Οι άνθρωποι λειτουργούν με σκοπό, αλλά πολλά παραμένουν ακόμη άγνωστα σχετικά με το πότε ακριβώς και πώς αναπτύσσουμε την ικανότητα να προκαλούμε μεταβολές στα πράγματα γύρω μας. Μια πρόσφατη μελέτη προσπάθησε να συλλάβει τη στιγμή που τα μωρά των ανθρώπων ανακαλύπτουν ότι μπορούν να επηρεάσουν τον κόσμο.

Για περισσότερο από μισό αιώνα, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια απλή μέθοδο διερεύνησης της διαδικασίας μάθησης στη νεογνική περίοδο της ζωής. Τοποθετούν το βρέφος στην κούνια με ένα κρεμαστό παιχνίδι από πάνω του. Στη συνέχεια συνδέουν τη μια άκρη ενός σπάγκου στο παιχνίδι και την άλλη στο πόδι του μωρού. Αν το μωρό κουνήσει το πόδι του, θα κουνηθεί και το παιχνίδι. Παρατηρώντας τα μωρά σε αυτήν την πειραματική διάταξη, σε πολλαπλές συνεδρίες, οι επιστήμονες μπορούν να εντοπίσουν πότε αυτά μαθαίνουν και ανακαλούν μια απλή αλληλεπίδραση αιτίου - αποτελέσματος: Μια κλοτσιά με το πόδι και το παιχνίδι κινείται! Οι ερευνητές παρακολούθησαν 16 μωρά 3 έως 4 μηνών και κατέγραψαν τις κινήσεις τόσο του μωρού όσο και του παιχνιδιού, χρησιμοποιώντας την τελευταία λέξη της τεχνολογίας στον εντοπισμό κίνησης.

Οπως είχαν δείξει και παλαιότερα ανάλογα πειράματα, τα μωρά κλοτσούσαν σημαντικά περισσότερο όταν το πόδι τους ήταν συνδεδεμένο με το παιχνίδι, παρά όταν δεν ήταν. Καταλάβαιναν όμως τα βρέφη ότι οι κινήσεις τους προκαλούσαν την κίνηση του παιχνιδιού; Τα μωρά φυσικά δεν ήταν σε θέση να απαντήσουν. Ενα στοιχείο για την απάντηση αυτού του εύλογου ερωτήματος ήρθε όταν ένας πειραματιστής τραβούσε εκείνος το σκοινί για να κινηθεί το παιχνίδι. Τότε τα βρέφη κινούνταν λιγότερο παρά όταν το παιχνίδι ήταν στατικό. Αυτό το εύρημα αποκλείει κατά τη γνώμη των ερευνητών το ενδεχόμενο τα μωρά απλώς να κλοτσούσαν από ενθουσιασμό όταν έβλεπαν το παιχνίδι να κινείται. Στην πραγματικότητα, τα δεδομένα έδειξαν ότι ήταν ακριβώς η απολύτως συντονισμένη κίνηση του μωρού και του παιχνιδιού, δηλαδή πόδι και παιχνίδι να κινούνται ταυτόχρονα, που προκαλούσε έντονη δραστηριότητα από το βρέφος.

Οταν οι επιστήμονες απελευθέρωσαν τα πόδια των μωρών από τα παιχνίδια, τα βρέφη συνέχισαν να κλοτσάνε με τον μέγιστο ρυθμό που είχαν πετύχει όση ώρα πόδι και παιχνίδι ήταν συνδεδεμένα, ισχυρή ένδειξη ότι ανέμεναν το παιχνίδι να ανταποκριθεί. Ορισμένα μάλιστα ήταν εμφανώς ενοχλημένα που αυτό δεν συνέβαινε πια. Αρα κάποια στιγμή όσο υπήρχε η σύνδεση τα μωρά πρέπει να ανέπτυξαν τον «αλγόριθμο» σύνδεσης της κίνησης του ποδιού τους με την κίνηση του παιχνιδιού και αυτή ήταν η στιγμή που στις καταγραφές υπήρχε απότομη έκρηξη κινητικής δραστηριότητας. Η κινητικότητα αυτή διακοπτόταν από παύσεις και απότομες αυξήσεις ή μειώσεις στην ταχύτητα κίνησης των ποδιών. Τέτοιες διακυμάνσεις και μεταβολές είναι χαρακτηριστικές σύνθετων συστημάτων, που δείχνουν ότι είναι στο όριο μιας μεταβολής. Οι ερευνητές θεωρούν ότι οι πρώτες από αυτές τις αιχμές δραστηριότητας ήταν τα σημεία καμπής, όπου τα μωρά αντιλήφθηκαν τη σύνδεση της κίνησης των ποδιών τους με την κίνηση του παιχνιδιού, ότι μπορούσαν να κινήσουν το παιχνίδι κινώντας τα πόδια τους.

Οι ερευνητές σημειώνουν και ένα άλλο μοτίβο: Στο πρώτο λεπτό σύνδεσης ποδιού και παιχνιδιού με το σκοινί, κάθε φορά που το παιχνίδι αντιδρούσε στην κίνηση ενός μωρού, αυτό πάγωνε και περίμενε το παιχνίδι να σταματήσει, πριν ξαναρχίσει να κλοτσάει. Η απρόσμενη κίνηση του παιχνιδιού προκαλούσε αυτόν τον παράξενο, δυναμικό «χορό» των μωρών: Κίνηση, παύση, κίνηση, παύση. Ηταν σαν τα βρέφη να πραγματοποιούσαν ένα πείραμα: Αν κάνω αυτό (κλοτσιά), βλέπω εκείνο (το παιχνίδι να κινείται), αν δεν κάνω αυτό, δεν βλέπω το παιχνίδι να κινείται.

Δεν συμπεριφέρθηκαν όλα τα βρέφη με τον ίδιο τρόπο. Ενα απ' αυτά δεν έδειξε καμία ένδειξη ανακάλυψης πώς η συμπεριφορά του επηρεάζει το παιχνίδι. Οι ερευνητές θεωρούν ότι αυτή η διάταξη και η προσέγγιση μπορούν να συμβάλουν στην κατανόηση και πρόβλεψη της πορείας αισθησιοκινητικής και νοητικής ανάπτυξης τόσο των υγιών βρεφών, όσο και εκείνων που κινδυνεύουν να εμφανίσουν αναπτυξιακή καθυστέρηση.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η πρώτη αντίληψη της ικανότητας επίδρασης στο περιβάλλον είναι μια δυναμική, αυτοοργανωνόμενη διαδικασία. Δυναμική με την έννοια ότι τα μοτίβα και οι συσχετίσεις εξελίσσονται στο πέρασμα του χρόνου και αυτοοργανωνόμενη με τον τρόπο που πολλά σύνθετα συστήματα στη φύση οργανώνονται από μόνα τους σε συγκεκριμένες μορφές, χωρίς οδηγίες. Με αυτήν τη συλλογιστική δεν υπάρχει κάποιος μαριονετίστας που κουνάει τα σκοινιά, η «ελεύθερη βούληση» ή μια ανεξάρτητη από το σώμα και την ύλη ψυχή. Τα μοτίβα προκύπτουν και αλλάζουν αυθόρμητα στα συστήματα που είναι ανοιχτά για ανταλλαγές ύλης, ενέργειας και πληροφορίας με το περιβάλλον τους. Σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία, όταν ένας οργανισμός (εδώ ένα μωρό) και το περιβάλλον του (το παιχνίδι) αλληλεπιδρούν, τότε σχηματίζεται ένα δυναμικό αυτοοργανωνόμενο σύστημα. Η στοχευμένη δράση προκύπτει αυθόρμητα, όταν ο οργανισμός αντιληφθεί ότι οι κινήσεις του προκαλούν αλλαγή στον κόσμο γύρω του.

Οι αρχικές κινήσεις των μωρών ήταν τυχαίες, χωρίς κάποιο σκοπό και κατεύθυνση. Οταν όμως συνδέθηκαν με το παιχνίδι, όσο πιο έντονα κινούνταν, τόσο περισσότερο η προσοχή τους επικεντρωνόταν στην επίδραση που οι κλοτσιές τους είχαν στο παιχνίδι (τόσο νιώθοντας το τράβηγμα του σκοινιού, όσο και βλέποντας την αντίδραση του παιχνιδιού). Οταν η προσοχή του μωρού στη σχέση του με το παιχνίδι έφτανε σε ένα κρίσιμο επίπεδο, αντιλαμβανόταν ότι μπορούσε να κάνει παιχνίδι, να κινηθεί. Οι τυχαίες κινήσεις γίνονταν σκόπιμη δράση. Σε αυτό το σημείο του μετασχηματισμού, οι ερευνητές παρατήρησαν έξαρση της κίνησης των ποδιών, σε στενό συντονισμό μεταξύ βρέφους και παιχνιδιού. Με βάση αυτό το μοντέλο, η αντίληψη της ικανότητας επίδρασης στο περιβάλλον προκύπτει μόνο όταν ο οργανισμός (το μωρό) συνειδητοποιήσει τη σύνδεσή του με το περιβάλλον του (το παιχνίδι). Γι' αυτό η αλληλεπίδραση και η συσχέτιση μεταξύ των δύο είναι κρίσιμες ώστε να αναπτυχθεί αυτή η ικανότητα.

Σε μια μελέτη με ποντίκια, ερευνητές ανακάλυψαν το σημείο στον εγκέφαλο το οποίο είναι υπεύθυνο και για τους δύο τύπους, που μπορεί κάποιο άτομο να φαίνεται γνωστό: Την αόριστη αίσθηση της γνωριμίας και την πλήρη ανάκτηση των αναμνήσεων που σχετίζονται με αυτό το άτομο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες που συμμετείχαν στην έρευνα, τα ευρήματα αποτελούν ταυτόχρονα επίδειξη της χρήσης προχωρημένων υπολογιστικών αλγορίθμων για την κατανόηση του τρόπου που ο εγκέφαλος κωδικοποιεί έννοιες, όπως η αντίληψη ότι κάποιος είναι ξένος, ή γνωστός με συγκριμένη ταυτότητα.

Η εγγραφή στον εγκέφαλο για τους αγνώστους αποδεικνύεται πιο απλή συγκριτικά με εκείνη για τους οικείους, πράγμα αναμενόμενο κατά τους επιστήμονες, δεδομένων των συσχετίσεων με διάφορες αναμνήσεις, που υπάρχουν καταχωρημένες για τους γνωστούς. Η σχετική λειτουργία πραγματοποιείται σε μια λεπτή φέτα της περιοχής του εγκεφάλου που αποκαλείται ιππόκαμπος, γνωστή για τη σημασία της στον σχηματισμό αναμνήσεων. Αυτή η φέτα ονομάζεται CA2 και φαίνεται να εξειδικεύεται σε ένα συγκεκριμένο είδος αναμνήσεων, αυτών που χρησιμοποιούνται για την ανάκληση στη μνήμη των σχέσεων μεταξύ των ατόμων.

Οταν οι ερευνητές προκάλεσαν σίγαση της περιοχής CA2 στα ποντίκια, τότε αυτά έπαψαν να μπορούν να διακρίνουν ένα άγνωστο από ένα γνωστό ποντίκι με το οποίο ζουν μαζί. Αντίθετα, δεν επηρεάστηκε η μνήμη τους όσον αφορά τα αντικείμενα και τον χώρο γύρω τους. Οι επιστήμονες, θέλοντας να κατανοήσουν τον μηχανισμό πίσω από αυτήν τη διαδικασία, προσπάθησαν να καταγράψουν τη νευρική δραστηριότητα στην περιοχή CA2 κατά τη διάρκεια των κοινωνικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των ποντικιών. Τοποθέτησαν ένα μινισκόπιο, ένα είδος μικροσκοπίου αρκετά μικρού, ώστε να μπορεί να φορεθεί σαν καπελάκι στο κεφάλι των ποντικιών. Παράλληλα εισήγαγαν στους νευρώνες της περιοχής CA2 μια πρωτεΐνη, που λάμπει όταν υπάρχουν κοντά της ιόντα ασβεστίου, αυτά δηλαδή που εισρέουν μέσα στους νευρώνες όταν παρουσιάζουν δραστηριότητα. Το μικροσκόπιο, ανιχνεύοντας τη λάμψη, μπορούσε να μετρήσει την έντασή της και οι μετρήσεις να μετατραπούν σε ηλεκτρικά σήματα, επεξεργάσιμα από υπολογιστή.

Η διάταξη κατέγραφε τη δραστηριότητα 50 έως 60 νευρώνων ενός ποντικιού κάθε φορά, καθώς αυτό αλληλεπιδρούσε με δύο μη οικεία ποντίκια, μετά με δύο συγγενικά σε αυτό ποντίκια και, τέλος, με ένα γνωστό και ένα άγνωστο. Δυστυχώς τα σήματα που καταγράφονταν δεν μπορούσαν να εξηγήσουν πώς ο εγκέφαλος διέκρινε το γνωστό από το άγνωστο άτομο. Τα πράγματα άλλαξαν όταν κατασκευάστηκε ένας «γραμμικός αποκωδικοποιητής», λογισμικό που μπορούσε να ξεχωρίσει το σήμα μέσα στην πλημμυρίδα των μοτίβων εγκεφαλικής δραστηριότητας. Ο αποκωδικοποιητής αποκάλυψε τις νευρωνικές υπογραφές του κοινωνικά ξένου και οικείου σε όλους τους συνδυασμούς ποντικιών.

Τα ποντίκια δείχνουν μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τον ξένο παρά για τον γνωστό. Πράγματι, εκείνα που σύμφωνα με τον αποκωδικοποιητή διέκριναν πιο ξεκάθαρα τον ξένο, παρατηρήθηκε ότι ασχολούνταν περισσότερο να τον μυρίζουν και να τον περιεργάζονται. Παραπέρα, οι ερευνητές διαπίστωσαν πως με αρκετή επιτυχία μπορούσαν με τη βοήθεια του λογισμικού να καταλάβουν πότε το ποντίκι μπορούσε να αναγνωρίσει όχι μόνο την οικειότητα, αλλά και την ταυτότητα κάθε γνωστού σε αυτό ποντικιού.

Η γνώση γι' αυτές τις «εγκεφαλικές υπογραφές» μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη εκπαίδευση συστημάτων μηχανικής μάθησης (μορφή τεχνητής νοημοσύνης). Σήμερα τα συστήματα μηχανικής μάθησης πρέπει να εκπαιδευτούν με πληροφορίες με πολύ συγκεκριμένους τρόπους, αλλιώς κινδυνεύουν με πλήρη απώλεια όλης της προηγούμενης γνώσης. Οι μηχανές δεν μαθαίνουν μέσα στο φυσικό περιβάλλον όπως οι άνθρωποι. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η κατανόηση του τρόπου που ο εγκέφαλος των ζώων κωδικοποιεί τις κοινωνικές πληροφορίες, μπορεί να δώσει νέες ιδέες για αντιμετώπιση του προβλήματος της «καταστροφικής λήθης». Αλλοι επιστήμονες εκτιμούν ότι τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής μπορεί να βοηθήσουν να αποκαλυφθούν οι ρίζες διαταραχών όπως η σχιζοφρένεια, ο αυτισμός κ.ο.κ., αυτών δηλαδή που σχετίζονται με δυσκολίες στην κοινωνική συναναστροφή.