„Z jakiegoś powodu wszechświat potrzebuje stworzeń, które są w stanie go zrozumieć”: neuronaukowcy - o tym, jakie tajemnice skrywa nasz mózg
Miscellanea / / June 22, 2023
Aby zrozumieć, jak działa nasz główny narząd, trzeba być biologiem, poetą, matematykiem i detektywem.
Moskiewski Instytut Psychoanalizy zużyty „Duża Aula Biologiczna” – cykl wykładów na temat współczesnej biologii i jej perspektyw. W jej ramach 31 maja 2023 r. odbyła się dyskusja na temat wyzwań i problemów neuronauki poznawczej – nauki o mózgu. Tatyana Chernigovskaya, Alexander Asmolov i Olga Svarnik rozmawiali o tym, jak rozwija się ten kierunek i czego można się po nim spodziewać w przyszłości.
Nagrywanie dyskusji wysłane na kanale Moskiewski Instytut Psychoanalizyi zrobiliśmy jego zarys.
Tatiana Czernigowskaja
Profesor i kierownik Laboratorium Badań Poznawczych na Uniwersytecie Państwowym w Petersburgu.
Aleksander Asmołow
Doktor nauk psychologicznych, profesor, akademik Rosyjskiej Akademii Pedagogicznej.
Olga Swarnik
Dziekan Wydziału Nauk Przyrodniczych i Kierownik Katedry Moskiewskiego Instytutu Psychoanalizy.
Jakie są największe wyzwania dla neuronaukowców?
W badaniu mózgu naukowcy znaleźli się w paradoksalnej sytuacji. Wydaje się, że im bardziej wiarygodne pojawiają się informacje o pracy naszego głównego organu, tym mniej wyraźny staje się ogólny obraz.
Zgromadzono wiele wiedzy, ale naukowcy nie są pewni, czy potrafią poprawnie odpowiedzieć na główne pytania: jak i dlaczego nasza mózg. Co więcej, wydaje się, że naukowcy mają znacznie więcej pytań niż odpowiedzi.
Mózg jest najbardziej złożonym systemem
To pierwsze i najpoważniejsze wyzwanie. Naukowcy udowodnili, że żaden system nie może badać innego, jeśli ten drugi jest bardziej złożony niż pierwszy. Jeśli drugie jest łatwiejsze, nie ma problemu. Ale dzisiaj naukowcy nie znają żadnego systemu, który byłby bardziej złożony niż mózg. Dlatego trudniej jest go badać niż jakikolwiek inny obiekt naszego świata. Tak przynajmniej uważają neuronaukowcy.
W ogóle praca mózgu jest trochę szaleństwem z powodu pozornie beznadziejnej natury tej historii. Dlaczego w ogóle to robimy? Po pierwsze dlatego, że jest interesujący. A po drugie i po setne - bo jest ciekawa i nie sposób się jej oprzeć.
Tatiana Czernigowskaja
Mózg jest bezużyteczny do nauki tylko za pomocą narzędzi
Co to jest mózg? Wydaje się, że to bardzo proste pytanie. Z jednej strony w każdym podręczniku do anatomii znajdziemy odpowiedź. Z drugiej strony, jeśli zapytasz o to neuronaukowców – zwłaszcza tych, którzy prowadzą badania od dłuższego czasu, odpowiedzą: „nie wiem”.
Mózg jest oczywiście obiektem fizycznym, który ma dokładnie mierzalną wagę i objętość. Można powiedzieć, że jest to narząd, który składa się z wielu neurony. Kiedyś wierzono, że jest ich około 100 miliardów. Dzisiaj, po otrzymaniu wyników nowych badań, neuronaukowcy ustalili skromniejsze liczby: 85-86 miliardów.
Ale ta liczba, choć dokładniejsza niż wcześniej zakładali naukowcy, w żaden sposób nie pomaga zrozumieć, jak działa nasz główny narząd. Nie wyjaśnia, jak postrzegamy świat, jak podejmujemy decyzje, jakie motywy skłaniają nas do dokonania takiego czy innego wyboru.
Być może te neurony połączyły się w gigantyczną sieć. W systemie, który jest czymś więcej niż prostą sumą jego części. Ale ani liczenie neuronów, ani inne wyniki, które naukowcy uzyskują za pomocą najróżniejszych ultranowoczesnych urządzeń, nie pomagają zrozumieć, jak działa nasz świat. myślący.
Ponadto studia instrumentalne nie pokażą, jak przebiega proces twórczy. Nikt jeszcze nie wpadł na to, jak dowiedzieć się, skąd w głowach naukowców rodzą się genialne pomysły, skąd inspiracja dla artystów czy muzyków. I ogólnie - czym jest inspiracja, jak się ją mierzy? Spektrometry i skanery nie mogą tego w żaden sposób określić.
Im więcej wiemy, tym mniej rozumiemy. Załóżmy, że mam najlepszy tomograf komputerowy na świecie, którego jeszcze nie ma, ale jaki sobie wyobraziłem. Poda mi wiele ton liczb. I co z nimi zrobić? Następnie zaczyna się interpretacja i tu pojawia się niebezpieczeństwo.
Tatiana Czernigowskaja
Są liczby, jest ich dużo. Istnieją nowe badania, które również należy przestudiować i zintegrować w jeden model. Ale problem polega na tym, że jak dotąd nie ma teorii mózgu, która łączyłaby wszystkie uzyskane wyniki. Nie zostało jeszcze utworzone. I to jest jedno z głównych zadań współczesnych neuronaukowców.
Mózg ma więcej możliwości, niż możemy sobie wyobrazić.
Jedno z pozornie prostych pytań: jak małe dzieci Naucz się mówić? Materiału do badań jest mnóstwo, bo dzieci są wszędzie. Każde zdrowe dziecko wcześniej czy później zaczyna mówić. Jednak to, jak mózg radzi sobie z tym zadaniem, nie jest do końca znane naukowcom.
Tak, dziecko słyszy, jak komunikują się dorośli. Ale nie otrzymuje zbyt wielu informacji ustnych. Według wyliczeń niektórych badaczy dziecko potrzebowałoby około 120 lat, aby nauczyć się mówić w taki sam sposób, jak jego otoczenie. Co więcej, wielu dorosłych wokół niego mówi z błędami. Mogą nie budować zdań bardzo poprawnie, mogą nie wymawiać słów bardzo wyraźnie.
Wydawać by się mogło, że jest za dużo błędów. Ale dziecko w krótkim czasie wciąż opanowuje zasady mowy. W rezultacie łatwo rozumie otaczających go ludzi i może im powiedzieć, co chce.
Jego mózgowi udaje się wydedukować z tych chaotycznych i zniekształconych danych wejściowych nie byle co, ale prawa języka.
Tatiana Czernigowskaja
Być może nasze mózgi mają wbudowane od urodzenia jakieś moduły językowe - pomagają się uczyć gramatyka. A może nie ma wrodzonych struktur - po prostu mózg może przetwarzać informacje znacznie szybciej, niż wydaje się naukowcom.
Ale nie ma ostatecznej odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób ludzie uczą się mówić. Wiadomo tylko, że sieci neuronowe stosują zupełnie inną zasadę uczenia się niż człowiek.
W czym wiedza z innych dziedzin nauki pomaga neurobiologom
Aby rozwiązać problemy, które dziś bardzo się nagromadziły, potrzebne są narzędzia i informacje z innych dziedzin ludzkiej wiedzy. Oto główne obszary, które neuronaukowcy muszą zrozumieć:
- Procesy wewnątrzmacicznego rozwoju człowieka. Trzeba się nauczyć mózg się tworzy dziecko, jakie informacje jest w stanie odbierać i przetwarzać. Na przykład, aby zrozumieć, jak powstaje mowa, dobrze byłoby wiedzieć, czy dziecko słyszy swoją mamę i osoby z jego otoczenia oraz jak odbiera ich głosy.
- Psychologia dziecięca. Ważne jest, aby wiedzieć, w jaki sposób dziecko wchodzi w interakcje ze światem i jak uczy się nowej wiedzy.
- Inne dziedziny psychologii. To psychologowie pomogą zrozumieć, dlaczego na przykład dana osoba nie może dostać się do pracy, zanim nie zobaczy podejścia termin ostateczny. I dlaczego w tym stanie jest produktywny, generuje świetne pomysły i działa szybko. A jeśli jesteś spokojny i nie spieszysz się, wynik jest zauważalnie gorszy. A to tylko jedna z wielu tajemnic.
- Językoznawstwo. Znajomość praw języka pozwoli ci zrozumieć, jak powstaje mowa literacka.
- Trening sieci neuronowych. AI to zupełnie inny rodzaj inteligencji, inny niż nasz. Warto jednak wiedzieć, jakie metody gromadzenia i przetwarzania informacji istnieją i działają skutecznie.
- Matematyka. W badaniu mózgu niezbędne są dokładne obliczenia i oparte na nich wnioski.
- Humanistyka i sztuka. Posługuje się nie algorytmicznym typem poznania, jak w technicznych działach wiedzy, ale zupełnie innym. Sfery humanitarne rządzą się swoimi prawami, które nie przekładają się na język formuł. Literatura to zupełnie inny rodzaj interakcji ze światem niż matematyka. A muzyka, malarstwo, taniec generalnie tworzą specjalny, niewerbalny język. Nie ma w nim słów, ale rozumiemy się na poziomie obrazów i emocji.
- Fabuła. Jest w nim wiele ciekawych rzeczy, ale warto zwrócić szczególną uwagę na życie i twórczość geniuszy. Być może naukowcom uda się dokładnie zrozumieć, jak narodziły się ich rewolucyjne idee, jaki łańcuch myśli i skojarzeń pomogły twórcom stworzyć arcydzieła. To nie pomoże powtórzyć procesu kreatywności, ale wyjaśni mechanizmy ludzkiego mózgu.
- Filozofia. Jest to jedna z najważniejszych nauk, bez której neuronaukowcy nie mogą się obejść. Nie można badać mózgu bez zrozumienia, kim jest człowiek, co robi na planecie, dlaczego w ogóle żyje.
Na jakie pytanie może odpowiedzieć mózg? Otwieramy więc i chcemy zajrzeć do środka. Nie widzimy gerundów ani pomysłów Van Gogha. Neuron nie wie, że jest w nas. A najsubtelniejsze powiązania między różnymi poziomami rozważań wydają mi się jakimś cudem, magią.
Olga Swarnik
Nie każdy neuronaukowiec może być specjalistą we wszystkich tych dziedzinach. Ale aby je zrozumieć, aby zrozumieć, jak analizować i stosować wyniki uzyskane przez wyspecjalizowanych naukowców, potrzebny jest badacz mózgu. A praca neuronaukowców przypomina klasyczne śledztwo detektywistyczne. Dlatego naukowcy muszą się wiele nauczyć od głównego bohaterowie gatunku - jak panna Marple czy Herkules Poirot.
Jakie postępy poczynili już neuronaukowcy?
Oto tylko jedno z wielu odkryć. Okazuje się, że nasz mózg nie jest podzielony na części, z których każda odpowiada za własną sferę życia i nie ingeruje w pracę innych, jak wcześniej sądzono.
W przestrzeni informacyjnej bardzo popularna była idea dwóch różnych półkul. Zgodnie z tą teorią lewica odpowiadała za logikę, a prawica za logikę intuicja, inspiracja, emocje. Okazało się jednak, że wszystko nie jest takie proste, a mózg to jedna całość.
Jednym z dowodów na poparcie tej hipotezy jest to, że bazy danych mózgów nakładają się na siebie. Na przykład obraz filiżanki kawy może jednocześnie znajdować się w sekcjach „porcelana”, „piękno”, „napoje”, „co bije”, „wszystko na literę H”. To bardzo uproszczony przykład, ale mózg działa dokładnie w ten sam sposób.
Teraz nikt nie będzie mówił o miejscach w mózgu, które zajmują się jedną rzeczą - łyżką, inną - widelcem, a trzecią - filiżanką kawy. Ideę lokalizmu zastąpiono, mówiąc bardzo z grubsza, ideą koneksjonizmu.
Tatiana Czernigowskaja
Ale nawet tutaj są sprzeczności. Z jednej strony mózg działa jak pojedyncze urządzenie. A jeśli na przykład umieścisz osobę w tomografie i zlecisz jej zadania związane z mową, to nie jedna strefa będzie aktywna, ale wiele więcej. Ale z drugiej strony, jeśli tylko jeden obszar mózgu zostanie uszkodzony podczas urazu lub operacji, osoba przestaje mówić. Dlatego też teoria koneksjonizmu jest daleka od kompletności.
Co neuronaukowcy chcą osiągnąć w przyszłości
Naukowcy zajmujący się mózgiem są trochę poeci. Na przykład wierzą, że każdy neuron w mózgu jest częścią jednej całości, ale on o tym nie wie. Może każdy człowiek, podobnie jak neuron, jest też tylko szczegółem czegoś znacznie większego, niż jesteśmy w stanie sobie wyobrazić.
Powiedzieć, że jesteśmy naszym mózgiem, to jak powiedzieć, cytuję: każdy obraz to tylko farba.
Aleksander Asmołow
Może neuronaukowcy pomogą ludzkości zrozumieć, dlaczego Wszechświat nas potrzebuje i jaką rolę w nim odgrywamy. W końcu praca mózgu nie ogranicza się do zapewnienia przetrwania, znalezienia pożywienia i stworzenia komfortowych warunków dla siebie i innych. Mózg jest w stanie rozwiązywać problemy znacznie poważniej niż codzienne.
Ale nic w naturze nie dzieje się samo: jeśli istnieje zdolność, to z pewnością będzie gdzie ją zastosować. Co więcej, na pewno pojawi się potrzeba użycia unikalnej umiejętności.
Wiele lat temu powiedziałem sobie: wszechświat się nudzi. Chce spojrzeć w lustro, chce z kimś porozmawiać. Z jakiegoś powodu wszechświat potrzebuje istot, które są w stanie go zrozumieć.
Tatiana Czernigowskaja
Przeczytaj także🧐
- 5 popartych naukowo faktów na temat ewolucji
- Jak ustawić swój mózg na sukces za pomocą neuronauki
- „Byliśmy wyjątkowi na długo przed potomstwem małp”: wywiad z neurobiologiem Nikołajem Kukuszkinem