Članek ste začeli brati. To ni postopek, ki na splošno velja za preveč zamuden, ampak pomislite le: vaši možgani uspejo v preprosti zadevi dešifriranja simbolov in besedila uporabiti izjemno zapletene mehanizme, ki so nedostopni najmočnejši sodobni računalniški tehnologiji in porabijo minimalno količino energije. Naš lastni "karbonski računalnik" porabi le 20 vatov, medtem ko kitajski supercar Tianhe-2, najhitrejši v času pisanja, znaša nič manj kot 17,6 milijona vatov (17,6 MW). Številke so seveda impresivne, vendar je načeloma možno primerjati te procese. Sta si po naravi podobna? Zakaj je nekaj, kar je možganom enostavno (na primer prepoznavanje vzorcev), za računalnik težko in obratno?
Vrnimo se k naslovu. Iz nabora črk (drevesa, ki se držijo naše metafore) je bil pomen besedne zveze v celoti izvlečen brez težav in začasne trke - gozd. Če upoštevamo kulturni kontekst (poznavanje izrekov), potem lahko sklepamo, da se je dokaj hitro vizualni dražljaj v obliki svetlobnih valov različnih dolžin za naše možgane spremenil v cel gozdni park.
Branje in razumevanje besedila z nevrofiziološkega vidika je ne-trivialni proces. Začnimo s prepoznavanjem posameznih znakov: črke so razumljive, tudi če so napisane v gotskem slogu. Ko se nepotrebni kodri naberejo na že znani grafični okvir, ne pride do velike zmede in ogromno število načinov risanja zamegljuje meje kanoničnosti samega obrisa, kar med drugim zaznamo zahvaljujoč kontekstu in pričakovanjem. Zdravnikov rokopis, ki se je razvil od kaligrafije do abstraktne umetnosti, bo za njegove sodelavce razumljiv.
In motnje prepoznavanja brez motenj na ravni čutnih organov imenujemo "agnosias", o katerih bomo govorili v nadaljevanju.
Pogovorimo se malo o nevroanatomiji. Naši občutki in gibi, ki skupaj tvorijo osnovo nevropsihiatrične organizacije, imajo zapleteno hierarhično strukturo ne le znotraj osrednjega živčnega sistema, torej možganov in hrbtenjače, temveč tudi na zadnji, kortikalni ravni. Možganska skorja je razdeljena na sprednji in zadnji del. Prve (čelne) so odgovorne za sestavo programa vedenja, posameznih dejanj in gibalnih dejanj, druge pa lahko imenujemo povzročitelji zaznave in gnoze. Poskusimo ugotoviti, kako izgleda zemljevid te "agencije".
Znano je, da podatke o svetu okoli nas prejemamo iz petih čutov: vida, sluha, dotika, vonja, okusa in strukture, ki zagotavljajo njegovo prenašanje od vsakega od njih, imenujemo "analizatorji". Pet jih je tudi. Signali iz njih, z izjemo vohalnega smisla (ta občutek stoji nekoliko narazen in ima neposredne povezave z najstarejšimi deli naših možganov), se pošiljajo v grozde preklopnih celic v diencefalonu (ja? Talamus ali geniculatna telesa) in šele nato v skorjo. Tu nastane podoba, torej poteka dejansko zavedanje.
Na osnovnem, podobno kot iskalna svetilka na zaslonu, se iz osnovnega jedra prikaže nekaj s ponovitvijo njegove organizacije. Na primer vsebuje celice, ki so prejele informacije o dotiku desne roke, poleg njih pa tiste, ki se odzivajo na dotikanje desne podlakti. V primarni skorji obstajajo tudi podobni "senzorji" (in v enakih razmerjih). Ta struktura je odgovorna za posamezne preproste občutke: gladka površina, okrogli obrisi, rdeča barva, nekaj leve nepravilne oblike se premika na levi strani, na desni pa se je zaslišal vmesni glasen in visokofrekvenčni zvok … Slika sveta je tu odsotna - okoliško vesolje se zdi kaos poenotenega osnovnega občutki.
Za zlaganje teh preprostih podrobnosti in oblikovanje bolj zapletene percepcije se uporabljajo sekundarna polja skorje, ki mejijo na primarna in za razliko od njih niso razdeljena na cone telesa in nimajo jasnih meja. Povzamejo: rdeča in okrogla sta postala paradižnik, vmesni zvok pa je postal moteč škripanje mikrovalovne pečice.
Promocijski video:
Toda teh podob še ni mogoče imenovati prepoznavnost v pravem pomenu besede. Končna integracija občutkov, neposredna gnoza, oblikovanje predstav o prostoru, času, različnih kontekstih in mestu predmeta v njih je funkcija terciarne skorje, ki se za zadnjimi deli možganov nahaja predvsem v območju stičišča parietalnih, temporalnih in okcipitalnih reženj poloblij. Oblikovane slike ustrezajo že razpoložljivim informacijam o svetu, pričakovanjih, jezikovni usposobljenosti. Če prejmemo prejete signale v okvir iz spomina, napovedi, znanja, dobimo celotno sliko ali gestalt. Tu igra pomembno vlogo aktivno dokončanje gradnje. Da, da, na nevrofiziološki ravni smo pristranski. Obstaja celo tako imenovana kohortna hipoteza, po kateri se nabor dražljajev analizira tako globoko in celovito, kot je potrebno,za aktiviranje pričakovanih informacij in nič več.
Kaj pa dejstvo, da se geštalt, ki so ga zgradili možgani, včasih izkaže za bistveno drugačnega s podobnimi fizičnimi lastnostmi vhodnih podatkov? Zakaj je en niz zvokov - glasba, drugi pa - kakofonija, čeprav so po valovnih frekvenčnih značilnostih zelo blizu? Kako je to določeno na fiziološki ravni? Obstajajo pa možganske poškodbe, pri katerih uho za glasbo v gnostičnem pomenu besede izgine: za tako ubogega človeka se melodija spremeni v nabor hrupa, včasih izredno neprijetnega, in to kljub dejstvu, da ni izgubljena sama sposobnost zaznavanja zvokov! Kako so možgani, ki sprejemajo električne signale iz celic, ki preprosto pobirajo zvočne vibracije, sposobni hitro razlikovati negovorni šum od govora,ki nosijo informacije v simbolični obliki? Zakaj bi lahko okus Madeleine torte vzbudil vso paleto pozabljenih otroških občutkov v glavnem junaku cikla romanov M. Proust "V iskanju izgubljenega časa"? Zdi se, da so molekule sladice preprosto spodbudile receptorje za okus in vonj, toda v možganih je v zelo velikem obsegu v celoti nastala že zdavnaj pozabljena slika, risba luči milijonov navdušenih nevronov, ki so ravno v tej konfiguraciji nekoč goreli in zdaj vrnili sladko aromo otroštva …ki je v tej konfiguraciji nekoč zgorel in zdaj vrnil sladki vonj otroštva.ki je v tej konfiguraciji nekoč zgorel in zdaj vrnil sladki vonj otroštva.
V možganih ni jasno razmejenega območja, ki bi bilo odgovorno za pojav gestalta. Pristop, ki pomeni prisotnost takih con, se imenuje "lokalizacijski" in postaja vse manj priljubljen. Nasprotuje mu holistična teorija, po kateri so višje funkcije porazdeljene po možganih, a tudi to je stvar preteklosti. Sodobna znanost poskuša "uskladiti" ta stališča.
Lotto v svoji knjigi Prelomitev govori o tem, zakaj resničnosti ne dojemamo takšno, kot je, in kako lahko to privede do razvoja kreativnosti ter pomaga, da pogledamo novo na delo, ljubezen, igro, odnose s sorodniki in drugo pomembno dogodki našega življenja.
Podoba limone je na primer tako videz (sekundarna vidna skorja), kot tudi okus (s kortikalnim ozemljem) in dotik, pa tudi beseda, torej zvok, način izgovarjanja, konteksti uporabe, spomini na to, kako je mati naredila mater limonada … "Pododdelke", katerih nevroni naj bi bili vključeni v nastanek tako običajne slike, je mogoče neskončno naštevati.
V znanstvenem smislu ansambel nevronov tvori dinamičen vzorec aktivnosti nevronske mreže. Zakaj dinamičen? Ker se ne oblikuje enkrat za vselej, se spreminja, ko pridobivate izkušnje, nekatere povezave oslabijo, druge se okrepijo in seveda se pojavijo nove. V središču spomina je obnovljivost tega vzorca, torej sposobnost vseh, ali bolje rečeno, večine članov ansambla. Zato je dinamičnost, o kateri smo govorili, nujen pogoj za učenje v širšem pomenu besede, učenje kot prilagajanje.
Ko je bil ansambel določenega niza nevronov navdušen, so se njihove povezave iz takšnih skupnih aktivnosti okrepile in verjetnost, da bi poznejše vzbujanje enega aktiviralo določen odstotek drugih članov te skupine, ko so od njega prejeli električno podporo, se je nekoliko povečalo. Bolj ko je prišlo do strojenja sklepov, po Hebbovem pravilu je močnejši ta gestalt ("celice, ki streljajo skupaj, se žice združujejo"). Težava je v tem, da lahko en nevron vstopi v nešteto sklopov, ki poleg tega v možganih zamenjajo vsak delček sekunde. Njihova natančna ponovitev je zelo malo verjetna, zato obseg vseh življenjskih izkušenj statistično določa naše dojemanje in razumevanje sveta.
Poglejte obraze svojih ljubljenih. Kaj je potrebno, da jih ne bi zamenjali z nikomer? Na prvi pogled je vprašanje čudno. Tu je moja mama, prepoznam jo, četudi spremeni barvo las, pričesko, izgubi težo ali pridobi težo, popolnoma obnovi garderobo, na koncu naslika obraz za noč čarovnic. Najverjetneje vas to ne preseneča preveč, a verjemite mi: z vidika informacijskih sistemov opisana situacija sploh ni nepomembna. Recimo, da vaš prijatelj nima vidnih lastnosti obraza, kot so grda brazgotina, razcepljena ustnica ali brki v slogu Salvadorja Dalijaja, ničesar ne bi zaradi tega možgani takoj in natančno postavili to, kar so videli v mapo Petja Bublikova. Kako algoritmirati takojšnje prepoznavanje človeka, če možgane štejemo kot velik računalnik?
Težava agnozije je čudovito razkrita v delu znanega nevrologa in popularizatorja medicine Oliverja Sachsa "Človek, ki je za klobuk zgrešil svojo ženo." Glavni lik, nadarjeni glasbenik, profesor, je po opažanjih svojcev začel "težave z vidom". V resnici profesor ni imel očesnih bolezni in absolutno fantastično nepriznavanje navadnih, vsakdanjih predmetov in obrazov bližnjih ljudi je bilo posledica vizualne agnozije.
Mimogrede, takšne izolirane motnje niso običajne v praksi nevrologa in zagotovo niso tako izrazite. Običajno te motnje motijo prepoznavanje "hrupnih", večkrat prečrtane slike v posebnih testih, vendar nihče ne vzame žene za predmet garderobe. Poleg tega patološki proces v možganih praviloma ni tako selektiven, destruktivni učinek pa sega tudi na številne višje duševne funkcije, zato se agnozije pri bolniku mešajo s številnimi drugimi motnjami in postane nemogoča naloga ločevanja ene od druge.
Tako je profesorjev primer fascinanten, njegovo vedenje z visoko stopnjo inteligence in kulture pa povzroča resnično zmedo. Pregleda rokavice in neumno poskuša ta element garderobe opredeliti kot "zasukano površino s petimi žepi". Da, težko jo je prepoznati po takem opisu, a profesor ima na žalost le vizualne abstrakcije. Nogo vzame za čevelj - očitno je pozoren na obrise in ostalo logično premišljuje, na fotografiji ne prepozna lastnega obraza in brata, s podobo Einsteina pa ni bilo težav, saj je nagajiv strel z jezikom, ki visi, postal praktično spomin. Končno je svojo ženo zmotil za klobuk in seznam junakovih ekscentričnosti se tu ne konča.
Sachsova knjiga se morda zdi grozljiva ali, nasprotno, smešna, a vprašanje ostaja izjemno zanimivo, kakšen je sploh profesorjev svet? Kako izgleda? In ali je beseda "videti" dobra stvar v tem kontekstu? Dejstvo je, da je vizualni prostor junaka, ki se je razpadel na ločene fragmente, ki so se prenehali združevati v smiselne podobe in se spremenili v gručo abstrakcij, nasičen z glasbo.
Če bi človek vsak dan stal za tekočim trakom, potem prišel domov, ležal na kavču, gledal televizijo in to delal vse življenje, torej "hodil po začrtanih črtah" in ni kompenziral te "premajhne" uporabe možganov, potem v starosti ne bo čutil le težave s spominom in druge intelektualne težave, ampak najverjetneje fizične težave.
Zdi se, da je junak živel v svetu, ki ga je narisal Picasso, kjer med lomljenimi črtami, oblikami in barvnimi madeži ni mogoče dojeti bistva tega, kar se dogaja, in interakcije s temi abstrakcijami.
Opisani problem vsebuje veliko globlje plasti kot "banalne" težave s prepoznavanjem in oblikovanjem "slike". Neposredno je povezan z vprašanji, kot so pojav subjektivne resničnosti, ki izhaja iz nabora različnih signalov, izkušnja izkušenj in spomin kot možnost njegove delne ali popolne reprodukcije. Kakšen je namen takšnih kognitivnih konstruktov, ki presegajo potrebno "zaznavanje in reagiranje"? Kakšen je evolucijski pomen našega mentalnega življenja, če je kot vedenjski odziv odveč, saj ne zagotavlja našega preživetja? In kako pravilna je primerjava možganov z računalnikom glede na vse povedano?
Kot smo že rekli, obstajajo stvari, ki so možgane preproste, a za stroj z veliko težavami: takojšnja obdelava slik, zaznavanje geštalta, hitro sklepanje, kot je "iznajdljivost" in še veliko več, kar zahteva več banalnega vsakodnevnega navdiha kot stroge logične konstrukcije.
Sama ideja umetne inteligence temelji na predpostavki, da se naši kognitivni procesi (in nekateri raziskovalci razširijo ta obseg na vse duševne reakcije) obravnavajo kot računanje. Ne govorimo pa o aritmetiki, ampak o formalnih operacijah - o vsem, kar je načeloma mogoče programirati. Danes je postalo jasno, da to ni povsem res, in raziskovalci AI so prisiljeni znova premisliti računalniško paradigmo. Po mnenju sodobnih kognitivnih znanstvenikov, kot sta T. V. Chernigovskaya in K. V. Anokhin, arhitekture možganskega razmišljanja praktično nimajo ničesar z elektronskim računanjem. Jezik računalništva je priročen kot metafora, ko govorimo o obdelavi podatkov, shranjevanju, dostopu, branju itd. Toda sam princip, na katerem temeljijo računalniški algoritmi, je popolnoma drugačen. Primarni signalni sistem za možgane,s katero se začne kognitivna aktivnost - figurativna; simboličen, naučiti se mora in za to potrebuje socialno okolje. Podobe v naši glavi se hitro obdelujejo, kako - še ni jasno; Če so enake stvari, si računalnik potrebuje več časa, vendar jih uspe analizirati s približno enako hitrostjo kot možgani, samo zato, ker je njegov procesor milijon-krat zmogljivejši.
Vedno več je govora o potrebi po novi teoriji. Na primer, poskušajo razložiti zavest s kvantnimi anomalijami, celo predlaga se prehod na kvantno kognitivno znanost, ki bi pomagala premagati problem reduciranja nejasnih pojavov zavesti na fiziološke procese.
Qualia, latinski izraz za subjektivno izkušnjo v vsej svoji raznolikosti, ni kopija ali celo vsota fizičnih signalov, ki prihajajo skozi naše analizatorje. Možgani ga gradijo neodvisno in oblikujejo subjektivne slike, ki so edinstvene za vsakega posameznika. Dva globalna vprašanja današnje nevroznanosti: "Kako nastane qualia?" in "Za kaj gre?" - do zdaj ostajajo brez odgovora. Objektivna raziskava je v tem primeru izredno težka, presojamo lahko samo po qualii drugega in to šele po svojem lomljenem mediju.
Če ste obtičali v tablici / telefonu - in tako vsak dan, ne pričakujte, da se vam bodo možgani zahvalili. Če človek zaspi s težkim vprašanjem v glavi in ne ve, kako bi ga rešil, bo naslednje jutro dobil odgovor. Možgani ne marajo maščob in mesa.
Ugledni nevroznanstvenik Joseph Bogen, ki je skušal definirati zavest, je našel dobro analogijo. Po besedah znanstvenika je "kot veter: videti ga je in ujeti ni mogoče, vendar so rezultati njegove dejavnosti očitni - upogibanje dreves, valovi ali celo cunami."
Povzemite Smo srečni lastniki nečesa, kar potrebujemo, vendar jih umetniki in pesniki tako zelo cenimo in hvalimo, zavestno izkušnjo ali notranji svet, ki ni jasno, zakaj. Njena vsebina je zanimiva, vendar je izvor tega pojava veliko bolj zanimiv. Presenetljive nevrološke motnje, kot so agnosi, nas le približajo odgovoru na vprašanje, kaj je notranja resničnost. Izjemen napredek umetne inteligence in strojnega učenja ni povzročil ničesar zares dojemljivega. Razkorak med preprostim človeškim občutkom in neobčutljivim nevronskim omrežjem, celo sposobnim voditi sentimentalni ali drug "preveč človeški" pogovor, se zdi nepremagljiv. Ali bomo kdaj lahko spoznali svojo strukturo skozi prizmo subjektivne resničnosti (in nimamo drugega)? Tako ali drugače, razumevanje vrste vprašanj in težav, s katerimi se sooča nevroznanost, samo še izostri lastno percepcijo in obogati našo osebno izkušnjo, sprašuje se v preprostih stvareh, se razumemo na nov način in po možnosti tudi druge.
