Så skapar hjärnan din verklighet

För de flesta människor är den egna upplevelsen lika med verkligheten. Det kan handla om hur vi uppfattar världen och oss själva med hjälp av våra sinnen. Det kan även handla om hur vi förstår att saker och ting hänger ihop med varandra, vilket skapar våra övertygelser om orsakssamband. Forskning talar dock för att våra upplevelser egentligen är starkt beroende av modeller som hjärnan skapat sedan tidigare. Modellerna representerar hur vi tror att omvärlden och vi själva är konstruerade. De kan ofta skilja sig beroende på hur förhållanden runt omkring oss skiftar och även mellan individer. De här inre modellerna kan leda till väldigt olika upplevelser av världen. I sina mest extrema varianter kan de leda till vanföreställningar eller hallucinationer.

Varför skapar då hjärnan modeller av omvärlden och oss själva? Kan vi inte bara uppleva omgivningen och vår kropp genom de signaler som når oss från våra sinnesorgan? En viktig del av svaret är att de signaler som når oss från våra sinnen är ofullständiga. De är dessutom fulla av neuronalt brus, det vill säga att nervcellerna uppvisar en del kaotisk aktivitet som inte innehåller någon information från omvärlden. Signalerna som når vår hjärna representerar därför inte den värld som vi verkar i särskilt väl, och vår förståelse av omvärlden skulle bli alltför ofullständig för att vi skulle kunna navigera i den. I stället måste vi även ta hjälp av modeller som vi har byggt upp under hela våra liv om hur världen borde se ut, för att efter bästa förmåga tolka omgivningen på ett sätt som är funktionellt för oss.

Idén att våra upplevelser styrs av inre modeller är inte ny. En hypotes om ”omedvetna slutsatser” framlades redan av fysikern Hermann von Helmholtz vid 1800-talets slut. Han försökte förklara hur vi fyller i luckorna med information för att förstå visuella signaler och skapa de synintryck vi faktiskt upplever. De senaste tjugo åren har dock idén om hur hjärnan bearbetar information med hjälp av den här sortens modeller revolutionerat hjärnforskningen. En forskare som bidragit stort i denna utveckling är Karl Friston vid University college London. Han föreslog en hypotes som kallas för hierarkisk prediktiv kodning. Grundidén vilar på det faktum att hjärnan är hierarkiskt uppbyggd och varje nivå har sina egna modeller som jämförs med den signal som når området, steg för steg. Man kan läsa mer om denna hypotes i boken Surfing uncertainty av filosofen och forskaren Andy Clark eller i något lättare format i boken Making up the mind av nestorn i kognitiv neurovetenskap, Chris Frith.

Alla olika signaler som når hjärnan från både omvärlden och kroppen – såsom syn, hörsel, lukt, beröring och smärta – bearbetas på ett liknande sätt enligt Fristons hypotes.

Låt oss ta synen som exempel. Synsignaler från ögat når först thalamus, en djup struktur i hjärnan som ofta ses som en omkopplingsstation för inkommande information. Därefter leds den vidare till primära synbarken. Signalen kommer sedan att vandra vidare i ett flertal steg till områden i hjärnan som bearbetar alltmer komplex information. I ett nästkommande steg analyseras till exempel mer specifika komponenter av synen som färg, form och rörelse eller koordinater i rummet som anger var man ser ett föremål. Signalen blandas därefter med information från andra delar av hjärnan och blir alltmer abstrakt. Som exempel kan information från andra sinnesintryck eller kroppsliga behov adderas på högre bearbetningsnivåer. På så sätt kan till exempel hunger påverka hur vi uppfattar syn­information innefattande mat.

Primärsensoriska områden, som primära synbarken, tillhör de lägsta nivåerna i hjärnans hierarki. De modeller som finns här är mycket basala. De handlar om hur vi förväntar oss att egenskaper ska vara formade i den situation vi befinner oss, såsom färg, form och rörelse i diskussionen ovan om synen. Om signalen som når hjärnan inte stämmer med modellen kommer hjärnan att skapa en felsignal som representerar skillnaden mellan modellen och signalen som nått hjärnan. Felsignalen kommer att vandra vidare till nästa hierarkiska nivå, där modellerna är något mer komplexa och kan förklara fler aspekter av omvärlden. Om dessa modeller inte heller kan förklara felsignalen kommer en ny felsignal att bildas och vandra ytterligare en nivå i hjärnans hierarki. De mest komplexa modellerna och felsignalerna antas bearbetas i pannloberna.

Enligt hypotesen har den bästa kompromissen nåtts om hjärnans modeller av världen är i balans med signalerna som når hjärnan. Informationen utifrån hakar smidigt in i dessa inre förväntningar och man förstår världen på ett optimalt sätt, vilket ytterst betyder att man kan samspela och vara del av den fysiska omgivningen och interagera med andra människor. Hjärnan försöker därför hela tiden minimera alla felsignaler, för att förstå sin omvärld på bästa sätt. Det kan den göra på två olika sätt. Modellerna kan anpassas och förändras för att bättre motsvara de signaler som når hjärnan. Men felsignalen kan även minimeras genom att man förändrar hur informationen från omvärlden bearbetas. En uppdaterad modell innebär att vi nästa gång en liknande signal når hjärnan inte blir lika förvånade (medvetet eller omedvetet) och en förändrad information innebär att vi faktiskt upplever det yttre stimulit annorlunda.

Idén om att modeller konstrueras i hjärnan och har en stor påverkan på hur vi upplever och uppfattar omvärlden stöds av experimentella studier. Dessa visar att hjärnan skapar felsignaler och anpassar vår upplevelse utefter de modeller vi redan har.

Det kanske vanligaste sättet att inom vetenskapen försöka förstå hur en tidigare given information kan förändra en upplevelse är studier på placeboeffekten. Där får en försöksperson ofta information om hur hen kommer att uppleva ett stimuli, till exempel smärta. Om personen får veta att en behandling kommer att minska en smärtupplevelse upplever många mindre smärta och obehag av stimulit, trots att behandlingen inte innehåller någon verksam substans. Jag och mina kollegor var med och startade forskningen på vilka processer i hjärnan som bidrog till placeboeffekten redan för cirka 20 år sedan och det har i dag blivit ett stort eget forskningsfält. Liknande effekter av tidigare given information ses även i studier som inte handlar om behandling. Som exempel upplevs ett vin som godare om man fått information om att det är dyrare. En annan studie visade att skarp lukt kan upplevas som obehaglig om man fått höra att den kommer från gamla sockor, men behaglig om informationen är att den kommer från exklusiva gourmetostar – trots att det är samma lukt.

Men man behöver inte lura personer för att informationen ska påverka hur man upplever världen. Vid betingning lär man sig att ett stimuli, till exempel ett ansikte som visas på en bild, är kopplat till en smärtsam signal som följer, medan ett annat ansikte aldrig är kopplat till någon smärta. När man sedan ser ansiktet som tidigare visats före smärtan kommer man svettas och känna obehag på samma sätt som vid själva smärtan. Detta sker genom en primitiv rädsloinlärningsmekanism i amygdalakärnan som ligger djupt i hjärnan. Men man kan också skapa samma reaktion genom verbal information om att ett ansikte är kopplat till smärta, eller då man ser på när en annan person genomgår experimentet, något som bland annat studerats av Andreas Olsson vid Karolinska institutet. Man själv utsätts alltså aldrig för smärtan, men kommer att uppleva ett obehag ändå då man sedan ser bilden på just det ansiktet igen. Då skapar man en modell redan innan man utsätts för något stimuli. Det har visat sig att den här formen av instruerad rädsloinlärning är mycket stark.

Slutligen kan man även uppleva stimuli annorlunda genom att medvetet skapa nya modeller själv. Ett foto på en gråtande person förmedlar normalt en något negativ känslomässig upplevelse med obehag. Men exakt samma bild kan upplevas som känslomässigt positiv ifall man intalar sig att det är en förälder som gråter av glädje på grund av att det är första gången på ett år som föräldern ser sitt barn som rest över världen, eller att det är en lysande insats av en skådespelare i en film. Även detta experiment har använts flitigt inom forskningen och kallas för kognitiv omstrukturering.

I alla de här tre typerna av experiment har en inre abstrakt modell om hur världen eller man själv är beskaffad förändrats. I vissa fall, som i placebo­experiment, luras försökspersonen. I andra fall, som vid instruerad inlärning, får man explicit information om hur relationen mellan olika stimuli är. Och slutligen skapar man själv en ny modell för hur man ska tolka en bild vid kognitiv omstrukturering. Gemensamt är att abstrakt information används för att skapa en ny modell. Regelsystemet som anger hur vi ska tolka yttre och inre signaler förändras. Konsekvensen är att själva upplevelsen kommer att påverkas av att modellen skapas eller förändras i hjärnans olika nivåer.

Vet vi då vad som händer i hjärnan vid dessa processer? Enligt den prediktiva kodningshypotesen jämförs de inre modellerna med inkommande signaler i ett hierarkiskt system, och de felsignaler som bildas när de inte matchar varandra vandrar vidare mot högre och mer komplexa nivåer. Verbal information om hur olika yttre och inre stimuli hänger ihop och vad som orsakar dem är mycket abstrakt. Man kan därför anta att modellerna som skapas vid verbal suggerering är beroende av komplexa områden i hjärnan, som pannloberna – de delar i hjärnan där vi skiljer oss mest från andra däggdjur. Och mycket riktigt, hjärnavbildningsstudier visar att pannloberna är aktiverade i dessa experiment med placebo, instruerad inlärning och kognitiv omstrukturering. En del i pannloberna som kan vara av speciellt intresse är ett område som kallas orbitofrontala kortex. Detta område ligger som ett golv längst ner i pannloberna, alldeles ovanför ögonhålorna. Orbitofrontala kortex registrerar information från alla sensoriska kanaler i hjärnan. Därmed kan området spegla komplexa mönster av aktivering, som innefattar flera olika kanaler som är viktiga för helhetsförståelsen av det sammanhang som sinnesintrycken uppstår i. Det betyder att själva sammanhanget kan simuleras och sedan få inflytande över hur vi tolkar och upplever information från omvärlden. Som ett exempel kan ett föremål tolkas som en hårfön om kontexten är ett badrum men som en pistol om kontexten är en krigsskådeplats.

Vid psykos och psykossjukdomar som schizofreni ser man en brokig skara av symtom. Man kan se och höra saker ingen annan upplever, det vill säga hallucinationer. Dessa upplevelser kan vara av hög komplexitet, som vid rösthallucinationer. Man kan också få för sig saker som ingen annan tror på – vanföreställningar som stundom kan vara bisarra. Föreställningarna är då så pass starka att det i princip är omöjligt att övertala den drabbade om att de inte stämmer även om man presenterar olika former av bevis.

För en person med psykos kan omvärlden uppfattas som väldigt flyktig och instabil. Till exempel kan färger och former snabbt förändras. Det är en paradox att man vid psykos kan ha en instabil upplevelse av världen på en väldigt basal nivå, som hur man upplever färg och form, och samtidigt en överdrivet stabil upplevelse på en mer abstrakt nivå, i form av till exempel vanföreställningar (till exempel om långtgående sammansvärjningar och organisationer som är ute efter att skada en).

Upplevelserna vid psykos kan förklaras utifrån hjärnans hierarkiska prediktiva kodning med att de modeller som hjärnan skapar i de lägre hierarkierna kan vara oprecisa och svaga, medan modellerna i högre nivåer är överdrivet starka. Det finns alltså en obalans i det prediktiva hierarkiska systemet. En hypotes som mina kollegor och jag har lagt fram är att hjärnans informationsbearbetning är mer kaotisk, på grund av svaga modeller lägre ner i hierarkin, vilket framtvingar kompensatoriskt starka modeller högre upp i hierarkin för att minimera den totala mängden felsignaler.

Studier om psykosbenägenhet och om psykos har visat att placebo­liknande manipulationer är starkare hos dessa individer än hos kontrollgrupper, och liknande fynd har vi nyligen sett vid instruerad rädsloinlärning. Anledningen till att modellerna är svaga i lägre hierarkier av hjärnans informationsbearbetning är inte fastställd men kan bero på att synapskoncentrationen är lägre i hjärnan eller att dopaminsvaret, som anger vad som är viktigt, är avvikande.

Det är inte bara vid psykossjukdom som liknande fenomen förekommer. Bland personer som inte uppfyller kriterierna för någon diagnos ser man liknande men mildare varianter av psykossymtom, ett personlighetsdrag som kallas psykosbenägenhet. Det speglar att balansen i hjärnans prediktiva system skiljer åt sig mellan individer. Nyligen har bland annat mina kollegor och jag visat att konspirationsidéer om till exempel politik och vaccination till viss del kan förklaras av generell psykosbenägenhet. Det är viktigt att understryka att psykos­benägenhet i sig inte är något psykiatriskt tillstånd, utan endast en personlighetskomponent. Dessutom har det visat sig att även flertalet positiva egenskaper, såsom kreativitet, är knutna till detta personlighetsdrag.

Tidigare beskrev jag att pannloberna, framför allt orbitofrontala kortex, ofta aktiveras när suggestioner ges, som instruerad inlärning och placebo. I den forskning på psykosbenägenhet och psykos där man experimentellt förändrat en upplevelse med suggestion och verbal information aktiveras också orbitofrontala pannloben annorlunda hos dessa individer. Det kan tolkas som att dessa områden i pannloben härbärgerar modeller som kan kompensera ett högre brus i lägre hierarkiers informationsbearbetning.

Överdrivet starka modeller högt upp i hjärnans hierarki tycks spela stor roll även vid andra psyki­atriska tillstånd. Den som är deprimerad har till exempel ofta en stark och missvisande modell av världen och jaget. Man kan då uppleva att man är misslyckad och helt värdelös. I vissa svåra fall kan den deprimerade till och med uppleva mer klassiska psykotiska symtom, framför allt av vanföreställningskaraktär. Vid ett annat psykiatriskt tillstånd, tvångssyndrom, kan man uppleva att man måste utföra en viss handling många gånger för att det ska ”kännas rätt”. Dessa extrahandlingar kan uppta en stor del av ens vakna tid och vara väldigt handikappande. Vid tvångssyndrom kan också den prediktiva kodningsprocessen vara felaktig. Till exempel kan felsignalen bli för stor eller så kan man inte minska den genom den anpassning som normalt sker.

Såväl depressioner som tvångshandlingar kan behandlas med läkemedel och med psykoterapi. Psykoterapin innefattar både en ominlärning och en direkt förändring av grundantaganden som man har om sig själv och om omvärlden. Det är troligt att det man faktiskt gör i sådana behandlingar är att förändra de högre modeller som är felaktiga, eller kanske destruktiva, på ett liknande sätt som vid placeboexperiment, men på ett öppet och kanske mer avancerat sätt. Just nu pågår spännande forskning om huruvida psykedelika, såsom psilocybin och LSD, kan användas för att behandla depressioner och ångesttillstånd. Det finns en stor förhoppning om att de kan bidra till att behandla svåra psykiatriska tillstånd där annan behandling inte har hjälpt, men här krävs mer välgjord forskning. En sådan studie pågår just nu vid Karolinska institutet. Teoretiskt fungerar dessa medel just genom att hjälpa till att lösa upp högre modeller av de uppfattningar man har av vem man är och hur man är, inklusive felaktiga uppfattningar som ses vid depressioner. Därefter kan mer hälsosamma modeller byggas.

Vår förmåga att förstå och uppleva världen är inte passiv, utan en aktiv och komplex process där våra modeller för hur världen bör vara beskaffad är utgångspunkten. De här teorierna förklarar inte bara hur vi normalt tolkar vår omgivning och oss själva, utan även hur svåra psykiatriska tillstånd uppkommer och kan botas.