Sunday, January 25, 2015

Brain Bugs - Mälu

Kui inimestele esitada küsimus, mida nad tahaks võimaluse korral oma aju juures parandada on enamuse vastuseks mälu. Kes ei tahaks sellist mälu nagu arvutil, et mis iganes sisse söödad see ka paugupealt meelde jääb. Paraku on mälu arvuti ja aju puhul erinevalt üles ehitatud. Algpõhimõtted peavad siiski samad olema. Esiteks on vajalik mingi füüsiline muutus mälukandjas ja teiseks kood kuidas erinevaid asju mällu kirjutada ning hiljem uuesti maha lugeda. Arvuti puhul on lihtne, füüsiliseks muutuseks on mälukandja magnetiliste, elektriliste või optiliste omaduste piisav muutmine, et oleks võimalik eristada kahte olekut. Info kirjutatakse ja loetakse binaarselt ehk ühtede ja nullide jadana. Oluliseks on mälu stabiilsus ehk info muutumatuna säilimine ajas.

Enne kui ma edasi lähen tahaks rõhutada asjaolu, et kuna ma pole vastava eriala asjatundja ja ei viitsi ka erialakirjandusest või isegi internetist täpseid vasteid otsida, siis enamus erialalisi termineid ei pruugi kokku langeda korrektsete eestikeelsete väljenditega. Samas üritan teha kõik et üks tavaline inimene saaks aimu millest jutt on.

Aju puhul on mäluga olukord märksa keerulisem. Inimese mälu saab jagada jämedalt 2 erinevasse kategooriasse: konkreetne ja kaudne. Konkreetse mälu näiteks on kas sinu telefoninumber, salasõna arvutis või pähe õpitud luuletusejupp. Kaudne mälu võib olla seesama salasõna, mis väljendub lihasmälus. Kui oled võimeline pimetrükiks, siis toksid automaatselt salasõna sisse mõtlemata sealjuures kramplikult üksikute tähtede või isegi sõna peale. Põhitähelepanu raamatus pööratakse konkreetse mälu alamliigile, semantilisele mälule. mida aju kasutab faktide tähenduse ja seoste salvestamiseks.

Kuidas info salvestatakse semantilisse mällu, mis on selle protsessi füsioloogiline sisu. Aju salvestab faktilist infot kindlates sõlmpunktides kasutades ka suhtelisi seoseid. Objekti konkreetne tähendus sõltub tema seostest teiste objektidega, lihtsaimaks näiteks sünonüümid, kus sama sõna tähendab erinevaid asju sõltuvalt kontekstist. Teatav sarnasus internetiga, kus veebilehed omavahel seotud linkidega, mida rohkem sarnane teema seda rohkem ühendusi nende vahel eksisteerib. Googeldades sõnaühendeid pakutakse sulle erinevaid veebilehti, mis kõik rohkemal või vähemal määral vastavad päringule, mida täpsem vaste ja tihemini külastatud veebileht, seda eespool see asub.

Ajus on sõlmpunktideks neuronid (nende grupid) mis on seotud teiste sõlmpunktidega ühenduste ehk sünapside kaudu. Neuronid võivad olla aktiivses, saadavad välja signaali teistele neuronitele või musklitele, või passiivses ehk "kuuldel" olekus. Neuronid võivad signaali välja saates aktiveerida teisi neuroneid, olles ühenduses tuhandete teiste neuronitega. Anduri kindla signaali ehk meeleelundi vastava sisendi peale aktiveeruvad teatud neuronid ja neuronite grupid. Näiteks nähes koera aktiveerub "koera" neuronite grupp. Kuna see on aga ühenduses tuhandete teiste seotud faktidega (karvasus, hammustamine, kassid, hirmutunne, .... ) saadetakse signaalid ka neile vastavatele neuronite gruppidele. Millised konkreetselt aktiveeruvad sõltub eelkõige teistest sisenditest (tugev või nõrk, eelnev kogemus koertega, oma või võõras koer, lahtine või ketis koer, ....) aga ka sidemete tugevusest. Kui eelnevalt on koeraga seotud ainult enamasti negatiivsed või väga tugevad negatiivsed sidemed (lapsepõlves hammustada saamine) aktiveerub automaatselt ka sõbraliku koera puhul hirmutunne. Sarnaste ja seotud faktidele vastavad neuronigrupid asuvad enamasti suht lähedal teineteisele ja on seotud tihedamate ja tugevamate sidemetega.

Seni tundub suht loogiline, aga kohe tekkib küsimus kuidas mingid neuronigrupid kujunesid välja just "koera" grupiks ja kuidas tekkisid ühendused eri gruppide vahel. Sündinud lapsel pole ju aimugi, et koerasugune elukas üldse olemas on. Pikaajalise püsimälu moodustumises mängib väga suurt osa neuronigruppide vaheliste ühenduste plastilisus ehk muutumine ajas (synaptic plasticity). Oluline on ka see, et samal ajal aktiivsete neuronite vahele tekkib side või juba olemasoleva sideme korral see tugevneb. Mida tihemini neuronid samal ajal aktiivsed seda tugevam omavaheline side. Näiteks koera nähes aktiviseerub mingi neuronite grupp, kui samal ajal keegi ütleb sõna "koer" aktiveerub grupp neuroneid, mis vastavad kuuldud sõnale, kui koera nähes kuuled haukumist aktiviseerub samal ajal koera pildi ja haukumise neuronite grupp ja nii edasi. Kokkuvõttes kujuneb aja jooksul ettekujutus nii, et koera nähes seostub sellega suur hulk erinevaid objekte, hääli, tegevusi, jne ... Sama juhtub ka vastupidi - haukumist kuuldes aktiveerub koera kujund.

Aga lisaks neuronigruppide vahelistele ühendustele on nende tugevused samuti erinevad. Näiteks koera ja haukumise vahel on väga tugev side. Side on ka koera ja kassi vahel, samas palju nõrgem, sest mõlemad omavahel seotud kui koduloomad ja vastavad neuronite grupid aktiveeruvad samal ajal palju harvem kui koera ja haukumise neuronite grupid. Siit ka veidi koomiline fakt, et näiteks kui lehm tekitab ameeriklastes loomaliha või piima assotsiatsiooni siis indialastes hoopiski pühaduse tunde. Seaga on asi muidugi veelgi kontrastsem erinevate kultuuride puhul.

Paraku mõjutab mälu palju väliseid ja sisemisi tegureid. Mälu kiirus või isegi sisu sõltub niinimetatud eelhäälestusest, kui eelnevalt on aktiveeritud neuronite gruppe või nendega seotud neuroneid osutub uuesti sama grupi aktiveerumine kiiremaks. Kuna seoseid on väga erinevaid, tähenduslik, kõlaline, visuaalne, ... siis võib osava eelhäälestusega mälu, ettekujutusi, seoseid ja assotsiatsioone suhteliselt lihtsalt manipuleerida. Tuntuimad on trikid reklaamitööstuses või poliitikas. Seks müüb nagu ammu teada. Ei tähenda millist produkti meestele koos palja neiuga reklaamida, see müüb kindlasti edukamalt kui sarnane toode asjaliku spetsi kommentaariga. Meestel lihtsalt tekib poes produkti nähes positiivne emotsioon isegi kui nad ei mäleta sellega kaasnenud preilit. Poliitikas piisab kui kedagi süüdistada miskis koletus kuriteos. Isegi kui hiljem selgub, et tüübil polnud sellega miskit tegemist, on valijate ajudes tekitatud seos kuritegevuse ja poliitiku vahel ning valituks saamine oluliselt raskendatud.

Kohati on mäluga seotud apsud lausa eluohtlikud. Valedest rohtude manustamisest on põhjustatud umbes veerand ekslikust mälust, mis enamasti seotud arstimite sarnaste nimedega. Terve hulk inimesi on mõistetud kohtus süüdi tunnistajate ekslike mälupiltide tõttu, kusjuures tunnistajad ise on tõsimeeli uskunud, et nägid või kogesid asju, mida pole kunagi juhtunud. Raamatus on toodud ära mitmed konkreetsed markantsed juhtumid. Tänu aeglaselt kohalejõudnud arusaamisele, kui ebausaldatavad on tunnistajate ütlused nähakse suurt vaeva, et leida vettpidavaid füüsilisi tõendeid. Mitmete huvitavate katsetega on selgunud teatud tingimustel mälu nii tugevalt mõjutatavus, et rohkem kui pooltel juhtudel võivad inimesed "mäletada" asju, mida pole olnud.

Kui arvuti puhul on mälu salvestamine ja lugemine kaks täiesti erinevat ja sõltumatut protsessi, siis ajus see nii pole. Meelde tuletades aktiveerime samad neuronite grupid ja tugevdame ühendust nende vahel. Uued sidemed on algul suhteliselt kergelt kustutatavad ja muudetavad aga kui neid kohe uuesti korrata kinnistuvad palju kindlamini. Siit ka lihtne seletus faktile, miks on kasulik paari tunni jooksul peale uue asja õppimist seda uuesti üle korrata. Jättes pikema vahe on õppimise kasutegur oluliselt madalam. Kui arvuti puhul on kustutamise funktsioon lihtne siis inimese mälu korral see praktiliselt puudub, mistõttu on pea võimatu unustada dramaatilisi mälestusi.
 
Samas toimub pidevalt mälu iseeneslik kustumine, seda eriti lühiajalise mälu puhul. Põhjuseid võib olla mitmeid, üheks kindlasti on mälu ülekoormatuse vältimine. Oleks ju võimatu kõike kogu elu sama selgelt mäletada, mida eelmisest minutist mäletame. Aju säilitab automaatselt vaid info, mida peab oluliseks või mida teadlikult proovitakse mällu jätta. Vananemisega väheneb lühiajalise mälu hulk, mida pikaajalisse mällu salvestatakse, tegu normaalse protsessiga, mis algab juba lapseeast. Ega ilmaasjata öelda, et lapsel on õppimine lihtsam. Lisaks hakkavad vanast peast ununema viimased mälestused. Põhjuseks peetakse asjaolu, et viimased mälestused on salvestatud nõrgemate seostega, lihtsalt on olnud vähem aega mälestuste kinnistumiseks.

Paraku tekib inimestel ka täiesti ebakorrektseid mälupilte asjadest ja sündmustest, mida pole kunagi olnud. Katsete põhjal võib järeldada, et lapsed on eriti tundlikud selle koha pealt ja nende mälestustest on kuni kolmandik puhas fantaasia vili. Enamasti nad ise seda ei mõistagi, sest ettekujutatavad sündmused on kinnistunud ajus kui tegelikud mälestused. Seetõttu tuleb laste mälestustesse suhtuda ühest küljest skeptiliselt aga teisest küljest peab mõistma, et tegu on normaalse nähtusega, mitte patoloogilise valetamisega.

Kui arvuti puhul on mälu mahtu väga lihtne mõõta digitaalsete ühikute hulgaga mega või gigabaitides siis inimese mälu mahtu nii lihtsalt ei mõõda. Ajus on suur osa mälust seoseline aga mitte puhtfaktiline, mäletame suht hästi üldist konteksti või pilti aga mitte konkreetseid fakte. Puht faktilist mälu mõõtes on saadud õige madalad numbrid - kusagil 1 gigabaidi suurusjärgus samas kui tänapäeval nii pisikesi mälupulki enam ei toodeta ja isegi välkmälu kettad on enam kui 100 korda võimsamad, kõvaketastest rääkimata. Aju piiratusest annab ehk parima pildi fakt, et maailmarekordiks järjestikuliste numbrite meeldejätmisel on vaid 405 ühikut. Aju lihtsalt pole arenenud sellist tüüpi info säilitamiseks mis evolutsiooniliselt pole oluline. Palju tähtsam on hoida ja töödelda infot, mis aitab ette ennustada eelseisvaid sündmusi.
 
Siit tuleneb ka mälu valikulisus, meeletust info hulgast peab aju suutma kiirelt välja valida minimaalse olulise. On olemas inimesi, kellel haruldane faktimälu, kuid enamasti pole sellest suurt kasu, sest salvestatud info sorteerimises ja töötluses on nad nõrgad. Üleüldiselt tundub, et ajul on mingi enam-vähem keskmine võimekus, mis tähendab et teatud funktsioonide erakordne tugevus kutsub esile teiste puudulikkuse.

1 comment: