationer og reaktioner nu udg√łr et s√¶t st√łttehjul for en process, der stort set k√łrer af sig selv. Og i alle tilf√¶lde k√łrer af sig selv, s√• l√¶nge vores liste er inden for r√¶kkevidde og der ikke er for meget til at forstyrre forl√łbet.

En anden m√•de at se denne process p√•, er at forst√• den som en eksportering af planlagt adf√¶rd ud af den eksekutive hjerne og tilbage til det limbiske system, der jo netop best√•r af indl√¶rte sekvenser af situationer og reaktioner. Denne eksport minimerer alts√• vores behov for stabil og fejlfri regulering af opm√¶rksomheden. Vi kan n√łjes med at regulere vores opm√¶rksomhed i indl√¶ringsfasen og lade den indl√¶rte adf√¶rd forl√łbe (hovedsaligt) automatisk, n√•r f√łrst den er etableret. Desv√¶rre har det ogs√• den konsekvens, at vi dermed har gjort planlagt adf√¶rd udf√łrt under selvkontrol til motiveret adf√¶rd, der udl√łses og styres af motiverende resultater. Det var jo lidt id√©en, men det bevirker at vi igen skal v√¶re motiverede for at “f√• det gjort”. Alts√• at det ikke sker p√• basis af mad-motivation, hvis ikke vi er sultne.

Dette s√¶tter et behov for at regulere vores motivation. Dette kan f.eks. g√łres ved at vi kunstigt g√łr os selv mere sultne ved at t√¶nke p√• den l√¶kre makrel, der venter os s√• snart vi har r√•d. Eller den l√¶kre sild vi har udset os. Og da motivation typisk reguleres med forestillings-billeder (der repr√¶senterer situationer, der netop ikke er aktuelle), kr√¶ver dette alts√• typisk en lidt anden form for opm√¶rksomheds-regulering og forh√•bentlig mindre opm√¶rksomheds-regulering, men ikke desto mindre opm√¶rksomheds-regulering og dermed en stabil eksekutiv funktion.

Kilder:

Joaquín M. Fuster (2002): Frontal lobe and cognitive develleopment