"Meenutage viimast korda, mil pidite näiteks elektrikatkestuse tõttu liikuma pimedas mööda oma elutuba," ütleb värske doktor Madis Vasser. "Sel hetkel oli teie ajul võimalik saada kahte tüüpi infot maailma kohta. Esiteks varasematest kogemustest õpitud ennustused selle kohta, kus asuvad toas tavaliselt diivan ja põrandalamp. Teiseks oli teil võimalik oma sisemist mudelit ka koheselt kontrollida, sirutades käe välja ja kombates reaalsest maailmast puudutuste kaudu tagasisidet."

Pimedas toas koges inimene Vasseri sõnul aktiivset järeldamist. Kui mõni ennustus ei saanud toas ringi kombates kinnitust, oli ajul võimalik kas käega edasi vehkida või parandada oma ennustust tõdemusega, et ju on keegi vahepeal põrandalambi mujale liigutanud. Oma doktoritöös huvitas Vasserit see, kuidas seletab äsja kirjeldatud aktiivne järeldamine inimese enda kontrollitud jäsemeliigutusi.

"Näiteks kui soovin tõsta oma kätt, et lehvitada sõbrale, tekib minu ajus ebakõla: ennustus ütleb, et käsi peaks olema tõstetud, kuid kehatunnetus annab korrektse signaali, et käsi on jätkuvalt all," selgitab ta. Kuidas aju selle ebakõlaga toime tuleb ja käe liikuma saab? Vasseri sõnul peaks aju ennustuse täitumiseks teoreetiliselt pöörama vähem tähelepanu käe tegelikule asukohale. Oma töös tahtiski ta seda ideed katsetega järele kontrollida.

Virtuaalreaalsed käeviiped

"Meie eesmärk oli uurida, kas aju poolt tekitatud ennustused tõesti tõmbavad tähelepanu eemale sellelt nägemisvälja alalt, kus inimese enda käsi liigub," täpsustab Madis Vasser. Selle uurimiseks palus ta katseisikutel kanda virtuaalreaalsusprille ja teha virtuaalreaalsuses kindlaid käeliigutusi. Iga liigutuse ajal näidati katseisikule täpselt tema liikuva käe taga erinevaid stiimuleid, millele katseisik pidi ühel või teisel moel reageerima.

"Terane lugeja muidugi juba küsib, kas siis katseisiku käsi ise seda stiimulit ära ei varjanud," ütleb Vasser. "Tegelikult mitte, sest muutsime inimeste käed nähtamatuks." Just nähtamatu käe illusiooni jaoks oligi katses vaja virtuaalreaalsust. Katseisikud kandsid peas virtuaalreaalsusseadet, mille ette oli lisaks paigaldatud sensor käte asukoha täpseks jälgimiseks. Nii tekkis olukord, kus inimene küll tõstis mitu korda füüsiliselt oma kätt, aga nägi virtuaalreaalsuses vaid käe taha kuvatud sisu.

"Peamised tulemused näitasid veenvalt, et inimeste visuaalne taju oli tõesti oluliselt nõrgem selles kitsas piirkonnas, kus nende oma käsi parasjagu liikus, olgugi et nende enda virtuaalses nägemisväljas ühtegi kätt tegelikult ei paistnud," tõdeb värske doktor. Katseisikud tajusid ühtviisi tavalisest nõrgemalt nii käe taha jäänud liikumist, värve kui ka kontrasti. Samas olid need tajuerinevused Vasseri sõnul üsna väikesed ehk täielikku liigutustest tulenevat pimedust lugejad tema sõnul kartma ei pea.

Aju ei raiska aega ette teada muutustele

Madis Vasseri sõnul kerkis viimasel kümnendil esile teooria, mille järgi on aju põhiülesanne teha maailma kohta ennustusi. Samuti peab aju oma ennustusi kontrollima, et pidevalt enda sisemist mudelit välise reaalsuse kohta aina paremaks lihvida. "Mida täpsemad ennustused, seda vähem võimalusi on aju omanikul ehk organismil sattuda ebameeldivalt üllatavatesse olukordadesse, mis võivad lõppeda halvasti," seletab ta.

Ennustustega üllatuste vältimine kannab nime vaba energia printsiip. "Antud juhul ei tähista "vaba energia" (free energy) mingit kogust elektrit või müstilist "tasuta energiat", vaid tegemist on mõttelise informatsiooni mõõtmise ühikuga," märgib Vasser. Tema doktoritöös uuritud aktiivse järeldamise teooria on kõnealuse printsiibi üks võimalik avaldumisvorm. Täpsemalt huvitaski Vasserit, kuidas seletab aktiivne järeldamine inimese enda kontrollitud jäsemeliigutusi.

Värske doktori sõnul oli oluline katsetega näidata, et aju püüab olla äärmiselt optimaalne. "Oma enda liigutustele vähem tähelepanu pööramine ei ole viga, see on nipp. Milleks raisata ressurssi, et jälgida pingsalt nägemisväljas toimuvaid muutusi, mis on iseenda poolt tekitatud ja juba ette teada?" arutleb ta. Uurijat üllatas samas aju tööprotsessi täpsus. Näiteks näidati katseisikutele erinevaid kontrolltingimusi, kus katsestiimul ilmus nähtavale vahetult käe kõrval. Sellistel juhtudel katseisiku tähelepanu stiimulile ei vähenenud.

Vasseri sõnul oli tema töö uuenduslik, sest testis esimesena aktiivse järeldamise raamistikku just sellisel visuaalsel moel. Töö tulemused kinnitasid tema sõnul, et aktiivse järeldamise teoorial võiks olla jumet aju arvutuslike põhimõtete seletamisel. "Teiseks näitasime ära, et uue põlvkonna virtuaalreaalsusseadmed on piisavalt head, et nendega saab taolisi keerukaid katseid läbi viia," ütleb ta. "Töö käigus lõime ka uusi tehnilisi tööriistu ning koostasime laiemad juhised selle kohta, kuidas virtuaalreaalsust psühholoogilistes uuringutes kasutada." 

Aktiivse järeldamise raamistikul on uurija sõnul mitu rakendusvõimalust. Näiteks saab selle abil seletada erinevaid ajuhäireid ja leida neile paremat ravi. Samuti saab teooria abil arendada optimaalsemaid liigutussüsteeme robootikas või luua nutikamaid mudeleid tehisintellekti koodi kirjutades. "Lisaks võib aktiivse järeldamise põhimõtetest tuletatud printsiipidest olla abi ka laiemalt, keskkonnasõbralike jätkusuutlike käitumiste kujundamise kontekstis," lisab ta.

Ehkki aju üritab üllatavaid olukordi vältida, jääb mingi ennustamatus maailmas Vasseri sõnul alati alles. "Sellest tuleneb ka väitekirja pühendus: ebamäärasele tulevikule!" ütleb ta.

Madis Vasser kaitses informaatika erialal doktoritööd "Testing a Computational Theory of Brain Functioning with Virtual Reality"​ ("Arvutusliku ajuteooria testimine virtuaalreaalsuse abil") 21. detsembril Tartu Ülikoolis. Doktoritöö juhendaja oli TÜ vanemteadur Jaan Aru.