Články Jakuba Hučína
Články z Psychologie dnes

Za vším hledej mozek

Lidský mozek je daleko složitější než systémy umělé inteligence. Je schopen vytvářet vlastní strategie, vybírat ty nejvhodnější a hodnotit je. Tomuto procesu říkáme v psychologii myšlení.

Chcete-li studovat psychologii, musíte se přihlásit na filozofickou nebo pedagogickou fakultu. Psychologie se totiž stále řadí pouze mezi humanitní obory. S rozvojem poznání neurověd si ale musíme zvykat na to, že za vším, co nazýváme „duševní činností“, stojí centrální nervový systém. Zda je lidská duše redukovatelná pouze na mozkovou činnost, nevíme, i biologie se v mnoha případech pohybuje stále na úrovni více či méně pravděpodobných teorií. Dnes jsme ale schopni popsat činnost mozku i u tak složitých procesů, jako je lidské přemýšlení a řešení problémů.

Potichu si opakujte

Prvním předpokladem pro schopnost myšlení a řešení problémů je velmi rychle pracující krátkodobá paměť. Zadáme-li počítači nebo člověku složitější matematickou úlohu, budou oba systémy potřebovat k jejímu vyřešení kapacitu, do níž si budou moci na omezenou dobu ukládat nutné informace. Nestačí, že budou mít tyto informace uložené v dlouhodobé paměti, i jen rozpoznání nového úkolu by trvalo velmi dlouhou dobu. Informace potřebné k vyřešení úkolu musí být velmi rychle po ruce, systém k nim musí mít přístup během několika desítek milisekund. Tato pracovní paměť využívá pouze aktuální informace pro řešení problému, proto je také omezená a dokáže uchovávat zároveň pouze kolem pěti až devíti položek. Ostatní během několika sekund zapomíná.

Tím jsme ale zdaleka neřekli o funkci pracovní paměti při řešení úkolů vše. Způsob její práce záleží také na typu informací, které mozkový systém využívá. Výzkumy dorsolaterálního prefrontálního kortexu u dospělých opic ukázaly, že pracovní paměť aktivuje jiné nervové dráhy v případě, že se jedná o informaci prostorového charakteru, a jiné tehdy, jedná-li se o vizuální předmět. I u lidí se pozitronovou emisní tomografií, což je jedna z funkčních zobrazovacích metod používaných pro výzkum činnosti nervových buněk v mozku, zjistilo, že se v mozku aktivují jiné nervové dráhy v závislosti na tom, zda je krátce uchovávaná a používaná informace prostorového, vizuálního nebo slovního charakteru.

Pro zkoumání činnosti mozku při myšlení a řešení problémů je nejvýznamnější složka pracovní paměti pracující se slovními obsahy, protože většina úloh spojených s myšlením v sobě obsahuje zároveň určité slovní zadání. Tato verbální pracovní paměť, nebo také fonologická smyčka pracovní paměti v sobě ukládá informace jako je série čísel, písmen nebo slov. Pokud dostaneme zadání, abychom si zapamatovali například na deset sekund skupinu písmen nebo několik krátkých vět, velmi často si pomáháme tím, že si zapamatovaná písmena nebo slova neustále opakujeme. Dokonce platí pravidlo, že čím rychleji si zapamatovanou skupinu písmen nebo slov opakujeme, tím je větší pravděpodobnost, že je zopakujeme ve správném pořadí. Tato pozorování vedou k závěru, že informace slovního charakteru, které v daném okamžiku slovní paměť používá, se uchovávají na zvukovém základu ve formě jakési „vnitřní řeči“. Pokud si tyto informace neopakujeme, během dvou až tří sekund se ztrácejí. Podle některých teorií využívají pravděpodobně vnitřní řeč podobným způsobem i malé děti během svého řečového a jazykového vývoje. Funkce a zapojení některých částí mozku při činnosti pracovní paměti je možné zjistit prostřednictvím vyšetření, při nichž sledujeme aktivaci jednotlivých oblastí mozku při řešení úkolů, k nimž musíme použít pracovní paměť. Tyto výzkumy ukázaly, že za činnost verbální pracovní paměti jsou zodpovědné zejména levé zadní oblasti temenní kůry. Jsou to stejné oblasti, které bývají obvykle porušené u pacientů s poruchou krátkodobé paměti. Kromě toho jsou ale při úlohách, při nichž je třeba pracovat se slovy, aktivní i oblasti levé přední hemisféry. Jejich aktivita je známa z činnosti mozku při tvorbě řeči a jsou zřejmě zodpovědné i za schopnost nehlasného opakování informace.

Podobné výzkumy prokázaly úzkou souvislost mezi funkcí pracovní paměti a schopností chápat jazykové zadání úlohy. Při pozorováních se ukázalo, že někteří pacienti, kteří měli kvůli poškození levé temenní kůry poruchu krátkodobé paměti, nebyli schopni řešit úspěšně úlohy založené na doslovném slovním zadání, jako je jednoduchý dotaz, zda je zelený mák či zelí. Neměli přitom žádné problémy daným instrukcím porozumět. Kamenem úrazu se ale pro ně stala nutnost vycházet při řešení úlohy z přesných významů slov. Úspěšné řešení této úlohy totiž předpokládá, že si člověk pamatuje přesný význam slova „zelený“, „mák“ a „zelí“ a dokáže pracovat s mentálními reprezentacemi těchto slov. Podobné problémy mají i pacienti s poruchou krátkodobé paměti u úloh, u kterých musí na základě instrukcí vyžadujících doslovné zapamatování si určité informace vytvářet plán, a jím se řídit. Příkladem takové instrukce může být požadavek, aby se před chycením zeleného kroužku dotkli nejprve červené desky.

Jak se vytvářejí strategie

Do řešení problému ovšem není zapojena jenom pracovní paměť, ale doslova celý mozek včetně oblastí řídících smyslový aparát nebo dlouhodobou paměť. Savci, zejména primáti a v největší míře lidé mají tento systém řešení problémů nesmírně pružný a jsou schopni dospět k řešení problému, s nímž se ve svém životě nikdy předtím nesetkali, jako je sčítání a odčítání velkých čísel, hra šachů nebo plánování dovolené na novém místě. Vždy je třeba, aby takový člověk uskutečnil při každém řešení tři základní kroky: vytvořil si správný cíl, kterého chce dosáhnout, vybral si správné prostředky k tomu, aby tento cíl mohl dosáhnout, uskutečnil plánovanou strategii a kontroloval její úspěšnost. K pochopení toho, jak si mozek vytváří strategie k řešení určitého problému, nám může pomoci model umělé inteligence. Základní metodou, podle níž systémy umělé inteligence pracují, je vytvoření rozhodovacího stromu – tedy zkoumání všech možných strategií, které by mohly vést od počátečního stavu až k řešení úlohy. Systém umělé inteligence je schopen sám vyhodnotit nejvýhodnější strategii, která povede od zadání k cíli nejrychleji a nejefektivněji.

Nové problémy takový systém vždy porovnává s řešeními, která má již vyzkoušená a uložená ve své paměti. Pokud ve své paměti nemá k dispozici již vyzkoušenou strategii, kterou by mohl k řešení dané úlohy použít, použije strategii podobnou. Pokud nemá k dispozici ani takovou, musí zkoušet všechny eventuální možnosti, dodatečně je vyhodnocovat a vybírat z nich tu nejvhodnější. Tu potom ukládá do paměti. Kreativní řešení problému se tak stane rutinním. Příkladem může být šachový velmistr, který si všechny výhodné a vyzkoušené strategie pamatuje a volí proto už rutinně nejvýhodnější řešení. Naopak šachista začátečník, který tyto strategie nezná, je odsouzen k bolestnému zkoušení všech možných variant.

Model řešení problému v lidském mozku je o poznání složitější a do značné míry se vytváří spíše na hypotetických předpokladech. Na rozdíl od poměrně jednoduchého modelu, podle něhož fungují systémy umělé inteligence, je lidský model založený na hierarchickém uspořádání několika úrovní v nervovém systému mozku, v němž každá úroveň moduluje úroveň bezprostředně nižší. Tak jde informace od smyslového systému až do systému rozhodování umístěného v prefrontální kůře mozku. Prefrontální mozková kůra je významně zapojena do aktivního hledání strategií při řešení úkolů. Některé prefrontální nervové okruhy jsou zapojeny do aktivního udržování informací týkajících se problému v pracovní paměti. Jiné vytvářejí specifické mentální strategie a vybírají z nich. Každá taková neuronální smyčka odpovídá předem připravené strategii řešení. Třetí typ okruhů zajišťuje kontrolu a vyhodnocování používané strategie. Celý systém je tak dostatečně pružný, protože není odkázaný na vytváření nových nervových zapojení, ale stačí mu pouze přepínat z jedné připravené strategie na jinou. Nejsme ovšem zatím schopni říci, jak a kdy se jednotlivé nervové okruhy v mozku vytvářejí, zda jsou vrozené, či zda se vytvářejí učením. Tato hypotéza byla ověřována při Wisconsinském karetním testu, v němž měli testovaní jedinci vybírat předkládané karty podle různých kritérií: podle barvy, podle tvaru nebo podle počtu symbolů. Pacienti s poškozenou prefrontální kůrou mozku nebyli schopni strategii při výběru karet změnit a neustále je třídili podle barvy.

Emoce a myšlení

Typ okruhů zodpovědných za kontrolu a vyhodnocování efektivity strategie při řešení úkolu je velmi citlivý na pozitivní nebo negativní hodnotící signály okolí a je schopen pomocí změn v koncentracích nervových přenašečů zablokovat používanou strategii a uvolnit jinou, a tak ovlivnit i rozhodovací proces při řešení úkolu. Pokud dostaneme od okolí negativní signál, že dané řešení není přijatelné, náš mozek dosud používanou strategii zablokuje. Pravděpodobně k tomu použije změněné koncentrace nervových přenašečů, jako je dopamin nebo acetylcholin na nervových spojeních. Mezi nervovými buňkami okruhu s neúspěšnou strategií v prefrontální mozkové kůře se snižuje koncentrace těchto nervových přenašečů, přenášená informace v tomto okruhu začíná slábnout až zcela vymizí. K tomu, aby se mohla znovu objevit, stačí, zvýši-li se opět koncentrace přenašečů. Tyto děje se můžou promítnout na našich pocitech jako změna emocí. Zdá se, že jednotlivé okruhy nervové sítě jsou organizovány tak, aby v případě neúspěšného řešení dokázaly nabídnout další eventuality. Obvykle jsou kromě jedné neuronové smyčky obsahující používanou strategii všechny ostatní zablokované. Pokud ale dostane systém od okolí negativní signál, naruší se jeho stabilita, smyčky s ostatními použitelnými strategiemi se odblokují a celý systém je náhle zahlcen řadou dalších variant. Proto se nám také vzápětí poté, kdy zjistíme, že daná cesta k řešení nevede, spontánně ve vědomí objeví celá řada dalších variant, které opět zmizí v okamžiku, kdy si vybereme jednu z nich a soustředíme se na ni.

K zablokování používané strategie nepotřebujeme pouze negativní signál od okolí, jsme schopni si ho poskytnout i sami. Náš mozek je sám schopen vytvořit představu, k jakým následkům by mohlo použití určité strategie vést, a pokud se zdá pravděpodobné, že tato strategie nebude úspěšná, zablokuje ji. Automatické vyhodnocování je pro celý systém výhodné a to i proto, aby se mozek vyhnul téže chybě. Neurovědy tak jen potvrzují poznatky lidové moudrosti skryté v příslovích o učení se z vlastních chyb.

Jakub Hučín, podle Zigmond, M. J., Bloom, F. E., Landis, S. C., Roberts, J. L., Squire, L. R. (Eds). (1999). Fundamental Neuroscience. San Diego: Academic Press.

Wisconsinský karetní test

V průběhu testu předkládá počítač nebo vyšetřující lékař či psycholog vyšetřovanému 120 karet. Na každé z nich je skupina symbolů, například hvězd, kruhů, kosočtverců nebo křížů v červené, žluté, zelené a modré barvě. Katry je možné třídit třemi způsoby podle tvaru, barvy nebo podle počtu symbolů. Vyšetřovaný srovnává karty, které dostane, s jednou ze čtyř „referenčních“ karet, a to podle tvaru, barvy nebo podle počtu znaků. Předkládající strana způsoby třídění mění. Vyšetřovaný se na konci každé série dozví, zda byl jeho výběr správný. podle Koukolík, F. (2000). Lidský mozek. Praha: Portál.

Zpět na články