Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Neurony i dusza Włodzisław Duch Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Google: W Duch Google: W Duch 3. Tydzień Mózgu (Brain.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Neurony i dusza Włodzisław Duch Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Google: W Duch Google: W Duch 3. Tydzień Mózgu (Brain."— Zapis prezentacji:

1 Neurony i dusza Włodzisław Duch Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Google: W Duch Google: W Duch 3. Tydzień Mózgu (Brain Awareness Week), Poznań,

2 Funkcje i regiony Lokalizacja: Czy każdy obszar mózgu ma ustalone zadania, a każde zadanie realizowane jest przez podzbiór aktywnych obszarów? Holizm: Czy cały mózg pracuje jednocześnie nad każdym zadaniem, a regiony mają w znacznym stopniu wymienne funkcje?

3 Recycling ? M. Anderson, Neural reuse: a fundamental organizational principle of the brain. BBS 33, 245–313 (2010) Obszary mózgu specjalizują się, ale ich funkcje mogą być częściowo przejmowane przez inne obszary. Złożone programy komputerowe zbudowane są często z fragmentów, które pierwotnie służyły innym celom i nadal służą, ale pełnią też nowe funkcje w innym kontekście. Podstawowa zasada organizacyjna mózgu to ewolucyjny recycling! Istniejące systemy zachowując swoją pierwotną funkcję mogą stać się użyteczne w nowy sposób w innym kontekście (podsieci). Analiza 665 eksperymentów w 20 kognitywnych domenach.

4 Kiedy powstają świadome wrażenia? Konieczna aktywność kory zmysłowej, np. V4=kolor, MT/V5=ruch. Strumienie wstępujące i zstępujące łączą się, tworząc stany rezonansowe. Co dzieje się gdy przepływ infromacji w jedną ze stron jest słaby? C. Gilbert, M. Sigman, Brain States: Top-Down Influences in Sensory Processing. Neuron 54(5), , 2007 Przetwarzanie informacji ze zmysłów w korze i wzgórzu podlega silnym wpływom "odgórnym", w których złożone hipotezy zmieniają procesy na niskim poziomie. Kora funkcjonuje jako system adaptacyjny, zmieniając aktywność pod wpływem uwagi, oczekiwań, zadań związanych z percepcją. Stany mózgu tworzą się przez interakcję pomiędzy wieloma obszarami, w tym modulację lokalnych mikro-obwodów przez sprzężenia zwrotne. Zakłócenia tego przepływu informacji mogą prowadzić do zaburzeń behawioralnych. Dehaene i inn, Conscious, preconscious, and subliminal processing. TCS 2006 Siła wpływu informacji wstępującej i uwaga (informacja zstępująca), dają 4 sytuacje, w których bodźce i uwaga są konieczne do świadomej percepcji.

5 Trajektorie umysłu Aktywność i synchronizacja pobudzeń przebiega różnymi drogami, w modelach możemy badać dynamikę tego procesu w czasie rozpatrywania pojęcia: za każdym razem kontekst + historia prowadzą do nieco innych aktywacji. Pojęcie = kategoria stanu mózgu, ale ten stan jest niepowtarzalny. Symbol = etykieta dla w miarę podobnych stanów. Każdy punkt reprezentuje tu rozkład aktywacji w 140 obszarach mózgu, wizualizacja zachowuje relacje podobieństwa, widać baseny atrakcji.

6 Nieświadome wybory Nijmegen Unconscious Lab, Unconscious Thought Theory (UTT, 2006). Dijksterhuis & Nordgren, Perspectives on Psychological Science Czy racjonalnie podejmowane decyzje są najlepsze? Większość myślenia odbywa się nieświadomie; kreatywność wymaga nieświadomego myślenia; podejmowane decyzje są często bardziej zadawalające, szczególnie w skomplikowanych przypadkach. Efekt wzrasta gdy alternatywy prezentowane są krótko, informacje zawierają obrazy i są zblokowane dla każdej możliwości wyboru.

7 Co o sobie wiemy? Eric Schwitzgabel: niewiele! Perplexities of Consciousness, MIT Press (2011). Describing Inner Experience? Proponent Meets Skeptic, (with Russell T. Hurlburt, MIT Press 2007). Czemu introspekcja tak nam niewiele powiedziała o naturze umysłów? Czemu tak trudno jest ustalić, jakie są nasze doznania? Które zmysły są źródłem informacji? Czy sny mają kolory i są w nich dźwięki? Czy są myśli bez mentalnych obrazów? Co właściwie wiem gdy nie mogę sobie przypomnieć ani nazwy ani obrazu, ale wiem o co chodzi?

8 Mózgopodobne systemy Stany mózgu to czaso-przestrzenne, fizyczne pobudzenia neuronów. Widzę, słyszę, czuję... stany mojego mózgu! Np: ślepota zmian. Procesy kognitywne działają na mocno przetworzonych perceptach. Czerwień, słodycz, swędzenie, ból... to stany fizyczne mózgu. W odróżnieniu od rejestrów komputera stany mózgu są dynamiczne, zawierają w sobie potencjalne relacje i skojarzenia. Świat wewnętrzny jest rzeczywisty! Stany umysłu są cieniem neurodynamiki, zmian stanów mózgu, pamięci roboczej. Komputery i automaty nie mają podobnych stanów, ale da się stworzyć sztuczne systemy o podobnej architekturze. Światełko w prawej półkuli to moment Eureka! Bowden & Jung-Beeman 2007; Brain activity at the moment of insight, PLoS Biology, 2004.

9 Gdzie dokładniej jest Ja? C.L. Heatherton i inn, Medial prefrontal activity differentiates self from close others. Social Cognitive & Affective Neuroscience 1, 18-25, Oceny odnoszące się do siebie i bliskich osób różnią się w sposobie aktywacji grzbietowej przyśrodkowej kory przedczołowej (DMPFC) i przedniej części kory zakrętu obręczy (AC). Reprezentacja neuronalna ja odróżnia się od reprezentacji innych, chociaż jest podobna do reprezentacji osób bliskich. Ja w relacji do innych = rola społeczna.

10 A może jednak? Kompatybilizm: za wolne uznajemy tylko te zdarzenia mentalne, które są zgodne z intencjami, wierzeniami, pragnieniami czy uczuciami danej osoby, jeśli nie działamy pod przymusem innych ludzi czy sytuacji (Hume, Traktat o naturze ludzkiej, 1739). Działania wynikają z charakteru i dyspozycji danej osoby, intencji, przekonań, emocji... Możliwy jest też przymus wewnętrzny, np. w przypadku nałogów czy kleptomanii. A może zawsze jest przymus? Nie ma żadnych szans na to by jakaś wersja tradycyjnego poglądu okazała się słuszna: wola jest wynikiem nieświadomych procesów w mózgu. David Hume (1739): Wola to nic innego jak wewnętrzne wrażenie, którego jesteśmy świadomi kiedy wiedząc co robimy zapoczątkowujemy nowy ruch jakiejś części ciała lub nowe postrzeżenie w swoim umyśle.

11 Mózg i wola Jakie są opcje? Naiwna, całkiem bezwolna i refleksyjna. Czy jesteśmy zatem bezwolni? Źle to wpłynie na motywacje … Wszystko to tylko mechaniczne procesy, nie ma ja, które tym kieruje? Zależy, jak rozumiemy to ja. Świadomość Mózg Wola Zachowanie Geny Środowisko Fluktuacje Świadomość Mózg Zachowanie GŚFGŚF Świadomość+J a Mózg Wola Zachowanie GŚFGŚF

12 Przestrzenie umysłu Aktywność mózgu => siec grup neuronów => neurodynamika => trajektoria A(t) w przestrzeni aktywacji. Strumień świadomości => przestrzeń umysłu, własności dostępne introspekcji => trajektoria umysłu M(t). Stan mózgu stan umysłu A(t) ~ M(t)

13 Cavendish Lab J.C. Maxwell był pierwszym profesorem Cavendish, Rayleigh, Thomson, Rutherford, Bragg, Mott... mieli tam 28 noblistów! Brian Josehpson (Nobel 1973), efekt J, MEG Mind–Matter Unification Project: to understand, from the viewpoint of the theoretical physicist, what may loosely be characterised as intelligent processes in nature, associated with brain function or with some other natural process.

14 Struktura i funkcja

15 Przestrzeń neuronalna Aktywność kory zmysłowej => wrażeń, w tym myśli. Strumienie informacji kora zmysłowa skojarzeniowa tworzą kwazistabilne stany w mózgu, można je odróżnić od szumu. Korelacja aktywności neuronów w korze V1 z obrazem padającym na siatkówkę jest słaba (~10%), większość to pobudzenia wewnętrzne: wiesz co widzisz, widzisz co wiesz. Świat postrzegany to wytwór naszej wyobraźni! To tylko nasz umysł się porusza … każdemu nieco inaczej. Nasze przeżycia osobiste nie są świadectwem obiektywnych zdarzeń, świadkowie rzadko są wiarygodni.

16 Moc i złożoność Jak wszyscy wiedzą używamy tylko 10% swojego mózgu … Moc mózgu w spoczynku to ~ 20 Watów. 100% to 200 Watów, robi się ciepło... W czasie pracy zużywamy tylko 5% więcej energii. Naprawdę w danej chwili czasu zewnętrzne bodźce aktywują nie więcej niż 1% wszystkich neuronów, ale ciągle innych. 100% to 2000 Watów … mózg szybko wyparuje. Złożoność organizmu: DNA 100 mld km, 666x Ziemia- Słońce! Złożoność mózgu: synaps, operacji/sek! Złożoność umysłu? W porównaniu z pracą mózgu minimalna.

17 Skąd wiem o sobie? Część to obserwacja skutków mojego działania, korelacja ruchu i percepcji. Enaktywizm: działaj, eksploruj, to będziesz wiedział … Część to wewnętrzny przepływ informacji. Teoria umysłu (ToM): wnioskuję o stanach mentalnych innych (obserwacje zewnętrzne, neurony lustrzane) jak i swoim własnym (obserwacje wewnętrzne). Pierwsze przykazanie naukowców: Nie będziesz stawiać swoich wyobrażeń (czcić fałszywych bożków) przed Rzeczywistością.

18 Słowa w mózgu Rozumienie pojęciowe.. czym są pojęcia? Sygnał akustyczny => fonemy => słowa => koncepcje semantyczne. Aktywacje semantyczne ~ 90 ms po fonologicznych (N200 ERPs). Sieci działania – postrzegania, wnioski z badań ERP i fMRI. Pulvermuller (2003) The Neuroscience of Language. On Brain Circuits of Words and Serial Order. Cambridge University Press. Duch W, Matykiewicz P, and Pestian J, Neurolinguistic Approach to Natural Language Processing with Applications to Medical Text. Neural Networks 21(10), , 2008

19 Trajektorie umysłu Aktywność i synchronizacja pobudzeń przebiega różnymi drogami, w modelach możemy badać dynamikę tego procesu w czasie rozpatrywania pojęcia: za każdym razem kontekst + historia prowadzą do nieco innych aktywacji. Pojęcie = kategoria stanu mózgu, ale ten stan jest niepowtarzalny. Symbol = etykieta dla w miarę podobnych stanów. Każdy punkt reprezentuje tu rozkład aktywacji w 140 obszarach mózgu, wizualizacja zachowuje relacje podobieństwa, widać baseny atrakcji.

20 Mózg jako substrat W mózgu są tylko elektryczne impulsy, a nie obrazy czy dźwięki. Musimy się wszystkiego nauczyć, nawet tego, jak unikać synestezji, jak odróżniać od siebie modalności zmysłowe, czy słyszę czy czuję dotyk? Mózg jest substratem, w którym może powstać świat umysłu, labirynt wzajemnych aktywacji. Świadome wrażenia to cień neurodynamiki. Filozofia i psychologia opisuje naiwne wyobrażenia oparte na pojęciach nie przystających do rzeczywistości. Czy da się opisać werbalnie stany mózgu z subiektywnego punktu widzenia? Gdybyśmy mieli doskonały model mózgu, czy dałoby się przewidzieć jego działanie w każdym kontekście?

21 Myśl: czas, częstość, miejsce, energia Pasley et al. Reconstructing Speech from Human Auditory Cortex PLOS Biology 2012

22 Wiem 10 sekund wcześniej! C.S. Soon, M. Brass, H-J. Heinze & J-D. Haynes, Unconscious determinants of free decisions in the human brain. Nature Neuroscience, April There has been a long controversy as to whether subjectively 'free' decisions are determined by brain activity ahead of time. We found that the outcome of a decision can be encoded in brain activity of prefrontal and parietal cortex up to 10 sec before it enters awareness. This delay presumably reflects the operation of a network of high-level control areas that begin to prepare an upcoming decision long before it enters awareness.

23 Mózg i Ja Mózg ma mnie, nie ja mam mózg. To mózg widzi i czuje, wszystkie nasze wrażenia i myśli są jego wytworem. Wnioski biologów: Jesteśmy mechanicznymi siłami natury (A.R. Cashmore, PNAS 2010), wolna wola to kontynuacja wiary w witalizm. Nie jesteś niczym innym jak pęczkiem neuronów (F. Crick). Jesteś swoimi synapsami (J. LeDoux).

24 Od genów do neuronów Geny => Białka => Receptory, kanały jonowe, synapsy => własności neuronów, własności sieci => neurodynamika => fenotyp kognitywny, zaburzenia zachowania!

25 Od neuronów do zachowania Geny => Białka => Receptory, kanały jonowe, synapsy => własności neuronów, własności sieci => neurodynamika => fenotyp kognitywny, zaburzenia zachowania!

26 Czym jest świadomość? Czy warto zajmować się definicją świadomości? Tak, bez definicji nie wiemy o czym mówimy. Problem: świadomość używana jest w zbyt wielu znaczeniach, w różnych językach inaczej. Pojęcia silnie uwarunkowane kulturowo nie dają się łatwo zdefiniować, większość pojęć dających się bezpośrednio związać z działaniem w świecie jest słabo uwarunkowana kulturowo. Świadomość jest pojęciem silnie uwarunkowanym kulturowo. John Locke ( ): świadomość to percepcja tego, co dzieje się we własnym umyśle. WD: świadomość jest więc rezultatem możliwości posiadania wrażeń i posiadania przekonań, że się ma te wrażenia.

27 Kiedy powstają świadome wrażenia? Konieczna aktywność kory zmysłowej, np. V4=kolor, MT/V5=ruch. Strumienie wstępujące i zstępujące łączą się, tworząc stany rezonansowe. Co dzieje się gdy przepływ infromacji w jedną ze stron jest słaby? C. Gilbert, M. Sigman, Brain States: Top-Down Influences in Sensory Processing. Neuron 54(5), , 2007 Przetwarzanie informacji ze zmysłów w korze i wzgórzu podlega silnym wpływom "odgórnym", w których złożone hipotezy zmieniają procesy na niskim poziomie. Kora funkcjonuje jako system adaptacyjny, zmieniając aktywność pod wpływem uwagi, oczekiwań, zadań związanych z percepcją. Stany mózgu tworzą się przez interakcję pomiędzy wieloma obszarami, w tym modulację lokalnych mikro-obwodów przez sprzężenia zwrotne. Zakłócenia tego przepływu informacji mogą prowadzić do zaburzeń behawioralnych. Dehaene i inn, Conscious, preconscious, and subliminal processing. TCS 2006 Siła wpływu informacji wstępującej i uwaga (informacja zstępująca), dają 4 sytuacje, w których bodźce i uwaga są konieczne do świadomej percepcji.

28 Symulacja całego mózgu Czy możliwa jest symulacja całego mózgu lub budowa sztucznego mózgu w oparciu o elementy elektroniczne lub optyczne? Komplikacja mózgu jest wielka: 10 mld neuronów i 100 trylionów połączeń. Taka złożoność będzie osiągalna w symulacjach za parę lat! Wiemy dostatecznie dużo by zbudować symulator głównych struktur mózgu, rozwijanego przez interakcję z otoczeniem, uwzględniającego szczegóły neurobiologiczne w odpowiednio uproszczony sposób. Chociaż nie rozumiemy wszystkich szczegółów lotu ptaków, ale potrafimy budować samoloty; czy potrzebujemy wszystkich szczegółów budowy mózgu do budowy sztucznego? Kilka dużych projektów: mózg na memristorach (USA), globalny symulator mózgu (EU), neurochipy analogowe, komputery kwantowe. Niebezpieczeństw związanych z rozumieniem mózgu jest wiele … manipulacja, sterowanie zachowaniem, neuromarketing …

29 Dokąd to prowadzi? Czy proces modelowania zbiegnie się do czegoś autentycznego, czy tylko do sprytnego kalkulatora? Jak się ma symulacja myślenia do myślenia prawdziwego? Czy z cyfrowej chmury spadnie mokry deszcz? Czy przyszły AIBO będzie miał psi umysł, a przyszły Kismet jak David z filmu AI? Niemożliwe? Czego więc brakuje? Allan Turing: świadomość to źle zdefiniowana koncepcja; wystarczy dostatecznie dobrze imitować umysł by nim być! Czy taka imitacja będzie czymś świadoma swojego wewnętrznego świata, czy będzie zombi, wykonującym swój program? Wielu filozofów umysłu (Jackson, Nagel, Searle, Chalmers... ) próbowało wykazać, że jest tu jakiś magiczny czynnik... Nie mamy dobrych argumentów ograniczających możliwości maszyn.

30 Nauka Nie wolno tylko człowiekowi trwać w błędzie, nie usiłując się przekonać o tym, jaka jest prawda. Jan Paweł II, Przekroczyć próg nadziei, str Jak możemy się przekonać? Nauka: system otwarty, systematyczne próby podważania ustalonych przekonań, weryfikacja empiryczna, wyjaśnienia przyczyn, konsekwencje praktyczne. Czy można nie wierzyć w fizykę? Jeśli ktoś nie wie jak działa telefon i komputer nie powinien nic mówić o znacznie bardziej złożonych procesach biologicznych, o psychologii, naturze ludzkiej czy świadomości.

31 Sprzeczności Żeby uniknąć sprzeczności między nauką i wiarą teolodzy musieliby poznać neuronauki, być może zmienić niektóre interpretacje. Uczymy się wykorzystując to, co już wiemy. Pojęcia starożytne zostały przez naukę odrzucone, ale w teologii są nadal obecne; teolodzy będą więc oceniać naukę przez pryzmat pojęć jej obcych. Echa starożytnych poglądów: Katechizm, 1764: Nasz Pan wskazuje na serce człowieka jako na źródło, z którego wypływają uczucia. Z kontekstu nie wynika, że to metafora … psychologia i anatomia w tym stylu prowadzi do magicznego obrazu świata, parapsychologii. Przykład ze strony teologia.pl:... wpływem inteligentnych złych duchów można też wyjaśnić wiedzę niektórych dzieci twierdzących, że kiedyś żyły w innych miejscach, które potrafią dokładnie i w prawdziwy sposób opisać, chociaż nigdy tam nie były.

32 Mózgi i religijność Nikt nie może wysłużyć sobie pierwszej łaski, która znajduje się u początku nawrócenia. Wiara nie jest decyzją, którą można podjąć świadomie. D. Kapogiannis, A.K. Barbey, M. Su, G. Zamboni, F. Krueger, J. Grafman, Cognitive and neural foundations of religious belief. Proc Natl Acad Sci USA March 24; 106(12): 4876–4881. Schemat pozwalający na zrozumienie poznawczych i neuronalnych podstaw religijności. Badano reakcje dla 3 ważnych składowych religijności: poczucia obecności Boga w życiu (poddanie się woli bożej), emocji (Bóg wybacza, miłość i gniew – na zdjęciu r-MFG, l-MTG), wiedzy doktrynalnej, przekonań intelektualnych i doświadczenia własnego. fMRI lokalizuje te składowe religijności w obszarach odpowiedzialnych za intencje i emocje, teorię umysłu, abstrakcyjną semantykę i wyobraźnię. V. Saroglou, Religiousness as a Cultural Adaptation of Basic Traits: A Five- Factor Model Perspective. Personality & Social Psych. Rev 14, , 2010.

33 Religia i ekonomia Byt kształtuje świadomość: jest wyraźna korelacja między dochodami i religijnością. USA (i Singapur?) jest wyjątkiem, ale to jedyny kraj rozwinięty bez ubezpieczeń zdrowotnych.

34 Ewolucja W przesłaniu do Papieskiej Akademii Nauk (1996) Jan Paweł II zapewnił, iż ewolucyjna teorią powstania człowieka da się pogodzić z chrześcijańską koncepcją stworzenia. Stwierdzenie: teoria ewolucji jest czymś więcej niż hipotezą zostało wyrwane z kontekstu – dusza duchowa ma być z tej ewolucji wyłączona. Jeśli zamienić słowa duch i dusza na umysł to w metaforycznym sensie stwierdzenie człowiek to duch ucieleśniony, czyli dusza, która się wyraża poprzez ciało można uznać za zgodne z nauką. Mózg jest substratem, w którym mógł powstać niematerialny umysł. Umysł wyraża się przez ciało, jest skomplikowaną funkcją organizmu. Czy godność człowieka wymaga boskiej ingerencji? W całym znanym świecie człowiek ma największe możliwości rozwoju, rozbudowane życie wewnętrzne, jest niepowtarzalną jednostką, której wychowanie zajmuje bardzo długi okres czasu. Czy ateiści lub buddyści nie mają poczucia godności?

35 Ewolucja cd. Gatunki mogły ewoluować, doskonalić się, jednak autorem mądrości i celowości tych zmian był Stwórca. Niestety, człowiek jest marnie zaprojektowany… Neil H. Shubin, Nasze zimnokrwiste ciała. Świat Nauki 2/2009. Człowiek nie stoi poza ewolucją, pełne zrozumienie zarówno budowy ludzkiego organizmu jak i ludzkiej psychiki jest możliwe tylko w oparciu o perspektywę ewolucyjną. Czego można się było spodziewać po większym mózgu jeśli nie bardziej skomplikowanej psychiki? Od naczelnych do człowieka droga jest krótsza niż dla wielu gatunków. Złudną jest nadzieja, że nauka załamie się, nie wyjaśni zagadnień związanych z psychiką, świadomością, powstawaniem wrażeń, czy moralnością, i będzie można tam wcisnąć Boga i duszę.

36 Coraz ostrzej … F. Crick krótko przed śmiercią powiedział (Cashmore, 2010): Myślę, że moje życiowe decyzje były wynikiem procesów deterministycznych … Wyobraźnia zbudowana na błędnych podstawach nigdzie nas nie zaprowadzi. Anthony R. Cashmore, PNAS 107, , Jesteśmy mechanicznymi siłami natury. Wiara w wolną wolę podobna jest do wiary religijnej, jest to kontynuacja wiary w witalizm, odrzuconej 100 lat temu. Nie uważa tego za pesymistyczne, raczej otwiera drogę do postępu socjotechniki. Wszyscy jesteśmy niewinni, ale jeśli łamiemy prawo trzeba nas adekwatnie ukarać tak, by było to działanie wychowawcze.


Pobierz ppt "Neurony i dusza Włodzisław Duch Katedra Informatyki Stosowanej Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Toruń Google: W Duch Google: W Duch 3. Tydzień Mózgu (Brain."

Podobne prezentacje


Reklamy Google