Jo Kalevalassa todetaan, että ”aivoni ajattelevi”, mutta mitä ajatteleminen on ja miten se tapahtuu? Ja tekeväthän aivot muutakin kuin ajattelevat, ne tuntevat, kontrolloivat liikkeitä ja sisäelinten toimintaa, vain muutaman asian luetellakseni. Ovatko aivot vain kokoelma näitä erilaisia asioita tekeviä elimiä vai onko kaikille näille toiminnoille jokin yhteinen, kokoava periaate? Hiirellä ja kärpäselläkin on aivot, toimivatko nekin tämän yhteisen periaatteen mukaan vai ovatko ihmisaivot perustavalaatuisesti niistä erilaiset? Voisimmeko suunnitella parempia ja turvallisempia tekoälyjä, jos osaisimme suunnitella ne samojen periaatteiden mukaan kuin tämä tavallinen äly toimii?

Tieteenala, joka tutkii aivojen toimintaa, on neurotiede. Neurotieteen tutkimus on laajentunut valtavasti viimeisten muutaman vuosikymmenen aikana ja kokeellista tietoa hermosolujen rakenteesta ja toiminnasta on kertynyt siinä määrin, että ymmärrämme hermosolujen toimintaa varsin hyvin. Hermosolut toimivat usean hermosolun muodostamina hermoverkkoina. Uusia menetelmiä hermoverkkojen tutkimiseksi on viime aikoina kehitetty ja hermoverkot ovat nykyisin aktiivisen tutkimuksen kohteena. Meiltä kuitenkin puuttuu vielä viitekehys, joka mahdollistaisi näiden tulosten yhdistämisen aivojen toiminnan ymmärtämiseksi. Osasyynä on varmasti se, että neurotieteilijät ovat kokeneet tämän suuren kysymyksen sen verran kaukaisena ja vaikeana, ettei sen lähestymistä ole katsottu mahdolliseksi kokeellisten menetelmien avulla. Niinpä tunnettu amerikkalainen neurotieteilijä Rodolfo Llinas totesikin muutama vuosi sitten, että ymmärrämme aivoista kaiken muun paitsi sen, miten ne toimivat.

”Ymmärrämme aivoista kaiken muun paitsi sen, miten ne toimivat.” -Rodolfo Llinas

Mutta asia on muuttumassa. Yhä suurempi osa neurotieteilijöistä on kiinnostunut tästä suuresta kysymyksestä ja vakavasti otettavaa kirjallisuutta tästä aiheesta on alkanut ilmestyä. Esimerkkinä tästä on kognitiivisen neurotieteen piiristä noussut ehdotus siitä, että aivot ennakoivat, ikään kuin koko ajan arvaavat mitä aistien kautta tuleva informaatio voisi esittää. Kokemuksen myötä aivot oppivat ja siten pystyvät koko ajan paremmin ja tarkemmin ennakoimaan ja tulkitsemaan ympäristöään. Pikkuvauvalla, jolla on vain vähän aistinvaraista kokemusta, ennakointi on karkeaa, mutta lapsuudessa aivot ovat lisääntyneen herkkyyden tilassa, jolloin uudet kokemukset muuttavat aivojen rakennetta siten, että ennakointikyky koko ajan paranee. Myöhemmin aikuisuudessa aivojen ei enää yhtä herkästi tarvitse muuttaa rakennettaan asioita kohdatessaan, vaan ne voivat turvautuvat kokemuksen mahdollistamaan ennakointiin.

Vaikka ennakointi aivojen toimintaa selittävänä viitekehyksenä on vielä kiistanalainen ja avoimia kysymyksiä on paljon, nämä uudet tutkimukset ovat tärkeitä, koska ne ovat käymässä käsiksi suureen kysymykseen siitä, miten aivot toimivat. Samalla ne herättävät uusia kysymyksiä ja hypoteeseja, joita neurotieteen eri alueilla toimivat tutkijat voivat sitten yhteistyössä lähteä ratkomaan. Monilla neurotieteen osa-alueilla onkin otettu viime vuosikymmenten aikana valtavia edistysaskeleita, jotka mahdollistavat aivan uudenlaisia tutkimusasetelmia aivojen toiminnan selvittämiseksi: aivojen kuvantaminen on jatkuvasti tarkentumassa ja sen liittäminen toiminnan kuvantamiseen on huimasti kehittymässä. Laskennallinen ja teoreettinen neurotiede tuottaa malleja, joita kokeellinen neurotiede voi testata. On perusteltua olettaa, että ratkaisu vuosituhansia vanhaan arvoitukseen aivojen toiminnasta saattaa olla käsillä hyvinkin pian.

Aivojen toiminnan ymmärtäminen avaisi aivan uudenlaisia näköaloja myös aivojen epänormaaliin toimintaan ja siihen, kuinka sitä voitaisiin lievittää tai korjata. Tämä olisi tärkeää, sillä suuri osa väestöstä kärsii aivojen ja hermoston sairauksista ja niiden aiheuttama henkinen ja taloudellinen taakka niin potilaille kuin heidän omaisilleen ja koko yhteiskunnalle on valtava. Räjähdysmäisesti kasvava tekoälyjen tutkimus ja soveltaminen yhä laajemmalle yhteiskunnassa voisi myös hyötyä aivojen toiminnan paremmasta ymmärtämisestä. Toisaalta tekoäly on myös oiva keino aivojen toiminnan tutkimiseen ja mallintamiseen.

Suomeen ollaan parhaillaan perustamassa Kansallista neurokeskusta. Neurotiede on vahva tutkimusalue useissa suomalaisissa yliopistoissa ja liittymällä yhteen voimme entistä paremmin käyttää hyväksemme monella neurotieteen alalla ainutlaatuista osaamistamme. Me valmisteluun osallistuvat olemme tästä asiasta valtavan innostuneita ja jo lyhyt alkutaival on osoittanut halun yhteistyöhön niin eri tieteenalojen kuin yliopistojen ja tutkimuskeskustenkin kesken tavoitteena parempi ymmärrys aivojen normaalista ja epänormaalista toiminnasta. Tavoitteena on, että Kansallinen neurokeskus toisi laaja-alaisesti yhteen kaikki ne tahot, joilla on annettavaa neurotieteen edistämiseksi ja aivojen toiminnan ymmärtämiseksi humanisteista insinööreihin ja lääkäreistä perustutkijoihin. Uudet ideat, aloitteet ja menetelmät ovat tervetulleita tälle yhteiselle taipaleelle, jonka tavoitteena on vastus ihmiskunnan ehkä tärkeimpään kysymykseen: ”Miten aivot toimivat?”