Tudósközelben: Kovács Ilona egyetemi tanár, látáskutató pszichológus

…be is bizonyítottuk – ami módszertanilag elég nehéz feladat volt –, hogy a tanulás eredményessége függ az alvástól. Tehát alvás közben történik „valami”, és a különböző alvási szakaszoknak (a gyors szemmozgásos, azaz REM-fázisnak és a nem-REM szakasznak) megvan a maguk szerepe abban, hogy a nappal tanultakat feldolgozzuk.IPM: &Oumln több előadásában is hangsúlyozta, hogy két fontos látórendszerünk van. Ezek mire „szakosodtak", és mennyire csak ránk, emberekre jellemzőek?

K. I.: Többféle látórendszer míködik agyunkban – nem csupán kettő –, ám ez általában is jellemző a gerincesekre, nem csak az emberre. Két fő látórendszerünk egyike olyan ősi, hogy az alacsonyabb rendí gerincesekben is megvan. Ez a cselekvésirányításban részt vevő vagy akciórendszer szolgálja a térbeli tájékozódást, mozgást, akadályok elkerülését, manipulációt (objektumok megragadását). Egyébként a ragadozókra és a homo sapiensre egyaránt jellemző a fejlett sztereolátás, tehát az, hogy mélységükben is észleljük az objektumok helyét. Másik nagy látórendszerünk a perceptuális, amely az észlelést, az emberi érzékelést szolgálja. A két szisztéma jelentősen különbözik feldolgozásban, stílusban. A cselekvésirányító rendszernek nyilván gyorsan kell reagálni, a kevésbé ősi perceptuális rendszer viszont „ráérősebb”. Ez utóbbi nagyon sok memóriát igényel, főleg tárgyi környezetünk gazdagsága miatt – hiszen nagyon nagy számú objektumot kell megkülönböztetnie alakja, tulajdonsága, neve alapján. Mivel az evolúció abból barkácsolgat, amije van – és kihasználja a szerencsés mutációkat –, igazából nem tudjuk, minek köszönhetjük ezt a rendkívül kitágult memóriakapacitást, amely csak az emberre jellemző. Testünk térbeli helyzetét vizuális információk alapján is érzékeljük, ennek felelőse az akciórendszer. A térbeli koordinátarendszer énközéppontú (egocentrikus), így testünk vagy valamelyik végtagunk áll a centrumában – cselekvéstől függően. Másik látórendszerünk viszont „külső” középpontú (allocentrikus), mert csak így tudjuk a tárgyakat nézőponttól függetlenül, más és más nézetben felismerni. Látórendszereink bizony sok helyet foglalnak el koponyánkban: az elsődleges látókéreggel együtt legalább agyunk felét! Az eddig említett tézisek nagyon szépen épülnek fel, és kísérletekkel is igazolták őket. Amit én ehhez hozzátettem, az, hogy a két látórendszer fejlődési üteme eltérő. Születésünktől a felnőtté válásig – tehát az emberi egyedfejlődés során – cselekvésirányító látórendszerünk szerintem hamarabb kifejlődik, míg vele ellentétben a perceptuális rendszer sokáig nyitott. &Iacutegy hosszú ideig képlékeny marad, tehát tovább alkalmas a tanulásra. A perceptuális rendszer kitágult memóriakapacitásának, s talán az emberi nyelv kialakulásának is ez állhat hátterében.

IPM: Miként merült föl ez a hipotézis?

K. I.: A ’90-es évek végén az amblyopia (agykérgi eredetí tompalátás: az egyik szem elveszti az éles látását) és a sztereovakság (a mélység érzékelésének hiánya) diagnosztizálására kidolgoztunk egy egyszerí és könnyen elvégezhető látásvizsgálati módszert. (Klinikai vizsgálatokhoz ma már használják is ezt.) Benedek György professzor vezetésével azután több száz ép látású gyermeket vizsgáltunk meg, akiknél arra számítottunk, hogy ugyanolyan jól fognak teljesíteni a tesztben, mint a felnőttek. &Aacutem az 5–13 évesek nem tudták felnőtt szinten megoldani ezeket az igen egyszerí észlelési feladatokat, pedig kétéves korban a látásélesség nagyjából már egyezik a felnőttekével. Persze a meszszemenő következtetések előtt még azt is igazolnunk kellett, hogy ez a kiugró különbség nem magyarázható mással (például azzal, hogy a gyerek nem figyel a tesztre). Miután ez bebizonyosodott, már kimondhattuk, hogy sikerült felfedeznünk a perceptuális látórendszer éretlenségét. A míködéséhez szükséges magasabb szintí idegpályák „behuzalozása” még nem ment végbe a gyermekek agyában (pontosabban a nyakszirti és a halántéklebenyben).Ennek alátámasztására gyors és szemléletes eredményt hoznak az úgynevezett kétértelmí ábrák. Ha egy felnőtt ránéz ezekre, akkor váltakozva látja hol az egyik, hol a másik képet, és már tudjuk, hogy ez a halántéklebenyben lévő idegsejtek kapcsolatainak érettségén múlik. A gyerekek viszont nem látják ezt a kettősséget! Akkor sem, ha elmagyarázzuk nekik, hogy az adott ábrán (például) kacsát és nyulat is föl lehet fedezni. Persze a tudományosan megalapozott bizonyítás közel sem ilyen egyszerí; fontos lépés lesz majd, ha befejezzük összehasonlító vizsgálatainkat a két fő látórendszer érettségéről. Addig az elképzelésem „erős hipotézis” marad.

IPM: Mi a jelentősége a „második” látórendszer képlékenységének, javunkra vagy kárunkra van-e?

K. I.: Míg cselekvésirányító látórendszerünk nagyjából kétéves korunkra beérik, addig a perceptuális rendszer 14 éves korig nagyon érzékeny, és így sérülékeny is marad. Egyrészt a külső ingerek, másrészt a belső (akár genetikai) rendellenességek is sújthatják. De a „kész”, korán bezáruló látórendszernek is megvan a hátránya: kevésbé tudja kompenzálni az agy nagyobb kiterjedésí strukturális sérüléseit. Egyébként mindkét látórendszerünk viszonylag modulárisan míködik, egymástól függetlenül begyíjtve és feldolgozva az információt, de azért a két szisztéma közötti információcserét elősegítő kapcsolatrendszerekről is tudunk. A két rendszer közti – kisebb, ám nagyon fontos – agyterületek pedig kihasználják pozíciójukat, mindkét irányból felcsipegetik az információkat, így járulva hozzá például az élőlények mozgásának finom detekciójához, a biológiai mozgás érzékeléséhez.

IPM: Az élőlényeket nem pusztán külsejükről ismerjük fel?

K. I.: Nagyon ősi funkció az élőlények mozgásának felismerése – és itt valóban a mozgáson van a hangsúly. Példának okáért a figyelő oroszlánnak már jó messziről rá kell jönnie arra, hogy potenciális zsákmány mozog-e a távolban, vagy mondjuk egy orrszarvú, és távolodik, vagy közeledik-e az az állat. Mivel egyáltalán nem biztos, hogy ilyen messziről kivehetők a fajra jellemző részletek, ezért a felismerés a jellegzetes mozgásra épít. Az állatok és emberek tipikus mozgásmintáit egyszer már rögzítették a XIX. században. A lovakról és emberekről készült, közismert Eadweard Muybridge-féle sorozatfotóknál is jelentősebb volt Etienne-Jules Marey orvos és feltaláló munkássága. De a XX. század ’80-as éveiben újra föl kellett találnia Gunnar Johanssennek a „fényes pöttyök” módszerét, amit Marey már egy évszázaddal korábban kidolgozott. Ennek lényege, hogy sötét háttér előtt sötét ruhába öltözött alak mozog, jelmezén fénylő pontokkal és vonalakkal. Az a meghökkentő, hogy akár pusztán 11 ilyen pontból – amint azok megmozdulnak – képesek vagyunk megállapítani, hogy élőlényt látunk, méghozzá embert, és el tudjuk dönteni, férfi-e vagy nő, s mit csinál (jár, fut, táncol stb.). Többnyire még azt is meg tudjuk állapítani, milyen hangulatban van embertársunk. A Budapesti Míszaki Egyetemen is használják ezt a mozgáselemzést, amely alkalmas például a Parkinson-kór korai diagnosztizálására. A szórakoztatóiparban pedig (motion capture néven) az élő színészek mozgását – és arckifejezéseit – így viszik át a számítógéppel generált figurákra (például a Shrek címí animációs filmnél is ezt alkalmazták).

IPM: Évszázados vita, hogy tulajdonságainkat, képességeinket mennyiben köszönhetjük a tanulásnak és mennyiben az öröklésnek. Mi a helyzet ezzel a látásunk terén?

K. I.: Adott vizuális funkcióról pontosan meg tudjuk állapítani, mennyire öröklött – vagyis genetikus – és mennyire környezetfüggő (az angolszász irodalomban ezt nature versus nurture-ként emlegetik). De magán a vizuális fejlődésen belül nehéz erre válaszolni. Egy ilyen kérdést vizsgáltunk együtt Jandó Gáborral a Pécsi Egyetemről. Elöljáróban megjegyzendő, hogy az újszülöttnek már van egy kis kontrasztérzékenysége, színlátása, mozgásérzékelési képessége. Ha már minden ilyen alapkészsége megvan, vajon mitől fejlődnek majd ezek? A gazdag környezeti ingerek, vagy egy előre meghatározott genetikai program révén? Ezt koraszülötteknél érdemes vizsgálni, mert nekik két, két és fél hónappal több idejük van a tapasztalatokra. Az ő eredményeiket összehasonlítva a rendes időre született csecsemőkével megtudhatjuk, hogy az eltelt idő vagy egy öröklött program „indítja be” az adott funkciót.Van egy nagyon egyértelmíen kimutatható vizuális funkció, ez a sztereolátás: a két szemen át kapott információt fedésbe hozza agyunk, és így háromdimenziós távlatot látunk. Csecsemőknél azonban a két szem eleinte nem is mozog együtt. A sztereolátás megléte egyszerí vizsgálattal kimutatható: egyetlen elektródát kell kívülről a tarkólebeny tájékára tapasztani, utána a készülék (EEG) kimutatja, hogy az adott mintázatot (véletlenszerí pontrácsokat) miként látja a csecsemő. (Ezt a vizsgálati módszert a kiváló kutató, Julesz Béla már 1980-ban kidolgozta felnőttekre.) Ha már míködik a sztereolátás, akkor nagyon egyértelmíek az EEG-készülékkel rögzíthető hullámok, ha nem, akkor nincs reakció. A rendes időre született babáknál két-három hónapos korukban jelenik meg a sztereolátás, és ilyenkor a látási zavarok szírésére előnyös és egyszerí az általunk kidolgozott (úgynevezett VKP, vizuális kiváltott potenciál) módszer, hiszen a kisdedeket nem lehet kikérdezni. Egyéves korig pedig a legtöbb probléma jól korrigálható, ilyenkor a látórendszer még rendkívül rugalmas.Visszatérve a kutatás eredeti céljára, eddigi eredményeink arra utalnak, hogy a binokularitás megjelenése mind a koraszülöttekben, mind az érett újszülöttekben a születés utáni 6–10. hétre tehető. Tehát ezt a vizuális funkciót, úgy látszik, kifejezetten a környezeti ingerek vezérlik, nem pedig egy szigorú genetikai program. Végső soron pedig azt szírhetjük le, hogy az agykérgi funkciókat – legalábbis a látás területén – nagyon szélsőséges mértékben befolyásolják a környezeti ingerek. Ez kutatási szempontból nagyon szép és egyszerínek tínő történet – ami igen nehéz és összetett benne, az a módszertan.

IPM: Most egyik fő kutatási területe az örökletes betegségben szenvedők látása.

K. I.: Mint említettem, a perceptuális látórendszer sokáig sérülékeny, és genetikai rendellenességek is megzavarhatják. Ilyen a Williams-szindróma, amely sokban hasonlít a Down-kórhoz, és szintén egy adott gén darabkájának hiánya okozza. Ez jellegzetes, manószerí arcot és egészségügyi tüneteket okoz a Williams-szindrómával élőknél. Míg nyelvileg szinte túlfejlettek – meglepő a kifejezőkészségük, a szókincsük, és könnyen tanulnak idegen nyelvet –, addig vizuális funkcióik közül elég sok sérült. Ezért is nehéz megállapítani, mennyi az intelligenciahányadosuk (IQ), mivel ez a teszt verbális és vizuális részekből áll. Előbbiben értelemszeríen nagyon jók, utóbbiban nem. (A Dawn-szindrómások mindkettőben hasonló szintet hoznak.) Több éve vizsgáljuk – az amerikai NSF és újabban az OTKA támogatásával – a Williams-szindrómások látását, elsősorban a két fő látórendszer szétválása előtti agykérgi struktúrára, az elsődleges látókéregre koncentrálva. Az elsődleges látókéreg agyunk egyik legjobban feltérképezett területe: tudjuk, milyen az ideghálózat, milyen az idegsejtek összeköttetése, mit dolgoznak fel ezek, és hova küldik az információt. Erre építve különösebb beavatkozás (mint komputeres rétegfelvétel és elektródák) nélkül, pusztán a képekben, a vizuális ingerekben elhelyezett információ pontos kalibrálásával tudjuk mérni, hogy az egyes idegsejtek közt milyen kapcsolatok vannak. Megállapítottuk, hogy a Williams-szindrómával élőknél már az elsődleges látókéreg gyengébben míködik, mint az egészséges felnőtteknél. Az agyi térfogatmérés pedig kimutatta, hogy Williams-szindróma esetén az agy térfogata 20 százalékkal kisebb az egészségesekéhez képest. Az elsődleges látókéregben kisebbek a sejtek, ritkásabb az összeköttetésük. Márpedig ez kivételes helyzet a pszichológiában, hogy sejthálózati szinten megállapíthatók az összefüggések.

IPM: Miként kapcsolódik ehhez az alvás és a tanulás kérdése?

K. I.: Tesztekkel kimutattuk, hogy a Williams-szindrómások nemcsak rosszabbul dolgozzák fel a vizuális ingereket – a zajba ágyazott körvonalakat –, hanem hosszas gyakorlás után sem tudják jobban megoldani a feladatot (ellentétben az egészséges gyermekekkel, felnőttekkel). Tehát a perceptuális tanulás képessége, az érzékek finomodása terén rosszabb helyzetben vannak. Gerván Patríciával, a BME doktorandusz hallgatójával be is bizonyítottuk – ami módszertanilag elég nehéz feladat volt –, hogy a tanulás eredményessége függ az alvástól. Tehát alvás közben történik „valami”, és a különböző alvási szakaszoknak (a gyors szemmozgásos, azaz REM-fázisnak és a nem-REM szakasznak) megvan a maguk szerepe abban, hogy a nappal tanultakat feldolgozzuk. De miért fontos ez nekünk? Kiderült, hogy a Williams-szindrómával születettek már csecsemőkorban is rosszul és keveset alszanak, akárcsak gyermek- és felnőttkorukban (persze utóbbiról már be is tudtak számolni). Valószíníleg emiatt nem sikeresek az egyszerí mozgások tanulásában, pedig a gyakorlás eredménye az egészségeseknél már egy éjszaka után megmutatkozik. Most dr. Bódizs Róberttel, a Semmelweis Egyetem alváskutatójával vizsgáljuk a Williams-szindrómával élők alvásának mikromintázatát, hogy kiderítsük, van-e kimutatható összefüggés az alvási problémák és a perceptuális tanulás gondjai közt.

Elképzelhető, hogy ha szoros ez a korreláció, akkor az alvás(mintázat) javításával a tanulási készség is javulni fog – így talán majd az intelligenciahányados is növelhető lesz viselkedésterápia és gyógyszerek kombinációjával. Azért is hihetetlenül izgalmas ez a kutatás, mert alváshiányos társadalomban élünk. Márpedig ha ilyen jelentősége van a nyugodt alvásnak, akkor nemcsak a 100 alatti intelligenciahányadost okozó sérüléseket ellensúlyozhatnánk alvásterápiával, hanem növelhetnénk az említettnél magasabb IQ-jú emberek készségtanulási kapacitását is. §

  • Életrajz
    Kovács Ilona egyetemi tanár, a Budapesti Míszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) Kognitív Tudományi Tanszékének vezetője 1960-ban született Budapesten. Válogatott kosárlabdázó és olimpikon volt (1975–80). 1983-ban szerzett egyetemi diplomát az ELTE pszichológia szakán. Szakterülete a látáskutatás. 1983–90 közt az ELTE &Aacuteltalános Pszichológia Tanszékén dolgozott, majd 2004-ig a New Jersey-i Rutgers Egyetem látáskutató laboratóriumában, 2003 óta a BME-n. A Pszichológia Doktori iskola, és az MTA–BME Kognitív Tudományi Kutatócsoport vezetője. Fontosabb díjak, elismerések: Soros Alapítvány kutatási díja, Fight for Sight Research (Küzdelem a látásért) díj, Charles Simonyi kutatói díj, Akadémiai díj (MTA), Kari kutatói díj (BME GTK).Kedvtelései: cselló, fotózás (kiállítások, díjnyertes képek).