Neurokognitywistyka WYKŁAD 5 Nowe metody badawcze III
advertisement
Neurokognitywistyka WYKŁADY 7-8 Problem istnienia świadomości i poczucia podmiotowości. Mechanizmy uwagi. Świadoma percepcja. Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego Instytut Biologii Doświadczalnej PAN Słowa i desygnaty • Większość pojęć bezpośrednio wiążących się z naszym działaniem w świecie zewnętrznym (opisujących to działanie) jest słabo uwarunkowana kulturowo („obiektywna”). • Wyrazy odnoszące się do tych pojęć obejmują taki sam, lub bardzo podobny zakres zewnętrznej rzeczywistości. N.p. koń, biegać, jeden, dwa, dzień, noc, drzewo. • Zastrzeżenia: • - różne narody różnie definiują nazwy n.p. kolorów pośrednich. Ten sam odcień fioletu może mieć nazwę nawiązującą do czerwieni lub koloru niebieskiego. • - w zakresie ważnym dla życia pojęcia mogą być rozbudowane (Eskimosi – nazwy śniegu, Arabowie – piasku). Wówczas pojęcie zbiorcze może nie istnieć. Pojęcia uwarunkowane kulturowo • Inaczej jest z pojęciami uwarunkowanymi kulturowo, n.p. odnoszącymi się do życia społecznego. • Pewne formy życia społecznego istnieją i mają nazwy tylko w niektórych kulturach. N.p. zależnie od kultury, „posag” wnosiła kobieta lub mężczyzna, albo nie było go wcale, należał się rodzicom mężczyzny lub kobiety, lub też młodej parze. • Zależnie od kultury, po ślubie posag mógł być własnością kobiety lub mężczyzny zawierających związek, lub też własnością wspólną pary. • Dlatego też, słowa odnoszące się do „darów weselnych” mogą oznaczać bardzo różne „desygnaty”. • To samo jest z takimi słowami jak n.p. „demokracja”. Stany wewnętrzne. • Także pojęcia definiujące nasze stany wewnętrzne, n.p. emocje są silnie uwarunkowane kulturowo. • Stany te są dostępne innym tylko pośrednio, poprzez wypowiadane słowa lub zachowania niewerbalne osoby je przeżywającej. • Pomimo, że emocje podstawowe są faktem biologicznym, ich określenia nie zawsze się pokrywają w różnych językach. • W związku z tym, w różnych kulturach słowa odnoszące się do niektórych emocji mogą mieć nie pokrywający się zakres. • . Czy można i czy warto definiować świadomość? • Definicja pojęcia „świadomość” jest silnie uwarunkowana kulturowo, a więc zależna od języka. • Pojęcia silnie uwarunkowane kulturowo nie dają się łatwo zdefiniować obiektywnie. • Czy warto więc zajmować się definicją „świadomości”? • Tak, bo introspekcyjnie wiemy, ze coś takiego istnieje, istnieje też poczucie własnego „ja”. • Te odczucia są dla nas bardzo ważne, a bez definicji nie jesteśmy w stanie o nich dyskutować. Świadomość z różnych perspektyw Problem semantyczny: słowo „świadomość” używane jest w bardzo wielu znaczeniach. W różnych dziedzinach aktywności ludzkiej i różnych językach słowo „świadomość” znaczy więc co innego. Tradycje: • Religijna • Filozoficzna • Neurofizjologiczna • Kognitywistyczna • Informatyczna/teorii komputerów • Każda z tych dziedzin ludzkiej aktywności daje inne definicje świadomości i inne odpowiedzi na pytanie o zakres jej istnienia. Niejednoznaczność pojęcia „świadomość”, religie i filozofia • Definicje religijne: świadomość jako własne „ja”, „dusza”. Tylko częściowo zależna, lub niezależna od organizmu fizjologicznego. „Podarowana” przez Boga, będąca cząstka Boga, będącą „odszczepieniem” od Boga, które chce wrócić do całości (pełnej swiadomości). Różne poglądy różnych religii. • Dualizm – powszechnie odrzucany w nauce. • Co ze świadomością zwierząt? • John Locke (1632-1704): świadomość to „nasza percepcja tego, co dzieje się w naszym własnym umyśle”. Zakres pojęcia „świadomość” w naukach biologicznych • Świadomość jako stan fizjologiczny (stan czuwania, „przytomność”, brak zaburzeń procesów fizjologicznych). • Przeciwieństwo snu, hibernacji, lecz także zaburzonej uwagi (braku koncentracji). • Świadomość jako stan układu nerwowego, w którym doświadcza on wrażeń zmysłowych opartych na pobudzeniach receptorów i jest świadomy, że wrażenia te dopływają ze świata zewnętrznego, spoza własnego „ja”. Spór o „qualia” • „Quale”, liczba mnoga „qualia”, to łaciński wyraz, oznaczający subiektywny aspekt (aspekty) świadomości i tego, co doświadczamy. • Pytanie: dlaczego nie jest tak, jak uważali behawioryści, że jesteśmy zlepkiem (sumą) odruchów? Dlaczego jesteśmy ŚWIADOMI dopływu bodźców ze świata zewnętrznego i własnego „ja”, które ten świat obserwuje? • Czy kiedy dwóch ludzi na pytanie o kolor obiektu odpowiada „czerwony”, to w swoim umyśle widzą to samo? Co z daltonistami? • Świadomość i wewnętrzny stan nie zależy wprost i jedynie od bodźców zewnętrznych, posiada aspekt subiektywny: „quale”. • Pytanie o „quale” świadomości jest jednym z najtrudniejszych do odpowiedzi naukowej. Świadomość naszej podmiotowości - odczucia • O naszej własnej podmiotowości myślimy zazwyczaj, że: • - w pełni uświadamiamy sobie nasze własne cele, dążenia i ich motywy; • - podmiotowość jest cechą „całego naszego organizmu”, a nie jego części; • - jest unitarna (jednorodna), w całym mózgu ma te same cele i kierunek; Podmiotowość organizmu • Każdy organizm jest bytem autonomicznym, mającym własny genom i realizującym własne (egoistyczne) cele i dążenia, a zatem (patrząc z punktu widzenia tego organizmu) mającym własną podmiotowość. • Byt biologiczny, który nie ma własnej „agendy” (nie realizuje własnych celów, nie dąży do podmiotowości), zostaje szybko wyeliminowany w toku ewolucji. • Te cele własne podlegają jednak wielorakim uzależnieniom i ograniczeniom ekologicznym. Paradoks podmiotowości • Prawie żaden organizm (z wyjątkiem niektórych bakterii) nie może istnieć bez interakcji z osobnikami (organizmami) własnego gatunku oraz innych gatunków, bezustannie wchodzi z nimi w interakcje (agonistyczne lub antagonistyczne). • Byt biologiczny, który z jakiegoś powodu jest niezwykle skuteczny w realizowaniu własnej podmiotowości, najczęściej powoduje katastrofę ekologiczną, w wyniku której sam ginie. Czysty egoizm bardzo szybko prowadzi do naruszenia własnych interesów (przykłady – komórki rakowe, zabójcze bakterie i wirusy). Paradoks organizmów wielokomórkowych • Organizmy jednokomórkowe: komórka jest organizmem i realizuje cele własne jednostki, należącej do jej gatunku. • U organizmów wielokomórkowych cele własne (podmiotowość) komórek – każda z nich ma komplet DNA i jest potencjalnie zdolna wytworzyć nowy organizm podlegają jednak wielorakim uzależnieniom i ograniczeniom na rzecz funkcji organizmu, który tworzą. • W tych interakcjach jednostka (komórka) musi poświęcić część swojej podmiotowości (na przykład utracić pewne funkcje, albo umrzeć wcześniej, niż inne komórki) dla realizacji celów całego organizmu. Cel i paradoks rozmnażania płciowego • Rozmnażanie płciowe występuje już od poziomu organizmów jednokomórkowych. • W wyniku rozmnażania płciowego w następnym pokoleniu powstaje nowy organizm, częściowo podobny zarówno do ojca, jak i matki, ale jednocześnie różny od każdego z nich. • Celem rozmnażania płciowego jest stałe tworzenie i podtrzymywanie zmienności, uniemożliwiającej wyspecjalizowanie się innych organizmów w atakowaniu organizmów pewnego, powtarzalnego typu (zjadanie, pasożytnictwo) do tego stopnia, że całkowicie je wytępią. • Paradoks: Rozmnażanie płciowe przekreśla jeden z celów w pełni podmiotowego organizmu: pełną kontynuację trwania zestawu genów konkretnego osobnika. Ograniczona podmiotowość neuronów • Neurony są komórkami wyspecjalizowanymi w przetwarzaniu informacji i sterowaniu zachowaniem, a więc silnie wpływającymi na realizację podmiotowości organizmu. • Jednak neurony są komórkami, które utraciły zdolność podziałów, a więc są „ślepą uliczką”, jeśli idzie o przekazywanie informacji genetycznej w nich zawartej. • Jest to fundamentalne ograniczenie ich podmiotowości. Czy struktura i funkcje mózgu w pełni wyjaśniają nasze zachowanie? • Mózg jest organem niezbędnym do świadomego myślenia, a zatem i do zaistnienia świadomości naszej podmiotowości. • Mózg służy do przyjmowania, integrowania, oceniania informacji ze środowiska, generowania stanów emocjonalnych (wywołanych doznaniami zewnętrznymi lub stanami wewnętrznymi), generowania stanów własnej woli (uświadomionych lub nie) i generowania aktów ruchowych. • Mózg nie istnieje sam dla siebie, jest organem naszego ciała. Ciało i mózg wzajemnie na siebie wpływają. • Nie tylko mózg i cały organizm, ale i środowisko (biologiczne, społeczne) nieustannie na siebie wpływają, kształtują się. Czy cała aktywność naszego układu nerwowego jest uświadomiona? • Najprostsze odruchy, takie jak odruch kolanowy i inne odruchy posturalne (utrzymania równowagi ciała) występują w rdzeniu kręgowym izolowanym od mózgu. • Mogą one skutecznie działać całkowicie poza naszą świadomością, choć mogą też być uświadamiane, gdy tego chcemy. Definicja kognitywistów • Świadomość jest procesem zachodzącym w systemach zdolnych do odbierania wrażeń zmysłowych i posiadania przekonań wewnętrznych, że się ma wrażenia. • Nie ma znaczenia, z czego zbudowany jest system świadomy, ani jak powstał. • Czy systemy sztucznie wytworzone (n.p. elektroniczne) mogą mieć świadomość? Według kognitywistów – tak. Teoria umysłu • Posiadanie „teorii umysłu” oznacza posiadanie poczucia własnego „ja”, rozumienie różnicy między odbiciem (obrazem, wrażeniem) a realnym zjawiskiem. Zakłada to posiadanie bardzo wysokiego stopnia świadomości. • Ten stopień świadomości osiągają człowiek i niewiele gatunków zwierząt. • „Test czerwonej kropki”. Rozpoznawanie własnego odbicia w lustrze jako „ja”. • Pozytywnie przeszli: ludzie w wieku powyżej 2 lata, małpy człekokształtne, słonie, delfiny, sroki i inne ptaki krukowate. • Negatywnie: pawiany, makaki, psy, koty. • Jednak gatunki wyżej wymienione (i wiele innych) z całą pewnością rozumieją intencje działania innych osobników - własnego i innych gatunków. Warunki konieczne do powstania wrażeń świadomych: Po pierwsze, system musi odbierać bodźce zewnętrzne. • - system musi mieć (móc stworzyć) wewnętrzny model istotnych dla niego stanów środowiska zewnętrznego; • - ten model (stany wewnętrzne) musi mieć dostatecznie złożoną strukturę; założenie stopniowania świadomości; • - system musi być zdolny do podejmowania działań na podstawie analizy stanów wewnętrznych lub w związku z nimi; • - szczególnym przypadkiem jest zdolność do narracji wewnętrznej, „strumień świadomości” luźno związany z bodźcami ze świata zewnętrznego. Czy stan taki wymaga jednak wcześniejszego kontaktu z bodźcami zewnętrznymi? • - z założenia możliwe jest całkowite oderwanie procesów mentalnych od bodźców zewnętrznych – halucynacje, wizje. Weryfikacja prawdziwości definicji kognitywistów Należy: - zaprojektować system nieożywiony podobny do mózgu; - wykazać, że z powodu samej swojej konstrukcji (sposobu budowy) musi myśleć i być świadomy zachodzących w nim procesów; - spróbować podważyć jego przekonania, oszukać go. Na razie, (podobno) udało się odwzorować główne interakcje zachodzące w ciągu kilku sekund w mózgu dziesięciokrotnie mniejszym od ludzkiego (mniej więcej wielkości mózgu kota). Spełnia to częściowo warunek 1 Jednak zajęło to zespołowi największych i najszybszych komputerów wiele godzin. Taki sztuczny system działa więc za wolno, żeby mógł spełnić pozostałe warunki. Stany świadomości: stopniowany kontakt ze światem zewnętrznym • Gdy jesteśmy aktywni, średnim stanem naszej świadomości jest spokojne czuwanie. • Jest też stopień podwyższonej aktywności: koncentracja uwagi na pewnym zakresie bodźców. • I stopień niższy – brak koncentracji na czymkolwiek, półsenność, granica drzemki. • Średnio trzecią część życia spędzamy w stanie zwanym snem, kiedy to nasz kontakt ze światem zewnętrznym jest silnie ograniczony. Stan ten nie jest jednorodny, ma różne fazy • W fazie REM na krótko całkowicie zrywamy kontakt rzeczywistością zewnętrzną. Czy wówczas tracimy świadomość, czy jest ona skierowana do wewnątrz? Dlaczego na przemian śpimy i czuwamy? • Dawniej sądzono, że czuwanie jest wywołane napływem bodźców zewnętrznych, a bez nich bylibyśmy w stanie półsenności (drzemki) lub snu. • To właśnie bodźce ze świata zewnętrznego oraz niektóre sygnały wewnętrzne (n.p. głód, ból) miały sprawiać, że wybudzamy się i jesteśmy świadomi. Twierdzono, że gdy bodźce ze świata zewnętrznego docierają do kory, to wyrywają nas z naturalnego stanu drzemki. • Obecnie są jednoznaczne dowody na to, że wszystkie stany świadomości wymagają aktywnej regulacji pewnych procesów w układzie nerwowym. Znaczy to, że w sen zapadamy aktywnie, a nie biernie Neurobiologia świadomości TWÓR SIATKOWATY PNIA MÓZGU • Cykl snu i czuwania obserwujemy zarówno u bezkręgowców i kręgowców. Molekularny zegar biologiczny • U kręgowców generatorem wszystkich stanów ogólnej aktywności: czuwania, snu, spokojnej aktywności lub pełnej koncentracji jest twór siatkowaty pnia mózgu. • Twór siatkowaty jest również silnie zaangażowany w regulację aktywności stereotypowych, powtarzalnych, cyklicznych (n.p. chodzenie, żucie pokarmu, kontrola oddawania moczu i kału, aktywność seksualna). • Komórki tworu siatkowatego są rozproszone, lecz silnie połączone ze sobą. Układ ten daje liczne, rozgałęzione projekcje do całego mózgu i rdzenia kręgowego. Różne jego części pobudzają lub hamują aktywność całego mózgu lub jego dużych obszarów. Twór siatkowaty – najstarsza struktura integrująca zachowanie Twór siatkowaty to luźna grupa komórek ciągnąca się w grzbietowej części pnia mózgu od rdzenia kręgowego aż po międzymózgowie. Poprzez swoje połączenia wstępujące i zstępujące TS reguluje zarówno pobudzenie wyższych struktur, jak i tonus mięśni. Ma też kluczowe znaczenie dla regulacji snu i czuwania. • Rozproszone komórki układu siatkowatego pnia mózgu odgrywają zasadniczą rolę w kontroli stanu pobudzenia i świadomości (kolor żółty – część hamująca; brązowy - pobudzająca). Elementy tego układu istnieją u wszystkich kręgowców. Odmienne skutki uszkodzenia przedniej i tylnej części tworu siatkowatego • W przypadku uszkodzenia rdzenia kręgowego na granicy z rdzeniem przedłużonym, mózgowie ma ciągle dostęp do wszystkich zmysłów, łącznie ze zmysłem dotyku w obszarze głowy. Człowiek/zwierzę jest sparaliżowane, ale wykazuje normalną aktywność mózgu i rytm dobowy. • Jeśli jednak uszkodzeniu uległa także tylna część układu siatkowatego, to izolowane mózgowie cały czas pozostaje w stanie czuwania, co możemy stwierdzić wykonując EEG, lub obserwując ruchy oczu. • Natomiast w przypadku uszkodzenia tworu siatkowatego leżącego powyżej (do przodu), pod górnymi i dolnymi wzgórkami śródmózgowia, na przykład przez wylew krwi, mózg zapada w śpiączkę. Wnioski: Neurofizjologia odkryła, że stany czuwania i snu zależą tylko warunkowo od bodźców zewnętrznych i ich przetwarzania. Oba te stany są aktywnie wzbudzane przez przeciwstawną aktywność części przedniej i tylnej tworu siatkowatego pnia mózgu. Bodźce zewnętrzne docierające przez połączenia z innymi strukturami wpływają na te stany modulująco. Zatem stany świadomości zależą od aktywności pewnych starych struktur mózgu. Sen zwierząt • Geny „zegara okołodobowego” o są obecne u zwierząt i roślin. • Większość bezkręgowców ma wyraźny cykl okołodobowy, z okresami spoczynku i aktywności. • Stwierdzono też , że wiele gatunków ryb, na przykład na rafach, nocą ukrywa się w szczelinach i załomach rafy lub leży na dnie bez ruchu. W tym stanie można je dotknąć nie wywołując reakcji, ale już po chwili ponowne dotknięcie wywołuje gwałtowną reakcję. • Inne ryby co noc budują śluzowy kokon, w którym są bezpieczne od drapieżników i pozostają w im bez ruchu. • Uznaje się zatem, że ryby śpią i czuwają. • Gady, nawet pozostając w bezruchu, na przemian mają otwarte i zamknięte oczy - śpią i czuwają. • Nie ma wątpliwości, że cykl snu i czuwania jest obecny u ptaków i ssaków. • Wiele ptaków przelotnych, a także delfiny i niektóre inne ssaki potrafią spać na przemian lewą i prawą połową mózgu. Aktywność okołodobowa • U kręgowców zmiany stanów świadomości w związku z rytmem dnia i nocy są powszechne. • W podwzgórzu kręgowców istnieje zegar, narzucający około 24-godzinny cykl sen/czuwanie. • Wpływ na cykl sen/czuwanie mają substancje chemiczne uwalniane w naszym organizmie. Najlepiej poznanym modulatorem zegara biologicznego jest melatonina, wydzielana przez szyszynkę (część nadwzgórza), która jest wydzielana w ciemności i ułatwia zapadanie w sen. • Mechanizm ten jest pod kontrolą układu wzrokowego • Neurony układu serotoninergicznego w mózgu również biorą udział w regulowaniu procesów zapadania w sen i wybudzania z niego. Wewnętrzny rytm dobowy i sterująca nim wzrokowa projekcja do podwzgórza. Leżące tuż nad skrzyżowaniem nerwów wzrokowych jądro nadskrzyżowaniowe podwzgórza (SCN) wytwarza własny (endogenny) rytm naprzemiennej ekspresji dwóch genów, trwający w przybliżeniu 24 godziny Ekspresja jednego z genów sprawia, że podwzgórze aktywuje ośrodek czuwania w pniu mózgu, drugiego – nie wpływa na niego. Informacja wzrokowa z siatkówki dostosowuje rytm podwzgórzowy do rytmu dnia i nocy. Ponadto, rytmem dobowym sterują inne jądra podwzgórza, jedno z jąder wzgórza i szyszynka. Tworzą one połączony układ. Oreksyna, peptyd czuwania • W roku 1998 dwa niezależne zespoły naukowców doniosły o ważnej roli tego neuropeptydu wydzielanego przez grzbietowo-boczną część podwzgórza. Już wcześniej Steriade odkrył, że podrażnienie tylnej część podwzgórza powoduje wybudzenie ze snu. • Został on nazwany hypokretyną albo oreksyną. Komórki wydzielające oreksynę wysyłają projekcję do jąder cholinergicznych i noradrenergicznychpnia mózgu i pobudzają je, podtrzymując czuwanie. • Aktywność tych komórek jest szczególnie niska w stanie snu paradoksalnego. • Niedobór oreksyny wywołuje napady niekontrolowanej senności – narkolepsję. • Podanie oreksyny w spreju do nosa znosi efekt niewyspania. Sen REM, pamięć, uczenie się • Aktywność niektórych rejonów mózgu jest znacznie większa podczas snu paradoksalnego (faza REM) niż podczas czuwania. • Badania (zarówno na ludziach i zwierzętach) dowodzą, że faza snu REM ma udział w konsolidacji pamięci i procesie uczenia się. • Badania EEG na ludziach wskazują na to, że w czasie fazy REM następuje ponowna wymiana informacji między hipokampem a korą, odrzucenie błędnych i nieistotnych skojarzeń z ostatniego okresu, a utrwalenie zapisu ważnych informacji. • Zagadka: dlaczego nie możemy w pełni skonsolidować pamięci trwałej czuwając (pozostając w kontakcie z rzeczywistością zewnętrzną)? • Usuwanie produktów metabolizmu i uzupełnianie rezerw mózgu w fazie REM. Uwaga: selektywny kontakt ze światem zewnętrznym • Kiedy spokojnie czuwamy, zazwyczaj nie jesteśmy skoncentrowani na niczym w szczególności, nie wyróżniamy żadnych bodźców, ani też nie staramy się szczególnie monitorować żadnego z nich. Fale alfa. • Jednak czuwając, możemy to robić w pełnej koncentracji, maksymalizując dopływ bodźców ze wszelkich źródeł. • Możemy się też skoncentrować na analizie pewnego zakresu bodźców i pomijać inne. Mechanizmy obu procesów uwagi są odmienne. System kontroli uwagi • Ogólna i selektywna uwaga jest kontrolowana przez rozległy system struktur: - układ siateczkowaty pnia mózgu, - jądra pnia mózgu produkujące noradrenalinę, serotoninę i acetylocholinę, - podwzgórze, - wzgórze - korę mózgu Struktury te są powiązane systemem połączeń i wpływów - pobudzających i hamujących, które umożliwiają zarówno ustalenie ogólnego poziomu percepcji, jak i ukierunkowanie uwagi i odcięcie bodźców nieistotnych. Układ ten jest ciągle jeszcze nie jest do końca poznany. Wyspecjalizowane projekcje pnia mózgu • W pniu mózgu wyróżniamy obszary zawierające komórki o specyficznych neuroprzekaźnikach: • - rozproszone jądro konarowo-mostowe zawiera neurony cholinergiczne (neurotransmiter - acetylocholina); • - położone w linii pośrodkowej jądra szwu (kilka) jako jedyne w ośrodkowym układzie nerwowym zawierają neurony serotonergiczne (serotonina); • - zwarte, małe jądra miejsca sinawego są jedynymi neuronami noradrenergicznymi ośrodkowego układu nerwowego unerwiającymi mózgowie. Sąsiednie jądra unerwiają rdzeń kręgowy. • Wszystkie trzy typy neuronów unerwiają i mózg i rdzeń kręgowy. Noradrenalina (NA) • Noradrenalina jest syntezowana przez neurony jedynie kilku jąder pnia mózgu znajdujących się na terenie mostu, w pobliżu tylnej granicy śródmózgowia. • Najważniejsze z nich są jądra miejsca sinawego, (locus coeruleus), opisane jeszcze w XVIII wieku, gdyż zawierają niebieskawy pigment. • Wydzielanie noradrenaliny A6- Locus coeruleus, powoduje silne wzbudzenie projekcja do mózgu ogólne i koncentrację uwagi, A7 – jądra wysyłajace obniża też odczuwanie bólu. A5, projekcje do • Noradrenalina wydzielana jest rdzenia kręgowego także podczas snu paradoksalnego. Noradrenalina Układ noradrenergiczny • • • • • Neurony jądra miejsca sinawego (locus coeruleus) wysyłają niezwykle rozgałęzione aksony do wszystkich struktur mózgu. Podążają one przez wiązkę aksonów zwaną „przyśrodkowy pęczek przodomózgowia”. Z kolej bardzo wiele struktur mózgu bezpośrednio lub pośrednio wpływa na aktywność tego jądra. Wydzielanie noradrenaliny powoduje silne wzbudzenie ogólne i koncentrację uwagi, obniża także odczuwanie bólu. Noradrenalina wydzielana jest także w podczas snu paradoksalnego. Amfetamina działa na receptory noradrenaliny w mózgu. Wynaleziono ją w czasie II Wojny Światowej, dawano ją pilotom wojskowym wykonującym długie loty. Powoduje uzależnienia i uszkodzenia mózgu. Serotonina • Serotonina wydzielana jest jedynie przez neurony kilku jader szwu, leżące w linii pośrodkowej pnia mózgu. Ma działanie uspokajające i hamujące emocje. • Zmniejszenie jej wydzielania wzmaga aktywność mózgu, a jednocześnie pobudza lęk. • Poza układem nerwowym serotonina występuje w płytkach krwi (inicjuje krzepnięcie krwi) i komórkach tucznych jelit (kontrola motoryki i wydzielania). Acetylocholina • Acetylocholina jest również wydzielana w kilku jądrach leżących w pniu mózgu i u podstawy przodomózgowia. • Jej wydzielanie podnosi poziom czuwania, wzmaga koncentrację uwagi i pozwala na jej długie skupienie. • Wzmożenie wydzielania acetylocholiny przez nikotynę jest efektem, którego pożądają palacze. • Jądro międzykonarowe pnia mózgowia daje projekcję do wzgórza. • Jądro podstawne mózgu daje projekcję do kory mózgu Neuroprzekaźniki wpływające na poziom czuwania - podsumowanie • Kolor zielonynoradrenalina (czuwanie) i serotonina (relaks) • Kolor niebieski – dopamina (zadowolenie, rozkosz) • Kolor różowy – oreksyna (stan czuwania) • Ponadto na procesy uwagi silnie wpływa acetylocholina (koncentracja uwagi), także wydzielana przez jądra podstawy mózgu Wyższe piętra regulacji uwagi • Na jeszcze wyższym piętrze jądro siateczkowate wzgórza selektywnie hamuje przepływ pewnych (nieistotnych) informacji między wzgórzem i korą. Kora mózgu aktywnie ukierunkowuje uwagę. • Aktywność kory czołowej może skupić uwagę celowo (na skutek podjętej w umyśle decyzji) na pewnej klasie bodźców, zupełnie blokując analizę innych bodźców. • Eksperymenty z poleceniem liczenia samochodów na ulicy, albo obserwacji strzelania gola podczas gdy obok działy się niezwykłe rzeczy. Większość ludzi, gdy byli skoncentrowani na liczeniu, obserwacji nie zauważała tego. • Niektórzy ludzie potrafią się skoncentrować tak dalece na pewnej klasie bodźców, że nie zauważają większości bodźców ze świata zewnętrznego (Maria Skłodowska-Curie, zakochani). Czy świadomość „ja” jest funkcją kory czołowej? • Zanim uświadomimy sobie, że chcemy coś zrobić i co to jest, w przedczołowych płatach mózgu muszą powstać plany działania. Ma to związek z mechanizmami tzw. pamięci prospektywnej. • Analizując aktywność EEG tych obszarów, można w niektórych (prostych) przypadkach przewidzieć, jaką decyzję podejmie człowiek, na parę sekund wcześniej, zanim on sam uświadomi sobie, co chce zrobić. • Mózg (u ssaków w szczególności jego kora), podejmuje wiele decyzji, jednocześnie tworząc reprezentację „ja” pozwalającą lepiej wyodrębnić organizm od środowiska i przypisuje wszelkie decyzje działania własnemu „ja” jako czynnikowi sprawczemu. Krytyka poglądu, że świadomość to funkcja kory czołowej • Czy wobec tego wolna wola to iluzja, wynikła z niewiedzy o naszych procesach nieświadomych? • Krytyka 1: przypadek Phineasa Gage. Jednostronne zniszczenie kory czołowej) zmieniło charakter człowieka, ale nie zniosło poczucia jego świadomości. • Krytyka 2: skutki lobotomii (odrzucona obecnie metoda leczenia zaburzeń psychicznych przez obustronną amputację płatów czołowych). Lobotomia powoduje znaczne ograniczenie świadomych potrzeb i poczucia sprawstwa działania. „Człowiek – roślina”. Jednak świadomość pozostaje. • Krytyka 3: ptaki nie mają kory przedczołowej. Czyżby nie miały świadomości? Wiedza o zachowaniu krukowatych przeczy temu. Skupienie uwagi na całości lub szczegółach aktywuje różne części kory mózgu, ale nie korę czołową. Badanie fMRI • W zależności od tego, czy kierujemy uwagę na szczegóły całości (literki D, przekrój A) czy na znaczenie symboliczne całego wzorca (Litera L, przekrój B), aktywują się odmienne struktury mózgu. • • A- aktywacja kory wzrokowej po stronie prawej, przeciwnej do tej, po której prezentowany był rysunek. B – aktywacja okolicy Wernickego, jednej z dwóch okolic mowy, integrującej bodźce różnych modalności. Okolica ta leży zawsze tylko w lewej półkuli. Kora tylnej części zakrętu obręczy utrzymuje uwagę na raz wybranym obiekcie • Okolica ta jest włączona w wiele różnych procesów zachodzących w układzie nerwowym. • Między innymi, jest bardzo aktywna, gdy utrzymujemy uwagę na jednym obiekcie, a obniża aktywność, gdy zmieniamy obiekt, na którym koncentrujemy uwagę. Jak zdobywamy wiedzę • Ucząc się, oprócz poznawania faktów, budujemy hipotezy o związkach między faktami, które znamy oraz o stopniu ważności różnych faktów i ich powiązań. • W taką „siatkę pojęciową” „łowimy” nowe fakty i łączymy je w całość z poprzednio poznanymi. • W sensie dosłownym: budujemy (konstruujemy) swoją wiedzę. A także” uczymy się uczenia. • Proces uczenia usprawnia się i przyspiesza, gdy rozszerzamy (powiększamy) zakres powiązanych faktów - naszą siatkę pojęciową. Dewiza kognitywistyki: trzeba wiedzieć, czego się szuka, żeby to znaleźć • Wiedza wymaga znajomości faktów, ale nie jest kolekcją oderwanych faktów. Aby zdobyć wiedzę, nie wystarczy kolekcjonować fakty, choć bez nich nie ma wiedzy. • Nabywanie wiedzy wymaga budowania sieci powiązań kategorii poznawczych, dotyczących zbiorów faktów i ich współzależności. • Jeśli nie mamy siatki pojęć i wiedzy o związkach między pojęciami, to nie jesteśmy w stanie zaklasyfikować nowych faktów, ani powiązać ich z poprzednio poznanymi. • Proces uczenia się nie jest możliwy bez tworzenia siatki pojęciowej i tworzenia „hipotez” na temat rzeczywistości. • Bywa jednak, że taka sitka pojęciowa, oderwana od faktów, zastępuje rzeczywistość. „Fantasy” zamiast wiedzy. System pojęć umożliwia dostrzeżenie nowych faktów • Siatka pojęciowa – zespół hipotez dotyczących związków między faktami i stopnia ważności różnych faktów pozwala nam weryfikować, czy nowe fakty przylegają do wypracowanej przez nas siatki, czy nie. • Jeśli nie mamy wypracowanego systemu pojęć, to znajdujemy jedynie kolejne oderwane od siebie fakty, z których tworzymy nielogiczne wyobrażania o świecie. • Droga nauki to nie tylko i nie przede wszystkim zbieranie faktów, ale i wyjaśnianie ich związków z innymi faktami. • Wielokrotnie postęp naukowy wymagał tworzenia nowych pojęć (atom, elektron, kwant, gen, komórka, neuron, ssaki naczelne). Dopiero wtedy ujawniały się nowe fakty. Wcześniej nikt nie dostrzegał pewnych zjawisk i ich związków. Jak błędna siatka pojęć wpływa na złe zrozumienie zależności. Klasyfikacja zwierząt i roślin z chińskiej encyklopedii (X wiek). Rośliny i zwierzęta dzielą się na następujące 14 klas: • (a) te, które należą do Cesarza, • (b) zabalsamowane, • (c) wytresowane, • (d) ssące prosięta, • (e) syreny, • (f) zwierzęta fantastyczne, • (g) bezpańskie psy, • (h) te, które nie mieszczą się w tej klasyfikacji, • (i) te, które trzęsą się, jakby były szalone, • (j) niezliczone, • (k) te, które namalowano bardzo cienkim pędzelkiem z sierści wielbłąda, • (l) inne, • (m) te, które przed chwilą stłukły wazon, • (n) te, które z daleka wyglądają jak muchy. To tylko jedyna z klasyfikacji hamujących zrozumienie • Podział z chińskiej encyklopedii został tu przytoczony po to, by wykazać jak wielkie znaczenie dla poznania i zrozumienia ma wybór spójnego i prawidłowego kryterium podziału. • Klasyfikacja zwierząt wprowadzona przez Arystotelesa, a używana w Europie do XVII wieku nie była lepsza. N.p. przez wieki wszyscy uważali, że wieloryb jest rybą. • Protesty, gdy Linneusz, a potem Darwin, zaklasyfikowali człowieka do ssaków naczelnych. • Współczesny podział zwierzat na pożyteczne i szkodliwe lub miłe (futrzaki) i obrzydliwe (szczury, gady, robactwo) też nie jest bardziej trafny i tak samo zaburza i percepcję i zdolność rozumienia. Inne przykłady fałszywych podziałów: rasy ludzkie • Jeszcze na początku XX wieku naukowcy niemieccy i amerykańscy zastanawiali się, czy Afrykanie są tym samym gatunkiem, co Homo sapiens. Odpowiedź negatywna była uzasadnieniem kolonializmu. Wyróżniano rasy ludzkie białą, żółtą, czerwoną i czarną. Był to wówczas podział naukowy. • W rzeczywistości: • - czarni Afrykanie są genetycznie bardziej różnorodni, niż wszyscy pozostali ludzie na ziemi („tworzą najwięcej ras”). • - czarne plemiona z południa Azji mają inną strukturę genetyczną, niż większość Afrykanów. • - biali są genetycznie bliżsi czarnym z Afryki, niż żółtym. • - Indianie amerykańscy są bardzo bliscy genetycznie „żółtym” mieszkańcom wschodniej Syberii. • Fikcja „czystych narodowości”. Ludzie stale wędrowali i wojowali, prawie wszędzie przeważają „rasowi mieszańcy”. Nie-Afrykanie jako mieszańcy gatunkowi • Osiągnięcia biologii molekularnej umożliwiły analizę DNA wydobytego z kości neandertalczyków sprzed 60-90 tysięcy lat. • Neandertalczyk jest uznawany za odrębny gatunek hominidów, który opuścił Afrykę co najmniej 200 tysięcy lat temu (Homo sapiens - 40-50 tys.) • Wszyscy ludzie współcześni wywodzący się z ludów żyjących poza Afryka maja pewien procent (3-5%) genów neandertalczyka. Nie mają ich Afrykanie. • Do krzyżowania doszło prawdopodobnie na Bliskim Wschodzie podczas pierwotnej migracji H. sapiens. Niebezpieczeństwo nadmiaru faktów i fałszywej świadomości. • Obecnie przeżywamy zalew faktów (lub przekazów kłamliwych) podawanych bez związku ze sobą. Przewaga percepcji nad i kognitywną refleksją. • Zalew nieistotnych faktów ogłupia. Próba napicia się z pompy strażackiej. Dotyczy to także nauki. • Z drugiej strony: politycy, wyznawcy różnych religii i biznesmeni celowo zwracają uwagę na nieistotne fakty i sugerują fałszywe związki faktów. Celowo tworzą fałszywe stereotypy i odwracają uwagę od niewygodnych faktów. • Łatwość dostępu do informacji często pogarsza, a nie polepsza sytuację. Kłamstwo • Czy poza człowiekiem przedstawiciele innych gatunków też kłamią? Zależy to od definicji tego słowa. • Cechy kłamstwa, definicja kognitywna : • - kłamiący posiada „teorię umysłu” – uświadomioną hipotezę na temat tego, co pomyśli i zrobi druga strona, gdy coś usłyszy/ zobaczy/poczuje. • - kłamiący świadomie manipuluje informacją o rzeczywistości tak, by manipulowany postąpił w sposób przez niego pożądany, a niezgodny z jego chęciami/potrzebami/interesami; • - sprawca świadomie wysyła sygnały (mówi, stwarza sytuację) powodujące powstanie błędnego obrazu rzeczywistości i wynikającą z tego zmianę zachowania drugiej strony, na inne, niż gdyby miała ona prawdziwy ogląd sytuacji. Lista potencjalnych kłamców jest krótka. • Przypadek niewątpliwy: człowiek • Młody szympans, otwieranie pojemnika z pokarmem, oszukiwanie przywódcy. Przykłady dyskusyjne • Sokół wędrowny i kaczki • Podział zadań w grupie lwic skradających się do ofiary Czy drapieżniki mają „teorię umysłu” ofiary, czy tylko kopiują przypadkowo odkryte skuteczne zachowanie? Dlaczego kobietom łatwiej jest kłamać? • Wyjaśniono to ostatnio na podstawie badań metodą MRI. • W mózgu kłamiącego mężczyzny aktywowane są jednocześnie struktury o których wiadomo, że „mówią prawdę” (reagują na bodźce zewnętrzne i generują prawdziwy obraz sytuacji) i inne struktury płata czołowego wytwarzające kontrhipotezę (fałszywy obraz), która musi zablokować hipotezę (obraz) prawdziwą. Stwarza to duże napięcie emocjonalne i wymaga wielu wysiłków • Kłamiące kobiety prawie wcale nie aktywują struktur „prawdziwej hipotezy”, wobec tego kontr-hipoteza fałszywy obraz jest prezentowana bez konfliktu wewnętrznego i wysiłku. • Wniosek: kobiety bardziej utożsamiają się ze swoją stroną kognitywną, a mężczyźni z obrazem świata zewnętrznego. Człowiek jest istotą społeczną • Człowiek jest istotą społeczną, musi należeć do jakiejś grupy. • Nie można się nauczyć mówić, nie będąc członkiem grupy. • Ogromna ilość wiedzy jest przekazywana, jako doświadczenie grupowe. • Oznacza to konieczność przyjęcia, w dużej mierze na wiarę, punktu widzenia grupy, do której się należy. • Grupa zawsze w jakimś stopniu KREUJE rzeczywistość, stwarza struktury kognitywne ją opisujące. R\edukuje też podmiotowość osób (karze i nagradza pewne arbitralnie wybrane zachowania). • Czym bardziej złożona sytuacja, tym bardziej polegamy na grupie i bardziej jej zawierzamy. • Grupa bez przywódcy jest tłumem. To przywódcy w największej mierze kreują mity społeczne i każą w nie wierzyć członkom grupy. Socjopaci/psychopaci • Niektórzy ludzie potrafią wywierać na innych taki wpływ, że stają się dla nich najwyższym autorytetem, a osoby im podporządkowane przestają samodzielnie myśleć, kontrolować własne życie i realizować własne potrzeby, a zaczynają ślepo realizować polecenia przywódcy. • Gdy przywódca ma ciężko zaburzoną osobowość, prowadzi to do wielkich tragedii. Ci, którzy takie tragedie przeżyli, często nie mogą potem zrozumieć samych siebie: jak mogli się dać namówić na tak bezsensowne działanie, groźne dla nich samych i innych. Pytania • Co wiesz o neurobiologicznych mechanizmach warunkujących stany świadomości i uwagi? • Jak neurokognitywistyka opisuje procesy świadomej percepcji i budowy wiedzy? • Co sądzisz o możliwości budowy przez człowieka układów nie-biologicznych, posiadających świadomość?
