Jak reprezentowane s* poj*cia w mózgu i co z tego

Człowiek: istota
(nie w pełni) wirtualna
Włodzisław Duch
Katedra Informatyki Stosowanej UMK
School of Comp. Engineering,
Nanyang Technological University, Singapur
Google: W Duch
Wrocław 2-3.12.2011
Plan
•
•
•
•
•
•
•
•
Świat realny i świat poznawalny.
Neuronalny determinizm.
Co i skąd o sobie wiemy?
Procesy w mózgu i ich konceptualizacja.
Języki i obrazy, język i ciało.
Neurobrazowanie – co widać w mózgu?
Trajektorie umysłu.
Wpływ technologii na nasz wirtualny świat.
To umysł się porusza …
I Patriarcha Bodidharma:
Umysł, który jest naszą prawdziwą naturą … reagując na okoliczności
przekształca się w mentalne zdarzenia.
Chiński tekst (początek 13 wieku):
Szósty Patriarcha Hui-Neng przybył do świątyni.
Wiatr trzepotał świątynną chorągwią.
Dwaj mnisi spierali się o to.
Jeden mówił, że wiatr się porusza.
Drugi mówił, że chorągiew się porusza.
Daremnie przekonywali się nawzajem.
Patriarcha powiedział:
To nie wiatr. To nie chorągiew.
To wasz umysł jest tym, co się porusza.
Idealiści?
Biskup George Berkeley (1685-1753): teorie filozofów
prowadzą do sceptycyzmu i ateizmu.
Gorąco i zimno, słodycz i gorycz, kolory i dźwięki
nie istnieją poza umysłem.
„Esse est percipi", istnienie rzeczy
oznacza ich postrzeganie.
Czy zapach jest w róży czy w umyśle?
Czy róża pachnie gdy nikogo nie ma w pobliżu?
Wydzielanie cząsteczek chemicznych to nie zapach.
Czy w lesie, w którym nikogo nie ma, padające drzewo wydaje dźwięk?
Stawiamy się od razu w sytuacji obserwatora, który by ten dźwięk usłyszał, ale
w lesie nikogo nie ma! To zdarzenie nie istnieje w wirtualnym świecie umysłu.
Nasza wirtualna rzeczywistość: zespół wrażeń zmysłowych w umysłach,
bez bezpośredniego związku z rzeczywistością.
Zrozumieć umysł
Potrzebna jest refleksja nad rzeczywistością, a nie plątanie się w
wyobrażeniach, które z rzeczywistością mają niewiele wspólnego.
I Przykazanie: Nie będziesz miał cudzych bogów przede Mną.
Jahwe (Jestem, który jestem).
Refleksja wymaga by najpierw poznać , co o rzeczywistości wiadomo.
Moje zadanie: pokazać, co wiemy na temat procesów poznawczych, jak je
ujmować w sposób pojęciowy.
Procesy fizyczne => opis pojęciowy: geny, białka, neurony, neurotransmitery,
impulsy elektryczne, glej, pobudzenia elektrochemiczne, struktury mózgu …
Pojęcia empiryczne => opis matematyczny relacji pomiędzy mierzalnymi
wielkościami lub tylko abstrakcyjnymi pojęciami i parametrami.
Opis matematyczny => pojęcia teoretyczne: neurodynamika, atraktory, chaos,
dyskretyzacja ciągłych procesów, język matematyki >> język werbalny.
Opis na poziomie psychologicznym i literackim.
Wpływ zachowania na genetykę i odwrotnie: holistyczne podejście.
Rozumienie w filozofii I
Czy umysł może zrozumieć sam siebie? Jaki ma sens to pytanie?
Co oznacza „zrozumieć”? Co takiego zmienia się w nas, gdy coś zrozumiemy?
• John Locke: świadomość jest postrzeganiem tego, co jest w umyśle.
Co jest w umyśle i czy ja zawsze o tym wiem? Co mogę postrzec wewnętrznie,
a co przez obserwację od zewnątrz i obserwację swojego działania? Na ile
wewnętrzne zrozumienie przypomina percepcję? Naoczne rozumienie?
• Bernard Lonergan, SJ (1957) Insight; a study of human understanding.
New York: Philosophical Library.
Akty wglądu są jakościowo różne od aktów doznania zmysłowego, życie
wewnętrzne wykracza poza wiedzę czerpaną ze zmysłów. Mamy instynkt
zadawania pytań, doznawania wglądu, dochodzenia do prawdy.
• Paul Churchland: teorie, przekonania formują się stopniowo w sieciach
neuronowych mózgu, ujęcie koncepcyjne tego nie oddaje.
• Patricia Churchland: neurofilozoficzna epistemologia.
Rozumienie w filozofii II
• Robert Piłat, Umysł jako model świata. Wyd. IFiS PAN 1999.
Umysł jako subiektywny, osobisty, funkcjonujący model świata.
Ale co do nas dociera i jaki model na tej podstawie potrafimy zbudować?
• Andrzej Chmielecki, Fenomen rozumienia. Filo-sofija 4
Intuicja, zrozumienie, zmysłowość jako podstawa intelektu.
Całościowych charakter rozumienia: nie zawsze jest to sekwencja kroków
rozumowania, może być jednoczesne ujęcie, tj. powstanie jednego
zsynchronizowanego stanu pozwalającego na powstanie właściwych skojarzeń i
wszystkie odpowiedzi na dany temat.
Rozumiem: sygnał, że taki stan powstał, np. po wysłuchaniu zdania, sygnał
gotowości do przyjmowania dalszej informacji – Hai, Tak, OK.
Złożoność organizmu: DNA 100 mld km, 666x Ziemia-Słońce!
Złożoność mózgu: 1014 synaps, 1015 operacji/sek!
Złożoność umysłu jest niewielka. „Ja” prawie nic nie wie o szczegółach pracy
organizmu i nie może wiele o sobie wiedzieć!
Neurofenomenologia
Francisco Varela, Neurofenomenologia: metodologiczne lekarstwo na trudny
problem. JCS (1996), tł. Avant 01/2010.
Neurofenomenologia: połączenie współczesnej kognitywistyki z metodycznym
ujęciem ludzkiego doświadczenia. Fenomenologiczny opis struktury
doświadczenia i jego odpowiedniki w naukach poznawczych wzajemnie się
precyzują (reciprocal constraints).
• „… znaczący rozwój kognitywistyki osiągnięto niemal wyłącznie w ramach
podejścia kognitywno-obliczeniowego lub koneksjonistycznego.
• Koneksjonizm umożliwił sformułowanie rewolucyjnej idei zakładającej
istnienie przejść oraz mostów między różnymi poziomami wyjaśniania.
• Filozofia emergencji: „w jaki sposób lokalnie obowiązujące reguły mogą
prowadzić do globalnych własności”.
• Program badań: korelacje pomiędzy doświadczeniem subiektywnego
przeżywania świata i badaniami nad mózgiem oraz psychologią
eksperymentalną.
Czy taki program ma szansę powodzenia?
Doświadczenie i wiedza
Varela: nie mamy żadnej idei, czym mógłby być umysł lub poznanie, z
wyjątkiem naszego własnego doświadczenia.
To samo można powiedzieć o wszystkich innych ideach, łącznie z
wyobrażeniami o sobie. Jaki jestem? Definiuję się w dzieciństwie na podstawie
samoobserwacji. A ja reaguję tak, lubię to, a mnie to denerwuje, a mnie nie …
– Dziękuję ci, Puchatku – powiedział Tygrys – bo żołędzie to jest coś, co Tygrysy
lubią najbardziej.
Indywidualne różnice w stylach myślenia.
Agnozja wyobrażeniowa i przepływ informacji w mózgach.
Skąd wiem, co myślę?
Myśl: jednoznacznie uformowana, stan mózgu, który można odróżnić od
innych, ale czasem najpierw jest działanie – po co ja tu przyszedłem …
Czytanie na głos do XIV wieku.
Mówienie do siebie i rozumienie własnych myśli i poleceń.
Język i ucieleśnienie
Ucieleśnienie jest modne ale nie takie nowe, eg:
• R. Brooks, Elephants Don’t Play Chess (1990),
R. Brooks, L.A. Stein, Building Brains for Bodies
(1993), Cog project manifesto (1993-2003).
• Varela, Thompson, Rosch, The embodied mind 1991
W lingwistyce:
• Lakoff & Johnson, Philosophy In The Flesh (1999).
• Lakoff & Nunez, Where Mathematics Comes From? How the
Embodied Mind Brings Mathematics into Being (2000).
Postępy lingwistyki komputerowej są powolne, pojawiły się metody
statystyczne korzystające z ogromnych korpusów, oraz idee enaktywizmu.
• Protojęzyki w komunikacji robotów (Kismet, Aibo).
• Conceptual blending (Gilles Fauconnier, Mark Turner 1993).
• Matematyka kognitywna (Lakoff) tłumaczy metafory leżące u podstaw
rozumienia abstrakcyjnych pojęć.
Jakie ucieleśnienie?
Jak mogą wyglądać "ucieleśnione" reprezentacje?
• Brak reprezentacji, jedynie reakcje sensomotoryczne?
• Wszystkie pojęcia są ucieleśnione, czy tylko pojęcia pierwotne?
Aaron Sloman (2007): wszystkie proste pojęcia wywodzą się z cielesnych
doświadczeń, inne są wymyślane, złożone, abstrakcyjne.
David Hume podał przykład pojęcia złożonego: “złota góra”.
Zamiast ugruntowania symboli Sloman proponuje jedynie ich zaczepienie.
Erozja
Dialog króla Milindy z buddyjskim mędrcem Nagaseną sprzed
2600 lat, w odpowiedzi na pytanie „Skąd się biorą skłonności”:
– Kiedy pada deszcz, dokąd płynie woda?
– Będzie płynąć po pochyłościach gruntu.
– A gdyby deszcz spadł ponownie, dokąd by płynęła woda?
– Płynęłaby w tym samym kierunku, co pierwsza woda.
Neuronalny determinizm
Ogranicza nas genetyczny i neuronalny determinizm.
Neuronalny determinizm:
wynik doświadczeń życiowych, wychowania, prania mózgu; nie możemy
myśleć inaczej, niż pozwala nam na to aktywność neuronalna.
Genetyczny determinizm częściowo ma wpływ na neuronalny.
Neuronalny determinizm
Geny określają charakter, predyspozycje, zdolności, ale nie konkretne decyzje.
• Nasze przeżycia wynikają z specyficznych stanów mózgu.
• Świadome przeżycia nie są tu wyjątkiem.
• Jakie są stany są nam dostępne?
Neuronalny determinizm: nie możemy myśleć inaczej, niż pozwala na to
aktywność neuronalna, która jest ukształtowana przez indywidualne
doświadczenia życiowe, wychowanie, kulturę, religię.
Czy jesteśmy odpowiedzialni za swoje myśli, spontanicznie się pojawiające?
Czy decyzja są zdeterminowane? Wiele czynników stochastycznych wpływa na
proces podejmowania decyzji: nieprzewidywalna sytuacja zewnętrzna
stwarzająca unikalny i niepowtarzalny kontekst, plastyczność mózgu i zmiany
w ekspresji genów na skutek indywidualnych przeżyć, a także cała
indywidualna historia danej osoby określająca możliwe stany mózgu.
Nie są przewidywalne, ale w jakim sensie „ja” ma na nie wpływ?
Świat to twór umysłu
Chociaż część tego, co postrzegamy
dochodzi przez zmysły od obiektów
znajdujących się przed nami, inna część
(a może to być większa część) zawsze
pochodzi z naszej własnej głowy.
William James
The Principles of Psychology, 1890
Mózg ma mnie, nie ja mam mózg.
To mózg widzi i czuje, wszystkie nasze
wrażenia i myśli są jego wytworem.
Ile na tym obrazku widać delfinów?
Większość dzieci do 10 roku życia nic
innego nie widzi, ale to się zmienia.
Świat to twór naszej wyobraźni …
To tylko Wasz umysł się porusza … każdemu nieco inaczej.
Nasze przeżycia osobiste nie są świadectwem obiektywnej prawdy.
Chociaż część tego, co postrzegamy dochodzi przez zmysły od obiektów
znajdujących się przed nami, inna część (a może to być większa część) zawsze
pochodzi z naszej własnej głowy.
William James, The Principles of Psychology, 1890
Wyobraźnia
Jak i gdzie tworza się obrazy mentalne?
• Borst, G., Kosslyn, S. M, Visual mental imagery and visual perception:
structural equivalence revealed by scanning processes.
Memory & Cognition, 36, 849-862, 2008.
Liczne eksperymenty pokazują, że reprezentacja obrazów wyobrażonych
wymaga udziału tych samych struktur co widzenie; aktywacja LGN ma
10-15% pobudzeń z siatkówki, pozostałe 95-90% z kory wzrokowej!
• Cui, X et al. (2007) Vividness of mental imagery: Individual variability can be
measured objectively. Vision Research, 47, 474-478.
Wyniki testów Vividness of Visual Imagination (VVIQ) są skorelowane z
aktywnością kory wzrokowej w obrazowaniu fMRI jak i z wynikami testów
pamięci – co od razu zauważyłem a co mogę zauważyć jeśli mam żywy obraz?
Są tu znaczne różnice w sposobie działania mózgów, nie każdy ma żywą
wyobraźnię, narysuje coś z pamięci, zauważy zmiany.
Dlaczego? Pobudzenia od  do zmysłów mają różną siłę.
Co trzeba wyjaśnić?
• Nauka ma systematycznie weryfikować hipotezy.
• Kontrast zjawisk związanych z działaniem świadomym i
nieświadomym i badanie związanych z nimi stanów mózgu.
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 informacji w jedną ze stron jest słaby?
C. Gilbert, M. Sigman, Brain States: Top-Down Influences in Sensory Processing.
Neuron 54(5), 677-696, 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 mikroobwodów 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.
Wiarygodność „ja”
Test BBC: co ludzie zapamiętali z oglądanego zdarzenia? Niewiele.
Podważa to wiarygodność naocznych świadectw w sądach.
Co wpływa na nasze myślenie? Wszystko!
Pojęcia służą do komunikacji, samo myślenie jest pre-symboliczne.
Monti M.M, Osherson D.N, Logic, Language and the Brain. Brain Research 2011
(w druku): rola języka w rozumowaniu dedukcyjnym jest ograniczona do
początkowego etapu w którym werbalnie prezentowana informacja ulega
zakodowaniu w postaci niewerbalnych reprezentacji. Te reprezentacje są
wykorzystywane przez operacje mentalne ale nie wykorzystują neuronalnych
mechanizmów związanych z językiem.
Muszę się też komunikować z samym sobą, pojęcia przydają się, by uformować
własne poglądy, stąd ważne są dyskusje i wewnętrzny dialog.
Ludzie mówią jedno, wyrażając tradycyjne poglądy, a robią całkiem co innego –
jeśli siebie nie obserwujemy nie wiemy jacy jesteśmy.
Poglądy
Poglądy: wynik refleksji, wewnętrznego dialogu, wytwór sytuacji, a nie
własność istniejąca.
Przykład: ankiety, kolejność i sposób zadawania pytań decyduje o wynikach.
1) Co sądzisz o związkach partnerskich kobiety i mężczyzny?
2) A co sądzisz o związkach partnerskich par homo?
Na samo pytanie „Co sądzisz o związkach partnerskich homo?” bez pierwszego
odpowiada pozytywnie o 20% więcej badanych w ankiecie …
Czy mam poglądy na tematy, których nie przemyślałem? Nie, ale na poczekaniu
je wymyślę, zależnie od kolejności pytań, pytającego, sytuacji.
Jak zareaguję w nowej sytuacji? Jak strażnik czy jako więzień (Zimbardo)?
Przeżycia: ciąg kolejnych synchronizacji i relaksacji, sekwencja stanów mózgu.
Tyle wiemy o sobie, ile nas sprawdzono (Szymborska).
Trzeba się ciągle sprawdzać!
Przestrzeń neuronalna
Aktywność kory zmysłowej => wrażeń, w tym myśli.
Strumienie wstępujące i zstępujące łączą się, tworząc stany rezonansowe.
Co dzieje się gdy przepływ informacji w jedną ze stron jest słaby?
C. Gilbert, M. Sigman, Brain States: Top-Down Influences in Sensory Processing.
Neuron 54(5), 677-696, 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 mikroobwodów 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.
Mózg jako substrat
• Filozofia i psychologia opisuje naiwne wyobrażenia oparte na pojęciach nie
przystających do rzeczywistości.
• 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.
• 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?
Czym są pojęcia
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 = symbol mentalny
niosący pewne znaczenie?
=> Relacyjna kategoria stanu
mózgu, sam stan nie jest
dokładnie powtarzalny.
Symbol = etykieta dla w miarę
podobnych relacyjnie stanów.
Punkt reprezentuje tu rozkład
aktywacji w 140 obszarach
mózgu, wizualizacja zachowuje
relacje podobieństwa, widać
baseny atrakcji stanów mózgu.
Język (165 eksperymentów)
Sieci funkcjonalne
M. Anderson, BBS 2010
Paul Churchland
• A Neurocomputational Perspective: The Nature of Mind and the Structure
of Science (1989); The Engine of Reason, The Seat of the Soul: A
Philosophical Journey into the Brain, MIT Press, 1995.
• Tradycyjnie filozofia opierała się na logice, np. teorii prawdy Tarskiego.
• Symboliczne modele umysłu  rozkładu aktywności grup neuronów w
mózgu, model "sieciowy" lub "wektorowy„ jest bliższy rzeczywistości.
• Teoria tworzy się stopniowo w naszych mózgach w czasie nauki, badania i
opisywania, jest wynikiem uczenia się przez sieci neuronowe w mózgu.
• Powstaje zbiór wzajemnie ze sobą skojarzonych stanów, część związana jest
z aktywacją fonologicznych reprezentacji pojęć językowych - symboli.
• Model wewnętrzny jest rzadko w pełni werbalizowalny, na poziomie
symbolicznym przekonania nie muszą więc sprowadzać się do zbioru reguł.
• Przekonania o świecie są wynikiem procesów skojarzeniowych, to teorie w
postaci konfiguracji możliwych (potencjalnych) pobudzeń sieci neuronów, z
większością lokalnych konfiguracji można związać pewien symbol.
Konektom
Cel: 1000 regionów, których aktywacja pozwoli scharakteryzować stan mózgu.
Pojęcie = kwazistabilny stan, można częściowo opisać przez jego sąsiedztwo,
relacje z innymi pojęciami, synonimami, antonimami.
Co o sobie wiemy?
Eric Schwitzgabel: niewiele!
http://www.faculty.ucr.edu/~eschwitz/
Describing Inner Experience? Proponent Meets Skeptic,
ES + Russell T. Hurlburt, MIT Press (2007).
Perplexities of Consciousness, MIT Press (2011).
• Czemu fenomenologia i psychologia oparta na introspekcji tak
nam niewiele powiedziała o naturze umysłów?
• Czemu tak trudno jest ustalić, jakie są nasze doznania?
• Czy są myśli bez mentalnych obrazów?
• Czy sny mają kolory i są w nich dźwięki?
• Które zmysły są źródłem informacji?
• Czy mogę mieć błędne przekonania na temat swoich wrażeń?
• Co właściwie wiem gdy nie mogę sobie przypomnieć ani nazwy
ani obrazu, ale wiem o co chodzi?
Co wie niemowlę?
• Kontrolowanie swojego zachowania wymaga utworzenia odpowiednich
skojarzeń (stan umysłu-działanie), dzieciom zajmuje to wiele lat.
• Intencjonalność jest odniesieniem do świata, ale realizowana jest poprzez
kwazi-stabilne stany powstające w mózgu.
• Metafora „umysł jako lustro”: S. Laycock, Mind as Mirror and the Mirroring
of Mind: Buddhist Reflections on Western Phenomenology (1994).
• Żeby coś spostrzec musi powstać stan
mózgu, istniejący dostatecznie długo
by można go było odróżnić od
przypadkowych fluktuacji.
• Jesteśmy świadomi tylko swoich stanów
mózgu, reakcji na pobudzenia przez
zmysły i pobudzenia pamięci.
• A nie B: formowanie się
umysłu.
A-nie B
Zabawka (jedzenie) chowana jest w pudełku A i po krótkiej przerwie dziecko
(zwierzę) może ją stamtąd wyciągnąć. Po kilku powtórzeniach w A zabawka
chowana jest w miejscu B; dzieci szukają nadal w A, chociaż patrzą na B!
Takie efekty obserwuje się w rozwijającym się mózgu dzieci ~ 8 miesięcznych
(Piaget 1954), doświadczenia robiono też na zwierzętach.
Interakcje pomiędzy pamięcią aktywną i synaptyczną - wagi już się zmieniły ale
pamięć aktywna jest w innym stanie: co zwycięży?
Pamięć aktywna nie działa u dzieci równie
sprawnie co synaptyczna, lezje w okolicach
kory przedczołowej wywołują u dorosłych
ludzi i rezusów podobne efekty.
Dzieci robią mniej błędów patrząc w
kierunku miejsca, gdzie schowano
zabawkę, niż sięgając po nią.
Jest wiele interesujących wariantów tego
typu doświadczeń i prób wyjaśnień na
różnym poziomie.
Co wie dorosły?
• Na obrazku częstość przyznawania przepustki w zależności od pory dnia dla
1000 decyzji 8 sędziów izraelskich z 20-letnim stażem pracy (S. Danziger,
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1018033108, 2011).
• Kiedy szansa na przepustkę spada
do zera trzeba nakarmić
sędziego!
• Przypadkowe osoby pytane, gdzie jest ulica Walentynkowa okazały się dwa
razy bardziej skłonne do udzielenia pomocy minutę po zadaniu tego
pytania, niż osoby pytanie o ulicę Martina (Baumeister i inn, Personality
and Social Psychology Bulletin, 35, 260-268, 2009).
Happiness is a warm gun
Pewnego kwietniowego ranka zbudziłem się z wyraźną świadomością, że
zrozumiałem o co chodzi w piosence Beatlesów, „Happiness Is a Warm Gun“.
Nie słuchałem jej wiele lat, nie myślałem o niej, nigdy nie rozumiałem jej
tekstu, jednego z najdziwniejszych jakie znam.
The man in the crowd with the
multicoloured mirrors on his hobnail
boots, lying with his eyes while his
hands are busy working overtime,
a soap impression of his wife which
he ate and donated to the Nation
Trust.
I need a fix 'cause I'm going down
Down to the bits that I left uptown
I need a fix cause I'm going down
Mother Superior jump the gun
Happiness is a warm gun,
Bang Bang Shoot Shoot
Dlaczego po latach o tym pomyślałem?
Jak długo mogą się utrzymywać nieświadome
procesy działające w tle?
Do zmysłów
• Normalna percepcja wymaga przygotowania kory zmysłowej przez pobudzenia
odgórne – inaczej sygnał nie da się
zinterpretować.
• Jeśli mamy słabe połączenia w stronę
kory zmysłowej to mamy słabą
wyobraźnię, agnozję wyobrażeniową.
Jak to się przejawia?
Nie wiem, co się dzieje w mojej głowie bo nie wywołuje to typowych wrażeń, ale
nieświadome procesy mają nadal wpływ na zachowanie.
Dlaczego zaczynam nucić piosenkę? Chodzi mi „po głowie” ale nie wiem tego
dopóki nie zanucę lub zagwizdam.
Z wielu procesów możemy nie zdawać sobie sprawy dopóki nie zauważymy, co
robimy, interpretacja jest często konfabulacją.
Myślenie jest bardziej abstrakcyjnie bo nie traci się energii na pobudzanie
zmysłów, ale architektem lub muzykiem trudno zostać.
The Listener
James C. Christensen
Słowa w mózgu
Eksperymenty psycholingwistyczne dotyczące mowy pokazują, że w mózgu mamy
dyskretne reprezentacje fonologiczne, a nie akustyczne.
Sygnał akustyczny => fonemy => słowa => koncepcje semantyczne.
Aktywacje semantyczne następują 90 ms po fonologicznych (N200 ERPs).
F. Pulvermuller (2003) The Neuroscience of Language. On Brain Circuits of Words
and Serial Order. Cambridge University Press.
Sieci działania –
postrzegania, wnioski
z badań ERP i fMRI.
Fonologiczna gęstość otoczenia słowa = liczba słów brzmiących podobnie jak dane
słowo, czyli dająca podobne pobudzenia mózgu.
Semantyczna gęstość otoczenia słowa = liczba słów o podobnym znaczeniu
(rozszerzona podsieć aktywacji).
Semantyka fMRI
Wektory semantyczne V(S) wyznaczono obliczając korelacje z dużego korpusu
słów (1012), z 25 wybranymi cechami.
Model uczono korelacji V(S) ze skanami fMRI, biorąc 58 do uczenia i
przewidując dwa pozostałe. Osiągana dokładność była poziomie 77%.
Aktywacja mózgu obserwowana w
fMRI dla danego pojęcia jest
prototypem stanu mózgu związanego
z sensem tego słowa.
Pozwala to za pomocą korelacji
pomiędzy słowami przewidzieć
aktywacje dla nowych pojęć.
Pobudzenia mózgu to naturalna baza dla
reprezentacji semantycznych.
2010 First Workshop on Computational
Neurolinguistics.
Segmentacja doświadczenia
Świat naszych przeżyć jest sekwencją scen, stany przejściowe nie są
postrzegane (J.M. Zacks, N.K. Speer et al. The brain’s cutting-room floor:
segmentation of narrative cinema. Frontiers in human neuroscience, 2010).
Automatyczna segmentacja
doświadczenia to podstawa
percepcji, ułatwiająca
planowanie, zapamiętywanie, łączenie informacji.
Przejścia pomiędzy
segmentami wynikają z
obserwacji istotnych zmian
sytuacji, pojawienia się
postaci, ich interakcji,
miejsca, celów, jak na filmie.
YouTube: rekonstrukcja
wideo z aktywności mózgu .
Problemy wymagające wglądu
Neuromodulacja (emocje)
Cel
Kroki
Prawy płat skroniowy
Start: opis problemu = rozkład pobudzeń obszarów mózgu
Lewy płat skroniowy inicjuje, pomaga kategoryzować.
Nieświadome wybory
Nijmegen Unconscious Lab,
http://www.unconsciouslab.com
Dijksterhuis, Nordgren, Unconscious Thought Theory,
Perspectives on Psych. Science 2006
Czy racjonalnie podejmowane decyzje są najlepsze?
• Większość procesów myślenia jest spontaniczna i odbywa się
nieświadomie, widzimy tylko skutki w postaci myśli;
• kreatywność wymaga nieświadomego myślenia, po prostu „przychodzi
mi do głowy”;
• podejmowane decyzje są często bardziej zadawalające, szczególnie w
skomplikowanych przypadkach (wybór mieszkania czy żony).
Nie wiem dlaczego tak wybieram bądź postępuję, reakcje mózgu są zbyt
skomplikowany bym je mógł świadomie poznać.
Mózgi i zachowania aspołeczne
Mobbs D, Lau HC, Jones OD, Frith CD,
Law, Responsibility, and the Brain. PLoS Biol 5(4): e103 (2007)
Kora przedczołowa (PFC) jest siedliskiem moralności i racjonalności. Uszkodzenia
PFC prowadzą do nabytej socjopatii, zbrodni w afekcie. Uszkodzenie ciał
migdałowatych => zaniku empatii, braku strachu, zachowań typowych dla
psychopatów działających bez emocji.
Oceny w więzieniach USA pokazują, że ~25% przypadków to te dwie kategorie,
często z powodu komplikacji porodowych lub traumy.
Uszkodzenia VMPC i moralność
Pedofilia wywołana guzem mózgu
Czy niemoralne zachowanie to
wynik wolnego wyboru czy
wewnętrznego przymusu?
Nowotwór uciskał
prawą korę orbitofrontalną
i brzusznoboczną korę
przedczołową.
Pedofilia i inne objawy ustąpiły po
operacyjnym usunięciu guza, i
powróciły, gdy guz znowu się
pojawił.
Burns, Swerdlow 2003
Wola to jedno z wrażeń ...
Wegner DM, The illusion of conscious will. MIT Press( 2002)
Możemy działać, ale nie być tego świadomi, np: popychając talerz w
czasie seansu spirytystycznego, różdżkarstwa czy hipnozy.
Możemy mieć wrażenie działania, chociaż nie działamy: w wielu
eksperymentach z poczuciem "sprawstwa" pokazano, że przypisywanie
sobie wyników działań może być złudne.
Świadome działanie woli nigdy nie jest bezpośrednią przyczyną naszego
działania, intencja jak i działanie są wynikiem wspólnej przyczyny, jaką
jest nieświadoma aktywacja mózgu (głównie podkorowa).
Stymulacja TMS : nawet jeśli wybory lewej lub prawej strony są w 80% po
prawej wybór nadal uznawany jest za wolny... możemy być sterowani !
Brasil-Neto i inn. J.Neurology, Neurosurgery Psychiatry 55:964-966, 1992
Wola jest wrażeniem wynikającym ze zwrócenia uwagi na stan aktywacji
kory przedruchowej (Pre-SMA).
Choroby woli
O chorobach woli mówi się od niedawna, dopiero DSM V je uwzględni.
Nałogi związane z obsesyjnym zachowaniem, np. patologiczny hazard,
seksoholizm, pracoholizm (ergomania), gry, telewizja, internet …
Uzależnienia od substancji, np. narkomania, lekomania, alkoholizm, nikotynizm,
jedzenie (anoreksja, bulimia), czekolada …
Zaburzenia kontroli impulsów, np. zakupomania, kleptomania,
piromania, obgryzanie paznokci, trichotillomania …
Spektrum zaburzeń obsesyjno-kompulsyjnych, tiki, Tourett …
Wola działania zanika zarówno w depresji, schizofrenii,
jak i na skutek udarów mózgu kory przedczołowej.
N. Sebanz, W. Prinz, Disorders of Volition. MIT Press, 2006.
Takie zachowania potępiane są tradycyjnie z moralnego punktu widzenia.
W.G. Campbell (2003) twierdzi, że uzależnienia są chorobami woli związanymi z
zaburzeniami poznawczymi, które utrudniają przypominanie negatywnych
konsekwencji. Leczenie powinno ułatwić dostęp do pamięci skutków nałogu.
Mózg i wola
Czy jesteśmy bezwolni? Źle to wpłynie na motywacje …
Wszystko to tylko mechaniczne procesy, nie ma ‚ja’, które tym
kieruje? Zależy, jak rozumiemy to ‚ja’.
Jakie są opcje? Naiwna, całkiem bezwolna i refleksyjna.
Wola
Wola
Mózg
Geny
Środowisko
Fluktuacje
Zachowanie
Świadomość+Ja
Świadomość
Świadomość
Mózg
Mózg
G
Ś
F
Zachowanie
G
Ś
F
Zachowanie
"Ja" bez granic
• Decyzje podejmuje cały mózg, nie wszystkie są uświadamiane, możemy
dążyć do czegoś nie zdając sobie z tego sprawy.
• Jeśli będziemy ich świadomi to "ja" może to zmienić – postępuję niezgodnie
ze swoimi zasadami lub ideałami.
• Wolna wola = kontrola mojego działania w zgodzie z przekonaniami, możliwa
jest tylko dzięki świadomej refleksji skutków swojego działania.
Relacje ze światem, innymi istotami
Zachodzące w mózgu
procesy wpływające
na podejmowanie
decyzji
Wielki umysł
Ja =
model
siebie
Konsekwencje edukacyjne
• Na ile środowisko ogranicza nasz wybór dając
odpowiednie wzorce? Dla dzieci czerwonych
Khmerów zabijanie było naturalne.
• Wolny wybór narzucany jest nawet małym
dzieciom, zamiast jasnych reguł, których się
mogłyby trzymać – czy to ma sens?
• Jakie wzorce zachowania oferujemy dzieciom?
Jakie jest ich źródło? Czy mamy coś oprócz
magii Harrego Pottera?
• Od Grecji do Chin społeczeństwa wykształciły
wiele wzorców postępowania w postaci
personifikacji cnót (arete, persona, bodisatwa),
ułatwiając dobry wybór i samoregulację
zachowania – co oferuje nasza kultura?
Mnich w skanerze
Szczęścia można się
nauczyć!
Regulacja woli i emocji
jest jedną z istotnych
składowych tego
procesu.
Matthieu Ricard,
Happiness: A Guide to
Developing Life's Most
Important Skill (2006).
Richard Davison i Matthieu Ricard
Brain Imaging Laboratory, University of Wisconsin-Madison
Długa i kręta droga …
Mrówki niewiele wiedzą, a jednak ich zachowanie ma
sens z punktu widzenia społeczeństwa mrówek.
M. Maeterlinck: duch ula, mrowiska, kopca termitów.
• Jak należy rozumieć naturę ludzką? Jak ją kształtują społeczeństwa?
• Jak w przeszłości społeczeństwo regulowało zachowanie jednostek przez
obyczaje, moralność, wierzenia ... jaki był ich sens (np. tabu)?
• Jak możemy lepiej zrozumieć i kontrolować swoje zachowanie, swoje
głębsze potrzeby, emocje, empatię, sensowne cele, mądrość i szczęście?
• Jak wpływać na motywacje ludzi, na ich cele, tworzyć dobre wzorce?
• Jak aktywacja wyobraźni i odwoływanie się do wzorców wpływa na cele i
zdolność do refleksji, ułatwia wybory z odroczoną nagrodą.
• Jak pewne formy zachowań kulturowych, literatury, sztuki, muzyki,
rozpowszechniają się wpływając na rozwój mózgu?
• Praktycznie cele: przydatność neurofeedback, zastosowania w edukacji.
Hakuin Ekaku (1686 -1769)
Zazen Wasan
...
Bez końca krążymy w wszystkich sześciu światach.
Z ciemnej ścieżki na ciemną ścieżkę
wędrujemy w ciemności,
jakże uwolnić się mamy z koła samsary?
Przyczyną naszych trosk jest złudzenie ego.
...
A gdy zwrócimy się do wewnątrz
i doświadczymy naszą Prawdziwą Naturą,
że Prawdziwa Jaźń jest nie-jaźnią,
że nasza własna Jaźń jest nie-jaźnią,
staniemy ponad ego
i poza zręcznymi słowami.
Wtedy brama do jedności przyczyny i skutku
zostanie otwarta na oścież.
James Austin, Zen and the Brain, MIT Press 1999
Mózg-komputer
Jak możemy się przekonać, że artilekt jest
naprawdę świadomy? Jaką miarkę przyłożyć?
Potrzebne jest sprzężenie mózg-komputer (BCI).
BCI rozwija się głównie dla komunikacji z
osobami całkowicie sparaliżowanymi,
w stanie zamknięcia lub stanie minimalnej
świadomości, ale największy rynek to
kontrolery do gier.
Czy analiza EEG wystarczy do takiej
komunikacji? ECG jest znacznie lepsze.
Emocje
Emocje wydają się niedostępne robotom bo sami nie potrafimy ich
opisać i nie uczymy się analizy i kontroli emocji, ale mają je nawet
prymitywne zwierzęta.
Od pierwszych prób z analizą i ekspresją emocji w robocie Kismet (2000)
rozwinęła się informatyka afektywna.
Emocje są znacznie prostsze niż
język naturalny.
Przykłady emocjonalnych
zachowań robotów:
Kismet
Thespian
Grające roboty Sony.
Czy da się to zrobić?
Tak! np. Pentti Haikonen (Nokia) robi symulacje modeli pamięci roboczej
w których informacja sensoryczna (oparta o konkurencyjny algorytm
dostępu do pamięci) przesyłana jest do obszarów skojarzeniowych.
Właściwe pytanie:
jak szczegółowy
powinien być model by
odtwarzać istotne
cechy działania
umysłu? Jeśli
podsystem językowy
będzie komentował
stan pamięci roboczej,
to jak będzie wyglądał
ciąg jego komentarzy?
Strumień świadomości: śliczny kolor, całkiem jak morza na Capri ...
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 …
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.
Ludzie + komputery?
The future confluence of humans and computers – FP7.
• Wielki wpływ na procesy społeczne i indywidualny rozwój.
• Pełne zrozumienie tego procesu wymaga badań w wielu dziedzinach:
kognitywistyce, filozofii, psychologii, socjologii, badaniach nad kulturą ...
• Nie rozumiemy jak technologia wpływa na zachowania społeczne,
rozwijamy ją nie wiedząc w jakim kierunku pójdą spowodowane tym
zmiany, jak zmienia się postrzeganie rzeczywistości i nasz wirtualny model
świata.
• Wyzwanie: jak systemy komputerowe mogą nam pomóc lepiej zrozumieć
nasze własne zachowanie, jego prawdziwe przyczyny, konsekwencja
naszych działań, przedstawić scenariusze przyszłości wynikającej z naszych
działań.
• Rozpoznawanie stanów intencjonalnych i emocjonalnych, uwalnianie
zasobów uwagi, pamięci, empatii.
• Czy możliwy jest pozytywny wpływ na rozwój mózgu?
Moralność robotów?
Autonomiczne uczące się roboty będą nieprzewidywalne,
powinny więc być odpowiedzialne za swoje działanie.
Producenci oprogramowania nie odpowiadają za szkody …
Problem moralności i odpowiedzialności jest bardzo
skomplikowany, ale coraz bardziej istotny: jakie decyzje
powinny podejmować roboty? Na jakich zasadach je oprzeć?
Są już programy wspomagające etyczne decyzje w
medycynie, np. MedEthEx z Drexel University, USA.
Czy są uniwersalne reguły moralne akceptowalne przez
różne kultury? Biologiczne podstawy moralności są podobne
ale modyfikacje kulturowe są silne.
Co z robotami wojskowymi?
Predatory i MAARSy już są częściowo autonomiczne.
W. Wallach, C. Allen, Moral Machines Teaching Robots
Right from Wrong. Oxford University Press, 2009.
Sztuczna świadomość - przewidywania
Roboty i awatary będą wykazywać coraz bardziej wyrafinowane
człeko-podobne zachowania – grafika komputerowa zaczynała tak
• Sztuczne umysły mózgopodobnych systemów będą miały wrażenia,
chociaż w sztucznych systemach będą nieco odmienne od naszych.
• Nie ma dobrych argumentów przeciwko zbieganiu się procesów
modelowania mózgu do świadomych artefaktów.
• Osiągnięcie kompetencji na poziomie ludzkim w wielu
dziedzinach (język, rozwiązywanie problemów) może
zająć więcej czasu niż świadomość i qualia.
Stworzenie świadomych autonomicznych artilektów
jest nieuniknione i otworzy puszkę Pandory.
Jaki będzie ich status?
Czy doprowadzi to do degradacji godności ludzkiej?
Czy wyłączenie świadomej maszyny to morderstwo?
Czy nie zwrócą się przeciwko nam ... a może
gubernator Kalifornii już jest jednym z nich?
Kilka ostatnich prac
• Duch W. (2011) Jak reprezentowane są pojęcia w mózgu i co z tego wynika.
•
•
•
•
•
•
•
•
Rozdział książki o pojęciach (UJ).
Duch W. (2011) Neuronauki i natura ludzka. Rozdział książki (KUL).
Duch W. (2010) Czy jesteśmy automatami? Mózgi, wolna wola i
odpowiedzialność. Rozdz. 8, str. 219-264, Na ścieżkach neuronauki. red. P.
Francuz, Lublin: Wydawnictwo KUL.
Duch W. (2010) Reprezentacje umysłowe jako aproksymacje stanów
mózgu.
Studia z Kognitywistyki i Filozofii Umysłu 3: 5-28, 2009
Duch W. (2008) Umysł, świadomość i działania twórcze. Kognitywistyka i
Media w Edukacji 1-2, str. 9-40.
Duch W. (2003) Neurokognitywna teoria świadomości. Studia z
kognitywistyki i filozofii umysłu, str. 133-154.
Duch W. (2002) Geometryczny model umysłu. Kognitywistyka i Media w
Edukacji, Tom 6, str. 199-230
Duch W. (2002) Fizyka umysłu. Postępy Fizyki 53D, str. 92-103
Mózg i muzyka 22-24.05.2011 ! J. LeDoux, D. Edelman …
http://www.kognitywistyka.umk.pl/neuroculture/
Dziękuję za
synchronizację
neuronów.
Google: W Duch => Prace, referaty …