Den tyske filosofen Immanuel Kant stilte et berømt spørsmål for mer enn 200 år siden: Opplever vi tingene slik de egentlig er – «das Ding an sich» – eller må vi nøye oss med å erfare en slags tolkning av virkeligheten?

Generasjoner av forberedende-studenter til ex.phil. har svettet over dette temaet. Nå har den moderne hjerneforskningen langt på vei gitt et svar: Vi opplever ikke tingene slik som de er.

– Det er gode grunner til å hevde at hjernen lager en modell av virkeligheten. Den modellen er blant annet basert på innkommende sanseinntrykk, som blir koblet med personlige interesser og tidligere erfaringer. Det betyr i praksis at hvert enkelt menneske går rundt med sin egen, personlige modell av virkeligheten, forteller professor Gaute Einevoll.

Gaute Einevoll er professor i fysikk og ekspert på beregningsorientert nevrovitenskap. Han er den del av et forskningsmiljø som blant annet lager matematiske og digitaliserte modeller av hjernen.

De gjør det ikke bare fordi det er gøy å vite hvordan hjernen virker. Det er nemlig slik at om lag en tredel av oss vil få en eller annen hjernesykdom i løpet av livet. Mer kunnskap om hjernen er første skritt mot bedre behandling av disse sykdommene.

– Det er heldigvis slik at din og min hjerne-modell av virkeligheten stemmer noenlunde godt overens. Men når du ser på alt det merkelige som enkelte mennesker kan få seg til å tro på, og gjøre, skjønner du at noen blant oss går rundt med svært merkelige modeller, kommenterer Einevoll.

Hjernen får ikke med seg alt som skjer

Men hva betyr det egentlig at hvert enkelt menneske lager sin egen, personlige modell av virkeligheten?

To personer som har opplevd akkurat den samme hendelsen, kan etterpå fortelle to ulike versjoner av det som skjedde. Men, selv om søsteren din og du selv husker to helt forskjellige versjoner av dramaet under den berømte familiesammenkomsten for noen år siden, er det ikke slik at den ene lyver.

– Det som isteden har skjedd, er at begge har lagt vekt på det som virket mest interessant, eller ga de sterkeste følelser, ut fra egen personlighet og erfaringer. Hjernene deres har lagd og lagret ulike modeller av det som foregikk, sier Einevoll.

Han forklarer at årsaken til at dette kan skje, er at hjernen og bevisstheten har klare begrensninger. Det er rett og slett umulig å lagre de enorme informasjonsmengdene som kontinuerlig strømmer inn i hjernen fra sanseorganene våre. Derfor blir mesteparten av denne informasjonen rett og slett ignorert.

Det kan være farlig å ignorere informasjon, så derfor har hjernen utviklet en rekke snarveier som brukes for å finne fram til den viktigste informasjonen. Likevel er det slik at hver hjerne utvikler sine egne snarveier.

I boken The Believing Brain (2012) skriver den amerikanske vitenskapshistorikeren Michael Shermer om hvordan hjernen tar snarveier når den forsøker å forstå verden. Hjernen er mest interessert i informasjon som bekrefter allerede etablerte holdninger. Den har en sterk tendens til å ignorere informasjon som er i strid med etablerte oppfatninger, mener Shermer.

Selv professorhjerner kan huske feil

Hjerneforskerne har også avlivet en populær forestilling om at hjernen fungerer som et slags videokamera med enorm lagringskapasitet, og at alle minner egentlig kan hentes nøyaktig fram igjen ved hjelp av hypnose. Slik er det ikke. Hjernen har rett og slett ikke kapasitet til en så enorm datalagring gjennom mange år.

– Det er åpenbart at hukommelsen er veldig selektiv. Jeg for min del husker for eksempel ikke hva jeg hadde til lunsj i forrige uke, og det er jeg glad for. Det hadde vært veldig slitsomt å huske alt mulig. Hjernen din lagrer blant annet ikke handlinger som er blitt helt automatisert – og der har du forklaringen på at du av og til må gå tilbake for å sjekke om du har låst døra, sier Einevoll.

De fleste sanseinntrykk blir faktisk ikke engang lagret i hukommelsen – og de som blir lagret, blir først bearbeidet på en måte som kan være temmelig kreativ.

– Psykologer som har forsket på dette mener at hjernen rett og slett kan sammenliknes med en kreativ filmregissør, forteller Einevoll, som selv har et morsomt eksempel på dette.

For mange år siden så han en ganske morsom film, Silent Movie, av den amerikanske regissøren Mel Brooks. Filmen hadde mange scener som han flirte av i lang tid etterpå.

– Men da jeg så filmen om igjen for ikke så lenge siden, viste det seg at jeg husket de morsomme scenene noenlunde riktig – men hadde byttet om personene som skapte morsomhetene, innrømmer Einevoll.

– Dette er jo ikke noen viktig sak, men den illustrerer at man for eksempel skal være forsiktig med å stole altfor mye på vitner i en rettssak. Da kan uskyldige bli dømt, for det kan godt hende at vitnene husker feil, påpeker Einevoll.

Fakta om hjernen

En gjennomsnittlig menneskehjerne inneholder cirka 100 milliarder mer eller mindre spesialiserte nevroner. Dette er nerveceller som er travelt opptatt med en rekke oppgaver. Hver gang du tenker, føler, sanser, utfører eller drømmer om noe, blir opplevelsen formidlet mellom nervecellene i hjernen som en kombinasjon av elektriske og kjemiske signaler.

Hvert nevron mottar typisk elektriske signaler fra noen tusener eller titusener av andre nevroner via kontaktpunkter kalt synapser. De elektriske signalene mellom nevronene kalles aksjonspotensialer og er digitale i den forstand at det enten går et signal, eller så går det ikke et signal. De kan altså bare ha to verdier – 0 eller 1 – akkurat som i en datamaskin. Men i motsetning til i en datamaskin, er det ikke noen felles klokke som styrer signalflyten.

Det har lenge vært kjent at hjernen lagrer minner i form av fysiske forandringer i synapsene, som altså er koblingspunkter mellom hjerneceller. Hvis hjernen bestemmer seg for å lagre et minne, blir koblinger i et helt nettverk av hjerneceller styrket på en måte som er spesifikt for hvert enkelt minne.

Disse endringene kan være så stabile at eldre mennesker kan ha minner om ting som skjedde for opptil 80-90 år siden. Men minnene er altså ikke helt presise.

Synssansen slurver litt

Hjernens arbeid med å modellere virkeligheten begynner med å «databehandle» sanseinntrykkene, og særlig i synssansen kan det skje mye rart.

– Det er for eksempel gjort forsøk med å vise mennesker to forskjellige bilder samtidig på hvert sitt øye, for eksempel av et landskap og en kopp. Da opplever du ikke begge motivene samtidig, som en dobbelteksponering, men hjernen skifter isteden mellom å se landskapet og koppen, forteller professor Einevoll.

– En velkjent illustrasjon av fenomenet er at ett og samme bilde kan se ut både som en vase og som to ansikter som ser mot hverandre. Først ser du vasen, like etterpå ser du to ansikter, og så kommer vasen tilbake. Du er bare bevisst én ting av gangen. To tolkninger er mulige hele tiden, men hjernen din oppfatter bare en tolkning av gangen, påpeker Einevoll.

Den britiske nevrologen Oliver Sacks har uttalt at «Vi ser med øynene, men vi ser også med hjernen». Sacks påpeker blant annet at rundt ti prosent av de som rammes av svekket hørsel eller syn begynner å hallusinere hørsels- eller synsinntrykk. Hvis det ikke kommer tilstrekkelig med signaler fra sansene våre, begynner hjernen å finne på ting isteden. Slike hallusinasjoner er ifølge Sacks vanligere enn mange tror.

– Synsinntrykk trenger heller ikke å komme fra øynene. Vi deltar i et amerikansk forskningsprosjekt som går ut på å gi blinde personer syn tilbake ved å stimulere nevroner i synshjernebarken direkte, ved å sende inn små elektriske strømmer fra elektroniske brikker plassert på hjerneoverflaten i bakhodet. Hvis det er aktivitet i synshjernebarken, blir det oppfattet som synsinntrykk. Uansett om øynene er involvert eller ikke, forteller Einevoll.

Det meste er subjektivt

Hallusinasjoner som skyldes mangel på sanseinntrykk, er et av bevisene for nevroforskernes oppfatning om at hjernen genererer en modell og tilpasser den til verden omkring.

Men det er ikke bare mangel på sanseinntrykk som kan forårsake hallusinasjoner. Migrenepasienter med aura, varselsymptomer like før et anfall, opplever noen ganger synsforstyrrelser som har forbløffende likhetstrekk fra pasient til pasient, for eksempel ved at liknende geometriske mønstre blir lagt oppå de normale synsinntrykkene.

Det er nesten ingen grenser for hvor mye som er subjektivt i vår oppfatning av verden, ifølge forskerne. Oppfatningen av tid er for eksempel svært avhengig av opplevelsens karakter.

– Albert Einstein sa en gang at du kan holde hånda på en varm kokeplate i et minutt, og det føles som en time. Men sitt sammen med ei vakker jente i en time, og det føles som et minutt. Einstein mente å illustrere at tiden, ifølge hans relativitetsteori, ikke er en absolutt uforanderlig størrelse.

– Men egentlig illustrerer sitatet enda bedre hvor dårlig hjernen vår er til å holde orden på tiden. Hjernens tidtakings-systemer er laget for å hjelpe oss til å overleve, og ikke til å telle sekunder og minutter, kommenterer Einevoll.

En annen, kjent effekt er at tiden virker som om den går saktere, det vil si at vi ser ting i sakte kino, når vi blir redde.

– Det siste ble faktisk bekreftet vitenskapelig i en fornøyelsespark i Texas. Der ble det gjort et eksperiment der forsøkspersonene falt over tretti meter, før de ble fanget opp av et sikkerhetsnett. Forsøkspersonene følte da at falltiden var lenger når de selv falt, enn når de så andre falle. Det har også blitt påvist at tidsoppfatningen kan bli påvirket av kroppstemperatur, sykdom og bruk av rusmidler, forteller Einevoll.

Snarvei like innenfor netthinnen

Hjernen tar altså en rekke snarveier når den forsøker å forstå verden. En gruppe forskere har utviklet matematiske modeller som gjør det mulig å i detalj studere den lille hjernestrukturen som kalles lateral knekropp, der en viss grad av synsbearbeidingen skjer.

– Bare fem prosent av de elektriske signalene inn til knekroppen kom fra øyets netthinne. Det betyr at 95 prosent av signalene til knekroppen kommer fra hjernen, fra det første visuelle området i hjernebarken og andre deler av hjernen. Vi vet ennå ikke hva dette betyr, men én mulig teori er at den massive feedback-koblingen forteller noe om hva hjernebarken forventer at øynene har sett, sier doktorgradsstudenten Milad H. Mobarhan, som er en del av forskergruppen CINPLA sammen med Einevoll.

Gaute Einevoll og andre forskere ved CINPLA samarbeider nå med forskere på Allen Brain Institute i Seattle, blant annet med å bygge en digitalisert modell av synshjernebarken hos mus. Når modellen er tilstrekkelig langt utviklet, vil de bruke den til å studere i detalj hvordan nettverk av nerveceller i denne delen av hjernen egentlig virker.

Disse forskerne fant nylig ut at også strukturer på utsiden av hjernecellene spiller en viktig rolle for lagringen av langtidsminner. Hjernen må hele tiden balansere mellom å endre seg raskt for å lære noe nytt – og være stabil nok til å bevare viktige minner.

Lever vi i et videospill?

Forestillingen om at vi mennesker går rundt i en modell av virkeligheten, er for øvrig velkjent fra populærkultur, som i filmen The Matrix der hovedpersonen Neo, spilt av Keanu Reeves, går rundt i en virtuell verden som alle mennesker holdes fanget i, uten å vite det. Historien kan sammenlignes med greske filosofen Platons hulelignelse om menn i en hule som bare ser skyggebilder av den virkeligheten som finnes utenfor huleåpningen.

Den svensk-britiske filosofen Nick Bostrom foreslo i 2003 at menneskeheten egentlig lever i en datagenerert simulering som er satt opp en avansert sivilisasjon som lever i fremtiden. Det har vært forbløffende vanskelig å motbevise Bostroms teori.

Men verken Gaute Einevoll eller andre hjerneforskere har funnet noe som tyder på at den virkeligheten du og jeg lever i, egentlig er skapt av eksterne slemminger eller av en avansert sivilisasjon som vil manipulere oss.

Det er nok heller slik at hver og en av oss går rundt i våre egne individuelle og subjektive virkelighetsmodeller, skapt av våre egne hjerner. Husk det, neste gang du insisterer at det er du som husker rett om det familieselskapet som alle har snakket om i årevis etterpå.

Referanser:

What Do Hallucinations Tell Us About the Brain? Vitenskapelig blogginnlegg av forskeren Mark Stokes, Brain Metrics, Nature.com (2013)

Gaute Einevoll: Hjernetid. Gjesteblogg på Kollokvium, opprinnelig publisert i tidsskriftet Naturfag.

Chess Stetson mfl: Does Time Really Slow Down during a Frightening Event? Plos One, 2007.

Clara Moskowitz: Are We Living in a Computer Simulation? Scientific American, 2016.

Nick Bostrom: Are You Living In a Computer Simulation? Philosophical Quarterly, 2003, Vol. 53, No. 211, pp. 243-255.

Les også denne saken fra Universitetet i Bergen:

Skal gjøre hjerneforskningen enda mer presis