Luova ratkaisujen etsintä

REUMARIIHI, 23.-24.4.2010, FLAMINGO, VANTAA

Luova ratkaisujen etsintä

Arvoisat kuulijat,

te lääkärit olette asiantuntijoita. Opiskeluaikana kuljin runsaan vuoden yhden kandikurssin porukoissa. Huomasin, ettei ulkopuolisen sovi viisastella. Uskaltaudun kuitenkin taas yrittämään. Olkaa armeliaita. Luovuus on enimmäkseen haparointia.

Hahmoterapeutti Jorge Bucay kertoi tarinan enkopreesin kolmesta eri hoidosta. Psykoanalyytikon hoitama potilas ulosti vielä hoidon jälkeen housuihinsa, mutta hän oli iloinen, koska hän tiesi, miksi niin tapahtuu. Käyttäytymisterapeutin potilas oli tyytyväinen kumisiin alushousuihinsa. Hahmoterapeutin potilas oli myös tyytyväinen, koska ei enää välittänyt koko asiasta.

En tiedä, mitä kaikkia hoitotapoja reumasairauksiin käytetään, mutta potilaiden kertomukset pysäyttivät; --- miltä tuntuu, kun oma keho käy viholliseksi? Oli pakko nieleskellä. Serkun psoriasikseen liittynyt itsemurha palasi mieleen. Luovuus, yhtä paljon kuin tieto, voi auttaa parhaan hoidon löytämiseen. Sairauden syy löytyy ehkä vasta, kun näkökulma vaihdetaan. Luovuus vaatii joskus harppauksia.

Minä olen taustaltani matemaatikko. Soveltavan matemaatikon kuuluu tunkea kaavansa kaikkiin aiheisiin, olematta minkään asiantuntija. Varsin ärsyttävää. Matematiikka on matemaatikoista kiehtovaa, mutta moni ei kytke sitä luovuuteen.

Matematiikan avulla tunnistetaan monimutkaisia kausaalisuhteita ja yhdistetään toisiinsa asioita, joita on aiemmin pidetty erillisinä. Matematiikka lisäksi todistaa luovuuden luonteesta paljon. Sata vuotta sitten suuret matemaatikot yrittivät luoda järjestelmää, jossa kaikki löydettäisiin ja voitaisiin todistaa päättelemällä. Nuori Kurt Gödel romutti haaveen. Hän todisti, ettei edes yksinkertaista matematiikkaa voida määritellä siten, että kaikki sen sisäiset totuudet voisi päätellä tai todistaa.

Gregory Chaitin selvensi myöhemmin, ettei yksinkertainen algoritmi voi tarkistaa tai pitää sisällään mitään itseään monimutkaisempaa. Ajatus tuntuu nyt selvältä, mutta unohtuu usein. Kytkentä immuunijärjestelmän luonteeseen on ilmeinen.

Oma opiskeluympäristöni TKK oli täynnä insinöörejä. Insinöörikoulutus ei tähtää luovuuteen. Pääasia on kopioida ja yhdistellä parhaita käytäntöjä. Insinöörit ovat kuitenkin huonoja kopioimaan. Kauppakassit eivät vieläkään lennä kotiin, vaikka esimerkiksi kotka kantaa huomattavia taakkoja, jopa pyydystää ja teurastaa saaliin ja ruokkii jälkeläisensä. Elämän luomaa monimutkaisuutta on vaikea kopioida.

Elämä siis luo monimutkaisuutta, mutta tasapainoon pyrkivä elämä lisääntyy helpoimmin. Spinoza saattoi olla ensimmäinen homeostasin periaatteen esittäjä. Hän ainakin oli ensimmäinen, joka ulotti tasapainoon pyrkimisen psykologiaan, jota suuntaa Maslow ja neurologian uudistaja, Antonio Damasio ovat jatkaneet. Damasio rakentaakin tuoreessa kirjassaan selkeän yhteyden immunologisen järjestelmän ja emootioiden välille. Päällekkäisillä järjestelmillä on evoluutiolle tyypillisellä tavalla paljon sekavia keskinäisiä kytkentöjä. Emootiot siis auttavat paluuta normaalitilaan, kuten sitä alempana immuunijärjestelmän ja solun sisäisen homeostasin mekanismit. Lääkärikunta lienee homeostasin ylin, kulttuurinen kerros.

Eliöt nähdään nykyään helposti koneina, joilla on tietty tarkoituksenmukainen toiminnallisuus. Poikkeamat nähdään häiriöinä, joille halutaan löytää syy. Tässä mielessä autoimmuunisairaudet ovat kuin pankkiautomaatti, joka ei enää tunnista kaikkia tuttuja salasanoja, vaan torjuu ne tietokannan korruptoiduttua. Konemainen malli ei kuitenkaan tunnu selittävän immuunijärjestelmän varsin suurta vakautta.

Katsotaan elämää reduktionistisen näkökulman yli. Tähän suuntaan ohjasi lukemani arkkiatri Pelkosen kirjoitus. Hän viittasi kaaosteoriaan. Kaoottiseksi kutsutaan järjestelmää, jossa pieni muutos alkutilassa aiheuttaa kasvavan vaikutuksen. Mielenkiintoisella tavalla tämä ei johda täyteen sekaannukseen vaan monimutkaisiin muotoihin, kuten pyörremyrskyt osoittavat. Matemaatikot ovat todistaneet, että tällainen järjestelmä, teoriassa vaikkapa kitkaton biljardipöytä, kykenee suorittamaan kaiken saman laskennan, johon suurin tietokone pystyy.

Lumikiteiden satunnaiskävely ja toisiinsa tarttuminen tuottavat lumihiutaleiden kauniit rakenteet, luonnollisen näköinen vuoristo syntyy sekin yksinkertaisesta kaavasta. Saniaiset, aivojen, keuhkojen ja munuaisten muoto noudattavat kaikki yksinkertaisia kaaosteorian kaavoja. Puhutaan fraktaaleista.

Mandelbrotin joukko on tunnetuista fraktaaleista visuaalisin. Kaikki lienette nähneet Mandelbrotin kuvia, kaavasta X ~~n+1~~=Xn^2^+C voidaan tuottaa loppumaton joukko kauniita kuvia, jotka muistuttavat hieman toisiaan, mutta eivät koskaan toista tarkasti samaa. Kaava siis palaa uudelleen ja uudelleen lähes samaan teemaan.

Edward Lorenz ja David Ruelle keksivät kaaosteorian. Systeemit, joissa pieni muutos alkutilassa eskaloituu, sisältävät usein labiileja tasapainopisteitä, ikään kuin kukkuloita, joilta vähäinenkin tönäisy saa tapahtumat sinkoamaan uudelle radalle, josta ne taas voivat palata lähelle samaa tasapainotilaa. Puhutaan Lorenzin attraktoreista tai oudoista attraktoreista, joiden ympärille tapahtumat kietoutuvat.

Lotka-Volterra – kaava kertoo, miten esimerkiksi kettujen, kanien ja ruohon määrät riippuvat toisistaan. Kyse on kaoottisesta systeemistä. Päällekkäin aikajanalle kuvattuna määrät näyttävät heittelehtivät sekavasti kasvaen ja väheten, ikään kuin kuminauhalla toisiinsa sidottuina. Kun tapahtuma kuvataan kolmiulotteisena, kukin määrä omalla akselillaan, piirtyvät toistuvat kierrokset luonnosmaisina outojen attraktoreiden ympäri. Säännönmukaisuus on selkeä, kuten muissakin kaoottisissa systeemeissä. Tasapainopisteisiin voidaan pysähtyä hyvin vähäisillä säädöillä.

Evoluutiolla on uuden käsityksen mukaan selkeä suunta kohti kasvavaa erikoistumista ja vaihdantaa, siis kasvavaa monimutkaisuutta. Richard Dawkins, yksi johtavista darvinisteista, on hylännyt yksilön ja myös lajin valinnan perusteena. Hän kiinnittää huomionsa geeneihin ja katsoo geenien olevan yhteydessä toisiinsa lajirajojen yli. Ehkäpä ihmisen olemustakin tulisi välillä tarkastella ekosysteeminä perinteisen konemetaforan sijaan. Verkostoja tutkiva Alberto-Lászlo Bárábasi haluaa nähdä soluaineenvaihdunnan ja proteiini-proteiinivuorovaikutukset ekosysteeminä.

Evoluutio tukee näitä näkökulmia. Eukaryoottisolujen organellit aloittivat loisina ja bakteereille olemme runsas ekosysteemi. Solun sisäinen ja solujen välinen normaali, terve toiminta näkyy toisaalta saaliin ja saalistajan kilpailuna, toisaalta yhteistyönä.

Mitä monimutkaisemmasta ekosysteemistä on kyse, eli mitä enemmän vaihtoehtoisia saaliseläimiä tai ravintokasveja ravintoketjussa on, sitä vähäisempiä heilahtelut ovat. Monimutkainen ekosysteemi pysyy siis helpommin tasapainossa kuin yksinkertainen. Tämä hieman yllättävä havainto saadaan sekä matemaattisten mallien että ekosysteemien käytännön havainnoinnin kautta.

Tästä näkökulmasta ei tarvitse ihmetellä, miksi immuunijärjestelmä on niin monimutkainen. Mitä monimutkaisempi proteiineja synnyttävien ja niitä pilkkovien mekanismien verkko, mitä enemmän vaihtoehtoisia reittejä “ravintoketjussa”, sitä vakaampi, sitä nopeammin ympäristön aiheuttama heilahtelu vaimenee. Oudot attraktorit ovat itsessään vakaampia ja kaaosta sietäviä toisin kuin konemetaforan säätöjärjestelmät. Mutta jo kettujen ja kanien systeemi oli vaikeasti tutkijoiden käsitettävissä. Tarvittiin ilmastotutkijan malli, jotta ajatus selkiytyi. Monimutkaiset kaoottiset ekosysteemit ovat tietysti paljon suurempi haaste.

Palatkaamme lähemmäs luovuuden käsitettä. Matemaatikko, fyysikko, runoilija ja historioitsija, tieteellisen humanismin perustaja Jacob Bronowski on kirjoittanut luovuudesta useita kirjoja. Luovuus yhdistää asiat, joita on aiemmin pidetty toisistaan erillisinä. Välillä tämä on hankalaa, koska aivot pyrkivät ryhmittämään asiat kategorioihin ja viitekehyksiin, organisaatiot lokeroivat asioita vielä enemmän, ja tieteenalat sekä asiantuntemuksen alat rakentavat nekin omat bunkkerinsa. Luovat ihmiset eivät ole helppoja eivätkä heidän ajatuksensa mukavia.

Evoluutio on tuottanut ihmeellisiä mekanismeja. Luovuudesta voi puhua, vaikkei kekseliäisyydestä. Luovuus jakautuu kahteen osaan. Varianssin generointi tapahtuu ensin, ja helpommin sattuman kautta kuin ajattelemalla. Ajattelu urautuu liian helposti vanhoihin lokeroihin. Pelkkä satunnaisgeneraattori ei kuitenkaan riitä.

Luovuuden toisessa vaiheessa erotetaan jyvät akanoista. Mikäli varianssia generoidaan runsaasti, pitää evaluoinnin olla tehokasta, tai aikaa runsaasti. Evoluutiohan generoi varianssia sekä DNA:n että RNA:n mutaatioissa. RNA mutatoi liian nopeasti. Kovin monimutkaisia kokonaisuuksia ei voi syntyä. DNA on vakaampi, varianssia syntyy sopiva määrä. Huonojen geenien karsinta tapahtuu seksuaalivalinnan ja luonnonvalinnan kautta.

Serendipiteetiksi kutsutaan luovuutta, jossa ihminen kohtaa sattumalta keksinnön. Nimi juontaa sadusta, jossa Serendipin, nykyisen Sri Lankan, kolme valistunutta prinssiä vaelsivat keksien uusia asioita kaikesta näkemästään. Nykyajan parhaana esimerkkinä pidetään Flemingiä, joka kaivoi huolimattomuutensa pilaamat bakteeriviljelmät takaisin roskista, kun ymmärsi, ettei niiden pilaantumiskuvio näyttänyt siltä, miltä se kaiken tiedon mukaan olisi kuulunut näyttää. Serendipiteetin edellytyksenä näyttää olevan laaja taustateorioiden hallinta ja herkkä kiinnostus havaintojen ristiriidoille.

Analogioita pidetään mielikuvituksen tärkeimpinä työkaluina. Kun me ajattelemme viitekehyksissä, rajaa kunkin viitekehyksen rakenne ajattelua. Kun opiskelijoilta kysytään Nobel-palkittua ratkaisua sädehoidon ongelmaan, 10 % opiskelijoista kykenee antamaan oikean vastauksen. Jos opiskelijoille kerrotaan satu, jonka ratkaisu on analoginen, nousee oikeiden vastausten määrä jopa seitsenkertaiseksi.

Kemianteollisuudessa on tutkittu laajasti luonteen vaikutusta hyvien ideoiden tunnistamiseen. Teoreettisesti suuntautunein kolmannes tunnisti 100 kertaa kannattavampia liikeideoita kuin vähiten teoreettisesti suuntautunut kolmannes, huolimatta samasta koulutustasosta ja kaikille yhteisistä metodeista.

Luovuutta voi selittää monella tavalla. Minä olen nyt koettanut näyttää, miten luova etsiminen hakee haparoiden ideoita analogioiden ja metaforien sekä teorioiden kautta. Viimeistellessäni tätä esitystä löysin Oxford Journals QJM Medical - julkaisusta professori Dalgleishin artikkelin: The relevance of non-linear mathematics (chaos theory) to the treatment of cancer, the role of the immune response and the potential for vaccines. En ehkä haparoinut hakoteillä.

En tiedä, arvoisat lääkärit, tuleeko teille koskaan sellainen tunne, että tautien muuntautumiskyky on kekseliäisyyttä ja luovuutta. Kumpi lienee ovelampi, tauti vai parantaja? Minä olen kekseliään lääkärin määräys. Vappu Väyrynen lienee ainakin nimenä monelle tuttu, ja on saattanut laskea jonkun teistä maailmaan. Isoveljeni kuoltua synnytyksen jälkeen, Vappu Väyrynen määräsi uuden lapsen pantavaksi alulle mahdollisimman pian, hoidoksi tuskaan. Olen siis kolikon toinen puoli. Toisinaan hyvä ja paha kulkevat käsi kädessä.

Palatkaamme lähemmäs reumaa. Immunologinen järjestelmä oppii dynaamisesti. Koodausta ei vielä tunneta, mutta monet muut koodit avautuvat jo nopeasti. Kehon koordinaattijärjestelmä on yksi tuoreimpia löydöksiä. Esimerkiksi sydämen paikka, ulokkeet ja silmät osoitetaan ihmiselle ja banaanikärpäselle yhteisellä mekanismilla. Löydös oli odotusten vastainen. Pian osataan koodata esimerkiksi perhosen siipikuvioita. Kenen lie ensimmäinen firma, jonka logo koristaa uutta perhoslajia.

Elämän salaisuuksien lippaasta paljastuu viisaan pikkuserkkuni sanoin Prometheuksen tuli, Pandoran vitsaukset tai yhä useammin pelkkä vieteripelle. Tulevaisuus on joka tapauksessa yhä enemmän biologian ja lääketieteen hallitsema. Maailma on yhä mielenkiintoisempi kaikille, jotka ovat uudesta kiinnostuneita.

Reka Albert and Albert-Laszlo. Barabasi, Statistical mechanics of complex networks, pp. 47-97, Reviews of modern physics, Jan 2002
Albert-Laszlo Barabasi, Linkit – Verkostojen uusi teoria, 282p, 2002, Terra Cognita
Jacob Bronowski, The Origins of Knowledge and Imagination, 144p, 1978, Yale
Jorge Bucay, Kuuntele täma tarina, 251p, 2006, Otava
Carroll, Sean, Endless Forms Most Beautiful, The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom, 350p, 2007, Phoenix
Gregory Chaitin, Metamaths, The Quest for Omega, 220p, 2007, Atlantic Books
Angus Dalgleish, The relevance of non-linear mathematics (chaos theory) to the treatment of cancer, the role of the immune response and the potential for vaccines, Q J Med, an international journal of medicine, 92: 347-359, Oxford Journals, 1999
Antonio Damasio, Looking for Spinoza; Joy Sorrow, and the Feeling Brain, 356p, 2003, Harcourt
Richard Dawkins, The Extended Phenotype, 313p, 1999, Oxford
Richard Dawkins, The Ancestors Tale; A pilgrimage to the Dawn of Life, 685p, 2005 Phoenix
Gary William Flake, The Computational Beauty of Nature; Computational Explorations of Fractals, Chaos, Complex Systems and Adaptation, 493p, 1998, MIT Press
John Holland, Hidden Order; How Adaptation Builds Complexity, 185p, 1996, Perseus Books
Keith Holyoak, Paul Thagard, Mental Leaps; Analogy in Creative Thought, 320p, 1995, The MIT Press
Stuart Kauffman, At Home in the Universe; The Search for the Laws of Self-Organization and Complexity, 321p, 1995, Oxford University Press
Abraham Maslow, The Theory of Human Motivation, pp167-184, in eds. Jay M. Sharif, J. Steven Ott, eds., Classics of Organization Theory, 542p, 2001, Wadsworth
Risto Pelkonen, Elämä on vaarallista: riskilläkin on riskinsä, 119(19):1900-5, Duodecim 2003
Soumya Raychaudhuri, Recent advances in the genetics of rheumatoid arthritis, 22:109–118, Curr Opin Rheumatol, 2010 Wolters Kluwer Health
David Ruelle, Sattuma ja kaaos, 169p, 1991, Art House
De Spinoza, Benedict, Ethics, 186p, 1996 (1677), Penguin Classics
Paul Thagard, Conceptual Revolutions, 285p, 1992, Princeton University Press