Határvonalak
mentén
Beszélgetés Kovács Ilonával Kovács Ilona a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kognitív Tudományi Tanszékének vezetője. 2005-ben Charles Simonyi kutatói ösztöndíjjal, az idén Akadémiai Díjjal ismerték el eredményeit. "Szakértő vélemény szerint ma tudományterületén a világ első tíz kutatója közt van, először sportolóként vált híressé: öt éven át volt a magyar kosárlabda-válogatott tagja, és csapatával az 1980-as olimpiai játékok negyedik helyezettje. ... Azt a kérdéskört vizsgálja, hogyan fejlődik gyermekkorban a látás (a szó köznapi értelmében), s hogyan a »látás« a megismerés, a felfogás értelmében, hogyan szerveződnek »alakká«, mintává, gestalttá a látási érzékletek. Az általa kidolgozott kontúrintegrációs paradigma széles körben elfogadott kutatási paradigmává nőtt. Egyik fontos, világszerte feltűnést keltett felismerése volt, hogy a gyermeki látás még 14 éves korra sem éri el a teljes felnőttkori érettséget" - mutatta be tavaly a díjazottat Ritoók Zsigmond. - Emlékszik még, milyen pálya lebegett a szeme előtt középiskolás, egyetemista korában? - A Kaffka Margit Gimnázium kémia tagozatára jártam, de nagyon érdekelt a biológia - biológusként, agykutatóként képzeltem el magam. Végül is az ELTE pszichológia szakára jelentkeztem, és az első néhány évben nagyon jól éreztem ott magam, hiszen a természettudományi megalapozottságú pszichológusképzés remek volt abban az időben. Szentágothai Jánostól tanultunk anatómiát a SOTE-n, az ELTE Élettani Tanszéken macskák agyából vezettünk el agyi hullámokat, a gödi laboratóriumban kezdtük az etológia tanulmányozását, s Kardos Lajostól, Barkóczi Ilonától tanultuk az összehasonlító pszichológiát. Kezdettől fogva az érdekelt, hogyan dolgozza fel az agy a vizuális információt. Már akkor is kutató szerettem volna lenni, s amikor láttam, hogy a többiek inkább klinikai pszichológusnak készülnek, az egyik nyáron elmentem a "Lipót"-ra dolgozni, hogy megnézzem, milyen a klinikai pszichológia közelről. Nagyon nagy élmény volt a kórházi munka, mégis a kutatás mellett döntöttem. - Nem sokkal a doktorálás után a Rutgers Egyetemre került, Julesz Béla csoportjába. A szakmán kívül talán kevéssé ismerik a nevét: kérem, meséljen róla. - Julesz rendkívül fontosnak tartotta a tudományos kétnyelvűséget.1 Amikor először jelentkeztem nála, megkérdezte: tudok-e úszni és beszélek-e két nyelvet. Később kiderült, hogy az úszás Julesz ’56-os menekülése során a túlélés alapjául szolgáló készségnek bizonyult. A két nyelv pedig nem elsősorban az idegen nyelvekre, hanem a többirányú szakmai érdeklődésre, szakértelemre vonatkozott. Az 50-es évek végén Julesz Béla a Bell Laboratóriumban dolgozott mérnökként, de elkezdett pszichológiával, látáskutatással is foglalkozni. Mint radarmérnök tudta, hogy hatékony álcázás csak sztereoinformáció hiányában létezik. Ha két eltérő nézőpontból készítenek felvételt, a képpárokból sztereoszkóppal háromdimenziós kép állítható elő, amellyel az álcázás lelepleződik. A gyakorlatban nem érhető el tökéletes álcázás: a sztereoszkópos megfigyelés után már fél szemmel is látszik az elrejtett tárgy. Véletlenszerűen elrendezett pontjaival, a "véletlenpont-sztereogramok"-kal Julesz Bélának azonban sikerült tökéletes álcázást előállítania. Mindez megmaradhatott volna az érdekesség szintjén, sorozatban gyárthatta volna azokat a képeslapokat, amelyek néhány éve nagyon népszerűek voltak: a pontokra meredve előbb-utóbb háromdimenziós tárgyakat látunk kiemelkedni a síkból. Akkoriban
a pszichológusok úgy vélték, a térlátás a vizuális feldolgozás igen magas
szintjén jön létre, megelőzi a két szem által látott kép egyedi elemzése.
Azt gondolták például, hogy ha ránézünk egy citromra és egy narancsra,
először a bal szem "azonosítja be" a két tárgyat, utána a jobb szem. Amikor
már mind a két szem képén megvan a citrom és a narancs, akkor párosítjuk
csak össze a két képet és mondjuk meg, milyen távolságra vannak egymástól
a gyümölcsök. Ez az információ nem származhat az elsődleges látókéregből,
sokkal magasabb szinten kell előállítani az agyban. - Hogyan dolgozza fel az agy a képeket? - A szemből az információ a látóidegen keresztül az elsődleges látókéregbe érkezik. Az agy számos más látóterülete egyre bonyolultabb feladatokat lát el, s végül az egyik fő agykérgi látórendszeren belül felismerjük a dolgokat, az embereket, az eseményeket, és a nyelvhez kötjük őket, míg egy másik nagy agykérgi látórendszer történései segítenek abban, hogy a világban tájékozódjunk, képesek legyünk dolgokat megragadni, akadályokat elkerülni, vagyis cselekedni. A cselekvésirányító és a perceptuális, tudatos pálya agykérgi, közös kiindulási helye az elsődleges látókéreg, amely a szem által küldött nyersanyagot elemzi. Ez szó szerint elemzés, mert az ott lévő idegsejtek a retinaképnek nagyon pici részeit látják csak - minden idegsejt egy mozaikdarabot -, és ez sem teljes, mert van olyan idegsejt, amelyik a színt elemzi, van, amelyik a mozgást, egy másik a mélységet, egy újabb idegsejt pedig az irányulásokat. Mi ez utóbbiakkal foglalkozunk. A körülöttünk levő háromdimenziós tárgyakat felszínek határolják. A felszínek a retinaképen kétdimenziós vetületekké válnak, kontúrjaik is lesznek. Az első feladat a látás folyamatában ezeknek a kontúroknak a megtalálása, ami nem egyszerű. A mai számítógépek is gyengén ismerik még fel a határvonalakat egy valódi képen a nagy zaj miatt. A kontúrok megkeresése azért is bonyolult, mert - ahogy mondtam - a képet az idegsejtek mozaikdarabokra szabdalják. A feldolgozás egyik kimenete nyilván az, hogy "össze vannak szerelve" a felszínek, a tárgyak. Mi azt vizsgáljuk, hogyan kezdődik az összeszerelés. Úgy gondoljuk, hogy már az elsődleges látókéregben elindul ez a folyamat, mégpedig az idegsejtek közötti kölcsönhatások révén. Az interakciók nagyon specifikusak, nagyon hangoltak, az összeköttetések gyönyörű struktúrát rajzolnak ki. - Össze vannak kötve egymással például a színre és az irányra érzékeny idegsejtek? - Igen, de mi egyelőre csak az irányérzékenységet vizsgáljuk, és ott is meg van határozva az összeköttetés. A szorosan összekapcsolt sejtek egy egyenesbe eső, kollineáris éleket, éldarabokat látnak, ezek pedig a képben szomszédosak. A sejteknek nemcsak bemenetük van a szem felől és kimenetük a többi agykérgi látóterület felé, hanem az azonos rétegen belüli sejtek között is kialakulnak axonális összeköttetések. A hosszabbak két millimétert is befuthatnak és általában serkentőek (ilyenek látják a kollineáris éleket), míg a rövidek gátlók. Ez az összeköttetési struktúra létrehoz egy olyan hálózatot, amely képes lehet az élek kiemelésére. A 90-es évek elején az elsődleges látókéreg orientációhangolt idegsejtjeinek kölcsönhatásaival foglalkoztunk. Erre egy "viselkedési feladatot" dolgoztunk ki, amivel, azt gondoljuk, mérni lehet a sejtek közötti összeköttetések erősségét - akkor is, amikor a bemenet nem normális, például kancsalság és amblyopia lép fel. Az utóbbi esetben az egyik szemen látásgyengeség alakul ki, ami agykérgi eredetű, nem korrigálható szemüveggel. A legtöbb beteg úgy lát, hogy az egyik szemet az agykéreg kiiktatja. Ilyenkor az agy valószínűleg aktívan gátolja a kérgi összeköttetéseket: szétesik az adott szemhez tartozó kép. Ezt a "kontúrintegrációs paradigmával" (feladattal) is mérni tudtuk: a gyengén látó szemhez tartozó eredmény sokkal rosszabb volt, mint a másik szemé. - Miből áll a kontúrintegrációs feladat? - Ez a feladat tulajdonképpen egy "trükkös" inger - egy kép, amelyet úgy alkottunk meg elméleti alapon, hogy a kísérlet közben, amikor a képet, képsorozatot megmutatjuk, a vizsgált személy az elsődleges látókérgét használja a legjobban s az ott lévő, irányérzékeny sejtek közötti kölcsönhatások erősen dolgozzanak. Julesz Bélától tanultam meg, hogy mennyire fontos a vizuális inger kiválasztása a látási kísérletben. Ha egy viselkedéses vizsgálatban valóban választ akarok kapni egy kérdésre, akkor kézben kell tartanom az ingerfeltételeket. A sztereogramban például véletlenszerűen elrendezett pontok vannak; az egyetlen információ a diszparitás,2 ami miatt kiemelkedik a kép. Mit lehet megcélozni ezzel a diszparitással? A diszparitásérzékeny sejteket. A kontúrintegrációs feladat is minden fölösleges információtól igyekszik megszabadítani a tesztképeket, ahol egyetlen jelzés marad csak: az elemek "kvázi-összeköttetése" (1. ábra). Ezek a képek lényegében szaggatott vonalakból állnak, amelyek zajba vannak ágyazva. A zajra azért van szükség, hogy valóban az elsődleges látókéreg kis receptív mezővel rendelkező sejtjei és azok összeköttetései dolgozzanak, ne pedig a nagy ablakkal, nagy receptív mezővel rendelkező, magasabb szintű sejtek oldják meg az egyszerű feladatot, ami egy kör megtalálása a képen.
1. ábra. Zajba ágyazott kontúrok Gábor-foltokkal (balra) és pöttyökkel. A fölső sorban a zaj elemei közötti távolság nagyobb, mint a kontúr elemei közötti. Orientációs jelzés nélkül a kontúr láthatatlanná válik a jobb alsó képen A vonalak is elég speciálisak, Gábor Dénes tiszteletére Gábor-foltoknak hívjuk őket. Ezeknek a foltoknak az intenzitása szinuszos eloszlású, de a szinuszgörbe súlyozva van egy Gauss-görbével, ezért a foltokból egy kis "ablakot" látunk csak, amelynek az éle fokozatosan hal el. Volt egy olyan periódus a Julesz felfogását követő időkben, a 60-70-es években, amikor odáig merészkedett ez a mérnöki szemlélet, hogy bevitte a Fourier-elemzést a látásba is, és azt gondolták, hogy a látórendszer globális Fourier-elemzést végez. Lassan kiderült, hogy globális Fourier-elemzésről valószínűleg nincs szó, a látórendszer azonban - különböző téri skálákon - lokálisan elemzi az információt. Tehát ha akarjuk, látjuk az erdőt is meg a fákat is. A részletek és a kompozíció észleléséhez különböző méretű ablakokon belül elemzi az agyunk a látványt: kis és nagy receptív mezők is léteznek. A Gábor-foltok nagyon jól közelítik a sejtek recep- tív mezőinek - ablakainak - struktúráját, ezért a Gábor-foltok a látókéreg sejtjeinek legjobb "táplálékai": ezek ingerlik a sejteket a legjobban. A kontúrintegrációs feladatban - a zaj miatt - az ingerlés szelektív. A zajjal ugyanis meggátoljuk, hogy az elsődleges látókérgen túli, magasabb szintű, nagy "ablaknyílású" sejtek bármit is lássanak az ingerből, mert a nagy receptív mezőn belül kiátlagolódik a zaj és a kontúr. Csak az a sejt detektálja a kontúrt, amelyiknek olyan kicsi az ablaka, mint egy Gábor-folt, és a szomszédjával kapcsolatban áll. Ráadásul nemcsak egy szomszéddal, hanem többel is: a sejt valahogy "tudja", hogy hozzátartozik egy nagyobb egységhez. A kontúrdetektáló sejtek aktivitása kiemelkedik a zajt érzékelő hálósejtek aktivitási mintázatából. Ez a határvonalak észlelésének háttere. - Hogyan segített a kontúrdetektálás vizsgálata a látás lassú fejlődésének megállapításában? - Először azon gondolkoztunk, miként használhatnánk az amblyopia vizsgálatára a kontúrintegrációs feladatot. Azért tételeztük fel, hogy alkalmas erre a vizsgálatra, mert a betegség során az elsődleges látókéreg interakcióinak gátlásáról lehet szó, a feladat pedig az elsődleges látókéreg sejtjeinek összeköttetését, a kapcsolatok erősségét méri. Ahogyan említettem, a két szem teljesítménye között határozott különbséget kaptunk az amblyopiás betegek esetében. Ezután vetődött fel, hogy a feladatot kipróbálhatnánk gyerekeken is, mert az amblyopia fejlődési jelenség. Magyarországon jártam épp azon a nyáron, és Benedek Györggyel, a szegedi egyetem professzorával beszélgettünk. Ő említette, hogy van egy nagyszerű tanítványa, Kozma Petra, aki a szemészeten amblyopiás gyerekekkel foglalkozik, és megkért, adjam oda neki a tesztet. Petra több száz gyereket megvizsgált, és Benedek professzor elküldte nekem az eredményeket azzal, hogy valami baj lehet, mert úgy tűnik, az öt-hat-hét éves gyerekek nem tudják megoldani a feladatot. Az adatok elemzése nyomán elég hamar világossá vált, hogy sem a teszttel, sem a gyerekekkel nincs baj, de öt-hat éves korban a látórendszer nem működik úgy, mint a felnőtteknél: például az elsődleges látókéreg hosszú távú kapcsolatai éretlenek és még 14 éves korra sem érik el a felnőtt szintet. Természetesen számos kontrollvizsgálatot is végeztünk; felmerült például, hogy ezek unalmas ingerek, és a gyerek nem motivált vagy nem figyel oda a feladatra, emiatt rosszabb a teljesítménye. A kételyeket további kísérletekben sikerült eloszlatnunk. A feladatra felállítottunk egy fejlődési görbét, és megmutattuk, hogy a görbe perceptuális fejlődésre utal. Ez stabil eredménynek tűnik, amit azonban befolyásolhat például a kancsalság, vagy valamilyen genetikus elváltozás. Azóta a tesztet sokféle klinikai populáción kipróbálták, például autis-táknál, mivel náluk felmerül az integrációs képesség károsodása, és a kutatók kíváncsiak voltak, hogy ez alacsony agyi szinten is megnyilvánul-e már. Egyelőre ellentmondó eredmények születtek. A diszlexiások esetében is érdekes kérdés, hogy a látórendszer éretlensége áll-e a háttérben. Egyes skizofrén csoportok - akiknek perceptuális zavaraik is vannak - gyengébb teljesítményt nyújtottak ebben a feladatban. Mi most Williams-szindrómás betegek tanulási készségének vizsgálatára, egy lehetséges alvásterápia kidolgozásának első lépéseként használjuk a tesztet.3 Egyre több populáció esetén folyamodnak a kontúrintegrációs feladathoz: az alacsony, de nem a legalacsonyabb szintű vizuális funkciók egyik mérőeszköze lett. - Mikor éri el a látás a felnőtt szintet? - Ebben az értelemben a kamaszkorban. Anthony Movshon, a látásfejlődés kutatásának egyik úttörője szokta mondani a látás fejlődésével kapcsolatban, hogy az elején minden kicsit rosszul megy, aztán javul a helyzet, és a végén me-gint rosszabbra fordul. Ez a felfogás homogén fejlődési pályát vázol fel: a látás kifejlődik, úgy marad egy darabig, aztán elromlik. Ezzel szemben az eredmények azt sugallják, hogy a látás sokkal összetettebb funkció, és fejlődését mindenképpen a különböző alfunkciókhoz kötődő idegi struktúrák éréséhez kell kötni. A kontrasztérzékenység fejlődése sem zárul le a kisgyerekeknél, de három-négy, legfeljebb ötéves korra a szín- és a luminencia-kontrasztérzékenység nagyjából felnőtt szinten van (2. ábra). A mozgásirány-érzékelés szintén.
2.
ábra. A csecsemő és a felnőtt számára hozzáférhető információ a látás
első agykérgi feldolgozási szintjén. A csecsemők esetében - az agykérgi
téri szűrés eredményeként - az alacsonyabb "téri frekvenciájú" szűrők
kapnak nagyobb hangsúlyt, a szomszédos szűrők közötti interakciók gyengébbek,
s a globális interakciók hiányoznak. Ennek erdeményeként egy sok részletet
tartalmazó ábra helytelen szegmentációja is kialakulhat A látás nem egységes funkció, hiszen az agyunk mintegy 70 százaléka látással foglalkozik. A látórendszer hatalmas hálózat, amelynek a különböző darabjai eltérő időpontokban mielinizálódnak: a különböző területeket összekötő idegsejtek szigetelése még negyvenéves korban is alakulhat. Tehát a mielinizációs folyamat és így a vele kapcsolatos funkcióváltozások is lassúak. 1999 óta hangsúlyozzuk azt a paradigmaváltást, hogy a látást ne egységes funkcióként tekintsük fejlődési szempontból, hanem az eltérő agyi struktúrákhoz kötődő funkciókat térképezzük fel minél pontosabban. - Nemrégiben tért haza az Egyesült Államokból. Milyen körülmények között kutathatott Amerikában, mi fogadta itthon? - Tizenöt évet töltöttem el a Rutgers Egyetemen. Ez az idő két periódusra osztható. Az első fázisban Julesz Béla akkor alakult látáskutató laboratóriumában dolgoztam, amely nem tartozott egyetlen tanszékhez sem, önálló kutatólaboratóriumként működött a rektor alatt. Biztosítva voltak a tárgyi és a személyi feltételek, nem kellett pályázni, mert az egyetem fontosnak tartotta, hogy minőségi kutatás folyjon a laboratóriumban. Ebben a 6-7 évben egy adott témára kellett csak koncentrálni egy olyan vezető mellett, aki hihetetlenül nagy szellemi szabadságot adott munkatársainak, de úgy, hogy mindennap hoszszan beszélgettünk a kutatásainkról. Ennél jobb feltételeket el sem tudok képzelni. Azután
fordult a kocka: Julesz Béla nyugdíjba ment, és a labort már kevésbé
támogatta az egyetem. Elkezdtem tanítani a pszichológia tanszéken, el
kellett kezdenem pályázatokat írni - belecsöppentem a "valódi életbe".
Amellett, hogy az amerikai pályázati rendszer nagyszerűen működik, csalódást
is jelentett. Láttam, hogyan készülnek a pályázatok a különböző laboratóriumokban,
milyen munkák születnek a hatalmas támogatásokból. Olyan
ez, mint a mesében. Csakhogy a mesék - ugyanúgy, mint a kultúrák - nagyon
különbözőek. Az amerikai mesevilágban szabadon szárnyal a fantázia, és
főként a természet erejével kell megküzdeni. A hazai mesekultúrában a
hősnek (aki általában inkább fiú, mint lány) boszorkányok és szörnyek
hadával kell felvennie a harcot. A nehézségek inkább az emberi természetben
rejlenek. Jegyzetek
Az
interjút készítette: Silberer VeraA
beszélgetés részleteket tartalmaz az OTKA honlapján olvasható interjúból
is.
Vissza a tartalomjegyzékhez |
||||