Oko umysłu

Wyobraźnia jest jednym z elementarnych przejawów naszego życia wewnętrznego. Mają ją dzieci i dorośli, jest uznawana za podstawowe narzędzie pracy artystów i pisarzy. Także wielu słynnych naukowców, by wymienić choćby Alberta Einsteina czy zeszłorocznego noblistę Rogera Penrose’a, przekonanych było, że swoje odkrycia w dziedzinie fizyki teoretycznej zawdzięczają nie żmudnym rachunkom czy deliberacjom, ale właśnie wyobraźni.

Filozofowie interesowali się wyobraźnią już w starożytności. Arystoteles w traktacie „O duszy” zdefiniował ją jako zdolność do tworzenia wyobrażeń, czyli wewnętrznych obrazów. Trop ten podjęli później Kartezjusz i David Hume. Metaforą wyobraźni, która zadomowiła się w filozofii na dobre, stało się „oko umysłu”, zdolne do postrzegania przedmiotów, gdy nie mamy ich przed naszymi „biologicznymi” oczami.

Empiryczne badania nad wyobraźnią są natomiast tak stare, jak sama psychologia eksperymentalna. Prowadził je już żyjący na przełomie XIX i XX w. Francis Galton, spokrewniony z Karolem Darwinem wszechstronny uczony, który odcisnął swój ślad na rozwoju wielu dyscyplin nauki. Galton prosił badanych, by wyobrazili sobie pewne przedmioty, a następnie wypełnili kwestionariusz. Okazało się, że wyobrażenia tej samej rzeczy mogą być rozbieżne pomiędzy osobami, a nawet u tej samej osoby ewoluują w czasie. Galton wykazał więc, że wyobrażenia są twórcze. Gdy psychologia eksperymentalna w XX w. została zdominowana przez behawioryzm, badania nad wyobraźnią na pewien czas wyszły z naukowej mody, ale powróciły na gruncie psychologii poznawczej.

Prawa wyobraźni

Na przełomie lat 70. i 80. XX w. pracujący wówczas na Uniwersytecie Har­varda psycholog poznawczy Stephen Kosslyn przeprowadził serię eksperymentów behawioralnych nad tzw. „skaningiem umysłowym”. Ich wyniki stanowią obowiązkowy punkt niemal każdego kursu akademickiego z psychologii poznawczej, a także przedmiot ciągnących się po dziś dzień dyskusji. W badaniu przeprowadzonym w 1975 r. Kosslyn przedstawił uczestnikom kilka prostokątów o różnych rozmiarach, a następnie poprosił ich o wyobrażenie sobie jednej z takich figur geometrycznych z wpisanym w nią dodatkowo zwierzęciem, powiedzmy – kotem. W kolejnej fazie uczestnikom zadawano pytania na temat wyobrażonego zwierzęcia, np. „czy ma ogon?”. Badani odpowiadali za pomocą jednego z dwóch przycisków. Okazało się, że czas udzielanej odpowiedzi był zależny od wielkości prostokąta, a co za tym idzie, rozmiaru wyobrażonego zwierzęcia. Im większy prostokąt – i wyimaginowane w nim zwierzę – tym szybsza odpowiedź. Okazało się również, że uczestnicy badania szybciej odpowiadali na pytania dotyczące większych elementów ciała kota, takich jak wspomniany ogon, w odróżnieniu od mniejszych, np. pazurów.

Uczestnicy innego badania Kosslyna mieli za zadanie wyobrazić sobie pary zwierząt różniących się znacznie wielkością, np. królik–słoń albo królik–mucha, a następnie odpowiadać na pytania, czy dane zwierzę posiada określoną cechę. Szybkość odpowiedzi okazała się uzależniona od względnej wielkości zwierzęcia. W parze królik–słoń, na pytanie „czy ma oczy?” osoby badane odpowiadały szybciej, gdy dotyczyło ono słonia, a wolniej, gdy królika. Gdy jednak królik występował w parze z muchą, szybsze czasy odpowiedzi na to samo pytanie zaobserwowano w przypadku pierwszego ze zwierząt.

Wspomnijmy jeszcze o jednym słynnym badaniu przeprowadzonym przez Stephena Kosslyna, Briana Reisera i Thomasa Balla w 1978 r. Na początek osoby badane poproszono o obejrzenie mapy fikcyjnej wyspy oraz zapamiętanie lokalizacji zaprezentowanych na niej obiektów (m.in. studnia, jezioro, chatka, plaża). Badani następnie mieli zamknąć oczy, wyobrazić sobie mapę i skoncentrować się na jednym z miejsc, którego nazwę usłyszeli (np. na studni). Po chwili słyszeli kolejną nazwę (np. plaża lub kościół) i mieli odpowiedzieć za pomocą przycisków, czy takie miejsce znajduje się na mapie, czy też nie. W ten sposób zbadano reakcje na wszystkie pary obecnych na mapie obiektów (studnia–jezioro, jezioro–plaża, studnia–plaża itd.) oraz nieistniejących obiektów kontrolnych. Okazało się, że w przypadku obiektów, które znajdowały się na mapie, czasy reakcji osób badanych odzwierciedlały odległość między nimi – im dalej znajdowały się od siebie obiekty, tym więcej czasu potrzebowali badani na udzielenie odpowiedzi.

Wszystkie omówione wyżej badania to tzw. eksperymenty behawioralne, czyli takie, w których o przebiegu procesów poznawczych wnioskuje się na podstawie mierzalnych aspektów zachowania – w tym przypadku liczonym co do ułamka sekundy czasie reakcji dla poprawnych odpowiedzi. Analizując wyniki pierwszego z badań Kosslyn zauważył, że łatwiej jest udzielać odpowiedzi na pytania dotyczące elementów wpisanego w prostokąt zwierzęcia, które (ze względu na rozmiary) są łatwo dostępne percepcyjnie. Wyobraźnia miałaby zatem przypominać „oko umysłu” działające z rozdzielczością analogiczną do oczu, którymi obserwujemy realne obiekty. Gdy zwierzęta porównywane były w parach, aby odpowiedzieć na pytanie eksperymentatora, uczestnicy musieli rozciągnąć czy też powiększyć w wyobraźni mniejsze ze zwierząt, tak aby było ono łatwiej dostępne dla „oka umysłu”. Takie umysłowe powiększanie jest czynnością, która – tak jak zbliżanie się do obiektów w świecie fizycznym – zajmuje czas. Wreszcie, jeśli chodzi o trzecie badanie, Kosslyn i współpracownicy stwierdzili, że aby odpowiedzieć, czy dany obiekt znajduje się na mapie, czy nie, osoby badane musiały w wyobraźni „przeskanować” mapę, przemierzając ją „okiem umysłu” z punktu do punktu. Im większy dystans do przemierzenia, tym więcej czasu zajmowała odpowiedź.

Z badań tych płynie ważny wniosek: nasze wyobrażenia wcale nie są niczym nieskrępowane. Rządzą nimi prawa analogiczne do tych, którym podlegają nasze ciała, wchodzące w interakcje z przedmiotami w świecie zewnętrznym.

Jak jednak działa ta maszyneria wyobraźni? I jak możemy wykorzystać ją, by wyobrażać sobie rzeczy, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy?

Głęboka reprezentacja

W 1980 r. Stephen Kosslyn opublikował książkę pod wymownym tytułem „Image and Mind” („Obraz i umysł”), w której podsumował swoje wcześniejsze prace i zaproponował oryginalną teorię wyobraźni. Określił ją jako proces wytwarzania wyobrażeń, czyli obrazów umysłowych, cechujących się podobieństwem strukturalnym w stosunku do tego, co reprezentowane. Każde wyobrażenie składa się z dwóch elementów – reprezentacji powierzchniowej oraz głębokiej. Pierwsza z nich dostępna jest w introspekcji – to nasze świadome, a zarazem ulotne doświadczenie wyobrażanego sobie przedmiotu. Przedmiot ten jest analogiczny do tego, który możemy postrzegać w świecie zewnętrznym i zachowuje jego właściwości przestrzenne. Drugi z komponentów obejmuje natomiast niedostępne świadomości, ale za to zapisane trwale w naszej pamięci długotrwałej, zasoby wiedzy o przedmiocie. Ponieważ mózg może łączyć te zasoby na różne sposoby, przedmiotem naszej wiedzy mogą być nigdy niewidziane przez nas obiekty hipotetyczne (np. elektrony) albo całkowicie zmyślone (np. jednorożce).

Aby wyjaśnić relację między obydwoma komponentami systemu poznawczego, Kosslyn początkowo korzystał – jak wielu innych kognitywistów w tym czasie – z analogii komputerowej. Reprezentacje głębokie mają przypominać pliki graficzne, przechowywane na dysku twardym komputera (w tamtym czasie najpopularniejszym wśród nich formatem były mapy bitowe). Pliki te mogą zostać odpowiednio przetworzone i zrekonstruowane, a następnie wyświetlane jako obrazy na monitorze; obrazy te odpowiadają reprezentacjom powierzchniowym. W przypadku umysłu człowieka, za tę rekonstrukcję zakodowanych głęboko informacji odpowiada – w terminologii Kosslyna – „bufor wzrokowy”. Abyśmy jednak uzyskali świadomy dostęp do wyobrażenia, powiedzmy kota, reprezentacja powierzchniowa musi zostać jeszcze „odczytana” przez tzw. „funkcję oka umysłu”. To dzięki niej doświadczany świadomie obraz umysłowy posiada swoje własności przestrzenne, które możemy wykorzystać wykonując zadania takie jak omówione powyżej.

Choć teoria wyobraźni Kosslyna przedstawiana jest często jako opozycyjna względem popularnej w kognitywistyce lat 70. hipotezie „języka myśli” zaproponowanej przez Jerry’ego Fodora, między tymi podejściami można znaleźć więcej podobieństw niż różnic. W największym skrócie, Fodor twierdził, że nasza wiedza zakodowana jest w mózgu w postaci wrodzonego kodu, przypominającego rachunek logiczny albo język programowania. Zdaniem Fodora to własności tego kodu, takie jak jego systematyczność, pozwalają nam sprawnie myśleć i działać. Być może to nie doświadczane przez nas w świadomy sposób wyobrażenia przedmiotów (reprezentacje powierzchniowe), ale jakieś własności języka myśleńskiego (funkcjonującego na poziomie reprezentacji głębokich) odpowiadają za efekty odkryte przez Kosslyna i współpracowników? Metafora komputerowa sugerowałaby taką odpowiedź: komputer może przecież przetwarzać informacje o kotach czy słoniach bez wyświetlania ich na ekranie.

Badaczem, który wsparł taką interpretację, a jednocześnie zaciekle przeciwstawiał się teorii wyobraźni Kosslyna, był kanadyjski kognitywista Zenon Pylyshyn. Podobne stanowisko przypisuje się często Fodorowi, ale w rzeczywistości nie negował on istnienia wyobraźni. W opublikowanej w 1975 r. książce „Language of Thought” („Język myśli”) Fodor stwierdził wprost: „Nic, co powiedziałem, nie zaprzecza istnieniu obrazów umysłowych ani temu, że takie obrazy odgrywają ważną rolę w wielu procesach poznawczych. Rzeczywiście, dostępne świadectwa empiryczne dążą do potwierdzenia obu tych twierdzeń”. Jak zauważa jednak dalej, aby wyobrażenia mogły pełnić rolę w poznaniu, muszą być do nich przypisane odpowiednie symbole języka myśli.

Problem jednak w tym, że w mózgu trudno znaleźć Fodorowski „język myśli”. Znacznie łatwiej zaobserwować mózgowe źródło obrazów umysłowych.

Pożytki z fantazji

Zrekonstruowana wyżej wymiana poglądów może wydawać się po prostu jednym z wielu akademickich sporów, ale ma ona pewne znaczenie praktyczne. Często słyszymy o trenowaniu wyobraźni i pozytywnych skutkach wykorzystania jej w rozwiązywaniu problemów, także naukowych. Gdyby jednak Pylyshyn i Fodor mieli rację, a pamiętajmy, że ich tezy są w dużej mierze spójne z oryginalną teorią Kosslyna, to wkład wyobraźni w rozwiązywanie problemów okazałby się znacznie przeceniony. Wyobraźnia byłaby co najwyżej skutkiem ubocznym działania mózgu, czy, jak lubią mawiać filozofowie, epifenomenem. Dzięki rozwojowi metod badawczych oraz współpracy Kosslyna z innymi pomysłowymi naukowcami, takimi jak Joel Pearson z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (UNSW) w Sydney, teoria wyobraźni ewoluowała. Jedną z jej centralnych tez można podsumować krótko: wyobraźnia ma znaczenie w naszym myśleniu i działaniu.

W kolejnych latach Kosslyn i jego współpracownicy chętnie zaczęli korzystać z nowego narzędzia badawczego: funkcjonalnego obrazowania mózgu metodą rezonansu magnetycznego (fMRI). Okazało się, że gdy osoby badane wyobrażają sobie obiekty, aktywacji ulegają te same struktury mózgowe, które są aktywne podczas typowej percepcji wzrokowej, począwszy od zlokalizowanej w płacie potylicznym pierwszorzędowej kory wzrokowej (tzw. V1). Co więcej, na podstawie danych neuroobrazowych przewidzieć można w pewnym stopniu, co aktualnie wyobraża sobie dana osoba. Wygląda więc na to, że obrazy umysłowe są dla naszego mózgu rzeczywiście obrazami. Co więcej, badania neuroobrazowe wskazują na nakładanie się mózgowych reprezentacji obrazów umysłowych oraz wzrokowej pamięci roboczej. Ta ostatnia nie tylko przechowuje przez krótki czas niewielką ilość informacji wizualnych, ale jest zaangażowana w manipulowanie nimi, przez co stanowi główny „mózgowy procesor” rozwiązywania problemów.

Uprawdopodabnia to nie tylko tezę, że wyobraźnia może pełnić funkcje analogiczne do tych, jakie pełni w poznaniu nasz wzrok, ale także że jest ona bezpośrednio zaangażowana w zadania poznawcze.

Jeśli chodzi o funkcje obrazów umysłowych, Joel Pearson i Stephen Kosslyn stwierdzili kilka lat temu na łamach „PNAS”, że obrazy umysłowe pozwalają szybko i ekonomicznie symulować interakcje, w jakie możemy wchodzić w rzeczywistym świecie – a także ich rezultaty. Może dlatego ewolucja wyposażyła nas właśnie w wyobraźnię? Wszak obraz bywa wart więcej niż tysiąc słów. Dotyczy to także obrazów umysłowych – i języka myśleńskiego. ©

JOEL PEARSON jest profesorem neuronauki poznawczej na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Sydney. Autor i współautor ponad 130 publikacji z dziedziny neuronauki i psychologii. Jego badania naukowe koncentrują się na ludzkiej świadomości, intuicji oraz wyobraźni. W trakcie Copernicus Festival 2021 prof. Pearson wygłosi jeden z głównych wykładów.

Wykład główny Copernicus Festival 2021: Joel Pearson - Ludzka wyobraźnia: obrazy umysłowe i afantazja (online), 19 maja godz. 19:00. Poniżej nagranie wykładu: