Αριστοτελική λογική και επιστήμη του εγκεφάλου

Τι σχέση μπορεί να έχει ο μεγάλος έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης, ο θεμελιωτής της λογικής ή, κατά τον ίδιο, της συλλογιστικής λογικής, με τη σύγχρονη νευρο-επιστήμη και συγκεκριμένα με τις μεθόδους της επιστήμης του εγκεφάλου και μάλιστα με αυτές που εφαρμόζονται στην ανάλυση και κατανόηση των αντιδράσεων και συμπεριφορών «παθολογικών ατόμων» με Διαταραχές Αυτιστικού Φάσματος – ΔΑΦ ή/και με Διαταραχή Ελλειμματικής Προσοχής και Υπερκινητικότητας – ΔΕΠΥ; Η απάντηση είναι ότι όντως υπάρχει σχέση και μάλιστα σημαντική, όπως προκύπτει από δύο πρόσφατες καινοτόμες ερευνητικές εργασίες μιας ομάδας επιστημόνων του Αιγινήτειου Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου (Α. Παπαϊωάννου, Ε. Καλαντζή, Χρ. Παπαγεωργίου, Κ. Κορομπίλη, Α. Μπόκου, Γ. Παπαϊωάννου), υπό τις οδηγίες των καθηγητών Ψυχιατρικής Χαρ. Παπαγεωργίου και Α. Πεχλιβανίδη, οι οποίες δημοσιεύθηκαν σε δύο έγκυρα επιστημονικά περιοδικά. Τα αποτελέσματα των εργασιών αυτών αποτέλεσαν επίσης θέμα παρουσίασης στο περυσινό 27ο Θερινό Σχολείο Δυναμικών Συστημάτων & Πολυπλοκότητας.

Με βάση τον Σταγειρίτη

Το «Οργανον»του Αριστοτέλη μαζί με τα «Αναλυτικά πρότερα» αποτελούν τις πρώτες βάσεις της τυπικής λογικής του σταγειρίτη φιλοσόφου. Το σύστημα που μελετά ο Αριστοτέλης διερευνά τους συλλογισμούς που έχουν ως προκείμενες (δηλ. προτάσεις) δύο κατηγορικές (predicate), οι οποίες μοιράζονται έναν κοινό όρο με τις εξής δυνατές διατάξεις: α) ο κοινός όρος είναι υποκείμενο (subject) σε μια από τις προκείμενες και κατηγόρημα στην άλλη, β) κατηγόρημα και στις δύο προτάσεις και γ) υποκείμενο και στις δύο προκείμενες. Οι τρεις αυτοί τρόποι καλούνται σχήματα (divs), με τον κοινό όρο να καλείται μεσαίος και ως άκρα οι άλλοι δύο όροι. Στο πρώτο σχήμα, ο μεσαίος είναι υποκείμενο στη μία και κατηγόρημα στην άλλη πρόταση, ενώ στο δεύτερο σχήμα είναι κατηγόρημα και στις δύο και τέλος στο τρίτο σχήμα είναι υποκείμενο και στις δύο. Σε έναν έγκυρο αριστοτελικό συλλογισμό, ένα ψευδές συμπέρασμα προκύπτει μόνο από ψευδείς και ποτέ από αληθείς προκείμενες. Το αντίστροφο συμβαίνει σε μη-έγκυρους συλλογισμούς. Με βάση τις έννοιες αυτές, σχεδιάστηκαν εξειδικευμένα γνωστικά (cognitive) εργαλεία (ερωτηματολόγια) που δόθηκαν στους συμμετέχοντες του πειράματος. Ο συνδυασμός των ανωτέρω σχημάτων σε έγκυρους και μη συλλογισμούς αποτελούν την πηγή της πολυπλοκότητας του γνωστικού φορτίου (cognitive load) που καλούνται να διαχειριστούν τα άτομα του αριστοτελικού πειράματος.

Πειραματική διερεύνηση

Η πρώτη εργασία είχε ως στόχο τη διερεύνηση, μέσω ενός «υβριδικού» εργαλείου ανάλυσης, τυχόν διαφορών στη δυναμική των Ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων, ΗΕΓ (EEG), σημάτων των ατόμων ΔΑΦ, ΔΕΠΥ και υγιών ατόμων. Η παραδοσιακή Aνάλυση Φάσματος Ισχύος και η Πολυκλιμακούμενη Εντροπία, ΠΕ (Multiscale entropy, MSE), αποτελούν τα εργαλεία-συνιστώσες (γραμμικά & μη-γραμμικά) του «υβριδικού» εργαλείου. Η ΠΕ «συλλαμβάνει» άριστα τις γραμμικές όσο και μη-γραμμικές αλληλεπιδράσεις των εγκεφαλικών περιοχών λόγω της αντίδρασης στο γνωστικό φορτίο των συλλογισμών. Τα αποτελέσματα της μελέτης αξιολογήθηκαν επίσης σε σχέση με τη θεωρία της διττής διαδικασίας του Kahneman (2011) (Systems I & II of Thinking), για να ελέγξουμε αν και πώς οι παρατηρούμενες νευροανατομικές διαφορές εμπίπτουν στα δύο αυτά συστήματα σκέψης. Τα ΗΕΓ μετρήθηκαν σε συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές των υγιών και «παθολογικών» ατόμων. Η ολική μέση τιμή της πολυπλοκότητας ΠΕ των ατόμων ΔΑΦ και ΔΕΠΥ βρέθηκε υψηλότερη από τα αντίστοιχα των υγιών ατόμων, αποτέλεσμα που εκ πρώτης όψεως έρχεται σε αντίθεση με την ευρέως επικρατούσα «θεωρία» της «απώλειας πολυπλοκότητας» στη λειτουργία των εγκεφαλικών περιοχών των «παθολογικών» ατόμων. Το σύστημα Ι λειτουργεί γρήγορα και αυτόματα, με ελάχιστη ή καθόλου προσπάθεια και χωρίς εκούσιο έλεγχο, ενώ το σύστημα ΙΙ είναι αργό, μοιράζει την προσοχή σε επίμοχθες νοητικές δραστηριότητες, όπως οι πολύπλοκοι υπολογισμοί. Ομως το «παράδοξο» αυτό αποτέλεσμα δεν αποδίδεται στη μη-απώλεια πολυπλοκότητας, αλλά στον διαφορετικό ακολουθούμενο τρόπο σκέψης των συμμετεχόντων στο πείραμα «παθολογικών» ατόμων. Πράγματι, τα άτομα ΔΕΠΥ «εμπλέκονται» στο σύστημα ΙΙ σκέψης τόσο σε έναν έγκυρο όσο και σε έναν μη-έγκυρο συλλογισμό, ενώ τα άτομα ΔΑΦ και τα υγιή στο σύστημα σκέψης Ι. Στην παρούσα μελέτη γίνεται για πρώτη φορά διασύνδεση των αποκρίσεων των ΔΑΦ και ΔΕΠΥ ατόμων με τα συστήματα σκέψης Ι & ΙΙ. Υψηλότερη πολυπλοκότητα παρατηρείται στα «παθολογικά» άτομα λόγω του διαφορετικού συστήματος σκέψης που ακολουθούν. Τα άτομα αυτά στην ουσία δεν διαθέτουν ένα πραγματικά «γνήσιο» πολύπλοκο προσαρμοστικό δυναμικό σύστημα όπως τα υγιή, συνεπώς δεν δύνανται εύκολα να διαχειριστούν αριστοτελικού τύπου συλλογισμούς, επίσης διακρίνονται από μια εγγενώς μειωμένη γνωσιακή ικανότητα και ικανότητα προσοχής που τα «βυθίζει» σε μα κατάσταση «σύγχυσης». Επίσης, οι εγκεφαλικές τους περιοχές που συνδέονται με το γλωσσικό και οπτικο-χωρικό σύστημα και η κροταφική και ινιακή τους περιοχή ενεργοποιούνται με εντελώς ξεχωριστό τρόπο.

Η διασύνδεση της εγκεφαλικής δραστηριότητας, λόγω της γνωστικής δοκιμασίας που υφίστανται τα άτομα στο εν λόγω πείραμα, με συμπεριφορικά χαρακτηριστικά τους (συναισθηματική κατάσταση και εμπιστοσύνη στις απαντήσεις) των συμμετεχόντων, διερευνήθηκε με μια δεύτερη εργασία. Συγκεκριμένα, ανιχνεύθηκε η ύπαρξη στα δεδομένα αυτά τυχόν κοινής πληροφορίας ή συσχέτισης. Εφαρμόστηκε το εργαλείο της συμπεριφορικής-μερικής συσχέτισης ελαχίστων τετραγώνων (Behavior-Partial Least Square Correlation, B-PLSC), καθώς και η μέθοδος Seed-PLSC, η οποία σε συνδυασμό με μέτρα από τη θεωρία γράφων (Graph theory) βοήθησε στη δόμηση ενός χάρτη λειτουργικής διασύνδεσης (functional connectivity map), με σκοπό την οπτικοποίηση της αλληλεπίδρασης των εγκεφαλικών περιοχών.

Αποτελέσματα

Οι εργασίες έδειξαν μια στατιστικά σημαντική διαφορά ανάμεσα στις μέσες τιμές ΠΕ των «παθολογικών» ομάδων (ΔΑΦ και ΔΕΠΥ). Η μεταπήδηση από έγκυρο σε μη-έγκυρο συλλογισμό αυξάνει την ΠΕ στα ΔΑΦ άτομα (απαιτείται σύζευξη περισσότερων εγκεφαλικών περιοχών). Διαφορές βρέθηκαν επίσης στις συμπεριφορές των υγιών και «παθολογικών» ατόμων (διαφορετικοί χάρτες λειτουργικής διασύνδεσης). Συμπερασματικά, οι μέθοδοι που αναφέραμε θα μπορούσαν μελλοντικά και μετά από περαιτέρω τεχνικές «ενισχύσεις» και πειραματικούς ελέγχους να υιοθετηθούν ως συμπληρωματικό κλινικό εργαλείο στην ανίχνευση διαφορών στις εγκεφαλικές δραστηριότητες και συμπεριφορές ανάμεσα στα άτομα ΔΑΦ, ΔΕΠΥ και υγιή άτομα.

ΥΣ.: Τα προαναφερόμενα ερευνητικά έργα επιχορηγήθηκαν από την Περιφέρεια Αττικής και το κοινωφελές Ιδρυμα ΑΙΓΕΑΣ – Αθανάσιος & Μαρίνα Μαρτίνου.

(Οι δύο εργασίες είναι διαθέσιμες στο Διαδίκτυο, στις εξής διεθύνσεις

https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e07984 και  https://doi.org/10.3390/brainsci11111531)

Η κυρία Αναστασία Παπαϊωάννου είναι ψυχολόγος MSc, ερευνήτρια Αιγινήτειου Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου.