För att förstå hur människan tänker är det inte så dumt att studera hjärnan. En typ av hjärncell visas i figur 1. En relativt ny tanke är att hjärncellerna alltid arbetar ihop i lokala, avgränsade nätverk utspridda i olika delar av hjärnan [3]. Nätverken består av ungefär 1010 nervceller ordnade i skikt och förbundna med ca 104 andra. (Någon har räknat ut att antalet nervceller i hjärnan skulle vara mer än alla bytes som finns i alla datorer i hela världen. En onekligen bra jämförelse i alla fall.) De olika skikten är sammankopplade med nervtrådar från ett fåtal andra hjärnområden i närheten eller via thalamus, som är en slags relästation för nästan all information som når hjärnan. Tillsammans bildar de aktiva nervcellerna sammanhängande områden, 200-500 kvadratmillimeter, spridda över stora områden i hjärnbarken. De är organiserade att utföra sina speciella uppgifter, för att sedan skicka informationen vidare.
Nervcellerna är lagspelare. De utför inga uppgifter på egen hand utan arbetar alltid tillsammans. Det finns ingen cell som enbart har till uppgift att t ex komma ihåg mormor eller räkna ut vad 4+21 är. Hjärnan fördelar arbetet för att vinna i precision och skärpa. Miljontals nervceller i flera nätverk sätts på uppgiften att komma ihåg mormor. Ett oekonomiskt sätt att sköta arbetet, men utan denna mångfald förlorar hjärnan sin precision och blir oerhört sårbar.
Ibland delar man in hjärnans utveckling i fyra stadier där olika delar av hjärnan har olika ålder i människosläktets historia. (Fylogenetiska historia) [4]:
Den amerikanska hjärnforskaren Paul MacLean menar att hjärnan är som `tre hjärnor i en', var och en med en fylogenetisk historia. (Under människans fosterstadier kan man faktiskt se antydning till gälspringor och svanskotor har vi ju alla som ett bevis på evolutionen.)
Hjärnans funktioner kan delas upp i hierarkier [4]. Ryggmärg, hjärnstam och limbiska systemet är de äldsta och primitivaste, dvs alla djur har detta. Den viktigaste skillnaden mellan människa och djur är språket. Barn föds med en förmåga att lära sig vilket språk som helst innan 1 års ålder. Nervceller från synbarken på ett djur som saknar ögon ser ut som en tanig gran, medan en nervcell från samma område på ett seende djur kan liknas som en präktig julgran. Försök har gjorts med laboratoriemöss förmåga att lära sig vägen genom en labyrint och visar att stimulerade möss (ständigt nya leksaker i burarna) klarar sig bättre än vanliga möss och lika bra som barnens sällskapsmöss som får naturlig stimulans. Genom att stimulera hjärnan kan den således hållas i trim och detta är särskilt viktigt för äldre personer som inte får så mycket naturlig stimulans. Behovet av information kan liknas vid behovet av föda och understimulering ökar risken för mental ohälsa.
I dag vet vi en hel del om hur synen fungerar [5]. I ögat bryts ljuset så att en omvänd bild av verkligheten faller på näthinnan. Där omvandlar tapparna och stavarna ljuset till elektriska signaler. Bilden är genombruten av ådror och upplösningen i ytterdelarna är dålig. Den blinda fläcken gör ett hål i bilden. Signalerna färdas genom synnerven i riktning mot bakhuvudet. Efter att ha passerat en punkt där de två synnerverna korsar varandra och thalamus, hamnar de i en del av synbarken längst bak i hjärnans nacklob som kallas område V1. Den här delen av synbarken har bl a till uppgift att vidarebefordra signalerna till andra delar av synbarken.
Hos apor är synbarken sammansatt av ett dussintal hierarkiskt ordnade områden (V1, V2, V3,... etc). Sannolikt är människans synbark organiserad på ett likartat sätt. Varje delområde bearbetar och analyserar olika egenskaper i synbilden, t ex färger, former och rörelser. Syninformationen från ögonen bearbetas i alla delområden. Grovt kan man säga att informationen strömmar från område V1 i två olika riktningar. Den ena strömmen rör sig mot tinningloben och passerar områden av synbarken som analyserar färger och former hos föremål i synfältet. Här försöker hjärnan svara på frågan `Vad?'. Den andra strömmen flyter mot hjässloben. På vägen passerar den områden av hjärnbarken som analyserar rörelser och avstånd. Här försöker hjärnan svara på frågan `Var?'.
Men var i allt detta uppstår känslan av att vi är medvetna om vad vi ser? Det är här blindsynen blir så intressant. Blindsyn är något som yttrar sig i att en blind person kan reagera på synupplevelser utan att vara medveten om dem. Område V1 i synbarken spelar en viktig roll. Människor med blindsyn har skador i detta område. Resten av synbarken kan vara intakt. Detta borde betyda att område V1 är nödvändigt för att vi ska bli medvetna om vad vi ser. Men det är inte tillräckligt. Syninformationen måste passera också de andra områdena för att vi ska uppleva färgen, formen och rörelserna i vår bild av omvärlden. Människor med skador på synområden av högre ordning (V2, V3, V4 och V5) är medvetna om vad de ser, men deras synupplevelser saknar något. Synbilden kan vara svartvit, rörelserna kan vara frusna. Den omstridda frågan är hur nära kopplad den medvetna synupplevelsen är till hjärnaktiviteten i område V1. Här finns i huvudsak två teorier:
Den senare teorin utgår i stället från att den viktigaste hjärnaktiviteten äger rum i de högre synområdena och, framför allt, i speciella områden i pannloberna. Huvudtanken är att synupplevelserna uppstår i områden som står i direkt förbindelse med barkområden i pannloberna som har till uppgift att planera och organisera rörelser. Det innebär att ett direkt samband mellan synupplevelsen och aktivitet i område V1 faller bort.
Det finns dock problem med båda teorierna. En del människor med skador i område V1 verkar kunna uppfatta vissa typer av syninformation medvetet. Dessutom finns det människor med pannlobsskador som ändå ser.
I [2] har man implementerat abduktion i lager som kommunicerar uppåt/nedåt och som genererar hypoteser baserade på underliggande lager och med hjälp ovanifrån. Detta skulle motsvara språkförståelse och möjligen perception. Seendet har modellerats i lager ungefär som beskrivits ovan. Hörsel, fonetik, grammatik och semantik har också modellerats i lager. Varje lager arbetar i tre olika moder. Skapandet av hypoteser (nerifrån och upp), evaluering (uppifrån och ner) som ger konfidensvärden på hypoteserna samt kombinering (jämförelser) av hypoteser. De har använt en `single-instruction multiple-data' (SIMD) maskin också kallad connection machine vilken är en parallell arkitektur av rader av processorer med lokalt minne. En sak att notera är att de dolda lagren i arkitekturen nästan kan liknas vid det icke-medvetna hos människan.
Man kan tänka sig att hjärnan fungerar ungefär så här och att det är ett resultat av evolutionen. Tänk bara på hur lillhjärnan ser ut. Dess speciella struktur kan vara en kompromiss mellan snabbhet och noggrannhet, då den ju styr kroppens rörelser och är väldigt kompakt och förgrenad i en kompakt trädstruktur med nästan parallella nervceller.
Man vet fortfarande inte hur hjärnan förhåller sig till medvetandet. I dagens vetenskapssamhälle dominerar teorier om att hjärnans och medvetandets processer är identiska eller parallella. Karl Popper poängterade likheter mellan medvetandet och fysikens kraftfält. Han föreslog att `det mentala' samspelar med hjärnan via hjärnans elektromagnetiska kraftfält.
För att förklara samspelet mellan hjärnan och medvetna synupplevelser spekulerar man numera kring förbindelserna mellan synbarkens område V1, eller högre synbarksområden, och pannlobsbarken. I en samspelshypotes skulle växelverkan mellan det mentala och det neutrala, dvs med de fysikaliska processerna i hjärnan, uppstå i dessa områden.
Vad krävs egentligen för att ett medvetandet ska uppstå? Det är inte alls säkert att en särskilt välutvecklad hjärna behövs [6]. Kanske en ryggmärg räcker. Hos lägre djur med ingen eller liten hjärna finns de viktigaste nervfunktionerna i ryggmärgen. Där har de också bevarats under evolutionens gång hos de högre djuren men används inte, såvida inte hjärnan skadas. Hos en råtta, som har fått ryggraden avskuren från hjärnan, kan man framkalla inte bara enkla reflexrörelser utan också komplicerade gångrörelser, som normalt kräver hjärnans medverkan.
Kanske rentav den enskilda cellen har någon form av förmåga till medvetande. Alla celler kan reagera på omgivningen. Narkosmedel som utsläcker medvetandet verkar på kroppens alla celler. Kroppen är hierarkiskt uppbyggd med hjärnbarken i toppen. Hjärnbarken är också känsligast och slås ut först av narkosmedel. Höjer man dosen påverkas därefter i tur och ordning hjärnstammen, ryggmärgen och resten av kroppen. Även en amöba kan göras medvetslös!
Här öppnar sig plötsligt absurda och hisnande perspektiv. Om alla celler skulle ha förmåga till medvetande, kan då någon del av kroppen vara medveten även om hjärnan är medvetslös? Kan t ex magtarmkanalen, som faktiskt har ett komplicerat nervsystem, ha någon form av självständigt medvetande?
I boken `Märk Världen' [7] beskrivs hur liten den informationsmängd är som faktiskt når vårt medvetandet. Från ögonens tappar och stavar, från hörselsinnet, känselsinnet mm, bombarderas vi hela tiden av miljontals sensoriska intryck (perception), men bara en bråkdel (möjligen en miljontedel) når medvetandet (kognition). Medvetandet är endast kapabel att fokusera på ca sju stycken saker samtidigt. Fler saker grupperas i mängder. Av den stora mängden information sållas det mesta bort men mycket lagras temporärt i det icke-medvetna. Vi plockar upp eller fokuserar endast en liten del av detta material åt gången.
En annan aspekt på vad hjärnan är ges i [6]. Där menar man att hjärnans främsta uppgift ursprungligen har varit att fungera som en sorts rörelsemaskin, och under utvecklingens gång har hjärnans färdigheter i första hand tjänat till att förfina dess förmåga att styra rörelserna. För att överleva måste alla varelser utföra rörelser, som att inta föda och fly undan fiender, och dessa rörelser måste ske i rummets tre riktningar. Hjärnans konstruktion har anpassats efter de krav som en sådan rörlig existens i rummet och tiden ställer. Denna princip är så fundamental att när det sedan utvecklas någonting nytt i hjärnan, som förmågan att tänka abstrakt och andra intellektuella färdigheter, måste detta nya byggas på hjärnans grundläggande konstruktion. Någonting annat har helt enkelt inte funnits att tillgå. Även i språket tycks det finnas otaliga spår som vittnar om det abstrakta intellektets beroende av hjärnan som rörelsemaskin. En tanke eller känsla går faktiskt att uppfatta som en abstrakt rörelse: `Tankarna irrade omkring.', `Hon greps av hemlängtan.', `Fantasin skenade iväg.' osv.
Det verkar nästan oundvikligt att ett själsliv skulle uppstå under den biologiska utvecklingen. Om muskelrörelserna ska utnyttjas på bästa möjliga sätt krävs ett effektivt tankearbete. Ta t ex ett jagande rovdjur som måste planera och överväga olika alternativ. Det måste hela tiden tänka framåt för att fundera ut hur bytet kommer att förflytta sig. För djur som jagar i flock är det också mycket viktigt att kunna kommunicera framgångsrikt inom flocken. Även då är en tänkande hjärna till stor nytta.
Tanken att psyke och motorik har utvecklats tillsammans under evolutionen får stöd i hjärnforskningen. Själslivet och muskelrörelserna styrs från delvis samma område i hjärnan, nämligen från de sk basala ganglierna, och av samma signalsubstanser. Signalsubstanser är kemiska ämnen som bildas i hjärnans nervceller och överför meddelanden mellan dessa. Basala ganglierna är grupper av nervcellskärnor i hjärnans mellersta delar. De reglerar våra viljestyrda muskelrörelser men påverkar också psyket. Här spelar signalsubstansen dopamin, GABA (gammaaminosmörsyra), glutaminsyra och acetylkolin viktiga roller. Dopamin har till uppgift att sätta igång rörelser i musklerna, men det kan också aktivera psykiska processer. GABA, glutaminsyra, acetylkolin och dopamin ska balansera varandra så att rörelserna blir lagom stora och så att tanke- och känsloliv fungerar.
Att psyke och motorik verkligen hänger ihop rent biologiskt bekräftas av sådana sjukdomar som orsakas av att vissa nervceller i de basala ganglierna inte fungerar som de ska. Anledningen kan t ex vara en ärftlig sjukdom eller ett giftigt ämne som sätter ner cellernas funktion så att det blir brist på en eller flera signal-substanser. Följden blir psykiska och neurologiska sjukdomar, där både kropp och själ kan påverkas.
`Själen bor i nervcellernas buskage. Det är där bland nervimpulsernas flöde i grenverket, som en gång det mänskliga medvetandet har uppstått, och uppstår hos nya individer.' [4] Människans limbiska system är ganska likt djurens. Att vårt limbiska system inte har utvecklats mycket mer än djurens kan vara en förklaring till att vi ofta reagerar `primitivt' känslomässigt och till att vårt rationella intellekt inte alltid fungerar. Om vi blir rädda eller arga kan vi ibland bete oss på ett sätt som inte är ändamålsenligt. Vi kanske grips av panik eller börjar slåss när detta är ofördelaktigt.