Ați început să citiți articolul. Acesta nu este un proces care este considerat în general prea consumator de timp, ci doar gândește-te: creierul tău reușește să utilizeze mecanisme extrem de complexe în simplă problemă de descifrare a simbolurilor și a textului, care sunt inaccesibile celor mai puternice tehnologii moderne de calcul, cheltuind o cantitate minimă de energie. Propriul nostru „computer cu carbon” consumă doar 20 de wați, în timp ce supercarul chinez Tianhe-2, cel mai rapid la momentul scrierii, este nu mai puțin de 17,6 milioane de wați (17,6 MW). Numerele, desigur, sunt impresionante, dar este posibil, în principiu, să comparăm aceste procese. Sunt similare în natură? De ce este ușor pentru creier ceva (de exemplu, recunoașterea modelului) pentru un computer și invers?
Să revenim la titlu. Dintr-un set de scrisori (copaci, aderând metaforei noastre), sensul frazei în totalitatea ei a fost extras fără dificultate și prindere temporară - pădurea. Dacă luăm în considerare contextul cultural (cunoașterea cuvintelor), atunci putem concluziona că destul de repede un stimul vizual sub formă de valuri de lumină de diferite lungimi pentru creierul nostru s-a transformat într-un întreg parc forestier.
Citirea și înțelegerea textului din punct de vedere neurofiziologic este un proces non-banal. Să începem cu recunoașterea personajelor individuale: literele sunt de înțeles, chiar dacă sunt scrise în stil gotic. Când buclele inutile sunt îngrămădite pe un cadru grafic familiar, nu există o confuzie mare și un număr imens de metode de desen estompează limitele canonicității conturului în sine, care este perceput, printre altele, datorită contextului și așteptărilor. Scrisul de mână al medicului, care a evoluat de la caligrafie la arta abstractă, va fi de înțeles colegilor săi.
Iar tulburările de recunoaștere fără tulburări la nivelul organelor de simț sunt denumite „agnozii”, vor fi discutate mai jos.
Să vorbim puțin despre neuroanatomie. Senzațiile și mișcările noastre, care împreună constituie baza organizației neuropsihiatrice, au o structură ierarhică complexă nu numai în cadrul sistemului nervos central, adică al creierului și măduvei spinării, ci și la ultimul nivel cortical. Cortexul cerebral este împărțit în secțiuni anterioare și posterioare. Primii (frontali) sunt responsabili de întocmirea unui program de comportament, acțiuni individuale și acte motorii, iar al doilea poate fi numit agenți de percepție și gnoză. Să încercăm să ne dăm seama cum arată harta acestei „agenții”.
Se știe că primim informații despre lumea din jurul nostru din cinci simțuri: vedere, auz, atingere, miros, gust și structurile care asigură transmiterea ei de la fiecare dintre ele sunt numite „analizoare”. Există, de asemenea, cinci. Semnalele provenite de la ele, cu excepția simțului olfactiv (acest sentiment este oarecum separat și are conexiuni directe cu cele mai vechi părți ale creierului nostru), sunt trimise în grupurile de celule schimbătoare din diencefal (I? Talamul sau corpurile geniculate) și abia apoi în cortex. Aici apare imaginea, adică are loc conștientizarea reală.
Pe elementul primar, ca o lumină de căutare pe ecran, este afișat ceva din centrul de bază cu o repetare a organizării sale. De exemplu, conține celule care au primit informații despre atingerea mâinii drepte, iar lângă ele - cele care răspund la atingerea antebrațului drept. În cortexul primar coexistă și „senzori” similari (și în aceleași proporții). Această structură este responsabilă de senzațiile simple individuale: o suprafață netedă, contururi rotunde, culoare roșie, ceva de formă neregulată se mișcă pe stânga și un sunet intermitent puternic și de înaltă frecvență s-a auzit în dreapta … Imaginea lumii este absentă aici - universul din jur pare a fi un haos al elementelor unificate senzații.
Pentru plierea acestor detalii simple și formarea unei percepții mai complexe, se folosesc câmpurile secundare ale cortexului, care sunt adiacente celor primare și, spre deosebire de acestea, nu sunt împărțite în zone ale corpului și nu au granițe clare. Acestea rezumă: roșu și rotund a devenit roșie, iar sunetul intermitent a devenit scârțâitul enervant al cuptorului cu microunde.
Video promotional:
Dar aceste imagini nu pot fi încă numite recunoaștere în adevăratul sens al cuvântului. Integrarea finală a senzațiilor, direct gnoza, formarea ideilor despre spațiu, timp, contexte diverse și locul obiectului în ele este funcția cortexului terțiar, care pentru părțile posterioare ale creierului este localizat în principal în regiunea joncțiunii lobilor parietali, temporari și occipitali ai emisferelor. Imaginile formate corespund informațiilor deja disponibile despre lume, așteptări, competență lingvistică. Plasând semnalele primite într-un cadru din memorie, previziuni, cunoștințe, obținem o imagine completă sau gestalt. Finalizarea activă a construcției joacă un rol major aici. Da, da, suntem părtinitori la nivel neurofiziologic. Există chiar așa-numita ipoteză de cohortă, conform căreia setul de stimuli este analizat atât de profund și pe deplin pe cât este necesar,pentru a activa informațiile așteptate și nimic mai mult.
Cu toate acestea, ce zici de faptul că gestaltul construit de creier se dovedește uneori fundamental diferit cu caracteristici fizice similare ale datelor de intrare? De ce un set de sunete - muzică, iar celălalt - cacofonie, deși sunt foarte apropiate în caracteristicile frecvenței de undă? Cum se determină acest lucru la nivel fiziologic? Există însă leziuni ale creierului în care urechea pentru muzică în sensul gnostic al cuvântului dispare: pentru un asemenea coleg sărac, melodia se transformă într-un set de zgomote, uneori extrem de neplăcute, iar asta în ciuda faptului că nu se pierde însăși capacitatea de a percepe sunete! Cum creierul, care primește semnale electrice de la celulele care ridică pur și simplu vibrații acustice, este capabil să distingă rapid zgomotul non-vorbirii de vorbire,purtând informații sub formă simbolică? De ce gustul prăjiturilor Madeleine ar putea evoca întreaga gamă de senzații uitate de copil din protagonistul ciclului de romane al lui M. Proust „În căutarea timpului pierdut”? S-ar părea că moleculele de desert au stimulat pur și simplu gustul și receptorii olfactivi, dar în creier, la scară foarte mare, în totalitatea sa, s-a reprodus un model de mult uitat, un desen al luminilor a milioane de neuroni excitați, care tocmai în această configurație a fost odată arsă și acum a returnat aroma dulce a copilăriei …care, în această configurație, odată ars și acum a revenit mirosul dulce al copilăriei.care, în această configurație, odată ars și acum a revenit mirosul dulce al copilăriei.
Nu există o zonă clar delimitată responsabilă pentru apariția gestaltului în creier. Abordarea care implică prezența unor astfel de zone se numește „localizare” și devine tot mai puțin populară. El se opune teoriei holistice, conform căreia funcțiile superioare sunt distribuite în întregul creier, dar și acest lucru este un lucru al trecutului. Știința modernă încearcă să „împace” aceste puncte de vedere.
În cartea sa „Refracție” Lotto vorbește despre motivul pentru care nu percepem realitatea așa cum este ea și cum aceasta poate duce la dezvoltarea creativității și ajută la o privire proaspătă asupra muncii, iubirii, jocului, relațiilor cu rudele și alte lucruri importante evenimente din viața noastră.
De exemplu, imaginea unei lămâi este atât aspectul (cortexul vizual secundar), cât și gustul (cu teritoriul său cortical), și atingere, precum și un cuvânt, adică sunet, un mod de pronunțare, contexte de utilizare, amintiri despre cum obișnuia o mamă limonadă … „Subdiviziunile” ai căror neuroni ar trebui implicați în formarea unei astfel de imagini obișnuite pot fi enumerate la nesfârșit.
În termeni științifici, un ansamblu de neuroni formează un model dinamic de activitate a rețelei neuronale. De ce dinamic? Deoarece nu este format o dată pentru totdeauna, se schimbă pe măsură ce câștigi experiență, unele conexiuni slăbesc, altele se întăresc și, desigur, apar altele noi. Reproductibilitatea acestui tipar, adică capacitatea tuturor, sau mai degrabă, a majorității membrilor grupului de a activa, se află în centrul memoriei. În consecință, dinamismul despre care am vorbit este o condiție necesară învățării în sensul larg al cuvântului, învățarea ca adaptare.
Odată ce un ansamblu dintr-un anumit set de neuroni a fost excitat, conexiunile lor de la o astfel de activitate articulară au fost consolidate și probabilitatea ca excitația ulterioară a unuia să activeze un anumit procent de alți membri ai acestui grup, primind suport electric de la el, a crescut ușor. Cu cât au fost mai multe bronzarea articulațiilor, cu atât, după regula lui Hebb, cu atât este mai puternică această gestaltă („celulele care se aprind împreună, se conectează”). Problema este că un neuron poate intra într-o multitudine de ansambluri care, în plus, se înlocuiesc reciproc în creier la fiecare fracție de secundă. Repetarea lor exactă este extrem de puțin probabilă, prin urmare, volumul întregii experiențe de viață determină statistic percepția și înțelegerea noastră despre lume.
Uită-te la fețele celor dragi. Ce este necesar pentru a nu le confunda cu nimeni? La prima vedere, întrebarea este ciudată. Iată mama mea, o recunosc, chiar dacă își schimbă culoarea părului, coafura, pierde în greutate sau câștigă în greutate, își reînnoiește complet garderoba, își vopsea fața de Halloween, până la urmă. Cel mai probabil, acest lucru nu vă surprinde prea mult, dar credeți-mă: din punct de vedere al sistemelor informaționale, situația descrisă nu este chiar banală. Să zicem că prietenul tău nu are trăsături faciale vizibile, cum ar fi o cicatrice urâtă, o buză clivită sau o mustață în stilul lui Salvador Dali, nu există nimic care să facă creierul să plaseze instantaneu și cu exactitate ceea ce a văzut în folderul Petya Bublikov. Cum să algoritmizăm recunoașterea instantanee a unei persoane dacă considerăm creierul ca pe un computer mare?
Problema agnoziei este splendidă dezvăluită în activitatea celebrului neurolog și popularizator al medicinii Oliver Sachs „Omul care și-a înșelat soția pentru o pălărie”. Personajul principal, un muzician talentat, profesor, conform observațiilor rudelor sale, a început să aibă „probleme de vedere”. De fapt, profesorul nu a avut boli de ochi și nerecunoașterea absolut fantastică a obiectelor obișnuite, de zi cu zi și a chipurilor oamenilor apropiați a fost rezultatul agnoziei vizuale.
Apropo, astfel de tulburări izolate nu sunt frecvente în practica unui neurolog și cu siguranță nu sunt atât de pronunțate. De obicei, aceste tulburări interferează cu recunoașterea „zgomotoase”, a întrerupt în mod repetat imagini în teste speciale, dar nimeni nu ia o soție pentru un articol din garderobă. În plus, procesul de patologie din creier, de regulă, nu este atât de selectiv, iar efectul distructiv se extinde la o varietate de funcții mentale superioare, prin urmare, agnoziile la pacient sunt amestecate cu multe alte tulburări și devine o sarcină imposibilă de a separa una de cealaltă.
Așadar, cazul profesorului este fascinant, iar comportamentul său cu un nivel ridicat de inteligență și cultură provoacă o derută autentică. El examinează mănușa și face o încercare timidă de a defini acest articol din garderobă drept „suprafață învelită cu cinci buzunare”. Da, este dificil să o recunoaștem printr-o astfel de descriere, dar, din păcate, profesorul are doar abstracții vizuale. Își ia piciorul pentru un pantof - aparent, acordând atenție contururilor și gândind restul în mod logic, nu își recunoaște propriul chip și fratele din fotografie, dar nu au existat probleme cu imaginea lui Einstein, deoarece lovitura răutăcioasă cu limba spânzurată a devenit practic un meme. În cele din urmă, și-a confundat soția cu o pălărie, iar lista excentricităților eroului nu se termină aici.
Cartea lui Sachs poate părea înfiorătoare sau, dimpotrivă, amuzantă, dar întrebarea rămâne extrem de interesantă, care este lumea profesorului până la urmă? Cum arată? Și cuvântul „arată” este un lucru bun în acest context? Cert este că spațiul vizual al eroului, care s-a destrămat în fragmente separate, care s-a oprit din unirea în imagini semnificative și s-a transformat într-un grup de abstractizări, a fost saturat de muzică.
Dacă o persoană stătea în spatele unei benzi transportoare în fiecare zi, apoi venea acasă, se culca pe canapea, privea televizorul și făcea asta toată viața, adică „pășea de-a lungul liniilor marcate” și nu compensa această „subutilizare” a creierului, atunci la bătrânețe nu se va simți numai dificultăți cu memoria și alte probleme intelectuale, dar, cel mai probabil, probleme fizice.
Eroul părea să trăiască în lumea atrasă de Picasso, unde, printre liniile, formele și petele de culoare rupte, nu există nicio cale de a surprinde esența a ceea ce se întâmplă și de a interacționa cu aceste abstracții.
Problema descrisă conține straturi mult mai profunde decât dificultățile „banale” cu recunoașterea și formarea unei „imagini”. Acesta este direct legat de probleme precum fenomenul realității subiective care rezultă dintr-un set de semnale diferite, experiența experienței și a memoriei ca posibilitatea reproducerii sale parțiale sau complete. Care este scopul unor astfel de construcții cognitive, care depășesc mult dincolo de „percepe și reacționează” necesare? Care este sensul evolutiv al vieții noastre mentale, dacă, ca răspuns comportamental, este redundantă, deoarece nu ne asigură supraviețuirea? Și cât de corectă este comparația creierului cu un computer, în lumina tuturor celor spuse?
Așa cum am spus deja, există lucruri care sunt ușor pentru creier, dar pentru mașină cu mari dificultăți: prelucrarea instantanee a imaginilor, percepția gestaltă, raționament rapid precum „ingeniozitate” și multe altele, care necesită o inspirație mai banală de zi cu zi decât construcții logice stricte.
Însuși ideea inteligenței artificiale se bazează pe presupunerea că procesele noastre cognitive (și unii cercetători extind această gamă la toate reacțiile mentale) sunt tratate ca calcul. Dar nu vorbim despre aritmetică, ci despre operațiuni formale - despre tot ceea ce, în principiu, poate fi programat. Astăzi a devenit clar că acest lucru nu este în întregime adevărat, iar cercetătorii AI sunt nevoiți să regândească paradigma computerului. Arhitecturile de gândire a creierului nu au practic nicio legătură cu calcularea electronică, potrivit oamenilor de știință cognitivi moderni, precum T. V. Chernigovskaya și K. V. Anokhin. Limbajul informaticii este convenabil ca metaforă atunci când vorbim despre prelucrarea datelor, stocarea, accesul, citirea, etc. Dar însăși principiul care stă la baza algoritmilor computerului este complet diferit. Sistem primar de semnalizare pentru creier,cu care începe activitatea cognitivă - figurativă; simbolic, el trebuie să învețe, iar pentru aceasta are nevoie de un mediu social. Imaginile din capul nostru sunt procesate rapid, cum - încă nu este clar; Toate lucrurile fiind egale, un computer necesită mai mult timp pentru a face acest lucru, dar reușește să le analizeze la aceeași viteză cu creierul, doar pentru că procesorul său este de un milion de ori mai puternic.
Se vorbește tot mai mult despre necesitatea unei noi teorii. De exemplu, se încearcă explicarea conștiinței prin anomalii cuantice și chiar se propune trecerea la știința cognitivă cuantică, ceea ce ar contribui la depășirea problemei reducerii fenomenelor obscure ale conștiinței la procesele fiziologice.
Qualia, termenul latin pentru experiență subiectivă în toată diversitatea sa, nu este o copie sau chiar o sumă de semnale fizice care vin prin analizatorii noștri. Creierul îl construiește independent, formând imagini subiective care sunt unice pentru fiecare individ. Două întrebări globale ale neuroștiinței de astăzi: „Cum apare calitatea?” și "Pentru ce este?" - până acum rămân fără răspuns. Cercetarea obiectivă în acest caz este extrem de dificilă, putem judeca doar calitatea altuia și apoi doar prin mediul de refracție al nostru.
„Dacă sunteți blocat într-o tabletă / telefon - și așa în fiecare zi, nu vă așteptați ca creierul dvs. să vă mulțumească. Dacă o persoană adoarme cu o întrebare dificilă în cap și nu știe cum să o rezolve, a doua zi dimineața va avea un răspuns. Creierului nu îi plac grăsimile și carnea.
Cunoscutul neuroștiințist Joseph Bogen, încercând să definească conștiința, a găsit o bună analogie. Potrivit savantului, este „ca vântul: nu îl poți vedea și prinde, dar rezultatele activității sale sunt evidente - aplecarea copacilor, valurilor sau chiar un tsunami”.
Rezuma. Suntem proprietarii fericiți de ceva ce avem nevoie, dar atât de apreciat și lăudat de artiști și poeți, o experiență conștientă sau o lume interioară, care nu este clar de ce. Conținutul său prezintă un interes considerabil, dar originea acestui fenomen este mult mai intrigantă. Tulburările neurologice surprinzătoare, cum ar fi agnoziile, nu ne aduc decât să răspundem la întrebarea despre ce este realitatea interioară. Progresele extraordinare în inteligența artificială și în învățarea automată nu au condus la crearea a ceva perceptiv cu adevărat. Golul dintre o simplă senzație umană și o rețea neuronală insensibilă, chiar capabilă să ducă o conversație sentimentală sau de altă natură „prea umană”, pare insurmontabil. Vom putea vreodată să ne cunoaștem propria structură prin prisma realității subiective (și nu avem altă cale)? Într-un fel sau altul, înțelegerea gamei de probleme și probleme cu care se confruntă neuroștiința nu face decât să ne clarifice propria percepție și să ne îmbogățească experiența personală, ne face să ne întrebăm despre lucruri simple, să ne înțelegem într-un mod nou și, eventual, pe alții.
