Cum funcționează creierul nostru și ce se întâmplă în el? În funcție de ce ia o persoană decizii și cum sunt ele condiționate? Vyacheslav Demin, candidat la științe fizice și matematice, secretar științific al complexului Kurchatov al tehnologiilor NBIKS al Centrului Național de Cercetare „Institutul Kurchatov”, a vorbit despre acest lucru într-o prelegere la centrul educațional „Sirius”. „Lenta.ru” publică extrase din discursul său.
Rupeți golul
Creierul este format din aproximativ o sută de miliarde de neuroni, adică celule nervoase care primesc și se transmit informații reciproc folosind semnale electrice și chimice prin procese (dendrite și axoni). Prin atingere, neuronii creează rețele neuronale. Locul de contact se numește sinapsă. Există aproximativ un sfert de sinapse în creier (un cvadrilion este un număr urmat de 15 zerouri, adică un milion de miliarde de euro). Acest lucru înseamnă că fiecare neuron are aproximativ 10 mii de conexiuni - o ilustrare foarte revelatoare a cât de diverse și multifacetate pot fi conexiunile unei singure celule nervoase. O substanță care ajută la transmiterea informațiilor se numește neurotransmițător. Știința cunoaște câteva sute de astfel de substanțe.
Vyacheslav Demin
Comunitatea științifică abordează problema studierii creierului din diferite perspective. Există neurofiziologi care iau în considerare procese specifice la nivel neuronal, care pot fi numiți în mod convențional „materialiști”. Pe de altă parte, există neuropsihologi, ei pot fi numiți în mod convențional „idealiști”, în centrul atenției lor se află lumea ideilor, spațiul funcțiilor cognitive superioare umane responsabile de memorie și gândire, conștiința și subconștiența, emoțiile și luarea deciziilor, atitudinea față de sine și de alte persoane. … Există un decalaj explicativ fundamental între prima abordare și a doua. Este studiat de cognitologie, o direcție științifică care s-a dezvoltat recent la joncțiunea neurofiziologiei și neuropsihologiei. Aparent, cognitologia poate duce la un progres în crearea inteligenței artificiale în primul rând.
Video promotional:
Găsirea soluției optime
Ce gândește? Este o căutare constantă a soluției optime la provocările cu care ne confruntăm. De regulă, atunci când ia cea mai mică decizie, o persoană are mai multe opțiuni, înainte de fiecare pas se găsește la o furculiță, iar rezultatul nu este predeterminat. Persoana trebuie să facă cea mai bună mișcare. Adică, în fiecare secundă, fiecare dintre noi construiește un „copac de posibilități” în capul nostru, iar uneori acest copac este incredibil de ramificat.
Cum să o alegi pe cea potrivită, mai ales dacă algoritmul de căutare nu este cunoscut? Intelectul folosește așa-numita euristică. Un exemplu din șah poate fi folosit pentru a ilustra acest lucru. Pe tablă, un astfel de aranjament de piese este posibil atunci când Albul, de exemplu, are doar rege și pioni, dar pionii sunt așezați astfel încât să nu permită trecerea Negrului. Persoana înțelege imediat că, în astfel de condiții, rezultatul cel mai favorabil și destul de probabil al jocului pentru White este o remiză.
Însă programul computerizat Deep Gândire, care l-a bătut ulterior pe campionul mondial Garry Kasparov, a considerat situațiile exclusiv din punct de vedere matematic. Ea a văzut că pionul alb ar putea lua rook-ul negru, iar acest lucru ar duce la o slăbire vizibilă a adversarului și o îmbunătățire a poziției punctuale. Calculatorul nu și-a dat seama că cu această mișcare deschidea o gaură în apărarea sa. Drept urmare, el nu mai putea conta pe o remiză, a primit un coechipier și a pierdut jocul.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Ulterior, programatorii au introdus un computer algoritm pentru acțiuni în astfel de situații, iar mașina nu a mai făcut astfel de greșeli. Inteligența naturală, spre deosebire de inteligența artificială, este capabilă să tragă în mod independent concluzii, să analizeze greșelile și să nu le repete.
Reprezentarea cunoștințelor
Al doilea aspect al gândirii este reprezentarea cunoștințelor. Cu toții privim lumea prin prisma percepției și formăm în capul nostru un model de proces sau obiect. Aceste opinii sunt individuale. Și când ne gândim, funcționăm cu modele și nu cu date obiective reale.
Există o glumă celebră despre o jumătate de pahar umplută cu apă. Optimistul crede că este pe jumătate plin, pesimist pe jumătate gol. Dar pot exista și alte idei. De exemplu, un programator va spune că capacitatea este de două ori mai mare decât este nevoie. Datele obiective inițiale sunt aceleași, dar modelele pe care oamenii operează pe baza lor sunt diferite. Drept urmare, dacă o anumită sarcină este asociată cu cartea de comenzi, soluțiile pot diferi unele de altele. Este important să găsiți o reprezentare adecvată, în care există un algoritm care rezolvă problema. Într-o altă prezentare, fără succes, problema se poate dovedi a fi extrem de dificilă sau complet insolubilă.
Prin urmare, gândirea ar trebui combinată cu învățarea, adică cu acumularea de informații cu generalizarea ulterioară. Îl puteți urmări pe marele maestru la nesfârșit, scrieți și memorați-i mișcările, apoi le puteți reda. Dar asta nu te va învăța cum să joci șah. Dimpotrivă, încercările de a înțelege însăși sistemul sau tactica jocului, care oferă idei despre prezentarea generală a problemelor de șah de către un maestru, vor da în cele din urmă rezultate pozitive cu timpul și practica. Aceasta este învățarea.
Tipuri de gândire
Cum se dezvoltă gândirea unei persoane? În copilărie - printr-o prezentare vizuală și eficientă: „Am văzut - am făcut o acțiune”. Gândirea vizual-figurativă se formează treptat: „Am văzut - mi-am amintit sau mi-am prezentat obiecte conexe sau opțiuni pentru acțiuni - am efectuat o acțiune”. Obiectele individuale sunt înlocuite de categorii, reprezentări, sunt modelate legături separate între ele. Următoarea etapă este gândirea verbal-logică complet abstractă, când pentru procesul de gândire în sine nu mai este nevoie să efectuați acțiuni, totul se întâmplă în imaginație.
La mijlocul secolului XX, psihologul german Wolfgang Keller a efectuat un experiment. Lângă cușca maimuței, a pus o banană și a dat animalelor un băț. Și-au dat seama imediat cum să ajungă la banană cu un băț și să o împingă în cușcă. Acest lucru s-a întâmplat datorită gândirii vizual-active: maimuțele au luat un băț și au experimentat, găsind rapid o soluție.
Apoi sarcina s-a complicat: au pus banana mai departe, iar maimuțelor li s-au dat două bețe, din care se poate asambla unul lung. Acest puzzle a fost copleșitor pentru marea majoritate. Maimuțele erau furioase, dar nu și-au dat seama ce să facă, au sărit în jurul cuștii, au bătut pe bare cu un băț.
Cel mai deștept s-a așezat, s-a gândit și după un timp a înțeles ce să facă. Acest moment de tranziție la gândirea vizual-figurativă se numește „comutație de gestalt”: maimuța s-a oprit activă, dar acțiuni haotice și ineficiente și a început să gândească. Cu alte cuvinte, un gând este o „acțiune redusă”, adică o acțiune transferată în imaginație.
Foto: Depositphotos
Așa apare gândirea universală: dacă algoritmul ales nu se potrivește, creierul caută o idee nouă și noi conexiuni posibile, călătorește de-a lungul „arborele posibilităților” până când găsește o opțiune potrivită. Soluția găsită afectează apoi mediul extern (banana ta) și merge (eventual împreună cu noua reprezentare găsită) către baza de cunoștințe, îmbogățind experiența personală.
Emoțiile joacă un rol important în gândirea universală. Modulează ținta, o modifică. Imaginează-ți un robot care va finaliza o sarcină. Deodată, totul începe să explodeze înainte. Mașina nu simte frică, deci nici scopul, nici linia de comportament nu se schimbă. Explozie - robotul este distrus. Iar persoana din locul său ar încerca să-și salveze viața pentru a finaliza apoi sarcina inițială.
În cazul în care informațiile sunt procesate
Prima sarcină a creierului este recunoașterea modelului. Ce se întâmplă dacă vezi, spune, chipul unei persoane? Informațiile intră în elev și sunt proiectate pe retină. Semnalul este transmis cortexului vizual primar. Acesta este situat mai aproape de partea din spate a capului și este responsabil de recunoașterea numai a celor mai simple obiecte geometrice, cum ar fi, de exemplu, linii cu unghiuri de înclinare diferite. Informațiile sunt filtrate și transmise cortexului vizual secundar, unde sunt recunoscute tipare mai complexe, de exemplu, semicercuri.
În plus, informațiile procesate sunt transmise către regiunea temporală a cortexului cerebral (aceasta este așa-numita cale ventrală a procesării informațiilor vizuale), unde sunt recunoscute elemente atât de simple precum nasul, ochiul și urechea. Cum se întâmplă asta? Există neuroni care răspund doar la nas, există neuroni care răspund doar la ochi și așa mai departe. În același timp, există neuroni fără specializare specială și pot răspunde atât la nas, cât și la ochi.
Drept urmare, activitatea întregului set de celule este transmisă în cortexul orbitofrontal al creierului în lobii frontali. Acolo, poza este reunită și recunoști fața ca un întreg. Pe măsură ce progresează, informația este comprimată, de fiecare dată când este codificată de un număr mai mic de neuroni - pare să fie arhivată. În lobii anteriori ai creierului, se codează depozitul diferitelor imagini la nivel înalt, cu care o persoană operează în cele din urmă.
Creierul nu este independent în acțiunile sale. Este condus de talamus, un organ împerecheat care se termină în creierul mijlociu din măduva spinării. În talamus, firele sunt atașate la fiecare secțiune a cortexului. Tragând pentru ei, el activează anumite zone care sunt responsabile în prezent de soluția optimă a sarcinii curente.
Dar nici conductorul nu este independent. Talamul este controlat de așa-numitele nuclee bazale (ganglioni). Neuronii cheie din aceste nuclee depind foarte mult de dopamină, un neurotransmițător care provoacă plăcere acută la om.
Cu toții suntem dependenți de dopamină, oricât de trist ar fi să o recunoaștem, nucleele bazale își doresc multă dopamină tot timpul. Dar se remarcă ca răspuns la valoarea subiectivă a unei anumite decizii pentru care este responsabilă o anumită zonă a cortexului.
Creier uman
Imagine: Diomedia
Dacă valoarea activării unei secțiuni a cortexului este ridicată, adică această decizie este optimă pentru noi în situația actuală, atunci va fi eliberată mai multă dopamină și vom trăi bucurii. Ce determină valoarea? În primul rând, experiența noastră. Un copil mic are experiență minimă și se bucură în aproape orice lucru din lume, orice cub. Dând dovadă de curiozitate, o persoană încearcă diverse opțiuni, le întărește pe cele care aduc beneficii subiective și, în consecință, eliberarea de dopamină și le evită pe cele care, dimpotrivă, provoacă senzații neplăcute sau dureroase. Pe măsură ce te maturizezi și câștigi experiență, barul pentru valoare crește.
În al doilea rând, valoarea este determinată de emoții (și nu numai de cele pozitive): cu cât sunt mai strălucitoare, cu atât valoarea este mai mare. Prin urmare, urmează un alt regulator neurofiziologic - zonele creierului responsabile de emoții (amigdalele, hipocampul, lobii anterioare și temporale ale cortexului și altele).
Se dovedește că creierul, în procesul de a găsi soluția optimă pentru sarcina anterioară, funcționează ca un sistem de autoreglare. Pe de o parte, folosește cunoștințe din experiență (adică din părțile corespunzătoare ale cortexului), pe de altă parte, cântărește aceste decizii în detrimentul sistemului de experiență emoțională (inclusiv acestea și alte părți ale cortexului și organelor sistemului limbic al creierului). Toate acestea sunt colectate de către nucleii bazali, iar prin talamus, „avansul” este dat pentru a activa zona cortexului care aduce cea mai mare recompensă neuronilor dopaminici din structurile bazale și ale creierului.
Cerebel
Cerebelul joacă un rol extrem de important. Se crede că este responsabil pentru coordonarea mișcărilor, sentimentul de echilibru și echilibru. Dar se știe că în cerebel, care reprezintă doar aproximativ 10 la sută din volumul creierului, din anumite motive există aproximativ de două ori mai mulți neuroni decât în restul creierului - 70 miliarde față de 30. Este într-adevăr că sunt necesare atât de multe celule nervoase doar pentru a coordona mișcările?
Oamenii de știință au început recent să înțeleagă că cerebelul este responsabil nu numai de mișcări, dar, în general, de toate automatismele, inclusiv de „acțiuni reduse” - tipare de răspunsuri mentale din baza de cunoștințe. De exemplu, pentru un atlet antrenat, nu va fi dificil pentru un atlet antrenat să efectueze o somersault în spate cu un șurub de 360 de grade. El va face acest lucru fără ezitare, deoarece cerebelul său va extrage informații din depozitare la momentul potrivit, creierul va primi comenzile necesare, iar corpul va efectua acest element acrobatic automat. Sportivul practic nu crede, subconștientul său lucrează.
Același lucru pare să fie cazul cu alte automatisme, de exemplu, cu vorbirea. O persoană se gândește în imagini mai înalte, iar cerebelul în sine decide modul în care este mai bine să-l îmbrăcați într-un mijloc de comunicare. În același timp, desigur, sunt implicate centre de prelucrare a vorbirii îndelungate și fiabile în cortexul cerebral, dar în strânsă legătură cu cerebelul, care oferă continuu gata, soluții de automatism și / sau corectează inevitabil erori care apar în conformitate cu acestea.
