Miks aju töö tulemusena või aju tööga kaasnevalt tekib subjektiivne kogemus? Kuidas on võimalik, et füüsikalised ja keemilised protsessid ajus on kuidagimoodi seotud teadvusega? Teadvuse probleem on “suur”, mõni ütleb “raske” või isegi, et see on “põhiküsimus”. Probleem on suurem kui väike teadlane. Sellest hoolimata oled seda uurinud peaaegu 15 aastat. Mis Sind motiveerib?

Hea küsimus! Ütlen ausalt, et enda arvates ma isiklikult teadvuse mõistmisesse enam palju panustada ei saa. Minu eesmärk on olnud uurida erinevaid teadvuseseisundeid nagu uni, anesteesia, kooma, vegetatiivne seisund, ja leida toimiv mõõdik, mille abil saab öelda, kas inimene on teadvusel või mitte. Oleme sellisele mõõtmise viisile lähedale jõudnud ja suudame enam-vähem täpselt inimese teadvusseisundit tuvastada.

Niisiis võib naljaga pooleks öelda, et Sinu töö on tehtud? Mis Sind siis kehutab edasi tegutsema?

See teadvuse mõõt on “keerukus” (ingl k complexity). Mind huvitavad “keerukuse” neuronaalsed alusmehhanismid. Seega võib öelda, et ma liigun teadvuse probleemist kaugemale ja üritan aru saada keerukuse füsioloogiast, tahan minna tagasi “juurte juurde”. Tahaksin aru saada, kuidas muutused neuronaalsel tasemel viivad muutusteni “keerukuse” mõõdus. See on mu järgmine sihtmärk ja uudishimu objekt. Ehkki teadvuse teema on alati mu mõtetes, liigun ilmselt pisut sügavamale aju ja “keerukuse” detailidesse.

Kliinilises kontekstis on teadvus midagi lihtsat. Jälgitakse inimese elektroentsefalograafiat (EEG), hingamist, silmade liikumist ning määratakse selle järgi, kas inimene on teadvusel või mitte. Sinu ja teiste teadlaste uurimistöö on näidanud, et kogu protsess on tegelikult palju keerukam. Mis siis ikkagi muudab teadvuse seisundi määramise raskeks?

Esiteks tuleb öelda seda, et patsiendi käitumuslikust jälgimisest ei piisa teadvuse seisundi määramiseks. Leidub patsiente, kes täielikult halvatuna on täie teadvuse juures. Nad ei saa aga maailmaga suhelda, sest neil pole võimalik oma käitumist juhtida. Niisiis peame vaatama olukorda täpsemalt. Võime küll jälgida elektroentsefalograafiat (peaaju bioelektrilise aktiivsuse registreerimine – toim.), erinevaid aju aktiivsuse ja metabolismi mõõdikuid, kuid probleem seisneb selles, et head teadvuse mõõtu ei ole lihtne leida, sest need on ebatäpsed. Näiteks EEG-s võib esineda ka ärkvel (ja teadvusel) oleva patsiendi ajus unelaadseid mustreid, mis on seotud teadvusetusega. Seega klassikaliselt välja pakutud mõõdud ei tööta väga usaldusväärselt.

Milano ülikooli professor Marcello Massimini. (Allikas: archivio.panorama.it)

Sa oled koos oma meeskonnaga teinud teadvuse seisundi mõõtmisel märkimisväärseid edusamme. Kirjelda, kuidas oled teadvuse mõõtmise probleemile lähenenud ja mida seejuures teistmoodi teinud?

Perturbatsiooniline (ingl k perturbational) lähenemine tuleneb teoreetilisest mõtisklusest selle üle, mis on ikkagi teadvus. See on Giulio Tononi integreeritud informatsiooni teooria, mis ütleb, et teadvuse jaoks on oluline samaaegne mitmekesisus ehk informatiivsus ja ühtsus ehk integreeritus. Teie teadvuselamus on alati korraga informatiivne, sest see erineb kõikidest teistest võimalikest teadvuselamustest, kuid samas on ta teie jaoks alati ühtne tervik. Idee seisneb selles, et informatsiooni integreeritust saab uurida, kui “koputada” süsteemile õigel viisil ja üritada niimoodi aju väljastpoolt pisut raputada ning vaadata, millised on tulemused.

Niinimetatud koputamine toimub transkraniaalse magnetstimulatsiooni (TMS) abil ja vastust mõõdetakse aju elektrilise aktiivsuse kaudu EEG-ga. Lihtsustatud väljendudes “koputamise meetodit” kasutades olete erinevate teadvusseisundite uurimisel olnud üsna edukad ning suutnud mõõta mõõtmatut ehk siis teadvust. Selgub, et “koputamisele” saadud EEG vastuse keerukus on teadvusega vahetult seotud.

Jah. Esiteks, oleme testinud “keerukuse” mõõtu juhtudel, mil teame kindlalt, kas inimene on teadvusel või mitte. Selleks viisime katseisikud erinevatesse uneseisunditesse. Nägime, et mõõt muutub vastavalt sellele, kas tervise juures olev katseisik oli parajasti teadvusel või mitte.
Katsetasime erinevate anesteetikumidega (tuimasti – toim.), mille tagajärjel katseisik kaotab teadvuse meie kontrollitud viisil. Katsetasime ka selliste anesteetikumidega nagu ketamiin, mille mõjul inimene ei saa ennast liigutada. Ta on välismaailmast irdunud, kuid tal on väga eredad teadvuselamused. Nendel juhtudel, kus meil on terved katseisikud, keda me ise kontrollitult teadvusele või teadvuseta seisundisse viime, on see mõõdik väga hästi töötanud. “Koputasime” TMS-iga ajule ja saime aju vastuse “keerukusest” välja lugeda, kas täie tervise juures olev katseisik on teadvusel või mitte. Seejärel, julgustatuna uurimistulemustest, rakendasime sedasama “keerukuse” mõõtu juba ka nendele patsientidele, kellel esineva teadvusehäired.

Sel juhul läheb küsimus keerulisemaks, sest te ei kontrolli eksperimentaatorina enam katseisiku teadvusseisundit, vaid peate seda mõõtma. On ju teada juhtumeid, kus patsientide teadvusseisundit on valesti diagnoositud – on ekslikult arvatud, et inimene on teadvuseta, sest teadvuseloleku märgid justkui puuduvad. Seega, senine mõõtmine on kohati ekslik olnud.

Jah, senised mõõdikud, mille abil eristada patsiente, kes on teadvusel ja kes mitte, ei ole olnud lõpuni usaldusväärsed. Meie välja töötatud mõõdik aga töötas üllatavalt hästi. Seda eriti minimaalse teadvusseisundi tuvastamisel, kus teised mõõdikud teadvuselolekut ei näidanud.

Kõige raskemad juhtumid on vegetatiivses seisundis patsiendid, kes ei anna oma käitumisega teadvusel olemise kohta mitte mingisuguseid signaale. Seetõttu lahterdavad arstid nad enamasti teadvusetuteks. Nagu algul mainisin, võib tegelikkus olla selline, et nad ei saa oma käitumisega kuidagi näidata, et on teadvusel. Seetõttu on tarvis mõõta nende teadvust, mitte aga käitumist või EEG-d.

Oma mõõdikuga saame nende patsientide puhul aga uurida, missugune on nende aju “keerukus”. Näeme, et osadel patsientidel, kes arvatakse olevat vegetatiivses seisundis, on “keerukus” tegelikult päris kõrge ja sarnaneb terve inimese teadvusseisundile.

Kogu selle uurimistöö põhjal, mida oleme teinud tervete inimeste osalemisel, saab öelda, et osad väidetavalt vegetatiivses seisundis patsientidest on tõenäoliselt teadvusel.

Kas oled näinud, et mõned sellised “vegetatiivses seisundis” patsiendid tulevad antud seisundist ka välja. Kas aju “keerukuse” määr ennustab patsiendi paranemist?

See on võtmetähtsusega küsimus. Praegu on meil olemas alles esialgsed tulemused, mille pealt ei peaks põhjapanevaid järeldusi tegema, kuid tõesti näib, et osa nendest tõepoolest paraneb.

Praegu üritame leida viisi, kuidas kõrge “keerukusega” vegetatiivsete patsientidega suhelda. Tulles tagasi küsimuse juurde, siis ma ei arva ilmtingimata, et TMS-EEG abil läbi viidaval “koputamisel” oleks ennustav funktsioon. Meie eesmärk on hinnata teadvusseisundit ühel kindlal ajahetkel. Näiteks näeme sügavas unes viibiva täiesti terve inimese ajule “koputades”, et tema ajul on madal “keerukus”. Sel hetkel, unenägudeta unes, on tema aju teadvusetu nagu korrektselt diagnoositud vegetatiivsetel patsientidel, kuid ta pöördub oma uneseisundist õige pea tagasi, nagu terve inimene kunagi.

Nende teadvuseta ajust saab justkui võluväel teadvusel aju. Ja nii igal ööl! Igal ööl on meie aju vegetatiivse patsiendi aju sarnane, kuid siis jälle taastub...

Jah, me ei mõista täpselt, kuidas see toimub. Meie “keerukuse” mõõdik saab öelda, kas patsiendil on teadvus olemas, kuid “koputamisel” saadud vastus pole mõeldud paranemise võimalikkust ennustama. On väga tähtis, et saaksime aru, kas patsient võib olla teadvusel, kuigi ei saa sellest teada anda. Seega on nii teadlaste kui ka arstide eesmärk avastada patsientide teadvusega ühenduse saamise viis.

Teadvuseuuringutele suunitletud ajuteaduse rahvusvaheliselt tunnustatud liider, Milano ülikooli professor Marcello Massimini, pidas 5. novembril Tartu ülikoolis avaliku loengu “A Perturbational Approach to Gauge the Brain’s Capacity for Consciousness”. Samal päeval oponeeris ta TÜ sotsiaal- ja haridusteaduskonnas kognitiiv- ja õiguspsühholoogia professori Talis Bachmanni juhendatava Renate Rutiku doktoritööd, millest saab lugeda ERR Novaatoris “Tartu ülikooli ajuteadlane sobrab inimteadvuses”.