Vzpomínání stojí energii a evoluce to ví. Tým z Tokijské univerzity a institutu RIKEN právě zveřejnil v časopise Physical Review Letters matematický model, který nabízí překvapivé vysvětlení toho, jak se organismy rozhodují, kdy se vyplatí použít paměť a kdy je lepší spoléhat se pouze na to, co v daném okamžiku vnímají.
Z jejich závěrů vyplývá, že přechod ke strategiím založeným na vzpomínkách nebyl postupný, ale probíhal po malých krůčcích, vždy když to energetické a environmentální podmínky dovolily.
Nejprve smysly, poté vzpomínky
Výzkum vycházel z otázky, která je stejně zásadní jako obtížně zodpověditelná: co se v průběhu evoluční historie zdokonalilo dříve – schopnost vnímat okolí, nebo schopnost ukládat zkušenosti pro pozdější využití? Aby to zjistili, vytvořili vědci simulaci s digitálními organismy, které měly reagovat na měnící se podněty. Každý z těchto agentů mohl čerpat jak ze smyslových informací, které zachycoval v reálném čase, tak z předchozích pozorování uložených v jakési vnitřní paměti. Klíčovým detailem bylo, že měli k dispozici proměnlivé množství zdrojů a udržování aktivních vzpomínek s sebou neslo určitou spotřebu.
Výsledky vykreslily jasný vzorec. Jak vysvětluje hlavní autor studie Takehiro Tottori:„Když jsou zdroje omezené, nejlepší strategií je ignorovat paměť a reagovat pouze na aktuální informace. Jakmile je však k dispozici dostatek zdrojů, stává se vzpomínání náhle cenným, což vede k náhlému přechodu ke strategii založené na paměti.“
Jinými slovy, během velké části evoluce by mnoho větví živočišné říše nejprve investovalo do zdokonalení svých smyslů, čímž by s omezenými prostředky dosáhly účinnějších reakcí. Teprve když tato cesta ke zlepšení smyslového vnímání dosáhla svého stropu a organismus měl k dispozici více energie, prosadila se paměť jako konkurenční nástroj. Nešlo o pozvolný vzestup, ale o náhlý skok podmíněný okolnostmi.
Nejistota také hraje roli
Energetické zdroje však nejsou jediným dílem skládačky. Odborníci zapojení do studie upozorňují, že stejně rozhodující roli hraje spolehlivost smyslových informací. V simulacích se organismy více spoléhaly na paměť, když jejich smysly poskytovaly mírně nejisté údaje. Když však byla nejistota extrémní, nepomohly ani vzpomínky.
„Tyto výsledky pomáhají vysvětlit, proč organismy ne vždy využívají paměť, i když by to v zásadě mohlo zlepšit jejich rozhodování,“ uvádí hlavní autor studie Tetsuya J. Kobayashi. „Zda je paměť užitečná, závisí nejen na dostupných zdrojích, ale také na nejistotě v prostředí.“
Od bakterií k daňovému přiznání
Jak jsme se z bakterií, které tvořily lepkavé povlaky na pobřeží, stali organismy schopnými podat daňové přiznání? Život se stal neuvěřitelně složitým, a to ne tolik kvůli své vnitřní obtížnosti, jako spíše kvůli obrovskému množství systémů, orgánů, tkání a chemických reakcí, které v živém organismu, jako jsme my, probíhají. Z celé této složitosti vzešlo naše poznání, tedy schopnost vnímat okolí, zpracovávat podněty a formulovat reakce. Nastal okamžik, kdy naši předkové přestali reagovat jako automaty a začali si ukládat zkušenosti, což jim umožnilo jednat v nových situacích způsobem, který by smysly samy o sobě nikdy neumožnily.
Stále však nebylo jasné, zda se smyslové vnímání a paměť vyvíjely souběžně, zda jedno předcházelo druhému, nebo zda se střídaly nepravidelně. Japonský model nyní nabízí věrohodnou odpověď, která navíc koresponduje se způsobem, jakým my lidé optimalizujeme smysly a paměť k řešení každodenních problémů.
Soulad s experimenty na lidech
Nejpozoruhodnější je, že tento čistě teoretický model se do značné míry shoduje s tím, co bylo pozorováno v empirických studiích prováděných na lidech. V těchto experimentech účastníci upravovali míru důvěry, kterou vkládali do svých vzpomínek, podle dostupných zdrojů a míry nejistoty, kterou jim poskytovaly smysly. Skutečnost, že obě linie výzkumu směřují stejným směrem, je povzbudivá, i když samotní autoři uznávají, že k potvrzení závěrů je zapotřebí dalšího výzkumu.
Bylo by ukvapené tvrdit, že se jedná o přesný mechanismus, jímž se vyvinuly naše kognitivní funkce, ale neurověda bude muset tyto poznatky zohlednit, pokud chce vysvětlit, jak jsme dospěli k tak sofistikovaným nervovým systémům, jaké máme dnes.