Det är vanligt att föreställa sig hjärnan som ett organ som är utformat för att reagera på stimuli från omvärlden. En tung bok faller från bordet bredvid dig, och din hjärna gör att du kan se, höra och känna stöten. Men om du tittar på en dämpad video av en bok som faller från ett bord kan din hjärna ändå generera en version av dessa förnimmelser – vilket får dig att hoppa till vid den illusoriska smällen när boken träffar marken, trots att de signaler som vi normalt skulle bearbeta som ljud eller vibrationer är frånvarande.
Detta beror på att våra hjärnor inte utvecklades för att reagera på omvärlden, utan snarare för att förutsäga vad som kommer att hända oss härnäst, förklarar APS ordförande Lisa Feldman Barrett från Northeastern University.
”Hjärnorna utvecklades inte för rationalitet”, säger Barrett. ”De utvecklades inte för att du ska kunna tänka eller uppfatta världen korrekt. De utvecklades egentligen inte ens för att du ska kunna se, höra eller känna. Hjärnorna utvecklades för att reglera en kropp så att den kan röra sig effektivt i världen.”
Kärnuppgiften för en hjärna som arbetar i kroppens tjänst är allostas: att reglera kroppens interna system genom att förutse behov och förbereda sig för att tillfredsställa dem innan de uppstår. Interoception – hjärnans representation av förnimmelser från din egen kropp – är den sensoriska konsekvensen av denna aktivitet, säger Barrett, och är central för allt från tankar, känslor, beslutsfattande och vår självkänsla.
”Din kropp är en del av ditt sinne, inte på något mystiskt mystiskt sätt, utan på ett mycket verkligt biologiskt sätt”, sade hon under ett symposium om integrativ vetenskap vid 2019 års internationella kongress för psykologisk vetenskap (ICPS) i Paris. ”Det betyder att det finns en bit av din kropp i varje koncept som du skapar, även i tillstånd som vi betraktar som kall kognition.”
För att upprätthålla allostas, fortsatte Barrett, måste hjärnan kontinuerligt konstruera koncept som vägleder kroppen genom att integrera spillror av sensorisk input med minnen av liknande erfarenheter från det förflutna. Genom att skapa denna interna modell av din kropp i världen kan hjärnan härleda orsakerna till de sinnesdata som den får via näthinnan och andra sinnesorgan.
”Denna förutsägelseprocess är det sätt på vilket hjärnan navigerar i världen, vägleder dina handlingar och konstruerar dina upplevelser”, sade hon.
Barretts arbete med funktionell MRT (fMRI) har också belyst rollen för hjärnans standardlägesnätverk, som hjälper till att initiera förutsägelsesignaler, och salience-nätverket, som hjälper till att avgöra vilka oväntade sinnesdata som är viktiga att lära sig i ett visst ögonblick. Barretts forskning visar att båda nätverken, som arbetar i samverkan, bidrar till allostas och dess interoceptiva konsekvenser.
Ironiskt nog, påpekar Barrett, kan dessa regioners limbiska cortices, som en gång hånades som hjärnans reaktivt känslomässiga ”inre odjur”, vara nära knutna till de föregripande processer som konstruerar vår uppfattning av världen.
(Mis)Predictive Processes
Att upprätthålla allostas är ungefär som att förvalta en budget för kroppen, där glukos, vatten, salt och andra biologiska föreningar utgör valutan, säger Barrett; som med alla budgetar är det möjligt att gå med ett metaboliskt underskott. När detta sker kommer hjärnan att minska utgifterna för två ”dyra” saker: att röra på kroppen och att lära sig ny information. Detta kan leda till trötthet, förvirring och anhedoni och i längden till depression.
Allostatisk störning är bara en av många faktorer som bidrar till depression, konstaterar Barrett. Att uppskatta den fysiska grunden för symptomen kan vara till hjälp för personer som lider av sjukdomen, som ofta känner att de inte kan kontrollera sina negativa tankar och känslor.
”Ibland känner man sig eländig av en rent fysisk anledning”, säger hon. ”Det är inte tankar som driver känslor, utan känslor som driver tankar.”
Differenser i de prediktiva processer som stöds av interoception kan också bidra till psykopatologi, säger Martin Paulus vid University of California, San Diego. Han förklarar att friska individer har en uppsättning förväntningar om världens tillstånd som de uppdaterar genom att observera och utvärdera nya bevis i förhållande till tidigare erfarenheter.
En cyklist kan till exempel ha en löpande modell av var han kan cykla på vägen som är baserad på hur nära bilarna i allmänhet kommer till trottoarkanten, som han kontinuerligt uppdaterar på grundval av ljuden från bilar som närmar sig och avståndet på vilket han ser att fordonen passerar honom.
”Det är inte så att perception är en passiv process”, säger Paulus. ”Uppfattningen är en aktiv process som bygger på dina tidigare erfarenheter.”
Denna process kan dock gå snett. En frisk person kan uppfatta en ökning av hjärtfrekvensen när han kommer till en fest som en indikator på spänning, skrev Paulus och Murray Stein (University of California, San Diego) i Brain Structure & Function; en person med ångest kan dock tolka samma interoceptiva signal som en förutsägelse om överhängande fara.
Paulus, Stein och kollegan Justin Feinstein (University of Tulsa) undersökte vidare grunden för dessa interoceptiva förutsägelsescheman i Biological Psychiatry genom en fMRI-studie av 26 deltagare, varav hälften hade hög egenskapsångest. Resultaten visade att deltagarna i de två grupperna presterade lika bra i en rad uppgifter där de var tvungna att välja mellan två alternativ. Även när chansen att välja fel var liten visade dock personer med hög ångest betydligt mer aktivitet i den främre cingulaturen, en region i hjärnan som är involverad i att skilja mellan prediktiva och icke prediktiva signaler.
Detta tyder på att personer som är benägna till ångest kan behöva ägna mer bearbetningsresurser åt beslutsfattandet för att kunna skilja på vanliga fluktuationer i sitt fysiologiska tillstånd från signaler som förutspår potentiell skada, skrev Paulus.
Individer som upplever denna typ av interoceptivt misslyckande, inklusive personer med depression, förklarade han, kommer inte att övergå till en mer anpassningsbar övertygelse om världens tillstånd även om det finns bevis som visar att deras nuvarande förståelse är felaktig.
”Man kan ofta presentera denna person med bevis för att ångesten verkligen är irrationell eller saknar grund, och ändå finns det ett starkt motstånd mot att lära sig den nya informationen”, sade han.
Kontextstyvhet kan å andra sidan leda till att individer på ett olämpligt sätt tillämpar sina tidigare erfarenheter på sin förståelse av en orelaterad situation – till exempel om en vandrare som råkat ut för en björn på stigen började förvänta sig björnar runt varje hörn på sin dagliga pendeltågsresa.
Interceptiva signaler kan också leda oss vilse när kroppens signaler står i konflikt med vårt bästa, vilket stör vår intuitiva förmåga att fatta beslut. För att undersöka denna effekt övervakade Barnaby D. Dunn (Medical Research Council Cognition and Brain Sciences Unit, Storbritannien) och kollegor hjärtfrekvensen hos 92 deltagare när de genomförde speluppgiften Iowa. Detta mått på intuitivt tänkande hänger samman med att individerna identifierar att två av de fyra kortlekar som finns tillgängliga för dem innehåller mestadels lönsamma kort, medan de andra två korten är mer benägna att dra ner på deras slutliga poäng. Efter att ha slutfört uppgiften räknade deltagarna sina hjärtslag under flera tidsintervaller, vilket forskarna jämförde med faktiska elektrokardiografiska (EKG) mätningar av deltagarnas hjärtfrekvens.
Totalt sett, skriver forskarna i Psychological Science, var deltagarna med en mer exakt interoception mer benägna att fatta beslut som stämde överens med deras hjärtaktivitet – det vill säga att de valde en kortlek som svar på en ökning av hjärtfrekvensen. Om deras hjärtfrekvens ökade i väntan på att välja fel däck kunde detta dock leda till att individerna fick sämre resultat än de som hade mindre medvetenhet om sin kroppsaktivitet.
Paulus pågående Tulsa 1000 longitudinella studie är inriktad på att identifiera hur dessa typer av prediktiva misslyckandemönster bidrar till olika psykopatologier som involverar substansanvändning och ätbeteende. En aspekt av studien sätter kardiell interoception i centrum och ger deltagarna i uppgift att räkna sina hjärtslag för att bedöma deras medvetenhet om sina egna kroppar.
”Vad jag skulle vilja göra är att se om vi kan bygga, i bokstavlig mening, psykiatrins EKG”, sade Paulus.
Förutom att stödja mer exakta diagnoser skulle detta kunna göra det möjligt för praktiker att kommunicera hur misslyckanden i de prediktiva processerna som bygger på interoception kan bidra till psykopatologi på individuell basis, avslutade han.
Lyssna på ditt hjärta
I avsaknad av input från omvärlden kan hjärnan generera sin egen spontana aktivitet, men det är också möjligt att sådan aktivitet återspeglar att hjärnan bearbetar visceral input från våra inre organ, säger Catherine Tallon-Baudry, som studerar kognitiv neurovetenskap vid École Normale Supérieure i Frankrike. Hjärtat och mag-tarmkanalen genererar båda sin egen elektriska aktivitet (det är detta som gör att ett donatorhjärta som förvaras i kylrum fortsätter att slå på egen hand), och under fosterutvecklingen börjar dessa organ dra ihop sig innan hjärnan blir fullt aktiv. Detta tyder på att hjärnan utvecklas som svar på dessa organ.
”Vi tenderar att tro att hjärnan sitter på toppen av pyramiden och att den kontrollerar kroppen i allmänhet – i själva verket är det förmodligen tvärtom”, säger Tallon-Baudry.
En indikation på detta är det sätt på vilket information vidarebefordras till och från hjärnan genom kroppens sensoriska vägar: 80 procent av fibrerna i vagusnerven går upp från organ som mage och hjärta till hjärnan, medan bara 20 procent går ner i motsatt riktning.
Detta sensoriska samspel kan dock handla om mer än bara allostatisk reglering – Tallon-Baudrys forskning tyder på att det också kan stödja första-personsperspektivet, som är en grundläggande byggsten för vår självkänsla.
För att vara medveten måste man ha ett medvetandesubjekt, förklarar hon, och interoception av signaler från våra organ kan hjälpa våra hjärnor att förena inkommande information – inklusive syn, kroppsplacering och kognitiva kategorier – till en enda synvinkel.
Diskussioner om medvetande kan lätt hamna på filosofisk mark, säger Tallon-Baudry, men hennes arbete fokuserar främst på de mekaniska aspekterna av detta fenomen.
”Vi vet att det finns en hel del omedveten informationsbearbetning i hjärnan, så att ha ett första-personsperspektiv är inte nödvändigtvis ett standardläge. Vi behöver en mekanism för att förklara det”, säger hon.
I en studie i Journal of Neuroscience där Tallon-Baudry och kollegorna Mariana Babo-Rebelo och Craig G. Richter (École Normale Supérieure) övervakade 16 personers hjärt- och hjärnaktivitet med hjälp av magnetoencefalografi (MEG) medan deras tankar vandrade. Deltagarna avbröts med jämna mellanrum av ett visuellt stimulus och rapporterade då innehållet i sina tankar. Under tankar som deltagarna senare rapporterade att de handlade om dem själva, uppvisade individerna ett större neuralt svar på sin egen hjärtslag i standardlägesnätverket än under tankar om någon eller något annat.
”Hur hjärnan reagerar på hjärtslag skiljer mellan själv och annan”, sade Tallon-Baudry.
En tillämpning av detta och andra fynd relaterade till viscerala inflöden, noterade hon, är att hjälpa till med den svåra uppgiften att bedöma patienter i oemotståndliga tillstånd, som till exempel de som kommer ut ur koman. Genom att övervaka hjärnans svar på hjärtfrekvensen kan man avslöja övergående tecken på medvetande hos dessa patienter, förklarade Tallon-Baudry, vilket kan få allvarliga konsekvenser för beslut i livets slutskede.
Feeling Is Seeing Is Believing
Interoception av input från våra hjärtan kan också påverka våra visuella uppfattningar, sade APS Fellow Manos Tsakiris (Royal Holloway University of London, Storbritannien) – oavsett om det vi ser finns där eller inte.
Felaktig prediktiv kodning kan bidra till en rad olika fenomen, konstaterar han. I USA är det till exempel mer än dubbelt så sannolikt att svarta personer är obeväpnade när de dödas under möten med polisen, som ibland rapporterar att de felaktigt identifierar föremål som telefoner som skjutvapen och andra vapen.
Denna rasistiska fördomar har också påvisats i laboratoriet, där vita deltagare som deltar i uppgifter om identifiering av vapen och förstapersonsskyttar är mer benägna att rapportera att de sett en pistol eller avfyrat sitt digitala vapen som svar på bilder av svarta individer.
I en liknande Nature Communications-studie med 30 vita deltagare övervakade Tsakiris och kollegor individernas hjärtcykler med hjälp av EKG under en uppgift om identifiering av vapen. Forskarna fann att individerna var mer benägna att identifiera ett icke hotfullt föremål som ett vapen när det följde en bild av en svart individ som presenterades under hjärtsystole, när blodet kastas ut från hjärtat, än under hjärtdiastole, eller mellan hjärtslagen.
Detta tyder på att pågående hjärtaktivitet – och i synnerhet hjärtsystole, som tros förbättra uppfattningen av rädselframkallande stimuli – kan påverka uttrycket av fördomar, säger Tsakiris och kollegorna Ruben T. Azevedo (University of Kent, Storbritannien), Sarah N. Garfinkel (University of Sussex, Storbritannien) och Hugo D. Critchley (Brighton and Sussex Medical School) skrev.
”Snarare än att säga att se är att tro, borde vi tänka mer på att tro är att se”, sade Tsakiris. ”Den typ av tidigare övertygelser och erfarenheter som du har dominerar perceptionen.”
Vår kropps reaktion på bilder kan också forma det sätt på vilket vi ser vår sociopolitiska värld, vilket ibland kan göra det svårt att skilja fakta från fiktion, säger han. I sin pågående forskning har han funnit att hjärtats acceleration som svar på fotojournalistiska bilder av mänskligt lidande korrelerar med bedömningen att bilden är verklig, snarare än iscensatt eller redigerad. Individer som har svårt att märka sina egna känslor är å andra sidan mer benägna att avfärda sådana bilder som fejkade.
En faktor som inte verkar spela någon roll i de här studierna, konstaterar Tsakiris, är politisk inriktning: Både konservativa och liberaler visade sig använda upphetsning som ett index för äkthet, även om kopplingen mellan upphetsning och upplevd äkthet var starkare hos äldre deltagare.
”Bilder, från målningar till ikoner och fotojournalistik, har alltid varit mycket kraftfulla kulturella medel som formar kulturen och hur vi upplever sociala och politiska händelser, särskilt när de sker på distans”, säger Tsakiris.
”Bilderna betraktas ofta som sanningsenliga vittnen till verkligheten”, fortsätter han, men samtidigt speglar de våra övertygelser. Det är denna illusion av äkthet, som stöds av de interoceptiva egenskaper som konstruerar våra verkligheter, som kan göra dessa och andra uppfattningar så kraftfulla.
Referenser och vidare läsning
Azevedo, R. T., Garfinkel, S. N., Critchley, H. D., & Tsakiris, M. (2017). Kardiell afferent aktivitet modulerar uttrycket av rasstereotyper. Nature Communications, 8(1), artikel 13854. https://doi.org/10.1038/ncomms13854
Babo-Rebelo, M., Richter, C. G., & Tallon-Baudry, C. (2016). Neurala svar på hjärtslag i standardnätverket kodar självet i spontana tankar. The Journal of Neuroscience, 36, 7829-7840.
https://doi.org/10.1523/jneurosci.0262-16.2016
Dunn, B. D., Galton, H. C., Morgan, R., Evans, D., Oliver, C., Meyer, M., … Dalgleish, T. (2010). Lyssna på ditt hjärta: Hur interoception formar känsloupplevelse och intuitivt beslutsfattande. Psychological Science, 21, 1835-1844. https://doi.org/10.1177/0956797610389191
Kleckner, I. R., Zhang, J., Touroutoglou, A., Chanes, L., Xia, C., Simmons, W. K., … Feldman Barrett, L. (2017). Bevis för ett storskaligt hjärnsystem som stöder allostas och interoception hos människor. Nature Human Behavior, 1, artikel 0069. https://doi.org/10.1101/098970
Paulus, M. P., Feinstein, J. S., Simmons, A., & Stein, M. B. (2004). Anterior cingulate-aktivering hos personer med hög karaktär av ångest är relaterad till förändrad felbearbetning under beslutsfattande. Biological Psychiatry, 55, 1179-1187.
https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2004.02.023
Paulus, M. P., & Stein, M. B. (2010). Interoception vid ångest och depression. Brain Structure & Function, 214(5-6), 451-463. https://doi.org/10.1007/s00429-010-0258-9