Når hjernen din kommer for sent

Klønete roboter og fulle folk gir oss noe av forklaringen på den lille tidsmaskinen på bunnen av hjernen.

Det tar ca. 0,15 sekunder fra sansene våre blir stimulert til hjernen har bearbeidet inntrykket så det gir mening og vi kan handle. Hvordan klarer vi da å holde balansen? Heldigvis har vi lillehjernen som løser forsinkelsesproblemet. Foto: Colourbox.com

Det snakkes ofte om å være i øyeblikket, ikke å fortape seg i grubling over en tapt fortid eller fantasier om en mulig fremtid, men å være til stede – her og nå.

Det er selvfølgelig en god del viktig visdom i slike tanker, men rent vitenskapelig er tanken om at vi noensinne kan være til stede i nuet problematisk.

Problemet består i at ting tar tid. Når du ser noe, tar det noen tusendels sekunder for nervecellene å registrere endringen i lyset som faller på netthinnen. Og det tar nye tusendels sekunder for disse nervecellene å sende det signalet til nervecellene som utfører neste steg i omdannelsen av meningsløse fotoner, via enkle visuelle former, til bevisste synsinntrykk, for eksempel av en hund eller en katt.

Det er faktisk en god del steg i den prosessen, som alle tar noen tusendels sekunder hver.

Balanse

Basert på store mengder forskning har vi nå en passe god idé om hvor lang tid det tar fra fysiske sanseinntrykk til mentale opplevelser, og det varierer litt fra sans til sans. Den enkleste måten å finne det ut er å be noen trykke på en knapp med en gang de ser et lys eller hører en lyd, og så måle hvor lang denne reaksjonstiden er.

Nå tar det selvsagt litt tid for nervesignalet å gå fra hjernen til musklene også, men ved å trekke fra ca. 0,02-0,03 sekunder for dette, får vi et rimelig godt mål på hvor lang tid det tar fra sansene blir stimulert til vi opplever noe som gir mening for oss i den forstand at vi kan reagere på endringen. For synsinntrykk tar det ca. 0,17 sekunder, for lyd går det litt raskere.

De 0,15 sekundene spiller kanskje ikke så stor rolle for vår opplevelse av verden – hva gjør vel noen brøkdeler av sekunder fra eller til? Men det er viktig for hvordan vi handler, for hvilke muskler vi strammer eller slapper av, og rekkefølgen vi gjør det i – det vil si for motorikk. Selv om vi opplever verden slik den var for omtrent 0,15 sekunder siden, må vi uansett handle her og nå. Og hvis informasjonen vi bruker til å styre motorikken har gått litt ut på dato, blir ikke bevegelsene våre helt optimale. Særlig alle de små bevegelsene vi gjør hele tiden for å tilpasse oss raske endringer, som når vi holder balansen, ville lett bli feil hvis de måtte baseres på informasjon fra fortiden.

Hjerneskadede og fulle folk

Roboter var lenge forferdelig klønete, de hadde hakkete bevegelser som ikke helt hang sammen og snodig stemme. Og å få en robot på to ben til å holde balansen når den gikk over ujevnt terreng? Ikke enkelt. Problemet var at heller ikke robotene klarte å leve i nuet. Også elektronisk informasjonsprosessering tar tid, og dermed kom alle de små justeringene litt for sent.

Men hvordan klarer vi å gjøre alle de nødvendige justeringer som trengs – som om vi levde i nuet?

Her har hjerneskadepasienter lært oss mye. For pasienter med såkalt ataksi – manglende koordinasjon – har noen av de samme problemene som førstegenerasjons roboter og fulle folk. Disse pasientene kan bevege alle muskler – de er ikke lammet – men bevegelsene deres mangler sammenheng og flyt, og balansen er dårlig. Og jo, noen av disse pasientene har også en litt monoton, hakkete tale. Mange av dem opplever også ikke komme inn på utesteder eller å bli bedt om å forlate et fly før avgang, fordi andre tror at de er fulle.

Den delen av hjernen som er skadet hos ataksipasienter, og som raskt blir sterkt påvirket av alkohol, heter lillehjernen, eller cerebellum. Den ligger helt bakerst og nederst i hjernen (under storhjernen). Og lillehjernepasienters, og fulle folks, bevegelsesproblemer kan faktisk forklares ved at de handler ut fra informasjon om hvordan verden var for litt siden, og at små justeringer derfor alltid kommer litt for sent. Hvis vi midlertidig setter lillehjernen ut av spill ved å sende en magnetisk puls gjennom hodeskallen på friske mennesker, så vil vi se det samme: bevegelser som er forenelige med en modell av verden som har gått ut på dato med 0.14 sekund.

Lillehjernen

rikset består i at lillehjernen bruker alt den vet om hjernens tilstand akkurat nå, og hvordan denne pleier å forandre seg fra millisekund til millisekund, til å danne presise forventninger om hjernens tilstand 0.15 sekunder frem i tid. Det er litt som en værmelding, der meteorologene bruker en hel masse informasjon om været nå til å forutsi været om noen dager, bare med betydelig kortere tidshorisont.

Mye av det som skjer er heldigvis forutsigbart nok til at slike presise forventninger er mulige. For eksempel mellom hjerneaktiveringer som fører til at benet tar et skritt, og endringer i den hjerneaktiviteten som registrerer kroppens likevekt. Altså burde det gå an å bruke den første hjerneaktiviteten til å forutsi den andre, uten å måtte gå den 0,15 sekunder lange omveien via tilbakemeldinger fra den ytre verden.

Men å konstruere en biologisk maskin som kan gjøre en såpass kompleks beregning på godt under 0,15 sekunder – for ellers ville det ikke være noen forventning – er en utfordring. En slik mekanisme må ikke bare være svært rask, den må også være i stand til å bearbeide en helt enorm mengde kompleks informasjon. Hvordan en benbevegelse påvirker balansen er ikke bare avhengig av hvor rask eller kraftig bevegelsen er, men også av hvilken posisjon kroppen er i når bevegelsen utføres, hva slags kropp det er som utfører bevegelsen, om den bærer en sekk eller ikke, om den er på land eller i vann, og alle andre tenkelige situasjoner.

Lillehjernen ser ut til å ha løst dette problemet ved å ofre den systematiske organiseringen av informasjon som gjør storhjernen i stand til å gi verden mening. Lillehjernen mottar også en enorm mengde informasjon, men i motsetning til i storhjernen behandles den bare gjennom noen veldig få raske steg. Først kodes bruddstykker av informasjon fra blant annet syn, hørsel, balanseorganer og motoriske programmer om til en hel masse nye kombinasjoner av denne informasjonen.

Deretter lærer lillehjernen gjennom erfaring hvilke av disse kombinasjonene – eller mønstrene av informasjon – som kan forutsi en bestemt endring, for eksempel i hjerneaktiviteten som registrerer balanse.

Og når dette er lært kan vi handle – og gjøre justeringer – basert på hva lillehjernen forventer vil skje i neste øyeblikk, heller enn hva som faktisk skjedde for 0,15 sekunder siden.

Handle i nuet

For lillehjernen finnes ingen tidkrevende, meningsskapende prosess. Det er kanskje ikke veldig elegant – og lillehjernen inneholder neppe særlig avanserte bevisste tanker – men det er svært effektivt og raskt. Og det gjør at vi kan frigjøre oss fra for alltid å leve 0,15 sekunder tilbake i fortiden, og handle i et forventet nå.

De har forresten også laget lillehjerner til roboter nå. Roboter som spiller baseball.

Velkommen til fremtiden.

Mobergets artikkel ble først publisert i Aftenposten Viten.

Av doktorgradsstipendiat Torgeir Moberget
Publisert 24. feb. 2015 10:13 - Sist endret 28. nov. 2016 15:05