Zacząłeś czytać artykuł. Nie jest to proces, który jest ogólnie uważany za zbyt czasochłonny, ale po prostu pomyśl: twój mózg potrafi wykorzystać niezwykle złożone mechanizmy w prostej kwestii rozszyfrowania symboli i tekstu, niedostępnych dla najpotężniejszej współczesnej technologii komputerowej, zużywając minimalną ilość energii. Nasz własny „komputer węglowy” zużywa tylko 20 watów, podczas gdy chiński supersamochód Tianhe-2, najszybszy w momencie pisania, ma nie mniej niż 17,6 miliona watów (17,6 MW). Liczby są oczywiście imponujące, ale czy w zasadzie można porównać te procesy. Czy mają podobny charakter? Dlaczego coś, co jest łatwe dla mózgu (na przykład rozpoznawanie wzorców), jest trudne dla komputera i odwrotnie?
Wróćmy do tytułu. Z zestawu liter (drzew, zgodnie z naszą metaforą) bez trudu i chwilowego zaczepu wydobywa się znaczenie frazy w całości. Jeśli weźmiemy pod uwagę kontekst kulturowy (znajomość powiedzeń), to możemy stwierdzić, że dość szybko bodziec wizualny w postaci fal świetlnych o różnej długości dla naszego mózgu zamienił się w cały park leśny.
Czytanie i rozumienie tekstu z neurofizjologicznego punktu widzenia to nietrywialny proces. Zacznijmy od rozpoznania poszczególnych znaków: litery są zrozumiałe, nawet jeśli są napisane w stylu gotyckim. Kiedy niepotrzebne loki układają się na znajomej oprawie graficznej, nie ma dużego zamieszania, a ogromna ilość metod rysowania zaciera granice kanoniczności samego konturu, którą dostrzegamy między innymi dzięki kontekstowi i oczekiwaniom. Pismo lekarza, które ewoluowało od kaligrafii do sztuki abstrakcyjnej, będzie zrozumiałe dla jego kolegów.
A zaburzenia rozpoznawania bez zaburzeń na poziomie narządów zmysłów nazywane są „agnosiami”, zostaną omówione poniżej.
Porozmawiajmy trochę o neuroanatomii. Nasze odczucia i ruchy, które razem tworzą podstawę organizacji neuropsychiatrycznej, mają złożoną hierarchiczną strukturę nie tylko w obrębie ośrodkowego układu nerwowego, to znaczy mózgu i rdzenia kręgowego, ale także na ostatnim poziomie korowym. Kora mózgowa jest podzielona na sekcje przednią i tylną. Te pierwsze (frontalne) są odpowiedzialne za sporządzenie programu zachowań, indywidualnych działań i aktów motorycznych, a drugie można nazwać agentami percepcji i gnozy. Spróbujmy dowiedzieć się, jak wygląda mapa tej „agencji”.
Wiadomo, że informacje o otaczającym nas świecie otrzymujemy z pięciu zmysłów: wzroku, słuchu, dotyku, węchu, smaku, a struktury zapewniające jej przekaz z każdego z nich nazywane są „analizatorami”. Jest ich też pięć. Sygnały z nich, z wyjątkiem zmysłu węchowego (uczucie to jest nieco oddzielone i ma bezpośrednie połączenie z najstarszymi częściami naszego mózgu), są wysyłane do skupisk komórek przełączających w międzymózgowiu (ja? Wzgórze lub ciałka kolczaste) i dopiero potem do kory. Tutaj powstaje obraz, to znaczy ma miejsce faktyczna świadomość.
Na początku, podobnie jak reflektor na ekranie, pojawia się coś z podstawowego rdzenia z powtórzeniem jego organizacji. Na przykład zawiera komórki, które otrzymały informację o dotknięciu prawej ręki, a obok nich - te, które reagują na dotknięcie prawego przedramienia. W korze pierwotnej współistnieją również podobne „czujniki” (i to w tych samych proporcjach). Ta struktura jest odpowiedzialna za pojedyncze doznania proste: gładka powierzchnia, okrągłe kontury, czerwony kolor, po lewej porusza się coś o nieregularnym kształcie, a po prawej słychać przerywany głośny dźwięk o wysokiej częstotliwości … Nie ma tu obrazu świata - otaczający wszechświat wydaje się być chaosem jednolitego elementarnego. wrażenia.
Do składania tych prostych szczegółów i tworzenia bardziej złożonej percepcji wykorzystuje się wtórne pola kory, które sąsiadują z pierwotnymi i, w przeciwieństwie do nich, nie są podzielone na strefy ciała i nie mają wyraźnych granic. Podsumowując: czerwony i okrągły zamienił się w pomidor, a przerywany dźwięk stał się irytującym piskiem kuchenki mikrofalowej.
Film promocyjny:
Ale tych obrazów nie można jeszcze nazwać rozpoznaniem w prawdziwym znaczeniu tego słowa. Ostateczna integracja doznań, bezpośrednio gnoza, kształtowanie się wyobrażeń o przestrzeni, czasie, różnych kontekstach i miejscu w nich przedmiotu jest funkcją kory trzeciorzędowej, która dla tylnych części mózgu znajduje się głównie w rejonie połączenia płatów ciemieniowych, skroniowych i potylicznych półkul. Powstałe obrazy odpowiadają już dostępnym informacjom o świecie, oczekiwaniach, kompetencjach językowych. Umieszczając odebrane sygnały w ramce z pamięci, prognoz, wiedzy, otrzymujemy pełny obraz, czyli gestalt. Aktywne dokończenie budowy odgrywa tutaj ważną rolę. Tak, tak, jesteśmy stronniczy na poziomie neurofizjologicznym. Istnieje nawet tak zwana hipoteza kohortowa, zgodnie z którą zestaw bodźców jest analizowany tak głęboko i wyczerpująco, jak to konieczne,aktywować oczekiwane informacje i nic więcej.
A co z faktem, że gestalt zbudowany przez mózg czasami okazuje się zasadniczo inny i ma podobne właściwości fizyczne danych wejściowych? Dlaczego jeden zestaw dźwięków - muzyka, a drugi - kakofonia, mimo że są bardzo zbliżone pod względem charakterystyki częstotliwościowej? Jak to się określa na poziomie fizjologicznym? Ale są uszkodzenia mózgu, w których znika ucho do muzyki w gnostyckim sensie tego słowa: dla takiego biedaka melodia zamienia się w zbiór odgłosów, czasami wyjątkowo nieprzyjemnych, i to pomimo faktu, że nie traci się samej zdolności odbierania dźwięków! Jak mózg, odbierając sygnały elektryczne z komórek, które po prostu odbierają wibracje akustyczne, jest w stanie szybko odróżnić hałas niemowy od mowy,niosąc informacje w formie symbolicznej? Dlaczego smak ciastek Madeleine mógł przywołać całą gamę zapomnianych wrażeń z dzieciństwa bohaterki cyklu powieści M. Prousta „W poszukiwaniu straconego czasu”? Wydawać by się mogło, że cząsteczki deseru po prostu pobudzały smak i receptory węchowe, ale w mózgu na bardzo dużą skalę odtworzono w całości dawno zapomniany wzór, rysunek świateł milionów podekscytowanych neuronów, które w tej konfiguracji kiedyś płonęły, a teraz przywracały słodki aromat dzieciństwa …która w tej konfiguracji kiedyś płonęła, a teraz przywróciła słodki zapach dzieciństwa.która w tej konfiguracji kiedyś płonęła, a teraz przywróciła słodki zapach dzieciństwa.
Nie ma jasno określonego obszaru odpowiedzialnego za występowanie gestalt w mózgu. Podejście, które implikuje obecność takich stref, nazywane jest „lokalizacjonistą” i staje się coraz mniej popularne. Sprzeciwia się mu holistyczna teoria, zgodnie z którą wyższe funkcje są rozmieszczone w mózgu, ale to również należy do przeszłości. Współczesna nauka próbuje „pogodzić” te punkty widzenia.
W swojej książce „Refraction” Lotto opowiada o tym, dlaczego nie postrzegamy rzeczywistości taką, jaka jest, oraz jak może to prowadzić do rozwoju kreatywności i pomaga spojrzeć na pracę, miłość, zabawę, relacje z bliskimi i inne ważne wydarzenia z naszego życia.
Na przykład obraz cytryny to zarówno wygląd (wtórna kora wzrokowa), jak i smak (z jej obszarem korowym) i dotyk, a także słowo, czyli dźwięk, sposób wymowy, konteksty użycia, wspomnienia o tym, jak robiła matka Lemoniada … "Podgrupy", których neurony powinny brać udział w tworzeniu takiego zwykłego obrazu, można wyliczać bez końca.
Z naukowego punktu widzenia zespół neuronów tworzy dynamiczny wzorzec aktywności sieci neuronowej. Dlaczego dynamiczny? Ponieważ nie powstaje raz na zawsze, zmienia się w miarę zdobywania doświadczenia, niektóre połączenia słabną, inne wzmacniają się i oczywiście pojawiają się nowe. Powtarzalność tego wzoru, to znaczy zdolność wszystkich, a raczej większości członków zespołu do aktywacji, leży u podstaw pamięci. W związku z tym dynamizm, o którym mówiliśmy, jest niezbędnym warunkiem uczenia się w szerokim znaczeniu tego słowa, uczenia się jako adaptacji.
Po pobudzeniu zespołu określonego zestawu neuronów ich połączenia z takiej wspólnej aktywności zostały wzmocnione, a prawdopodobieństwo, że późniejsze wzbudzenie jednego z nich aktywuje pewien procent innych członków tej grupy, po otrzymaniu od niego wsparcia elektrycznego, nieznacznie wzrosło. Im więcej było wspólnego garbowania, tym zgodnie z regułą Hebba silniejszy jest ten gestalt („komórki, które razem zapalają się, łączą drut”). Problem polega na tym, że jeden neuron może wejść w niezliczone zespoły, które ponadto w każdym ułamku sekundy zastępują się w mózgu. Ich dokładne powtórzenie jest niezwykle mało prawdopodobne, dlatego wielkość wszystkich doświadczeń życiowych statystycznie determinuje nasze postrzeganie i rozumienie świata.
Spójrz na twarze swoich bliskich. Co jest potrzebne, aby ich z nikim nie pomylić? Na pierwszy rzut oka pytanie jest dziwne. Oto moja mama, poznaję ją, nawet jeśli zmieni kolor włosów, fryzurę, schudnie lub przybierze na wadze, całkowicie odnowi swoją garderobę, w końcu maluje twarz na Halloween. Najprawdopodobniej nie dziwi cię to zbytnio, ale uwierz mi: z punktu widzenia systemów informatycznych opisana sytuacja nie jest nawet trywialna. Powiedzmy, że twój przyjaciel nie ma rzucających się w oczy rysów twarzy, takich jak brzydka blizna, rozszczepiona warga czy wąsy w stylu Salvadora Dali, nie ma nic, co sprawiłoby, że mózg natychmiast i dokładnie umieściłby to, co zobaczył w folderze Petya Bublikov. Jak algorytmizować natychmiastowe rozpoznanie osoby, jeśli uważamy mózg za duży komputer?
Znakomicie problem agnozji ujawnia praca słynnego neurologa i popularyzatora medycyny Olivera Sachsa „Człowiek, który pomylił żonę za kapelusz”. Główny bohater, utalentowany muzyk, profesor, zgodnie z obserwacjami bliskich zaczął mieć „problemy ze wzrokiem”. W rzeczywistości profesor nie miał chorób oczu, a absolutnie fantastyczne nierozpoznanie zwykłych, codziennych przedmiotów i twarzy bliskich osób było wynikiem agnozji wzrokowej.
Nawiasem mówiąc, takie izolowane zaburzenia nie są powszechne w praktyce neurologa iz pewnością nie są tak wyraźne. Zwykle zaburzenia te przeszkadzają w rozpoznawaniu „hałaśliwych”, wielokrotnie przekreślanych obrazów w specjalnych testach, ale nikt nie bierze żony za element garderoby. Ponadto proces patologiczny w mózgu z reguły nie jest tak selektywny, a destrukcyjny efekt rozciąga się na różne wyższe funkcje psychiczne, dlatego agnozja u pacjenta miesza się z wieloma innymi zaburzeniami, a oddzielenie jednego od drugiego staje się zadaniem niemożliwym.
Tak więc przypadek profesora jest fascynujący, a jego zachowanie z wysokim poziomem inteligencji i kultury wywołuje prawdziwe zdumienie. Przygląda się rękawicy i nieśmiało próbuje zdefiniować ten element garderoby jako „zwiniętą powierzchnię z pięcioma kieszeniami”. Tak, po takim opisie trudno ją rozpoznać, ale niestety profesor ma tylko wizualne abstrakcje. Bierze stopę za but - najwyraźniej zwracając uwagę na kontury i logicznie przemyślając resztę, nie rozpoznaje na zdjęciu własnej twarzy i brata, ale z wizerunkiem Einsteina nie było problemów, bo figlarny strzał z wysuniętym językiem stał się praktycznie memem. W końcu wziął żonę za kapelusz, a lista dziwactw bohatera na tym się nie kończy.
Książka Sachs może wydawać się przerażająca lub wręcz przeciwnie zabawna, ale pytanie pozostaje niezmiernie interesujące, jaki jest w końcu świat profesora? Jak on wygląda? I czy w tym kontekście słowo „wygląda” jest dobre? Faktem jest, że wizualna przestrzeń bohatera, która rozpadła się na osobne fragmenty, które przestały łączyć się w sensowne obrazy, a zamieniła się w skupisko abstrakcji, została nasycona muzyką.
Jeśli ktoś codziennie stał za taśmociągiem, potem wracał do domu, kładł się na sofie, oglądał telewizję i robił to przez całe życie, czyli „szedł po wyznaczonych liniach” i nie kompensował tego „niedostatecznego wykorzystania” mózgu, to na starość nie będzie czuł tylko problemy z pamięcią i inne problemy intelektualne, ale najprawdopodobniej problemy fizyczne.
Bohater zdawał się żyć w świecie nakreślonym przez Picassa, gdzie wśród przerywanych linii, kształtów i plam koloru nie sposób uchwycić istoty tego, co się dzieje i wejść w interakcję z tymi abstrakcjami.
Opisany problem ma znacznie głębsze warstwy niż „banalne” trudności z rozpoznaniem i ukształtowaniem „obrazu”. Ma to bezpośredni związek z takimi zagadnieniami jak zjawisko subiektywnej rzeczywistości wynikającej z zestawu różnych sygnałów, doświadczenie doświadczenia i pamięć jako możliwość jej częściowego lub całkowitego odtworzenia. Jaki jest cel takich konstruktów poznawczych, które wykraczają daleko poza konieczne „postrzeganie i reagowanie”? Jakie jest ewolucyjne znaczenie naszego życia psychicznego, jeśli jako reakcja behawioralna jest ono zbędne, ponieważ nie zapewnia nam przetrwania? A jak poprawne jest porównanie mózgu z komputerem w świetle wszystkiego, co zostało powiedziane?
Jak już powiedzieliśmy, są rzeczy, które są łatwe dla mózgu, ale dla maszyny z wielkim trudem: natychmiastowe przetwarzanie obrazów, percepcja gestaltu, szybkie rozumowanie, takie jak „pomysłowość” i wiele więcej, wymagające bardziej banalnej codziennej inspiracji niż ścisłe konstrukcje logiczne.
Sama idea sztucznej inteligencji opiera się na założeniu, że nasze procesy poznawcze (a niektórzy badacze rozszerzają ten zakres na wszystkie reakcje psychiczne) są traktowane jako obliczenia. Ale nie mówimy o arytmetyce, ale o operacjach formalnych - o wszystkim, co w zasadzie można zaprogramować. Dziś stało się jasne, że nie jest to do końca prawdą, a badacze sztucznej inteligencji są zmuszeni do ponownego przemyślenia paradygmatu komputerowego. Według współczesnych kognitywistów, takich jak T. V. Chernigovskaya i K. V. Anokhin, architektury myślenia mózgowego nie mają praktycznie nic wspólnego z informatyką elektroniczną. Język informatyki jest wygodny jako metafora, gdy mówimy o przetwarzaniu, przechowywaniu, dostępie, czytaniu danych itp. Jednak sama zasada leżąca u podstaw algorytmów komputerowych jest zupełnie inna. Pierwotny system sygnalizacji mózgu,od którego zaczyna się aktywność poznawcza - figuratywna; symboliczne, musi się uczyć, a do tego potrzebuje środowiska społecznego. Obrazy w naszej głowie są przetwarzane szybko, jak - nie jest jeszcze jasne; Jeśli wszystko jest równe, komputerowi zajmuje to więcej czasu, ale udaje mu się je analizować z mniej więcej taką samą prędkością jak mózg, tylko dlatego, że jego procesor jest milion razy mocniejszy.
Coraz więcej mówi się o potrzebie nowej teorii. Na przykład podejmuje się próby wyjaśnienia świadomości anomaliami kwantowymi, a nawet proponuje się przejście do kwantowej kognitywistyki, która pomogłaby przezwyciężyć problem zredukowania niejasnych zjawisk świadomości do procesów fizjologicznych.
Qualia, łaciński termin określający subiektywne doświadczenie w całej jego różnorodności, nie jest kopią ani nawet sumą fizycznych sygnałów przechodzących przez nasze analizatory. Mózg buduje ją niezależnie, tworząc subiektywne obrazy, które są unikalne dla każdej osoby. Dwa globalne pytania dzisiejszej neuronauki: „Jak powstają qualia?” i „Do czego to służy?” - na razie pozostaje bez odpowiedzi. Obiektywne badania w tym przypadku są niezwykle trudne, możemy ocenić tylko jakość innego, i to tylko za pomocą naszego własnego ośrodka refrakcyjnego.
„Jeśli utkniesz w tablecie / telefonie - i to każdego dnia, nie oczekuj, że Twój mózg Ci podziękuje. Jeśli ktoś zasypia z trudnym pytaniem w głowie i nie wie, jak je rozwiązać, następnego ranka otrzyma odpowiedź. Mózg nie lubi tłuszczu i mięsa.
Znany neurobiolog Joseph Bogen, próbując zdefiniować świadomość, znalazł dobrą analogię. Zdaniem naukowca „jest jak wiatr: nie można go zobaczyć i złapać, ale skutki jego działania są oczywiste - zginanie drzew, fale czy nawet tsunami”.
Podsumować. Jesteśmy szczęśliwymi posiadaczami czegoś, czego potrzebujemy, ale tak wysoko cenionych i chwalonych przez artystów i poetów, świadomego doświadczenia, czyli wewnętrznego świata, którego nie wiadomo dlaczego. Jego treść jest bardzo interesująca, ale geneza tego zjawiska jest znacznie bardziej intrygująca. Zaskakujące zaburzenia neurologiczne, takie jak agnozja, tylko przybliżają nas do odpowiedzi na pytanie, czym jest wewnętrzna rzeczywistość. Ogromny postęp w sztucznej inteligencji i uczeniu maszynowym nie doprowadził do stworzenia niczego naprawdę spostrzegawczego. Przepaść między zwykłym ludzkim doznaniem a niewrażliwą siecią neuronową, zdolną nawet do prowadzenia sentymentalnych lub innych „zbyt ludzkich” rozmów, wydaje się nie do pokonania. Czy kiedykolwiek będziemy w stanie poznać jej własną strukturę przez pryzmat subiektywnej rzeczywistości (a innej drogi nie mamy)? Tak czy inaczej, zrozumienie zakresu zagadnień i problemów, przed którymi stoi neuronauka, tylko wyostrza naszą własną percepcję i wzbogaca nasze osobiste doświadczenia, sprawia, że zastanawiamy się nad prostymi rzeczami, rozumiemy siebie w nowy sposób i być może innych.