ENNUSTAVIEN AIVOJEN HYPOTEESI JA SEN VAIKUTUKSIA MUSIIKIN ESTETIIKKAAN

teksti: Gabriel Korhonen

Tässä artikkelissa käsitellään

ennustavien aivojen hypo-

teesin (engl: the predictive brain hypothesis) vaikutusta käsitykseen musiikista. Ajatus kognition perustumisesta ennustaviin malleihin, jotka määrittelevät koettua todellisuutta, on suhteellisen uusi. Sillä on kuitenkin juurensa syvällä kognitiotieteen historiassa ja sen esittämä muutos on luonteeltaan paradigmaattinen. Teoria ennustavista aivoista korjaa representationaaliseen kognitioon liittyviä ongelmia, mutta tarjoaa samalla täysin uuden viitekehyksen mielen tutkimiseen. Avaan aluksi lyhyesti kognitiotieteen historiaa behaviorismista nykypäivään käsitellen 1950-luvulla tapahtunutta paradigman muutosta representationalismiin ja sen kohtaamaa kritiikkiä 4E-kognitioksi kutsutusta suuntauksesta 1990-luvulta eteenpäin. 4E-kognitioon tutustuminen on artikkelin aiheen vuoksi tärkeää, sillä se toi esiin ajatuksia, jotka olivat myöhemmin merkittäviä ennustavien aivojen teorian kehityksessä. Tämän jälkeen esittelen ennustavien aivojen hypoteesin ja pohdin sen merkitystä musiikin kokemisen saralla.

Käyttäytymisestä representaatioihin

Mielen tutkimisen historiassa eräs merkittävä käännekohta tapahtui vuonna 1946, kun kolme behavioristista tieteilijää tekivät kokeita rotilla (Tolman et al. 1946). Nämä kokeet tapahtuivat luultavasti jossain University of Californian tunkkaisessa kellarilaboratoriossa kelmeän sähkövalon valaisemassa huoneessa. Kokeen tarkoituksena oli osoittaa, että rotat kipittäisivät herkullisen palkinnon luokse labyrintissa oppimalla tietyn liikesarjan. Siis jos ensimmäisellä kerralla rotta löysi palkinnon kääntymällä oikealle labyrintissa, kääntyisi se oikealle myös seuraavalla kerralla, vaikka se vapautettaisiin labyrintin jostain toisesta osasta. Näin ei kuitenkaan käynyt. Rotat tuntuivat toimivan täysin hypoteesin vastaisesti, ja orjallisen oikealle kääntymisen sijaan ne hakeutuivat aina suoraan samaan labyrintin nurkkaan mistä olivat edellisellä kerralla saaneet palkinnon – siis riippumatta siitä, mihin kohtaan labyrinttia rotta laskettiin. Rotta ei

oppinutkaan liikesarjoja joiden kautta se ennusti saavansa palkkion, se vaikutti tekevän mielellisen representaation labyrintista (Tolman, 1948). Oli kuin se olisi piirtänyt aivoihinsa kartan, jonka avulla se suunnisti sokkelossa. Kokeen seurauksena oli se, että behavioristinen näkemys oppimisesta jäi hiljalleen epäsuosioon. Ajattelun näkeminen sisäisten representaatioiden luomisena silkan ehdollistetun käyttäytymisen sijaan oli merkittävä paradigman muutos psykologiassa, ja se mahdollisti kognitiotieteen synnyn 1950-luvulta eteenpäin.

Representationalsimi

Representationalismi on yksi merkittävimmistä kognitiotieteen filosofisista koulukunnista. Suurin osa kognitiotieteilijöistä on yhtä mieltä siitä, että ajattelu perustuu jonkinlaisiin mielen rakentamiin representaatioihin (Thagard, 2005 s. 4). Se, minkälaisia nämä representaatiot ovat ja mikä rooli niillä on tietoisuuden suhteen, aiheuttaa enemmän erimielisyyttä. Vahvan representationalismin mukaan kaikilla mentaalisilla tiloilla (engl. phenomenal character) on jokin ulkoista asiantilaa kuvaava intentionaalinen sisältö (engl. intentional content). Siis jos ajattelen, että istuttamani parsakaalin taimet kaipaavat kastelua, päässäni on mentaalinen tila (ajatus tai kuva taimiparoista kuivassa mullassa) joka suoraan ja tarkoituksella viittaa itsestäni ulkoiseen asioiden olotilaan, siis todellisiin taimiin ruukussa. Tämä mentaalinen tila, siis ajatus kuivasta mullasta, on vahvan representationalismin mukaan käytännössä sama asia kuin sen intentionaalinen sisältö. Heikko representationalismi taas tarkoittaa sellaista näkökulmaa, jossa mentaalisen tilan ja intentionaalisen sisällön suhde on vähemmän suora. Mentaalisen tilan nähdään valvovan (engl. supervene) intentionaalista sisältöä. Se muuttuu kun sisältö muuttuu, mutta on siitä erillinen asia.

Representationalismin sisällä on siis kiistaa siitä, onko mentaalinen tila (esimerkiksi ajatus tai tunne) itsessään sisällöllinen, merkitystä kantava entiteetti vai seuraako mentaalinen tila sisällöllistä representaatiota ulkomaailmasta. Kiista voi vaikuttaa hiusten halkomiselta, mutta kyseessä on todellisuudessa fundamentaalinen ero siinä, miten tietoisuus käsitetään. Siinä missä vahvan representationalis-

Parsakaalin taimia asianmukaisesti kastellussa mullassaan

min teoria selittää tietoisuuden representaationa, toisin sanoen mentaalisen tilan intentionaalisena sisältönä, heikko representationalismi ei ota suoraan kantaa siihen miten representaatio on mahdollista tai koostuuko tietoisuus ainoastaan siitä.

4E-kognitio

Malli, jossa aivot luovat jonkinlaisen representaation ulkoisen maailman objekteista on säilynyt pääasiallisena viitekehyksenä kognitiotieteen valtavirrassa siis jo seitsemänkymmenen vuoden ajan. Haastajia tälle näkemykselle on kuitenkin ollut. Esimerkiksi 4E-kognitiona tunnettu radikaali ja sisäisesti moninainen kognitiotieteen suuntaus on haastanut mielellisen representaation mallia 1990-luvulta eteenpäin (Newen, 2018). Tämän liikkeen keskeinen teesi on, että ajattelua ei voida rajata ainoastaan aivoissa tapahtuvaksi ilmiöksi. 4E-kognitio on kehollistettua (embodied), sisältyvää (embedded), toiminnallista (enacted), ja laajennettua (extended) (ibid). Kognition kehollisuudella tarkoitetaan sitä, että muutkin kehon osat kuin aivot osallistuvat kognitiiviseen prosessiin. Toisin kuin vaikkapa ajatus siitä, että suoliston toiminta vaikuttaa mielialaan, tämä tarkoittaa sitä että suoliston toiminta on ajattelua. Kehoa ei nähdä alisteisena aivojen toiminnalle, vaan ne ovat osa samaa ajattelun kokonaisuutta. Ajattelun sisältyvyydellä tarkoitetaan mielen erottamattomuutta ympäristöstään. Sen sijaan, että aivot tekisivät representaation kokemusmaailmastaan, tuo kokemusmaailma nähdään osana itse ajattelua. Mielen tutkiminen ympäristöstään erillisenä oliona on mahdotonta, koska ympäröivä todellisuus ei ainoastaan mahdollista ajattelua, vaan ajattelu on irrottamaton osa ympäristöään. Toiminnallinen kognitio on tietyllä tapaa läheisesti yhteydessä kehollistettuun kognitioon. Esimerkiksi se, että liikuttaa sormiaan painaakseen tietokoneen näppäimistöä, ei olekaan aivojen määräämää mekaanista toimintaa, vaan sormien liike itsessään on ajattelua. Tässä ajatuksessa nähdään jälleen pyrkimys tasa-arvoistaa muuta kehoa aivojen suhteen. Perinteinen ajatus aivojen suunnittelemasta ja määräämästä toiminnasta kääntyy päälaelleen, kun toiminta itsessään nähdään ajatteluna. Laajennettu kognitio taas on läheistä sukua sisältyvälle kognitiolle. Sen mukaan ajattelumme ei rajoitu edes omaan kehoomme, vaan myös ympäristömme on osa ajattelua. Tätä on ehkä helpompi ymmärtää eettisestä näkökulmasta. Jos esimerkiksi alzheimerin tautia sairastava ihminen siirretään omasta tutusta ympäristöstään virikkeettömään hoivakotiin, voivat potilaan kognitiiviset kyvyt huonontua nopeasti. 4Ekognition näkökulmasta potilasta

ei olla ainoastaan tuotu hämmentävään uuteen ympäristöön, vaan heidän mielestään on riistetty merkityksellinen osa (Clark 2018). 4E-kognition asettama haaste representaationaaliselle kognitiolle on jyrkkä. Ulkoisten asioiden representaatio nähdään mahdottomana, koska ulkoiset asiat ovat osa itse ajattelua. 4Ekognition ja sen eri suuntausten haasteena tuntuu kuitenkin olevan, että vaikka ne esittävät ongelmia representationalismissa, ne eivät juurikaan tarjoa tilalle uutta teoriaa ajattelun tai tietoisuuden selittämiseksi. Ne eivät ehkä niinkään selitä, vaan lähinnä kuvaavat kognitiota. Tämän lisäksi perusteltu haaste ajatukselle laajennetusta kognitiosta on se, että termin määritelmä tulee vaikeaksi jos se tarkoittaa lukuisia asioita samaan aikaan. Ympäristön lisääminen osaksi kognitiota herättää siis kysymyksen: onko koko maailmankaikkeus samaan aikaan osa jokaisen ihmisen ajattelua, ja jos ei, mihin laajennetun kognition raja tulisi asettaa?

Ennustavat aivot -hypoteesi

Ennustavan kognition mallilla on juurensa jo tietyissä 1800-luvun psykologisissa teorioissa (Von Hemholz, 1867), mutta modernissa kognitiotieteessä se on muodostunut merkittäväksi liikkeeksi 2000-luvun vaihteesta lähtien. Teoria rajoittui aluksi näköhavainnon tutkimiseen (Rao & Ballard), mutta laajeni pian kokonaisvaltaiseksi mielenfilosofian liikkeeksi (esim. Clark, 2015; Hohwy, 2020). Filosofisen pohdinnan lisäksi sille on lähivuosina esitetty myös jokseenkin vakaita perusteita neurotieteen näkökulmasta (Walsh et al. 2020). Ennustavan prosessoinnin (engl. predictive processing) tai toisin sanoen ennustavien aivojen (engl. predictive brain) teorian perustavana lähtökohtana on, että ajattelu perustuu aikaisempien kokemuksien pohjalta luotuihin ennustuksiin, joita verrataan aisti-informaatioon. Aistiinformaation rooli ajattelussa on

Esimerkki optisesta illuusiosta. Mielen ennustaessa kappaleen muotoa, tuntuu mahdoton muoto muuttuvan mahdolliseksi.

*Sanasta “laite” ei tarvitse tässä pelästyä. Mielen käsittäminen algoritmeja toteuttavana laskentakoneena saattaa vaikuttaa dehumanisoivalta, mutta tämä perustuu sanojen algoritmi ja laskentakone väärinymmärrykseen. Sikäli kun algoritmilla tarkoitetaan yksiselitteistä ohjetta siitä, miten tehtävä tai prosessi suoritetaan ja jota seuraamalla voidaan luotettavasti ratkaista tietty ongelma ja laskentakoneella algoritmeja toteuttavaa asiaa, on mieli jokseenkin yksiselitteisesti tällainen laite.

näiden ennustusten korjaaminen. Tämä tarkoittaa sitä, että vaikkapa kuulohavainnossa ulkopuolelta tuleva auditiivinen informaatio vaikuttaa käsitykseen kuullusta asiasta vain, jos se eroaa mielen tekemästä ennusteesta. Suurin osa tietoisuudesta on siis aivojen “hallusinaatiota”, aiempiin kokemuksiin perustuvaa konsrtuktiota. Mieli voidaan tässä viitekehyksessä nähdä ennustusvirheitä minimoivaksi laitteeksi* (Clark, 2013). Ennustukseen perustuva kognition malli on aivojen kannalta ekonominen: sen ei tarvitse luoda jatkuvasti uusia representaatioita ulkoisesta maailmasta vaan se voi pohjata suurimman osan konstruoidusta todellisuudesta aiemmin rakennettuihin malleihin. Kaikesta ympäröivästä todellisuudesta ei tarvitse tehdä yhtä tarkkoja konstruktioita tai todentaa aisti-informaation suhteen yhtä tiheästi. Asiat, joihin mieli keskittyy, joutuvat kulkemaan jatkuvan ja tarkan todennusketjun läpi, kun taas keskittymisalueen ulkopuoliset asiat voidaan perustaa suuremmalta osin pelkkään ennusteeseen. Tiedostetun todellisuuden muutos on joka tapauksessa hitaampaa kuin raa’an aisti-informaation pohjalta rakennetussa mallissa. Mieli pyrkii aktiivisesti saamaan vahvistusta omille ennusteilleen ja siksi mallin muuttamiseen tarvitaan selkeä indikaattori virheestä. Hyvä esimerkki tästä on optiset illuusiot. Mieli pyrkii tekemään mahdottomasta muodosta mahdollisen, sillä mahdoton muoto loisi ennustusvirheen (ks. kuva).

Merkitys musiikintutkimuksen viitekehyksessä

Ennustavan mielen teoria luo uusia näkökulmia musiikin melodisia, harmonisia, rytmillisiä ja muodollisia rakenteita analysoidessa. Tietyt musiikin esteettiset ulottuvuudet selittyvät myös kiinnostavalla tavalla kun niitä tarkastelee ennustavien aivojen viitekehyksessä. Yksinkertaistetusti ilmaistuna aivot vaikuttavat palkitsevan itseänsä dopamiinilla onnistuneista ennustuksista (Ross 2013). Tämä voi olla merkittävä selittävä tekijä joidenkin yleisten musiikin rakenteellisten seikkojen taustalla. Eri musiikkikulttuureille lähes universaali metrisyyden tendenssi, siis musiikillisten tapahtumien suhteuttaminen johonkin tiettyyn pulssiin, tuntuisi selittyvän tällä palkintomekanismilla. Onko siis niin, että metriikka tekee rytmistä ennustettavampaa, ja kun musiikki on ennustettavaa, tuottaa se enemmän dopamiinia ja siis kuulostaa hyvältä? Asia ei ehkä ole aivan näin yksinkertainen. Ajatellaanpa vaikka Herbie Hancockin kappaletta Actual Proof. Päällekkäisillä metreillä, useamman tahdin ylittävillä rytmisillä kuvioilla ja hämäävällä synkopaatiolla luodaan tapah-

tumia täynnä oleva ja rytmisesti arvaamaton musiikillinen ympäristö. Vaikka uudelle kuulijalle monimutkainen rytmikudos saattaa tuottaa paljon ennustusvirheitä, tarjoaa se taas kappaleen tuntevalle kuulijalle mahdollisuuden paljon suurempaan määrään onnistuneita ennustuksia. Tämä ei tarkoita että Actual Proof olisi jotenkin intellektuaalisempaa tai parempaa musiikkia kuin jokin joka on helpommin ennustettavaa, mutta se voi osaltaan selittää miksi jokin musiikki saattaa tuottaa toiselle kuulijalle mielihyvää ja toiselle päänsärkyä. Altistuminen tuottaa ennakoitavuutta ja ennakoitavuus tuottaa mielihyvää. Musiikkia ei ole olemassa ilman kokijaa, ja kun koetut asiat perustuvat lähinnä aiemmista kokemuksista tehtyihin ennustus-konstruktioihin, voidaan todeta että kun kuulemme musiikkia, se on suurimmaksi osaksi mielikuvitusta. Nykymaailmassa elävä ihminen kuulee suunnattomat määrät musiikkia päivittäin, ja tästä johtuen myös aivojen ennusteet musiikista voivat olla yllättävänkin laaja-alaisia. Tämän lisäksi kun musiikkia kuunnellessa keskittyy yleensä johonkin tiettyyn osa-alueeseen kokonaisuuden sijasta, jää suuri osa kuullusta soivasta aineksesta aivojen generoitavaksi. Tunnistan ainakin itsessäni sellaisen ilmiön, että jonkun tutun kappaleen bassolinja saattaa tuntua aivan tuntemattomalta jos siihen ei ole aiemmin keskittynyt. Bassolinja on saatettu mielessä prosessoida ikään kuin turhana hälynä ja aivot ovat kokemushetkellä soittaneet omaa “geneerinen bassolinja” -teemaansa todellisen bassolinjan sijaan. Kappaleen basson tarkka renderöiminen aivoissa olisi ollut työlästä ja se olisi myös tuottanut enemmän mahdollisuuksia ennustusvirheisiin, joten aivoilla on hyviä syitä generoida ennustettu bassolinja. Voi tuntua kauhistuttavalta suhtautua ajatteluun suurilta osin mielen omiin konsrtuktioihin perustuvana toimintana objektiivisen todellisuuden hahmottelun sijaan. Asiaan voi kuitenkin suhtautua myös ihaillen pimeän kallon sisällä lymyävän lihatietokoneen kykyä luoda järkeviä mallinnuksia ympäröivästä maailmasta. Ei ole ihme että musiikki tuottaa tälle laitteelle ihmetystä, mielihyvää ja kauneuden kokemuksia – perustuuhan sen estetiikka usein nimenomaan ennustettavuuden ja yllätyksellisyyden välillä tasapainotteluun.

Lähteet:

Clark, A. (2015). Surfing uncertainty: Prediction, action, and the embodied mind. Oxford University Press.

Clark, A. (2013). Whatever next? Predictive brains, situated

agents, and the future of cognitive science. Behav. Brain Sci. 36: 181–204.

Clark, A. (2018). What is Extended Mind? Haastattelu Closer To Truth kanavalla Youtubevideopalvelussa. Haastattelija Robert Lawrence Kuhn. Viitattu 3.4.2022. Hohwy, J. (2020). New directions in predictive processing. Mind & Language. 35(2): 209-223.

Newen, A., De Bruin, L., & Gallagher, S. (2018). 4E cognition: Historical roots, key concepts, and central issues. The Oxford handbook of 4E cognition. 1: 3-15.

Thagard, P. (2005). Mind: Introduction to cognitive science. MIT press.

Tolman, E. C. (1948). Cognitive maps in rats and men. Psychological review, 55(4): 189.

Tolman, E. C., Ritchie, B. F., & Kalish, D. (1946). Studies in spatial learning. I. Orientation and the short-cut. Journal of experimental psychology, 36(1), 13.

Rao, R. P., & Ballard, D. H. (1999). Predictive coding in the visual cortex: a functional interpretation of some extra-classical receptive-field effects. Nature neuroscience, 2(1), 79-87. Ross, D. (2013). Actionoriented predictive processing and the neuroeconomics of subcognitive reward. Behavioral and Brain Sciences, 36(3), 225-226.

Von Helmholtz, H. (1867). Handbuch der physiologischen Optik: mit 213 in den Text eingedruckten Holzschnitten und 11 Tafeln (Vol. 9). Voss.

Walsh, K. S., McGovern, D. P., Clark, A., & O’Connell, R. G. (2020). Evaluating the neurophysiological evidence for predictive processing as a model of perception. Annals of the New York Academy of Sciences, 1464(1), 242-268.