Aktuální článek
Matematická teorie halucinace

Matematická teorie halucinace

Redakce
  • Obrazce, které můžeme pozorovat při halucinacích, jsou přímým odrazem pochodů daných uspořádáním nervové sítě našeho mozku.

Psychedelika často vyvolávají charakteristické halucinace, které spousta odborníků považuje za jeden z klíčů k pochopení mechanismů v hloubi lidského mozku. Po téměř sto letech bádání se začíná pomalu objevovat možné vysvětlení.

Ve dvacátých letech 20. století, desítky let předtím, než guru undergroundu Timothy Leary provedl na Harvardově univerzitě svůj legendární experiment s LSD a dalšími psychedeliky, se Heinrich Klüver, mladý psycholog zkoumající lidské vnímání, nebojácně pustil do zkoumání zrakových halucinací. Jednoho dne se ve své laboratoři na Minnesotské univerzitě odhodlal pozřít sušený vrcholek kaktusu Lophophora williamsii, kterému se také říká peyotlový knoflík

Tvarové konstanty

Během tohoto experimentu si pečlivě zapisoval veškeré změny ve vnímání zorného pole. Všiml si, že v peyotlových vizích se opakují tvary a obrazce, které nápadně připomínají pravěké nástěnné malby či motivy v díle Joana Miróa, a napadlo ho, že by tyto obrazce mohly být vrozenou součástí lidského zraku a představivosti. Tyto vizuální vzory pojmenoval „tvarové konstanty“ a rozdělil je do čtyř různých skupin: mřížky (zahrnující šachovnice, plástve a trojúhelníkové sítě), tunely, spirály a pavučiny.

Přibližně o padesát let později se Jack Cowan z Chicagské univerzity rozhodl tyto halucinační tvarové konstanty prozkoumat z matematického hlediska. Doufal, že matematika by mu v tomto případě mohla poskytnout vodítka k pochopení mechanismů stojících za mnoha procesy v lidském mozku. V klíčové studii z roku 1979 Cowan a jeho postgraduální student Bard Ermentrout uvedli, že přímým původcem geometrických obrazců typických pro halucinace prožívané na psychedelických látkách by mohla být elektrická aktivita neuronů v primární zrakové oblasti mozkové kůry. „Obdobné vzorce a obrazce přesně odpovídají stavbě kůry mozkové,“ uvedl nedávno Cowan. Jinými slovy – obrazy, které můžeme pozorovat při halucinacích, jsou přímým odrazem pochodů v nervové síti našeho mozku.

Turing a jeho vzory

Nikomu se však dosud nepodařilo zjistit, jak přesně dokážou obvody zabudované ve zrakové oblasti naší mozkové kůry tyto obrazce vytvářet.

Heinrich Klüver klasifikoval tvary viděné pod vlivem halucinogenů do čtyř kategorií, takzvaných tvarových konstant.

Jedna z posledních hypotéz poukazuje na nápadnou podobnost tohoto procesu s mechanismy, které vytvářejí takzvané „Turingovy vzory.“ V roce 1952 přišel britský matematik Alan Turing, který se za války proslavil prolomením kódu Enigma, s teorií matematického mechanismu stojícího za vznikem vzorů, které se často opakují v přírodě – patří mezi ně například tygří, zebří a rybí pruhy nebo leopardí skvrny. 

Vědci jsou již řadu let přesvědčeni, že klasické Turingovy mechanismy by se v tak složitém a do značné míry náhodném systému, jakým je mozek, pravděpodobně vyskytovat nemohly. Cowanův spolupracovník z Illinoiské univerzity v Urbana Champaign fyzik Nigel Goldenfeld ale navrhl změnu teorie, která vysvětluje vznik neurálního hluku, což je souhrnné označení pro informace a nervové vzruchy, které se v mozku objevují spontánně a zdánlivě neopodstatněně. Goldenfeld tvrdí, že za geometrickými vzorci, které se často vyskytují při halucinacích, stojí náhodně řízený „stochastický Turingův mechanismus“. Jeho tvrzení přitom podpořily výsledky pokusů provedených v rámci dvou nedávno publikovaných studií.

Zpocené kobylky

Pokusný subjekt (umělec) reaguje na různé
útvary. Černě jsou znázorněny reálné fyzické
vzory, šedě pak halucinace umělce.

Obrazy, které „vidíme“ při psychedelické zkušenosti, jsou v podstatě jen vzorce neurálních vzruchů v zrakové oblasti naší mozkové kůry. Světlo, které se odráží od objektů v našem zorném poli, vstupuje do oka a shromažďuje se v jeho ohnisku, kde se nachází sítnice vybavená fotoreceptory, které pak světlo převádějí na elektrochemické signály. Ty potom směřují do mozku, kde stimulují neurony ve zrakové oblasti kůry mozkové. Za běžných okolností kopírují vzory světla, které se odrážejí od objektů v našem zorném poli. Někdy se ale tyto vzory mohou objevit i zcela spontánně, vinou nekontrolovaných nervových vzruchů. Tyto signály na rozdíl od vnějších podnětů pocházejí zevnitř a mohou se objevit i v případech, kdy psychoaktivní droga či jiný vnější vliv naruší normální fungování mozku a podpoří výskyt náhodných nervových vzruchů. Alespoň tak si vědci vysvětlují halucinace.

Obrazy, které můžeme pozorovat při halucinacích, jsou přímým odrazem pochodů v nervové síti našeho mozku.

Proč při nich ale vídáme určité tvary, Klüverem pečlivě rozdělené do skupin? Dle obecně přijímaného vysvětlení, které navrhl tým Cowana a Ermentrouta, tyto vzory vznikají kvůli stavbě mozkové oblasti, do níž se zobrazuje naše zorné pole. „Kdybyste se podívali do něčí hlavy a zaměřili se na nervové vzruchy v mozkové kůře, rozhodně byste svět nepozorovali jako přes objektiv,“ nechal se slyšet Cowanův spolupracovník Peter Thomas, který dnes pracuje na univerzitě Case Western Reserve v Ohiu. U obrazu se totiž při převodu na signál, se kterým pracuje mozková kůra, mění souřadnice. Když nervový vzruch vychází ze zóny, v níž jsou střídavě umístěny pruhy aktivních a neaktivních neuronů, v závislosti na orientaci těchto pruhů uvidíte rozdílné obrazy. Když budou pruhy orientované kolmo k obrazu, uvidíte soustředné kruhy. Ze středu těchto kruhů pak mohou vyzařovat jakési paprsky či trychtýřovité tvary – dle vědců se jedná o obraz světla na konci tunelu typický pro prožitky blízké smrti. Když jsou naopak pruhy neuronů orientovány uhlopříčně, uvidíte spirálu.

Nákres znázorňuje, jak se čáry v zorném poli (kruhové oblasti vlevo) zobrazují v primární zrakové oblasti kůry mozkové, která přímo zpracovává vizuální informace.

Pokud jsou ale vizuální halucinace stejně jako Klüverovy tvarové konstanty přímým odrazem nervových vzruchů ve zrakové oblasti kůry mozkové, pak nezbývá než se ptát, proč takové vzruchy vůbec vznikají spontánně a proč nehalucinujeme neustále. Model stochastického Turingova mechanismu by mohl nabízet odpověď na obě tyto otázky.

Alan Turing ve svém původním výzkumu navrhuje teorii, podle níž se vzory, jako jsou například fleky na zvířecí kůži, v přírodě vyskytují díky vzájemnému působení dvou chemických látek, které se daným prostředím šíří. Namísto aby se rozptylovaly rovnoměrně a mísily se jako plyn, až zcela splynou, se tyto dvě látky šíří různou rychlostí, díky čemuž pak tvoří odlišné skvrny s různým chemickým složením. Jedna z těchto látek přitom působí jako aktivátor, který svému prostředí propůjčuje určitou jedinečnou vlastnost, jako je například pigmentace oblasti skvrny či pruhu, a druhá naopak jako inhibitor, který expresi aktivátoru ruší. Představte si například pole plné suché slámy poseté kobylkami. Když na několika náhodných místech zcela vyschlé pole zapálíte, zanedlouho celé shoří. Pokud by se ale kobylky v teple potily a při útěku před plameny by svým hypoteticky nehořlavým potem navlhčily trávu, se kterou přišly do kontaktu, pak by vám po požáru na poli zbyly periodicky rozmístěné fleky nedotčené trávy. Možná vám tato teorie zní trochu přehnaně, ale ve skutečnosti se jedná o běžně užívanou vizualizaci Turingova mechanismu, se kterou přišel matematický biolog James Murray. 

Turing si byl vědom, že jeho silně zjednodušený model nelze aplikovat na skutečný přírodní proces vzniku pravidelných skvrn. Nabízí nám však rámec, na jehož základech můžeme stavět další teorie. 

...

Pokračování článku najdete v Legalizace č. 63, která je právě k dostání v e-shopu Legalmarket.cz a na novinových stáncích. Stáhnout si můžete i elektronickou verzi magazínu nebo si ho za zvýhodněnou cenu předplatit a těšit se na pravidelné dárky a pohodlné dodání až domů.

Nahoru
Je vám více než 18 let?
Tak pojďte dál!