Bild: Getty images

Matchen om medvetandet

Vilken är bäst av två ledande teorier om medvetandet, tillvarons största gåta? Ett internationellt projekt har kämpat med frågan i fem år. Nu har vi ett resultat.

Christof Koch rycker korken ur en flaska madeira från 1978 med ett plopp. De knallröda byxorna, den storblommiga tröjan och de turkosa gymnastikskorna gör honom till en av efterfestens mest färgstarka figurer. Men det finns fler. Värdparet, filosoferna David Chalmers och Claudia Passos, har bjudit in ett hundratal gäster till sitt enorma penthouse på sjuttonde våningen, ett par kvarter från Washington Square i New York. I minglet finns medvetandefilosofer och forskare från hela världen. I änden av ett buffébord står psykologen Daniel Kahneman, mottagare av Sveriges Riksbanks pris i ekonomisk vetenskap till Alfred Nobels minne 2002, och plockar oststavar från ett fat. Och i en soffa på takvåningens långsträckta balkong med svindelutsikt över nattbelysta skykrapor sitter Doris Tsao, som sägs ha goda chanser att vinna ett Nobelpris i medicin för sin banbrytande forskning om hur hjärnan identifierar ansikten.

Hjärnforskaren Christof Koch har förlorat en låda vin i ett 25 år gammalt vad mot filosofen David Chalmers. Men vadslagningen fortsätter.
Bild: Per Snaprud

Christof Koch häller upp vin.

– Glas! Vi behöver fler glas här!

Fler glas kommer. Vinet är sött, stämningen hög. Ett filmteam från Kanada förevigar ögonblicket för en kommande dokumentär.

25 år gammalt vad avgjort

Tidigare i kväll avgjordes ett 25 år gammalt vad. Christof Koch, hjärnforskare och tidigare chef för Allen Institute for Brain Science i Seattle, överlämnade vinet vi nu dricker till David Chalmers, filosofiprofessor vid New York university, inför en publik på över 600 personer i närliggande Skirball Theatre. Ceremonin var ett festligt inslag under en pågående konferens om medvetandet.

Hjärnforskaren och filosofen ingick sitt vad under en barrunda i Bremen år 1998. Christof Koch satsade en låda ädelt vin på att någon inom ett kvarts­sekel skulle lyckas hitta ett ”neuralt korrelat” till medvetandet. Målet var att avslöja någon enkel process i hjärnan som alltid går hand i hand med en subjektiv upplevelse. Och resultatet skulle enligt deras överenskommelse vara ”tydligt”. Så blev det inte. Trots det är alla på gott humör. David Chalmers noterar ställningen: 1–0 till filosoferna.

Medvetandet är ett existentiellt mysterium. Våra liv har ett perspektiv som bara är tillgängligt från insidan. Forskare har kartlagt hur ljus av olika våglängder påverkar tappar och stavar i ögats näthinna, hur elektriska signaler fortsätter via nerver till den bakre delen av hjärnan och sedan kors och tvärs genom synbarkens olika specialområden. Men de har inte kunnat förklara upplevelsen av en färg, som rödheten hos en ros.

Det verkar troligt att även en människolik robot helt utan upplevelser skulle klara sin vardag. Ändå har vi ett medvetande. Vi känner smaken av söt madeira och pirret i magen av svindel. Hur kan det komma sig?

Detta är vad David Chalmers kallar the hard problem. Problemet ligger bortom vadslagningen om vinflaskor. Vadet handlar om biologi kopplad till subjektiva upplevelser – inte om att förklara vad medvetande är och varför det existerar.

David Chalmers är filosofiprofessor vid New York university.

För att besvara sådana frågor behövs något mer än enkla korrelationer. Den saken är David Chalmers och Christof Koch rörande överens om. De efterlyser en fungerande teori, en teori som kombinerar fakta om hjärnan och medvetandet med rimliga antaganden om verklighetens grundläggande natur. För att vara vetenskapligt intressant ska teorin också leda till förutsägelser som går att testa med experiment.

Teorier ställs mot varandra

Det råder ingen brist på teorier. Det finns dussintals, allt från lösa privatspaningar till samarbetsprojekt kring specifika informationsmönster i hjärnans olika nätverk. Varje teori har ivriga förespråkare som oftast är mer engagerade i att hitta belägg för den egna övertygelsen än att ta reda på hur den klarar sig i konkurrensen med andras.

Den typen av jämförelse står i fokus för det internationella projektet Cogitate. De första resultaten presenterades tidigare i kväll i samband med att vadet om vinet gjordes upp. Arbetet har hittills pågått i fem år och har en total budget på 30 miljoner dollar. Pengarna kommer från Templeton World Charity Foundation, en amerikansk stiftelse känd för generösa bidrag till forskning om medvetandet, människans fria vilja och hur andlig praktik kan påverka hälsan. Den första delen av projektet går ut på att nagelfara två av medvetande­forskningens hetaste teorier.

Dawid Potgieter är oberoende konsult åt forskningsstiftelser.

– Visionen är att döda en av dem, säger Dawid Potgieter när jag når honom för en telefonintervju.

Han befinner sig i London, där han arbetar som oberoende konsult åt forskningsstiftelser, men var tidigare anställd vid Templeton World Charity Foundation på Bahamas.

Dawid Potgieter understryker att medvetandefrågan gäller mer än existentiella grubblerier. Den är central inom etiken, avgörande för läkare som ska bedöma om det är meningsfullt att hålla liv i en gravt hjärnskadad patient utan förmåga att kommunicera. Den påverkar även vår syn på djurs rättigheter, liksom våra relationer till allt mer avancerade artificiella intelligenser.

”Fientligt samarbete” mellan forskarna

Den första Dawid Potgieter kontaktade när han skulle starta sitt medvetandeprojekt var Christof Koch, hjärnforskaren som förlorade en låda vin i dag. Tillsammans organiserade de ett inledande möte med förespråkare för olika teorier i Seattle i mars 2018. Christof Koch föreslog då att de skulle arbeta enligt en metod utvecklad av ekonomipristagaren Daniel Kahneman, för många känd som författare till den internationella bästsäljaren Tänka, snabbt och långsamt.

Tidigare i kväll satt Daniel Kahneman i publiken i Skirball Theatre. När strålkastarljuset slocknat fick jag en pratstund med honom. Han berättade om idéer som växte fram efter en konflikt han hade för fyrtio år sedan med sin dåvarande fru Anne Treisman, också hon forskare i psykologi. De hade helt olika uppfattning om hur hjärnan hanterar vissa synintryck.

– Vi försökte lösa oenigheten genom att planera och utföra experiment, och vi misslyckades. Ingen av oss bytte åsikt.

Men äktenskapet klarade prövningen. Anne Treisman avled för fem år sedan, och Daniel Kahne­man är numera sambo med Barbara Tversky, änkan efter hans nära vän och forskar­kollega Amos Tversky.

En vanlig uppfattning bland forskare är att en teori aldrig kan bevisas. All vår kunskap består i stället av teorier som ingen ännu har lyckats slå ihjäl. I den bästa av världar går forskare med på att släppa en älskad teori om nya data visar att den är falsk.

Verkligheten är dock mer komplicerad. Allt från prestige och fördomar till estetiska böjelser får folk att klamra sig fast vid skrotfärdiga idéer. Det gäller i synnerhet fenomen med stort utrymme för tolkningar – till exempel medvetandet. Fysikern och Nobelpristagaren Max Planck lär ha sagt att vetenskapen går framåt med en begravning åt gången. Motbevisade teorier försvinner inte förr­än deras förespråkare går ur tiden, ansåg han.

Daniel Kahneman belönades 2002 med Ekonomipriset till Alfred Nobels minne.

– Jag tror det ligger i människans natur. Folk byter inte åsikt i frågor som betyder mycket för dem, säger Daniel Kahneman.

Därför har han utvecklat något han kallar för adversarial collaboration, fritt översatt: fientligt samarbete. Daniel Kahneman ser det som ett alternativ till det han anser att forskare ägnar sig åt mest, nämligen ”arg vetenskap”. De tecknar en karikatyr av sin motståndares åsikt, kullkastar karikatyrens svagaste punkt, och utropar sedan total seger.

Det fientliga samarbetet, däremot, bygger på att de stridande parterna på förhand kommer överens om vilka experiment de ska utföra, och vilka möjliga resultat som skulle utmana den egna ståndpunkten.

I det aktuella projektet står matchen mellan två ledande teorier om medvetandet. De ger helt olika besked om vilka typer av hjärnaktivitet som hör ihop med subjektiva upplevelser. Organisationen bakom konferensen här i New York, the Society for the Scientific Study of Consciousness, aviserade i sin inbjudan att deltagarna ska få veta hur det gått i en kraftmätning mellan teorierna. Båda har tunga företrädare på plats.

Stanislas Dehaene är professor i neurovetenskap vid Collège de France.

GNWT-teorin

Matchens ena huvudperson heter Stanislas Dehaene och är professor i neurovetenskap vid Collège de France i Paris. Han har utvecklat global neuronal workspace theory (GNWT), som bygger på att sinnesintryck konkurrerar om utrymme i hjärnbarken och en växelstation centralt i hjärnan som kallas thalamus. De mest relevanta signalerna vinner tävlingen och sänds ut i resten av hjärnan. När det sker uppstår en medveten upplevelse. Utsändningarna sköts av en särskild sorts jätteceller med långa utskott som till stor del håller till i den främre delen av hjärnan.

– Subjektiva upplever är den globalt tillgängliga informationen, säger Stanislas Dehaene.

Teorin bygger på idéer som lanserades redan på 1980-talet och har starkt stöd i synnerhet bland fransktalande forskare. Den förutsäger att mycket av medvetandets centrala processer finns framtill i huvudet.

Motståndarsidans representant här i New York heter Melanie Boly. Hon är neurolog och hjärnforskare vid University of Wisconsin i USA, men började sin bana i Belgien. Som doktorand vid Université de Liège på 00-talet hade hon en handledare med sympatier för GNWT.

Melanie Boly är neurolog och hjärnforskare vid University of Wisconsin i USA.

– När jag själv började granska data såg jag att den teorin inte är någon bra förklaring, säger Melanie Boly.

IIT-teorin

I stället fick hon upp ögonen för integrated information theory (IIT). Hon sökte upp dess upphovsman, Giulio Tononi vid University of Wisconsin, där hon numera arbetar. En annan tydlig förespråkare för IIT är Christof Koch.

Melanie Boly och hennes medarbetare utgår från hur vår subjektiva värld ser ut, bland annat att alla delar av en upplevelse hänger ihop. Det går inte att se en blå kopp som en blå färg och en svartvit kopp var för sig.

I nästa steg använder de fakta om medvetandet för att beskriva vilka egenskaper ett fysiskt system måste ha för att vara medvetet. Resultatet är ett invecklat matematiskt bygge som säger att medvetande kan finnas i en mängd olika system, inte bara i hjärnor.

Ett centralt begrepp är Φ (uttalas ”fi”), ett slags mått på medvetande. Grovt räknat är Φ högt där det finns många specialiserade moduler med mycket samordning. Så ser det ut i stora delar av hjärnbarken. Lillhjärnan, däremot, består av moduler som i huvudsak arbetar oberoende av varandra. Trots att den innehåller 80 procent av hjärnans alla nervceller har den ett lågt Φ, enligt IIT. Det högsta Φ-värdet i en mänsklig hjärna finns i barkens bakre del. Det betyder att IIT placerar medvetandets centrala processer baktill i huvudet.

Så vem har rätt? Anhängarna av GNWT med Stanislas Dehaene i spetsen som kopplar med­vetandet till skeenden långt fram i hjärnan? Eller Melanie Boly som med hänvisning till IIT placerar dem längst bak?

F&F i din mejlbox!

Håll dig uppdaterad med F&F:s nyhetsbrev!

Beställ nyhetsbrev

Likadana experiment genomfördes

Det är en av frågorna som forskarna inom Cogitate-projektet har skärskådat. Ledstjärnan har varit fientligt samarbete. Inledningsvis fick företrädare för de båda falangerna förhandla fram ett avtal om lämpliga experiment, möjliga resultat och hur de ska tolkas. Båda parterna skrev sedan under ett gemensamt dokument i syfte att minska risken för käbbel och bortförklaringar.

Därefter genomfördes experimenten. Sex neutrala laboratorier studerade 256 försöks­personer med tre olika metoder: fMRI-kamera, magnetencefalografi och avläsningar från elektro­der placerade utanpå hjärnbarken hos patienter med epilepsi inför en neurokirurgisk operation.

Lucia Melloni, medvetandeforskare vid Max Planck-institutet för empirisk estetik i Frankfurt, Tyskland, leder Cogitate-projektet.
Bild: Agaton Strom

Lucia Melloni, medvetandeforskare vid Max Planck-institutet för empirisk estetik i Frankfurt, Tyskland, leder Cogitate-projektet. Hon är huvud­författare till en ännu opublicerad rapport som beskriver resultaten i detalj. I ett experiment skulle försökspersonerna identifiera ansikten och andra objekt, och dessutom ange om de lutar åt höger eller vänster. Det intressanta var att upp­giften ledde till generellt ökad aktivitet baktill i huvudet, men bara undantagsvis framtill. Så i det fientliga samarbetets första drabbning gick det bäst för IIT.

Rapporten innehåller en figur där rutor i grönt eller rött anger hur det har gått. IIT får grönt ljus i första ronden av tre. Konkurrentens betyg blir till hälften grönt och till hälften rött. Nästa rond gäller tajming.

– Säg att du tittar på Mona Lisa i en sekund. Då varar upplevelsen i en sekund. Om du tittar i 20 sekunder så pågår den i 20 sekunder, säger Lucia Melloni.

Enligt IIT ska hjärnaktiviteten baktill i huvudet kopplad till en sådan medveten upplevelse pågå lika länge som själva upplevelsen. Varken mer eller mindre. Och detta var exakt vad experimenten visade.

Konkurrerande GNWT gör en annan förutsägelse. Enligt den ska aktiviteten framtill i hjärnan flamma upp när upplevelsen ”antänds”, alltså när speciella nervceller sänder ett utvalt budskap till stora delar av barken. Sedan minskar aktiviteten, för att stiga till en ny topp vid upplevelsens slut. Utgångspunkten är att den hjärn­aktivitet som placerar något i medvetandets strålkastarljus inte behöver vara lika utdragen som själva upplevelsen.

– Tid behöver inte motsvaras av tid, lika lite som färg måste motsvaras av färgglada nervceller, säger Stanislas Dehaene.

Det är en spännande tanke, men den fick underkänt i laboratorieförsöken. Mätinstrumenten registrerade visserligen en aktivitetstopp framtill i början, dock inte i slutet. Färgrutorna är skoningslösa: grönt för IIT, rött för GNWT.

Den sista ronden gäller förekomsten av synkroniserad aktivitet i olika delar av hjärnan. Den slutar med helrött för IIT och halvrött för GNWT. En blandad bild alltså.

– Det finns utmaningar för båda teorierna, men global neuronal workspace theory fick något fler röda markeringar, säger filosofen David Chalmers, som medverkar i Cogitate-projektet utan att ha någon uttalad favorit bland de konkurrerande teorierna.

Melanie Boly är nöjd.

Patienter som behövde en operation mot epilepsi gick med på att tillfälligt få elektroder inopererade i hjärnan. Forskarna använde elektroderna i sina experiment.
Bild: Alex Lepauvre och Simon Henin

– På det hela taget är vårt intryck att resultaten bekräftar förut­sägelserna för IIT, säger hon.

Den röda plumpen i protokollet skyller hon på bristande metoder. Hon tror att forskarna skulle ha hittat den synkroniserade hjärnaktivitet hon förutspått om de bara gjort sina mätningar med fler elektroder.

Stanislas Dehaene har också synpunkter på de experimentella metoderna. Hans GNWT fick rött för frånvaron av aktivitet i främre delen av hjärnan vid slutet av en medveten upplevelse.

– Ärligt talat tycker jag att det här med röda och gröna kort är ganska larvigt.

Stanislas Dehaene påpekar att de tillgängliga metoderna kan ha varit för dåliga för att uppfatta den puls av hjärnaktivitet som enligt hans teori sätter punkt för en medveten upplevelse. En annan möjlig­het är att försöksdeltagarna blev uttråkade. De kanske började fundera på vad de skulle äta till lunch i stället för att koncentrera sig på bildskärmen framför sig under experimentet. I så fall blir mätningarna opålitliga, enligt Stanislas Dehaene. Han tycker också att motståndarlagets förutsägelser var självklarheter.

– De fick gröna kort allt för lättvindigt, för saker vi redan visste.

Fler experiment väntar

Han sätter sitt hopp till ytterligare experiment som redan är på gång inom projektet, bland annat ett datorspel där spelarna blir distraherade så att de bara ibland uppfattar snabbt förbiflimrande bilder. Målet är att hitta nervsignaler som enbart visar sig när försökspersonerna kan berätta vad de ser. Resultaten ska enligt planerna presenteras under en konferens i Tokyo sommaren 2024. Stanislas Dehaene hoppas att de ska ge upprättelse åt GNWT.

Det är tydligt att ingen vill erkänna sig besegrad. Eftersnacket bjuder på bortförklaringar från båda sidor, vilket rimmar illa med projektets ursprungliga mål: att döda en av teorierna. Men Daniel Kahneman är varken förvånad eller besviken.

Bild: Johan Jarnestad

En ska bort

– Så blir det ofta. Men det betyder inte att det fientliga samarbetet var bortkastat, säger han.

Vare sig Stanislas Dehaene, Melanie Boly eller någon annan av teoriernas frontfigurer har ändrat åsikt. Men det handlar inte bara om dem. Daniel Kahneman gör en gest mot skocken av minglande medvetandeforskare.

– Det handlar om ett helt forskningsfält, säger han. Vi fick resultat som var pinsamma för båda parter. Pinsamheter samlas på hög och det spelar roll.

Han tror att projektet kan leda till nya insikter om medvetandet långt innan de olika teoriernas mest inbitna förespråkare har lämnat jordelivet. Och den ovanliga metodiken bäddar för ett närmare samarbete mellan företrädare för skilda uppfattningar, ett alternativ till ”arg vetenskap”.

Hjärnforskaren Christof Koch uppskattar projektet för att det kretsar kring handfasta experiment. Emellanåt pikar han David Chalmers och andra filosofer för att de suttit och spekulerat om medvetandets natur i tusentals år utan att komma någonvart. Christof Koch är övertygad om att framsteg kräver laboratorieforskning. Det var därför han slog vad om en låda vin för 25 år sedan. Den lådan är förlorad och, verkar det som, snart urdrucken.

Prenumerera på Forskning & Framsteg!

10 nummer om året och dagliga nyheter på webben med vetenskapligt grundad kunskap.

Beställ idag

Något tydligt besked i frågan om medvetandets neurala korrelat finns inte, även om de båda testade medvetandeteorierna placerar avgörande processer på olika håll inne i hjärnan: IIT baktill och GNWT framtill. Men enligt vadslagningens regler skulle resultatet vara ”tydligt” och så här långt i utvärderingen av de båda teorierna saknas tydliga besked.

– Jag har förlorat ett slag, men vunnit ett krig, säger Christof Koch.

Hans krig går ut på att få fler hjärnforskare att tackla frågan om medvetandet i sina laboratorier. Det har gått bra. Antalet vetenskapliga rapporter om medvetandet publicerade av hjärnforskare har ökat kraftigt under de senaste decennierna.

Detta, tillsammans med bättre metoder för att studera levande hjärnor, gör att Christof Koch hoppas på revansch. När han stod på scenen för en dryg timme sedan och gjorde upp sitt gamla vad med David Chalmers passade han på att föreslå ett nytt. Det är i princip en repris. Även denna gång gäller vadet medvetandets neurala korrelat, alltså länken mellan processer i hjärnan och subjektiva upplevelser.

Det nya vadet kommer att avgöras i juni 2048. Den här gången ska de formulera förutsättningarna i skrift, och jag har fått uppdraget att arkivera dokumentet så att det finns kvar om ett kvarts sekel. Christof Koch kommer att vara 92 år gammal då, David Chalmers 82. Båda säger sig ha goda chanser att vinna. Om segern går till Koch blir det 1–1 i matchen mellan hjärnforskare och filosofer.

”Skål!” ropar någon. Glasen klirrar.

Medicin & hälsa

Upptäck F&F:s arkiv!

Se alla utgåvor