Tutkijat etsivät sielun kotia

Mazurkevichia pyydettiin ensin puristamaan kätensä nyrkkiin ja sitten ojentamaan ja rentouttamaan sormensa. Käsi ei liikahtanutkaan. Päähän kiinnitetyt elektrodit paljastivat kuitenkin, että potilas oli kuullut kehotukset.

Elektrodit olivat ottaneet vastaan sähkösignaaleja, jotka ilmaisivat, että Mazurkevich oli paitsi kuullut pyynnöt myös ymmärtänyt, että ne tarkoittivat eri asioita.

Toisin sanoen ulkoisiin ärsykkeisiin reagoimaton potilas oli tiedostanut ympäristönsä – ja antanut näin tutkijoille arvokasta tietoa tietoisuudesta.

Maria Mazurkevichin tapaus voi auttaa tutkijoita ratkaisemaan yhden tieteen suurimmista arvoituksista.

Tuhansien vuosien ajan on yritetty selvittää, mitä tietoisuus on ja missä se sijaitsee. Tietoisuutta on kutsuttu myös sieluksi, ja on esitetty, että se jotain niin itsenäistä ja erillistä, että se voi poistua kehosta.

Tietoisuus syntyy aivoissa, joiden toimintaan muutkin henkiset ominaisuudet ja kyvyt, kuten kasvojentunnistus tai kielellinen viestintä, perustuvat. Hämmentävän abstraktia tietoisuutta on kuitenkin vaikea paikantaa aivosolujen sekamelskasta.

Kansainvälisen tutkimushankkeen odotetaan löytävän oikean osoitteen.

Helpot ongelmat haastavat

Tietoisuutta on hankala kuvata sanoin. Sen olemukseen kuuluvat kuitenkin keskeisesti ne tuntemukset, joita elämä saa aikaan. Näistä tunteista, jotka ovat tietoisia kokemuksia ja aistimuksia, käytetään nimitystä kvalia.

Kun esimerkiksi katsotaan auringon kypsyttämää tomaattia, aivot saavat tietoa valosta, jonka aallonpituus on 660 nanometriä. Niinpä valo aistitaan punaiseksi. Tomaatin punaisuus ei kuitenkaan yhdisty ajatuksissa valon aallonpituuteen, vaan syntyy tarkemmin määrittämätön mielikuva väristä, joka on ”punainen”.

Ja kun tomaatin haihtuvat kemialliset aineet vaikuttavat nenän aistinsoluihin, ei tunnisteta metyylisalisylaattia ja bentsaldehydiä, vaan havaitaan miellyttävä tomaatin tuoksu.

Kvaliat ovat paitsi värin, äänen, hajun, maun ja kutinan tuntemista myös ihastumisen ja kyllästymisen kaltaisten tunnetilojen tajuamista. Ja sitäkin, että tiedostaa lukevansa tätä juttua, voi pitää kvaliana.

Kvalioiden syntymis- ja tulkitsemistavan selvittämistä pidetään tietoisuuden vaikeana ongelmana. Sitä ei todennäköisesti voida ratkaista pelkästään biologian ja muiden luonnontieteiden pohjalta, vaan mukaan on otettava myös psykologian ja filosofian abstraktimpi ajattelu.

Kun tietoisuuden vaikea ongelma on ainakin jossain määrin filosofinen, niin sen helppo ongelma on konkreettisempi. Siinä ei ole niinkään kyse siitä, miten tietoiset kokemukset syntyvät, vaan pikemminkin siitä, minkä aivojen osien käytännön toiminnan ansiota tietoisuuden syntyminen on.

Ongelmasta tekee helpomman oikeastaan vain se, että se on periaatteessa aistein havaittava ja siten teoriassa ratkaistavissa vanhoilla ja vakiintuneilla luonnontieteellisillä menetelmillä. Tehtävä on kuitenkin erittäin vaikea.

Kaikesta huolimatta haaste kiehtoo tutkijoita. Yhdessä kaikkien aikojen kunnianhimoisimmista tutkimushankkeista on tarkoitus käydä läpi aivojen kaikki solut, jotta saadaan tietää, missä tietoisuus sijaitsee.

Sielu piileskelee kaaoksessa

Human Brain Project -nimiseen hankkeeseen osallistuu yli 500 tutkijaa 16 maasta. Sen tavoitteisiin kuuluu kartoittaa jokainen ihmisaivojen noin 86 miljardista hermosolusta. Tutkimus tähtää aivosolujen viestinnän ja ajattelun ja käyttäytymisen välisten yhteyksien paljastamiseen.

Työ on jo alkanut kantaa hedelmää. Esimerkiksi tanskalainen Morten Kringelbach ja italialainen Gustavo Deco analysoivat vuonna 2022 yli tuhannen ihmisen aivokuvista, kuinka informaatio ja energia siirtyvät aivoalueelta toiselle hermosolujen välityksellä.

Tutkijat saivat selville, että tietoisuus kumpuaa aivoissa esiintyvästä turbulenssista. Sitä aiheuttavat aivojen aika-avaruuden kaoottiset informaatio- ja energiavirrat, jotka oikeastaan vain tehostavat tiedonsiirtoa.

Ilmiötä voidaan verrata keittoon, jonka ainekset sekoittuvat nopeammin, kun sitä vatkataan villisti eri suuntiin eikä vain hämmennetä hitain pyörivin liikkein.

Informaatio- ja energiavirrat olivat kaoottisempia niillä, jotka olivat valveilla ja täysin tietoisia itsestään ja ympäristöstään, kuin niillä, jotka olivat syvässä unessa tai tajuttomuuden tilassa.

Lisäksi kävi ilmi, että täysin tietoisilla henkilöillä esiintyi enemmän pitkiä informaatiovirtoja kuin koomapotilailla ja että koomapotilailla esiintyi enemmän lyhyitä informaatiovirtoja kuin täysin tietoisilla henkilöillä.

Sen sijaan nukkuvien henkilöiden aivoissa informaatiota siirtyi vain vähän sekä lähelle että kauas.

Havaintoa pidetään läpimurtona, mutta vielä on liian aikaista puhua siitä, mitä se kertoo tietoisuudesta. Merkitys paljastuu vasta sitten, kun aivoista on saatu tarkka kuva.

Vesi piirtää esiin valtaväylät

Tähän asti yksityiskohtainen aivosolukartta on ollut epärealistinen haave. Entistä parempien tutkimusmahdollisuuksien ansiosta Human Brain Project voi kuitenkin toteuttaa unelman.

Tutkijoiden uusia välineitä on saksalaisfyysikko Markus Axerin kehittämä 3D-PLI, jolla kuvannetaan kolmiulotteisesti kuolleiden aivoja. Aivot viipaloidaan, ja jokainen viipale kuvataan polaroituneella valolla. Tietokoneohjelma kokoaa kuvasarjoista koko aivokudoksen mallin.

Uudet tekniikat mahdollistavat myös elossa olevien ihmisten aivojen tarkan kartoittamisen. Esimerkiksi magneettikuvauksen muunnos paljastaa veden liikkeet hermosolukimpuissa.

Kuvausmenetelmä paljastaa hermonippujen paksuuden ja pituuden. Koska vahvat yhteydet ovat merkki vilkkaasta aivoalueiden välisestä viestinnästä, on mahdollista kartoittaa tiedonsiirron pääreitit.

Tarkkuus helpottaa sen selvittämistä, kuinka ja missä sähkösignaalien sekamelskasta syntyy selviä ajatuksia ja tunteita – ja siten myös tietoisuus.

Lääkäri herättää tietoisuuden

Uusien tutkimustapojen ja -välineiden lisäksi tietoisuuden tutkimus tarvitsee Maria Mazurkevichin kaltaisia erikoistapauksia. Vaikka hän oli varmasti koomassa, hänessä oli havaittavissa tietoisuutta.

Jos Human Brain Projectin tutkijat saavat mahdollisuuden kuvata Mazurkevichin kohtalotovereiden aivoja, he saattavat päästä jyvälle siitä, kuinka aivoissa esiintyvä turbulenssi tuottaa tietoisuuden – tai kuinka tietyt hermoyhteydet luovat kokemuksen ympäristöstä.

Tieto voi auttaa ratkaisemaan tietoisuuden konkreettisen – helpon – ongelman. Ratkaisu saattaa myös tehdä vaikeasta, filosofisesta, ongelmasta entistä ymmärrettävämmän.

Tutkimuksen odotetaan palvelevan myös käytännön päämääriä. Esimerkiksi lääkärin voi olla helpompi arvioida, onko ulkoisiin ärsykkeisiin reagoimaton potilas ehkä sittenkin jossain määrin tajuissaan. Ja ehkä lääkäri pystyy palauttamaan menetetyn tietoisuuden.

Maria Mazurkevichin sairauskertomus päättyi onnellisesti.

Viikon kuluttua Mazurkevich alkoi reagoida kehotuksiin ja puristi kätensä nyrkkiin lääkärin pyynnöstä. Toipuminen kesti vuoden, ja nykyään hän on töissä apteekissa.