Zwei hoch angesehene Neurowissenschaftler, J. Allan Hobson und Karl Friston, haben kürzlich eine neue Theorie der Träume veröffentlicht (JA Hobson und KJ Friston; Wach- und Traumbewusstsein: Neurobiologische und funktionelle Überlegungen. Prog Neurobiol. 2012 Juli; 98 (1): 82 -98. Doi: 10.1016 / j.pneurobio.2012.05.003; PMCID: PMC3389346).
Die Theorie formalisiert eine Vorstellung des träumenden Gehirns als eine Simulationsmaschine oder einen Generator für virtuelle Realität, der versucht, seine Wachumgebung optimal zu modellieren und vorherzusagen, und dazu REM-Schlafprozesse (insbesondere PGO-Wellen) benötigt. Die Grundidee ist, dass das Gehirn genetisch mit einem neuronalen System ausgestattet ist, das während des REM-Schlafs eine virtuelle Realität der Wachwelt erzeugt, da REM-Schlafprozesse essentiell sind, um dieses generative Modell zu optimieren.
Behandlungen des Verstandes / Gehirns als eine virtuelle Realität Maschine oder ein Vorhersage-Fehler-Gerät oder eine "Helmholtz-Maschine" (alle ungefähr das gleiche) sind überall in den kognitiven und Neurowissenschaften weit verbreitet, und es macht viel Sinn, darüber zu träumen Linien auch. Ein Traum wird schließlich als eine vollständig realisierte "Welt" erlebt, die scheinbar ohne den Nutzen der aktuellen sensorischen Inputs erzeugt wird (da sensorische Inputs während der REM blockiert werden).
Hobson und Friston schlagen vor, dass sensorische Daten während des Wachzustands abgetastet werden, um ein komplexes Modell der Welt aufzubauen, das Verhalten steuern und Vorhersagefehler und Überraschungen reduzieren kann. Dann wird das Modell während des Schlafs offline genommen und einem Optimierungsprozess unterzogen, der die Redundanz reduziert und die Komplexität reduziert, wodurch die Anpassung des Modells an die Welt verbessert wird.
Während des Wachlebens werden Änderungen der Parameter des Modells (die subjektiv als Wahrnehmungen wahrgenommen werden) durch die Notwendigkeit erklärt, unvorhergesehene visuelle Eingaben zu erklären. Während des Träumens gibt es jedoch keinen visuellen oder anderen sensorischen Input, so dass Traumwahrnehmungen durch die Notwendigkeit erklärt werden, unvorhergesehene okulomotorische Eingaben zu erklären. Trauminhalte sind daher der Versuch des Gehirns, plausible Erklärungen für fiktive visuelle Suchen zu finden, die durch okulomotorische Inputs ausgelöst werden (vermutlich durch schnelle Augenbewegungen und PGO-Wellen) und durch die Beschneidung synaptischer Verbindungen, die Teil des Optimierungsprozesses der Komplexitätsreduktion sind.
Warum muss man offline gehen, um die Simulationsmaschine zu optimieren? Die Autoren beantworten diese Frage meines Erachtens niemals angemessen. Das Optimierungsverfahren gibt uns ein besseres Modell, das das Verhalten besser steuern kann. Das ist gut und gut, aber es erklärt nicht, warum die Optimierung offline erfolgen muss. Schließlich läuft die Optimierung des Modells während des Wachlebens weiter und macht wohl viel effizienter, wenn man das sensorische Feedback des wachen Gehirns berücksichtigt.
Die Autoren schlagen vor, dass die Verwendung der Offline-Option für die komplexen Gehirne von Säugetieren (und Vögeln), die REM-Schlaf zeigen, besonders akut war. REM-Schlafmessungen korrelieren jedoch nicht mit der Größe oder Komplexität des Gehirns. Es gibt viele Tiere (zB Beuteltiere) mit viel REM-Schlaf und nicht sehr komplexen Gehirnen.
Die Autoren schlagen auch vor, dass ihre Theorie etwas Licht auf den Verlauf thermoregulatorischer Reflexe wirft, die charakteristisch für REM sind. Die Reversion während der REM zu einem poilkothermischen Zustand war lange eines der vielen biologischen Geheimnisse, die mit REM assoziiert sind. Warum unterwirft Mutter Natur das Tier während des Schlafes einer gefährlichen Thermoregulation? Die Autoren argumentieren, dass die Simulationsmaschine unter anderem Vorhersagen über thermische Bedürfnisse und Zustände des Organismus generiert. Wird die Maschine jedoch offline geschaltet, "ist das Gehirn gegenüber Temperaturschwankungen unempfindlich und reagiert nicht auf die Unterdrückung thermischer Vorhersagefehler, was zu einer Aussetzung der Heimtherapie führt." Dies bedeutet jedoch, dass thermoregulatorische Prozesse aufgrund thermischer Prozesse nicht fortschreiten können regulatorische Reflexe sind als Teil des REM-Zustands inhibiert. Aber was wir wissen wollen ist, warum diese Reflexe in erster Linie gehemmt sind.
Vielleicht möchten die Autoren argumentieren, dass sensorische Reflexe und Inputs im Allgemeinen als Teil des REM-Zustands inhibiert werden, da das Optimierungsverfahren nicht funktionieren kann, wenn nicht alle sensorischen Inputs gated sind. Die Autoren argumentieren, dass die Optimierung mit dem sensorischen Gating fortfahren kann , aber sie stellen nicht fest, dass sie mit dem Gating fortfahren muss ; dh das Gating ist erforderlich.
Die Tatsache, dass eine Optimierung während des Wachlebens stattfinden kann, spricht gegen die Idee, dass ein Gating absolut notwendig ist. Beachten Sie, dass die Vorteile der Offline-Optimierung ihre Risiken überwiegen müssen, einschließlich der Erhöhung der Anfälligkeit für Prädation, des Ausbleibens der Thermoregulation und so weiter.
Um das Argument zu stützen, dass eine Offline-Optimierung notwendig ist, argumentieren die Autoren, dass ohne periodische Offline-Reparatur (Beschneiden) das Modell übermäßig komplex und dysfunktional wird und die alte Idee von Francis Crick wiederbelebt, dass REM-Träumen eine Beseitigung überflüssiger Assoziationen darstellt und Komplexität im kognitiven System. "Kurz gesagt, ist es ein notwendiger Preis, ein intelligentes kognitives System zu entwickeln, das komplexe und subtile Assoziationen aus sensorischen Proben destillieren kann, wenn wir das Gehirn offline gehen, um üppige Assoziationen im Wachzustand zu reduzieren." Aber wiederum gibt es viele Arten von Tiere ohne komplexe kognitive Systeme, die dennoch reichlich REM haben und umgekehrt – es gibt Spezies mit komplexen Gehirnen mit wenig oder keiner REM (zB einige Meeressäugetiere).
Betrachtet das Gehirn als virtuelle Realität oder als generatives Modell der Welt uns den Traumgehalt? Um diese Frage zu beantworten, fordern die Autoren angemessene Vorsicht: "Ordnung in der realen Welt zu finden, ist vielleicht nicht dasselbe wie Ordnung in der virtuellen Welt zu finden." Eine virtuelle Welt, die einen Prozess der Modellanpassung oder -optimierung durchläuft, wird wahrscheinlich alles generieren Arten von unvorhersehbaren Inhalten scheint es mir. Deshalb denke ich, dass die Hobson-Friston-Theorie eine große Verbesserung benötigt, um für Trauminhalte zu arbeiten.
Träume sind nicht so unvorhersehbar. Tausende von Trauminhalt-Studien haben nun eindeutig Regelmäßigkeiten im Trauminhalt festgestellt. Solche Gesetzmäßigkeiten stimmen weitgehend mit dem Traum als Theorie der Virtual Reality Machine überein, aber die Theorie muss die Regeln des Trauminhalts ernst nehmen, wenn sie sich eine gute Übereinstimmung mit den Daten erhofft. Um dies zu erreichen, schlagen die Autoren vor, dass mehr als ein Modellierungsprozess als Teil des Optimierungsverfahrens ins Spiel kommen muss. Es muss ein optimales Gleichgewicht gefunden werden zwischen dem, was bereits über die Welt gelernt wurde, und dem Erforschen neuer Hypothesen und Möglichkeiten, die erlebt werden können. Dieser Vorschlag macht für mich Sinn.
