Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina

[Kohina]

Uusimmassa Tiede numerossakin älykkäämmillä on lievempi tunnereaktio aivoissa.

"As a mechanistic theory, predictive coding has not been mapped out physiologically on the neuronal level. One of the biggest challenges to the theory has been the imprecision of exactly how prediction error minimization works.[26] In some studies, the increase in BOLD signal has been interpreted as error signal while in others it indicates changes in the input representation.[26]"

Virtaus-analogiaa käyttäen jos vettä kaadetaan tasolle, virtaa se hitaammin pisteestä a, pisteeseen b, kuin jos se kaadetaan kanavaan joka yhdistää pisteitä a,b.

[Naturalisti]

Uusimmassa Tiede numerossakin älykkäämmillä on lievempi tunnereaktio aivoissa.

"As a mechanistic theory, predictive coding has not been mapped out physiologically on the neuronal level. One of the biggest challenges to the theory has been the imprecision of exactly how prediction error minimization works.[26] In some studies, the increase in BOLD signal has been interpreted as error signal while in others it indicates changes in the input representation.[26]"

Virtaus-analogiaa käyttäen jos vettä kaadetaan tasolle, virtaa se hitaammin pisteestä a, pisteeseen b, kuin jos se kaadetaan kanavaan joka yhdistää pisteitä a,b.

Mulle ei tule tuota lehteä. Mitä siinä lehdessä itseasiassa sanottiin? Tämä tuntuu aika oudolta väitteestä:

Uusimmassa Tiede numerossakin älykkäämmillä on lievempi tunnereaktio aivoissa.

Onko tuo lainaus jostakin siinä linkatusta artikkelista? Sen mukaan ennustava koodaus (predictive coding) on siis teoria, jota ei ole kartoitettu fysiologisesti neuronitasolla. Tarkkuudessa ja ymmärryksessä, miten tarkalleen ottaen ennustevirheen minimointi toimii ja mitä se mittaa on ongelmia.

BOLD-signaalia (Blood Oxygen Level Dependent) käytetään MRI-kuvantamistekniikasa ilmaisenaan missä aivojen alueilla on enemmän verenkiertoa eli aktiivista aivotoimintaa.

Johtopäätöksiä tehtäessä on ymmärrettävä, että näiden mittausten spatiotemporaalinen tarkkuus on heikko. Signaalit generoituvat neuronirason toiminnan näkövinkkelistä laajojen alueiden pitkäaikaisista yhteisvaikutuksesta. Mittaukset siis osoittavat vain, että jollakin alueella tapahtuu jotakin, mutta siitä, mitä siellä tapahtuu, ei mittaukset kerro mitään.

Tätä sinun analogiaa voi kritisoida ainakin näin: veri ei virtaa aivoissa tuon tasomallin mukaan vaan verisuonissa eli kanavissa.

Virtaus-analogiaa käyttäen jos vettä kaadetaan tasolle, virtaa se hitaammin pisteestä a, pisteeseen b, kuin jos se kaadetaan kanavaan joka yhdistää pisteitä a,b.

en-wikissä on tuosta koodauksesta artikkeli:
https://en.wikipedia.org/wiki/Predictive_coding

[Kohina]

Uusimmassa Tiede numerossakin älykkäämmillä on lievempi tunnereaktio aivoissa.

"As a mechanistic theory, predictive coding has not been mapped out physiologically on the neuronal level. One of the biggest challenges to the theory has been the imprecision of exactly how prediction error minimization works.[26] In some studies, the increase in BOLD signal has been interpreted as error signal while in others it indicates changes in the input representation.[26]"

Virtaus-analogiaa käyttäen jos vettä kaadetaan tasolle, virtaa se hitaammin pisteestä a, pisteeseen b, kuin jos se kaadetaan kanavaan joka yhdistää pisteitä a,b.

Mulle ei tule tuota lehteä. Mitä siinä lehdessä itseasiassa sanottiin? Tämä tuntuu aika oudolta väitteestä:

Uusimmassa Tiede numerossakin älykkäämmillä on lievempi tunnereaktio aivoissa.

Onko tuo lainaus jostakin siinä linkatusta artikkelista? Sen mukaan ennustava koodaus (predictive coding) on siis teoria, jota ei ole kartoitettu fysiologisesti neuronitasolla. Tarkkuudessa ja ymmärryksessä, miten tarkalleen ottaen ennustevirheen minimointi toimii ja mitä se mittaa on ongelmia.

BOLD-signaalia (Blood Oxygen Level Dependent) käytetään MRI-kuvantamistekniikasa ilmaisenaan missä aivojen alueilla on enemmän verenkiertoa eli aktiivista aivotoimintaa.

Johtopäätöksiä tehtäessä on ymmärrettävä, että näiden mittausten spatiotemporaalinen tarkkuus on heikko. Signaalit generoituvat neuronirason toiminnan näkövinkkelistä laajojen alueiden pitkäaikaisista yhteisvaikutuksesta. Mittaukset siis osoittavat vain, että jollakin alueella tapahtuu jotakin, mutta siitä, mitä siellä tapahtuu, ei mittaukset kerro mitään.

Tätä sinun analogiaa voi kritisoida ainakin näin: veri ei virtaa aivoissa tuon tasomallin mukaan vaan verisuonissa eli kanavissa.

Virtaus-analogiaa käyttäen jos vettä kaadetaan tasolle, virtaa se hitaammin pisteestä a, pisteeseen b, kuin jos se kaadetaan kanavaan joka yhdistää pisteitä a,b.

en-wikissä on tuosta koodauksesta artikkeli:
https://en.wikipedia.org/wiki/Predictive_coding

Huoh. Selvä.

[Naturalisti]

Kopioin tämän pätkän tuolta Vapaa tahto -keskustelusta myös tänne, koska tämän aiheen jatko sopii paremmin tämän keskustelun kontekstiin.

Lisään kommenttini tähän lainauksen hakasulkuihin.

Vapaa tahto on memeettisen informaatiosysteemin eli kulttuuria ylläpitävän ja luovan tason toimintaa: empiirisen kokemuksen perusteella itse itsensä luovia ajattelu- ja käyttäytymistottumuksia, jotka toimivat sen perustana olevan geneettisen informaatiosysteemin varassa.

Geneettineettinen informaatiosysteemi eli elämää ylläpitävä systeemi, joka kykenee toimimaan fysiikaalisua systeemejä ohjaavan entropian vaikutuksia vastaan eli solutkaan eivät toimi täysin fysiikan deterministen lakien määräämänä, vaikka toimivat niiden varassa.

Fysikaaliset lait eivät määrää täysin geneettisen ja memeettisen informaatiosysteemin toimintaa, vaan molemmat ovat osittain omalakisia.

Kiehtovaa. Pari jatkokysymstä ajatuksiasi koskien.

Vapaa tahto on memeettisen informaatiosysteemin eli kulttuuria ylläpitävän ja luovan tason toimintaa: empiirisen kokemuksen perusteella itse itsensä luovia ajattelu- ja käyttäytymistottumuksia, jotka toimivat sen perustana olevan geneettisen informaatiosysteemin varassa.

Mitä tarkoittat tällä? Millä tavalla ajatukset luovat itse itsensä? [Mieli rakentaa ympäristöönsä tekemien aktien ja niiden seurausten havainnoinnin perusteella todellisuuden representaatioita eli ajattelu- ja käyttäytymismalleja, jotka ovat luonnonlakeja ja geneettisen tason toimintoja täydentäviä toimintaa ohjaavia "lakeja"]

Geneettineettinen informaatiosysteemi eli elämää ylläpitävä systeemi, joka kykenee toimimaan fysiikaalisua systeemejä ohjaavan entropian vaikutuksia vastaan eli solutkaan eivät toimi täysin fysiikan deterministen lakien määräämänä, vaikka toimivat niiden varassa.

Miten niin eivät toimi? Elämäksi kutsutut kemialliset reaktiot kyllä toimivat ihan termodynamiikan sääntöjen mukaan, mukaanlukien nämä geneettiset informaatiotsysteemit. Paikallinen entropian pieneminen ei tietenkään tarkoita että fysikaaliset prosessit kuten solun toiminta eivät enää toimisi fysiikan lakien mukaan. Voinet selventää mitkä prosessit soluissa eivät mielestäsi toimi fysiikan lakien määräämänä? [Joo, eivät fysikan lait tietenkään solun sisällä lakkaa toimimasta. Ne ovat voimassa myös solussa ja kuten totesit pätevät myös geneettissä informaatiosysteemeissä, jotka ovat solun osien vuorovaikutustoimintoja. Pointti on se, että luonnonlakien lisäksi elävää solua ohjaa myös tämä monimutkainen informastiosysteemi.

Sitä voidaan kuvata pelkistetysti tilakoneena. Tilakonee toiminta eli eteneminen seuraavaan tilaan riippuu sen nykytilasta sekä ympäristön tilasta. Tilansiirtofunktio siirtää näiden tietojen perusteella tilakoneen seuraavaan tilaan ja lähettää informaatiota ympäristöönsä. Itseasiassa solussa on iso joukko toisiinsa vaikuttavia osasysteemejä, jotka toimivat myös toistensa informaatioympäristönä. Tämä monimutkainen mekanismi siis täydentää fysiikan lakien vaikutusta solussa. Jo yksisoluiset eliöt kykenevät tämän mekanismin avulla välttämään epäedullisia olosuhteita ja hakeutumaan suotuisiin olosuhteisiin. Näin se kykenee toimimaan entropian lakia vastaan paikallisesti, käyttämällä ympäristöstään ottamassa energiaa.]

Fysikaaliset lait eivät määrää täysin geneettisen ja memeettisen informaatiosysteemin toimintaa, vaan molemmat ovat osittain omalakisia.

Eli elämän prosesseja ohjaavat naturlaististen luonnonlakien lisäksi, toistaiseksi määrittelemättömät omat lait?
Annatko esimerkin tuollaisesta omasta laista joka operoi naturalistisen, fysikian laeilla kuvattavan todellisuuden ulkopuolella?

[Nämä luonnonlakeja täydentävät "lait" eivät ole määrittelemättömiä vaan geneettisesti määräytyneitä.]

Eli yhtään esimerkkiä tällaisesta omasta laista et pysty antamaan? [ Kaikki mieleen tallentuneet käyttäytymis- ja ajattelutottumukset ovat niitä. Ne eivät ole luonnonlakeja, mutta ohjaavat yksilöä luonnonlakien lisäksi ]

[Mieli rakentaa ympäristöönsä tekemien aktien ja niiden seurausten havainnoinnin perusteella todellisuuden representaatioita eli ajattelu- ja käyttäytymismalleja, jotka ovat luonnonlakeja ja geneettisen tason toimintoja täydentäviä toimintaa ohjaavia "lakeja"]

Korjaan sen verran että ajattelu ei representoi todellisuutta. Organismin ulkoista todellisuutta represntoivat objekteina ja niiden suhteina ilmenevät, aistihavainnoiksi kutsutut mielensisällöt ja organismin sisäistä todellisuutta representoivat mieleialoiksi, tuntemuksiksi ja tunteiksi kutsumamme mielensisällöt. Ajattnelun tehtävä on sitten induktion avulla lokeroida, yleistää ja idealisoida nämä todellisuutta representoivat mielensisällöt yleiskäsitteiksi sekä yhdisrtellä ja manipuloida näitä käsitteitä. [ Nimittäin representaatioiksi aivokuoren pylväs hierarkkioita skeemoihin tallentuneita ajatus- ja käyttäytymistottumuksia eli meemejä. Sekä sisäiset että ulkoiset aistimukset ovat näiden dynaamisten meemien syötteitä. Ajattelu on näiden meemien toimuntaa ]

ajattelu- ja käyttäytymismalleja, jotka ovat luonnonlakeja ja geneettisen tason toimintoja täydentäviä toimintaa ohjaavia "lakeja"

Mitä tämä tarkoittaa? Meinaatko siis että voimme ajatuksen voimalla ohjailla luonnonlakeja? [ En meinaa. Meemit eivät ole luonnonlakeja, vaan mielen käyttäytymistä ohjaamina "ohjelmia". ]

Joo, eivät fysikan lait tietenkään solun sisällä lakkaa toimimasta. Ne ovat voimassa myös solussa ja kuten totesit pätevät myös geneettissä informaatiosysteemeissä, jotka ovat solun osien vuorovaikutustoimintoja. Pointti on se, että luonnonlakien lisäksi elävää solua ohjaa myös tämä monimutkainen informastiosysteemi.

Ihan mielenkiinnosta kysyn. Äskeisen viestisi perusteella vaikutti siltä että tämä entropiaargumentti oli tärkeässä osassa tämän vapaa tahto uskomnuksesi oikeuttamisessa. Nyt kun opimme että fysikaalisessa systeemissä paikallinen entropia voi aivan hyvin pienetyä ilma mitään päälle liimattuja luonnolakeja rikkovia informaatiosyteemejä niin herättikö tämä epäilyn siemenen tuon vapaa tahto uskomuksesi järevyydesrtä vai alkoiko mielesi heti kuumeisesti etsiä jotain uutta syytä uskoa vapaaseen tahtoon? [ Voisitko selventää mitä oikeastaan kritisoit tai haluat kysyä? ]

Pointti on se, että luonnonlakien lisäksi elävää solua ohjaa myös tämä monimutkainen informastiosysteemi.

Mitä tämä tarkoittaa? Geenien tehtävä on koodata proteiineja. Se mitä proteiineja ja kuinka paljon kulloinkin koodataan riippuu geenien synnynnäisestä herkkyydestä ja geenien ympäristöstä saamastaan inputista joka geenin aktivoi. Kaikki nämä prosessit taphtuvat ihan luonnonlakien sanelemassa järjestyksessä. Eli missä kohtaa tätä prosessia mielestäsi nämä omalakiset informaatioprosessit kaappaavat ohjakset luonnonlaeilta? [ Juuri näin. Et löydä mitään eroa yksityiskohdista. Kuten jo edellisessä kommentissa kuvasin kyse on monimutkaisesta emergentistä informaatiosysteemistä, joka vasta kokonaisuutena ylläpitää elämää. Vastaavasti mieli on aivojen emergentin rakenteen mahdollistama prosessijoukko. Yksittäiset neuronit eikä vielä edes pylväät ole tietoisia eikä niillä ole vapaata tahtoa. Nämä ominaisuudet on vasta kokonaisuudella. ]

[Purdue]

Tässä keskustelussa on tarkoitus syventää jo Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi- keskustelun avauksessa esiin nostetun Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina -idean ymmärrystä ja sitä, miten koknitiivisen psykologian vanhentunut tietokonemetafora voidaan korvata sen avulla.
viewtopic.php?p=76855#p76855

Aivokuoren pylväät ovat keskeisessä roolissa useissa teorioissa, jotka pyrkivät mallintamaan aivojen rakenteellista kokonaisuutta ja sen tiedonkäsittelyä.

Tyypillisten mallien mukaan aivokuori koostuu useasta hierarkkisesta tasoista, joissa pylväät toimivat tiedon käsittelyn perusyksikköinä. Kullakin tasolla tietoa käsitellään samankaltaisissa pylväissä, jotka erikoistuvat tiettyihin tehtäviin tai piirteisiin. Hierarkkinen järjestelmä mahdollistaa erilaisten aistien, motoristen toimintojen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien integroinnin. Esimerkiksi primaari näkökuori koostuu pylväistä, jotka vastaavat erilaisten visuaalisten ominaisuuksien havaitsemisesta, kuten reunojen, väreiden tai liikkeen tunnistamisesta.

Aivokuoren pylväät toimivat eräänlaisina informaation käsittely moduuleina, jotka antavat spesifistä tietoa. Pylväät ovat tärkeitä rakenneyksiköitä aivojen toiminnassa, mutta niiden toiminnallinen mallinnus samoin kuin aivojen kokonaisvaltaisen viitekehyksen kehitys ovat yhä vasta alkuvaiheessa. Esitän seuraavassa yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan kuvaukseksi.

Pylvään toiminta voidaan kuvata adaptiivisena tilakoneena. Tilakoneen neuronien synapsit muodostavat paikallisen pitkäaikaisen funktiomuistin. Siihen tallettuu pylvään toimintatottumukset eli mihin seuraavaan tilaan tilakone askeltaa nykytilan ja tulojen (tilakoneen informaationaapureiden tilojen) perusteella. Kussakin toimintasekvenssin askeleessa tilakone lähettää oman tilansa informaationaapureilleen ja päivittää omaa funktiomuistiaan tapahtuman edellyttämällä tavalla.

Pylvään neuronien aktivaatiotasot edustavat lyhytaikaista tilamuistia eli tapahtumien (aktien, mielikuvien ja kokemusten) virtaa, joka ei koskaan toistu samanlaisena eikä myöskään tallennu pysyvästi minnekään. Sen sijaan funktiomuistiin tallentuu kykyjä tuottaa tilamuistiin uudelleen vastaavanlainen tilasekvenssi vastaavan kaltaisissa olosuhteissa.

Mitään muunlaisia muisteja aivoissa ei ole. Eikä siellä tapahdu mitään vanhentuneen tietokonemetaforan mukaisia tiedonhakuja pysyväismuistista työmuistiin eikä tilan talletuksia takaisin pitkäaikaiseen muistiin.

Kaikki kognitiivisen psykologian lukuisat erilaiset muistityypit voidaan selittää lokaalien funktio- ja tilamuistien avulla. Myös kuoren alaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminta voidaan kuvata adaptiivisten tilakoneiden avulla.

Aivokuoren pylväiden hierarkian pohjalla ovat primäärit sensoriset ja motoriset alueet, niiden yläpuolella on sekundäärit alueet, sen jälkeen tulee erilaiset assosiaatioalueet, joiden toiminta ilmenee yksilölle tietoisuutena koettuna mielikuvien ja tuntemusten virtana ja käyttäytymisenä.

Hierarkian huipulla on hippokampus (mielen virtuaalitodellisuuden navigaattori), josta puun juuriston tavoin haarautuu primääreille aivokuorelle ulottuvia eri toimintoja toteuttavien skeemojen tilakoneiden verkostoja.

Jokaisen pylvään tilakoneen toiminta perustuu paikallisiin pitkäaikaisiin funktiomuisteihin ja lyhytaikaisiin tilamuisteihin, jotka tuottavat yhdessä eri skeemojen toimintatottumusten tarvitsemat tilasekvenssit ja muokkaavat niitä empiirisen kokemuksen mukaisesti.

Pylväisiin hajautettu muistijärjestelmä, jossa hetkellinen tilatieto tallennetaan paikallisesti neuronien aktivaatiotiloihin ja toimintaohjeet myös paikallisesti synapsien edustamaan funktiomuistiin, mahdollistaa seuraavan kognitiivisen toimintaperiaatteen: sekvenssin kunkin askeleen nykytila, tilariippuva adaptiivinen tilansirtofunktio ja informastioympäristö eli informaationaapureina olevien pylväiden tilat yhdessä määräävät tilakoneen seuraavan tilan.

Katso myös:

Blogin alaviitteet
Blogin sisältö

Tää on kyllä mielenkiintoista pohdintaa. Mutta muutama kysymys:

- Kuinka tämä sun malli suhtautuu retinotooppisiin karttoihin (retinotopic maps), joita on esim. visuaalisilla alueilla kuten (V1) ja jotka mallintavat verkkokalvon solujen aktivaatioita aivokuoren tasolla?

- Ja toisaalta mua kiinnostaa tuo sun jaottelu synapseihin liittyvään pitkäaikaiseen funktiomuistiin, sekä toisaalta neuronien aktivaatiotasoihin liittyvään lyhytaikaiseen tilamuistiin?

>> Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?

>> Ja mitenkä tuo pitkäaikainen funktiomuisti käytännössä toimii hermosolujen ja niiden yhteyksien tasolla?

Jos ajatellaan tuota pitkäaikaista funktiomuistia, että se liittyy synapseihin, niin aivoissahan tuppaa olemaan niin että yksi hermosolu vastaanottaa signaaleja toisista hermosoluista lukemattomien (jopa tuhansien) synapsien välityksellä.

Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen.

Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja.

Onko tämä oikean suuntainen tulkinta sun ajattelusta?

[Naturalisti]

Tässä keskustelussa on tarkoitus syventää jo Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi- keskustelun avauksessa esiin nostetun Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina -idean ymmärrystä ja sitä, miten koknitiivisen psykologian vanhentunut tietokonemetafora voidaan korvata sen avulla.
viewtopic.php?p=76855#p76855

Aivokuoren pylväät ovat keskeisessä roolissa useissa teorioissa, jotka pyrkivät mallintamaan aivojen rakenteellista kokonaisuutta ja sen tiedonkäsittelyä.

Tyypillisten mallien mukaan aivokuori koostuu useasta hierarkkisesta tasoista, joissa pylväät toimivat tiedon käsittelyn perusyksikköinä. Kullakin tasolla tietoa käsitellään samankaltaisissa pylväissä, jotka erikoistuvat tiettyihin tehtäviin tai piirteisiin. Hierarkkinen järjestelmä mahdollistaa erilaisten aistien, motoristen toimintojen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien integroinnin. Esimerkiksi primaari näkökuori koostuu pylväistä, jotka vastaavat erilaisten visuaalisten ominaisuuksien havaitsemisesta, kuten reunojen, väreiden tai liikkeen tunnistamisesta.

Aivokuoren pylväät toimivat eräänlaisina informaation käsittely moduuleina, jotka antavat spesifistä tietoa. Pylväät ovat tärkeitä rakenneyksiköitä aivojen toiminnassa, mutta niiden toiminnallinen mallinnus samoin kuin aivojen kokonaisvaltaisen viitekehyksen kehitys ovat yhä vasta alkuvaiheessa. Esitän seuraavassa yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan kuvaukseksi.

Pylvään toiminta voidaan kuvata adaptiivisena tilakoneena. Tilakoneen neuronien synapsit muodostavat paikallisen pitkäaikaisen funktiomuistin. Siihen tallettuu pylvään toimintatottumukset eli mihin seuraavaan tilaan tilakone askeltaa nykytilan ja tulojen (tilakoneen informaationaapureiden tilojen) perusteella. Kussakin toimintasekvenssin askeleessa tilakone lähettää oman tilansa informaationaapureilleen ja päivittää omaa funktiomuistiaan tapahtuman edellyttämällä tavalla.

Pylvään neuronien aktivaatiotasot edustavat lyhytaikaista tilamuistia eli tapahtumien (aktien, mielikuvien ja kokemusten) virtaa, joka ei koskaan toistu samanlaisena eikä myöskään tallennu pysyvästi minnekään. Sen sijaan funktiomuistiin tallentuu kykyjä tuottaa tilamuistiin uudelleen vastaavanlainen tilasekvenssi vastaavan kaltaisissa olosuhteissa.

Mitään muunlaisia muisteja aivoissa ei ole. Eikä siellä tapahdu mitään vanhentuneen tietokonemetaforan mukaisia tiedonhakuja pysyväismuistista työmuistiin eikä tilan talletuksia takaisin pitkäaikaiseen muistiin.

Kaikki kognitiivisen psykologian lukuisat erilaiset muistityypit voidaan selittää lokaalien funktio- ja tilamuistien avulla. Myös kuoren alaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminta voidaan kuvata adaptiivisten tilakoneiden avulla.

Aivokuoren pylväiden hierarkian pohjalla ovat primäärit sensoriset ja motoriset alueet, niiden yläpuolella on sekundäärit alueet, sen jälkeen tulee erilaiset assosiaatioalueet, joiden toiminta ilmenee yksilölle tietoisuutena koettuna mielikuvien ja tuntemusten virtana ja käyttäytymisenä.

Hierarkian huipulla on hippokampus (mielen virtuaalitodellisuuden navigaattori), josta puun juuriston tavoin haarautuu primääreille aivokuorelle ulottuvia eri toimintoja toteuttavien skeemojen tilakoneiden verkostoja.

Jokaisen pylvään tilakoneen toiminta perustuu paikallisiin pitkäaikaisiin funktiomuisteihin ja lyhytaikaisiin tilamuisteihin, jotka tuottavat yhdessä eri skeemojen toimintatottumusten tarvitsemat tilasekvenssit ja muokkaavat niitä empiirisen kokemuksen mukaisesti.

Pylväisiin hajautettu muistijärjestelmä, jossa hetkellinen tilatieto tallennetaan paikallisesti neuronien aktivaatiotiloihin ja toimintaohjeet myös paikallisesti synapsien edustamaan funktiomuistiin, mahdollistaa seuraavan kognitiivisen toimintaperiaatteen: sekvenssin kunkin askeleen nykytila, tilariippuva adaptiivinen tilansirtofunktio ja informastioympäristö eli informaationaapureina olevien pylväiden tilat yhdessä määräävät tilakoneen seuraavan tilan.

Katso myös:

Blogin alaviitteet
Blogin sisältö

Tää on kyllä mielenkiintoista pohdintaa. Mutta muutama kysymys:

- Kuinka tämä sun malli suhtautuu retinotooppisiin karttoihin (retinotopic maps), joita on esim. visuaalisilla alueilla kuten (V1) ja jotka mallintavat verkkokalvon solujen aktivaatioita aivokuoren tasolla? [1]

- Ja toisaalta mua kiinnostaa tuo sun jaottelu synapseihin liittyvään pitkäaikaiseen funktiomuistiin, sekä toisaalta neuronien aktivaatiotasoihin liittyvään lyhytaikaiseen tilamuistiin?[2]

>> Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?[3]

>> Ja mitenkä tuo pitkäaikainen funktiomuisti käytännössä toimii hermosolujen ja niiden yhteyksien tasolla?[4]

Jos ajatellaan tuota pitkäaikaista funktiomuistia, että se liittyy synapseihin, niin aivoissahan tuppaa olemaan niin että yksi hermosolu vastaanottaa signaaleja toisista hermosoluista lukemattomien (jopa tuhansien) synapsien välityksellä.[5]

Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen.[6]

Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja.[7]

Onko tämä oikean suuntainen tulkinta sun ajattelusta?[8]

[1] v1 alueen pylväät ovat retinotooppisesti organisoituneita piirredetektoreita, jotka tunnistavat silmän kunkin sakkadisen pysähdys hetkisen erilaisia piirteitä. Itseasiassa näitä detektireita on useita eri piirteitä varten, joten näköaisti tavallaan jakautuu tässä vaiheessa useaksi eri aistiksi. Nämä piirteet sitten kootaan ylemmillä tasoilla oikein kohdistettuna vaiheittain tietoisella tasolla näkyväksi virtuaslitodellisuuden dynaamiseksi freskoksi.

[2] Ajattelen, ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)? Kognitiivisen psykologian kuvaamat lukuisat muistityypit pitää nähdä teoreettisen tason malleina, jotka on kuvattava aivojen toiminnalliselle tasolle. Nämä psykologian kuvaamat muistit pitää ajatella lähinnä erilaisten tapahtumasekvenssien muistamisena, jotka pitää kuvata aivojen toiminnallisen tason kyvyiksi tuottaa aiemmin koettujen tapahtumasekvenssien kaltaisia sekvenssejä myöhemmin uudelleen. Funktiomuistiin sisältyy pylvään kaikki synapsit ja tilamuistin pylvään kaikkien neuronien soomat.

[3] "Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?" Ei ole. Tämä on yksi vanhentuneen tietokonemetaforan ajatuspiintymä. Sellaista ei aivojen toiminnallisella tasolla ole olemassa. Tilakoneiden kyvyt tuottaa tapahtumasekvenssejä pysyy paikallaan. Niitä ei siirrellä minnekään vaan niitä vain tarpeen mukaan aktivoidaan. Sama pätee myös lyhytkestoiseen muistiin. Pylvään lyhytaikaisen tilamuistin sisältöä ei myöskään siirrellä edestakaisin. Sen sijaan kukin pylväs lauetessaan lähetää tilatietonsa informaationaapureilleen, jotka tulkitsevat sen itsenäisesti paikallisen tilamuistin ja funktiomuistin määräämällä tavalla.

[4] Ne päivittävät Hebbiläisen periaatteen mukaisesti. Jos synapsin molemmilla puolilla ilmenee aktiopotentiaalipulssin vaikutus tietyn aikaikkunan puitteissa samaan aikaan, synapsi vahvistuu ja jos vahvistavia tapahtumia tulee liian harvaan synapsin vahvuus heikkenee.

[5] Näin on. Kaikki pylvään neuronien denriitteihin kytkeytyvät synapsit ovat osa pylvään funktiomuistia.

[6] "Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen."

Sä ajattelet asiaa nyt ilmeisesti kognitiivisen psykologian teoreettisella tasolla. Suoraa vastasvuutta ei ole. Teoreettisen tason kuvaukset pitää kääntää aivojen toiminnalliselle tasolle. Globaali lyhytaikainen tilamuistin on mielen virtuaslitodellisuus. Sinne mielikuvien virtaa tuottaa kulloinkin aktiivisena olevat pylväspopulaatiot (mieleen tallentuneiden kykyjen ja uusien aistimusten ohjaamana). Yksittäiset neuronit ovat "transistoreja" ja pylväs on "mielen mikropiiri".

[7] "Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja."

En ole varma ymmärränkö ajatuksi oikein. Tässäkin taidat ajatella liian sitoutuneesti teoriatason kuvauksiin. Yhdellä neuroneilla on osana pylvään toiminta on kyky esittää (ei tallentaa) pylvään kunkin hetkisten tilan funktiomuistiin tallentuneen tottumuksen ja uusien aistimusten perusteella uusi oman tilan arvo. Kaikki pylväästä lähtevät neuronit yhdessä edustavat hetkellistä mielikuvavirran sirpaletta.

[8] On hienoa, että viitsit paneutua mun keskeneräisen ajatteluun näin tarkasti. En ole varma ymmärsinkö oikein kaikki mitä sanoit, mutta teet joka tapauksessa niin hyviä kysymyksiä, että ne auttavat ymmärtämään paremmin myös itseäni. Jatkan mielelläni tarkentavaa keskustelua.

[Purdue]

Tässä keskustelussa on tarkoitus syventää jo Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi- keskustelun avauksessa esiin nostetun Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina -idean ymmärrystä ja sitä, miten koknitiivisen psykologian vanhentunut tietokonemetafora voidaan korvata sen avulla.
viewtopic.php?p=76855#p76855

Aivokuoren pylväät ovat keskeisessä roolissa useissa teorioissa, jotka pyrkivät mallintamaan aivojen rakenteellista kokonaisuutta ja sen tiedonkäsittelyä.

Tyypillisten mallien mukaan aivokuori koostuu useasta hierarkkisesta tasoista, joissa pylväät toimivat tiedon käsittelyn perusyksikköinä. Kullakin tasolla tietoa käsitellään samankaltaisissa pylväissä, jotka erikoistuvat tiettyihin tehtäviin tai piirteisiin. Hierarkkinen järjestelmä mahdollistaa erilaisten aistien, motoristen toimintojen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien integroinnin. Esimerkiksi primaari näkökuori koostuu pylväistä, jotka vastaavat erilaisten visuaalisten ominaisuuksien havaitsemisesta, kuten reunojen, väreiden tai liikkeen tunnistamisesta.

Aivokuoren pylväät toimivat eräänlaisina informaation käsittely moduuleina, jotka antavat spesifistä tietoa. Pylväät ovat tärkeitä rakenneyksiköitä aivojen toiminnassa, mutta niiden toiminnallinen mallinnus samoin kuin aivojen kokonaisvaltaisen viitekehyksen kehitys ovat yhä vasta alkuvaiheessa. Esitän seuraavassa yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan kuvaukseksi.

Pylvään toiminta voidaan kuvata adaptiivisena tilakoneena. Tilakoneen neuronien synapsit muodostavat paikallisen pitkäaikaisen funktiomuistin. Siihen tallettuu pylvään toimintatottumukset eli mihin seuraavaan tilaan tilakone askeltaa nykytilan ja tulojen (tilakoneen informaationaapureiden tilojen) perusteella. Kussakin toimintasekvenssin askeleessa tilakone lähettää oman tilansa informaationaapureilleen ja päivittää omaa funktiomuistiaan tapahtuman edellyttämällä tavalla.

Pylvään neuronien aktivaatiotasot edustavat lyhytaikaista tilamuistia eli tapahtumien (aktien, mielikuvien ja kokemusten) virtaa, joka ei koskaan toistu samanlaisena eikä myöskään tallennu pysyvästi minnekään. Sen sijaan funktiomuistiin tallentuu kykyjä tuottaa tilamuistiin uudelleen vastaavanlainen tilasekvenssi vastaavan kaltaisissa olosuhteissa.

Mitään muunlaisia muisteja aivoissa ei ole. Eikä siellä tapahdu mitään vanhentuneen tietokonemetaforan mukaisia tiedonhakuja pysyväismuistista työmuistiin eikä tilan talletuksia takaisin pitkäaikaiseen muistiin.

Kaikki kognitiivisen psykologian lukuisat erilaiset muistityypit voidaan selittää lokaalien funktio- ja tilamuistien avulla. Myös kuoren alaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminta voidaan kuvata adaptiivisten tilakoneiden avulla.

Aivokuoren pylväiden hierarkian pohjalla ovat primäärit sensoriset ja motoriset alueet, niiden yläpuolella on sekundäärit alueet, sen jälkeen tulee erilaiset assosiaatioalueet, joiden toiminta ilmenee yksilölle tietoisuutena koettuna mielikuvien ja tuntemusten virtana ja käyttäytymisenä.

Hierarkian huipulla on hippokampus (mielen virtuaalitodellisuuden navigaattori), josta puun juuriston tavoin haarautuu primääreille aivokuorelle ulottuvia eri toimintoja toteuttavien skeemojen tilakoneiden verkostoja.

Jokaisen pylvään tilakoneen toiminta perustuu paikallisiin pitkäaikaisiin funktiomuisteihin ja lyhytaikaisiin tilamuisteihin, jotka tuottavat yhdessä eri skeemojen toimintatottumusten tarvitsemat tilasekvenssit ja muokkaavat niitä empiirisen kokemuksen mukaisesti.

Pylväisiin hajautettu muistijärjestelmä, jossa hetkellinen tilatieto tallennetaan paikallisesti neuronien aktivaatiotiloihin ja toimintaohjeet myös paikallisesti synapsien edustamaan funktiomuistiin, mahdollistaa seuraavan kognitiivisen toimintaperiaatteen: sekvenssin kunkin askeleen nykytila, tilariippuva adaptiivinen tilansirtofunktio ja informastioympäristö eli informaationaapureina olevien pylväiden tilat yhdessä määräävät tilakoneen seuraavan tilan.

Katso myös:

Blogin alaviitteet
Blogin sisältö

Tää on kyllä mielenkiintoista pohdintaa. Mutta muutama kysymys:

- Kuinka tämä sun malli suhtautuu retinotooppisiin karttoihin (retinotopic maps), joita on esim. visuaalisilla alueilla kuten (V1) ja jotka mallintavat verkkokalvon solujen aktivaatioita aivokuoren tasolla? [1]

- Ja toisaalta mua kiinnostaa tuo sun jaottelu synapseihin liittyvään pitkäaikaiseen funktiomuistiin, sekä toisaalta neuronien aktivaatiotasoihin liittyvään lyhytaikaiseen tilamuistiin?[2]

>> Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?[3]

>> Ja mitenkä tuo pitkäaikainen funktiomuisti käytännössä toimii hermosolujen ja niiden yhteyksien tasolla?[4]

Jos ajatellaan tuota pitkäaikaista funktiomuistia, että se liittyy synapseihin, niin aivoissahan tuppaa olemaan niin että yksi hermosolu vastaanottaa signaaleja toisista hermosoluista lukemattomien (jopa tuhansien) synapsien välityksellä.[5]

Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen.[6]

Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja.[7]

Onko tämä oikean suuntainen tulkinta sun ajattelusta?[8]

[1] v1 alueen pylväät ovat retinotooppisesti organisoituneita piirredetektoreita, jotka tunnistavat silmän kunkin sakkadisen pysähdys hetkisen erilaisia piirteitä. Itseasiassa näitä detektireita on useita eri piirteitä varten, joten näköaisti tavallaan jakautuu tässä vaiheessa useaksi eri aistiksi. Nämä piirteet sitten kootaan ylemmillä tasoilla oikein kohdistettuna vaiheittain tietoisella tasolla näkyväksi virtuaslitodellisuuden dynaamiseksi freskoksi.

[2] Ajattelen, ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)? Kognitiivisen psykologian kuvaamat lukuisat muistityypit pitää nähdä teoreettisen tason malleina, jotka on kuvattava aivojen toiminnalliselle tasolle. Nämä psykologian kuvaamat muistit pitää ajatella lähinnä erilaisten tapahtumasekvenssien muistamisena, jotka pitää kuvata aivojen toiminnallisen tason kyvyiksi tuottaa aiemmin koettujen tapahtumasekvenssien kaltaisia sekvenssejä myöhemmin uudelleen. Funktiomuistiin sisältyy pylvään kaikki synapsit ja tilamuistin pylvään kaikkien neuronien soomat.

[3] "Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?" Ei ole. Tämä on yksi vanhentuneen tietokonemetaforan ajatuspiintymä. Sellaista ei aivojen toiminnallisella tasolla ole olemassa. Tilakoneiden kyvyt tuottaa tapahtumasekvenssejä pysyy paikallaan. Niitä ei siirrellä minnekään vaan niitä vain tarpeen mukaan aktivoidaan. Sama pätee myös lyhytkestoiseen muistiin. Pylvään lyhytaikaisen tilamuistin sisältöä ei myöskään siirrellä edestakaisin. Sen sijaan kukin pylväs lauetessaan lähetää tilatietonsa informaationaapureilleen, jotka tulkitsevat sen itsenäisesti paikallisen tilamuistin ja funktiomuistin määräämällä tavalla.

[4] Ne päivittävät Hebbiläisen periaatteen mukaisesti. Jos synapsin molemmilla puolilla ilmenee aktiopotentiaalipulssin vaikutus tietyn aikaikkunan puitteissa samaan aikaan, synapsi vahvistuu ja jos vahvistavia tapahtumia tulee liian harvaan synapsin vahvuus heikkenee.

[5] Näin on. Kaikki pylvään neuronien denriitteihin kytkeytyvät synapsit ovat osa pylvään funktiomuistia.

[6] "Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen."

Sä ajattelet asiaa nyt ilmeisesti kognitiivisen psykologian teoreettisella tasolla. Suoraa vastasvuutta ei ole. Teoreettisen tason kuvaukset pitää kääntää aivojen toiminnalliselle tasolle. Globaali lyhytaikainen tilamuistin on mielen virtuaslitodellisuus. Sinne mielikuvien virtaa tuottaa kulloinkin aktiivisena olevat pylväspopulaatiot (mieleen tallentuneiden kykyjen ja uusien aistimusten ohjaamana). Yksittäiset neuronit ovat "transistoreja" ja pylväs on "mielen mikropiiri".

[7] "Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja."

En ole varma ymmärränkö ajatuksi oikein. Tässäkin taidat ajatella liian sitoutuneesti teoriatason kuvauksiin. Yhdellä neuroneilla on osana pylvään toiminta on kyky esittää (ei tallentaa) pylvään kunkin hetkisten tilan funktiomuistiin tallentuneen tottumuksen ja uusien aistimusten perusteella uusi oman tilan arvo. Kaikki pylväästä lähtevät neuronit yhdessä edustavat hetkellistä mielikuvavirran sirpaletta.

[8] On hienoa, että viitsit paneutua mun keskeneräisen ajatteluun näin tarkasti. En ole varma ymmärsinkö oikein kaikki mitä sanoit, mutta teet joka tapauksessa niin hyviä kysymyksiä, että ne auttavat ymmärtämään paremmin myös itseäni. Jatkan mielelläni tarkentavaa keskustelua.

Jepulis, ja kiitos kattavasta vastauksesta! Ja lisäksi tuo sun uusi tapa numeroida sun vastaukset on huomattava parannus sun aiempaan menettelyyn, jossa kirjoitit vastaukset toisten kommenttien sisään. Nyt näitä sun vastauksia on selvempi lukea ja analysoida.


Noista sun 6 ja 7 vastauksista, niin yritin nimenomaan välttää ajattelemasta kognitiivisen psykologian termein.

Kysymys oli lähinnä siitä (en tiedä saanko tätä nyttenkään puettua eksaktisti sanoiksi), että jos ajatellaan että sun ajattelussa "aivokuoren pylväät on adaptiivisia tilakoneita", niin mitä tuo adaptiivisuus viime kädessä tarkoittaa?

Jos ajatellaan noita aivokuoren pylväitä, niin se mun keskeinen kysymys oli lähinnä se, että onko se pylväs sellainen "moniosaaja" jossa näitä aktivaatiotiloja on monenlaisia, jolloinka se yksi pylväs voi olla monien muistamiseen liittyvien tilamuisti tilojen ja funktiomuistien tilojen lähde?

Kun mä ajattelisin niin, että vaikka aivoissa on 100 miljardia hermosolua ja vielä suurempi määrä niiden keskinäisiä kytköksiä, niin olisi suurta tuhlausta jos yksittäiset aivokuoren pylväät olisivat sellaisia, että niillä olisi vain yksi tila, eli on ja off. Eli onko noilla aivokuoren pylväillä sun ajattelussa sellainen ominaisuus, että ne voivat kukin osallistua lukuisien muistitapahtumien (funktiomuisti) tuomiseen lyhytkestoiseen tilamuistiin, eli sun termejä käyttäen "esittää useita oman tilan arvoja"?


Ajattelet myös kohdan 2 mukaisesti että: "ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)".

Synapsit on helppo kuvitella tässä muistavaksi elementiksi, mutta kuinka soomat tähän liittyvät? Mikä on se mekanismi?

[Naturalisti]

Tässä keskustelussa on tarkoitus syventää jo Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi- keskustelun avauksessa esiin nostetun Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina -idean ymmärrystä ja sitä, miten koknitiivisen psykologian vanhentunut tietokonemetafora voidaan korvata sen avulla.
viewtopic.php?p=76855#p76855

Aivokuoren pylväät ovat keskeisessä roolissa useissa teorioissa, jotka pyrkivät mallintamaan aivojen rakenteellista kokonaisuutta ja sen tiedonkäsittelyä.

Tyypillisten mallien mukaan aivokuori koostuu useasta hierarkkisesta tasoista, joissa pylväät toimivat tiedon käsittelyn perusyksikköinä. Kullakin tasolla tietoa käsitellään samankaltaisissa pylväissä, jotka erikoistuvat tiettyihin tehtäviin tai piirteisiin. Hierarkkinen järjestelmä mahdollistaa erilaisten aistien, motoristen toimintojen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien integroinnin. Esimerkiksi primaari näkökuori koostuu pylväistä, jotka vastaavat erilaisten visuaalisten ominaisuuksien havaitsemisesta, kuten reunojen, väreiden tai liikkeen tunnistamisesta.

Aivokuoren pylväät toimivat eräänlaisina informaation käsittely moduuleina, jotka antavat spesifistä tietoa. Pylväät ovat tärkeitä rakenneyksiköitä aivojen toiminnassa, mutta niiden toiminnallinen mallinnus samoin kuin aivojen kokonaisvaltaisen viitekehyksen kehitys ovat yhä vasta alkuvaiheessa. Esitän seuraavassa yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan kuvaukseksi.

Pylvään toiminta voidaan kuvata adaptiivisena tilakoneena. Tilakoneen neuronien synapsit muodostavat paikallisen pitkäaikaisen funktiomuistin. Siihen tallettuu pylvään toimintatottumukset eli mihin seuraavaan tilaan tilakone askeltaa nykytilan ja tulojen (tilakoneen informaationaapureiden tilojen) perusteella. Kussakin toimintasekvenssin askeleessa tilakone lähettää oman tilansa informaationaapureilleen ja päivittää omaa funktiomuistiaan tapahtuman edellyttämällä tavalla.

Pylvään neuronien aktivaatiotasot edustavat lyhytaikaista tilamuistia eli tapahtumien (aktien, mielikuvien ja kokemusten) virtaa, joka ei koskaan toistu samanlaisena eikä myöskään tallennu pysyvästi minnekään. Sen sijaan funktiomuistiin tallentuu kykyjä tuottaa tilamuistiin uudelleen vastaavanlainen tilasekvenssi vastaavan kaltaisissa olosuhteissa.

Mitään muunlaisia muisteja aivoissa ei ole. Eikä siellä tapahdu mitään vanhentuneen tietokonemetaforan mukaisia tiedonhakuja pysyväismuistista työmuistiin eikä tilan talletuksia takaisin pitkäaikaiseen muistiin.

Kaikki kognitiivisen psykologian lukuisat erilaiset muistityypit voidaan selittää lokaalien funktio- ja tilamuistien avulla. Myös kuoren alaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminta voidaan kuvata adaptiivisten tilakoneiden avulla.

Aivokuoren pylväiden hierarkian pohjalla ovat primäärit sensoriset ja motoriset alueet, niiden yläpuolella on sekundäärit alueet, sen jälkeen tulee erilaiset assosiaatioalueet, joiden toiminta ilmenee yksilölle tietoisuutena koettuna mielikuvien ja tuntemusten virtana ja käyttäytymisenä.

Hierarkian huipulla on hippokampus (mielen virtuaalitodellisuuden navigaattori), josta puun juuriston tavoin haarautuu primääreille aivokuorelle ulottuvia eri toimintoja toteuttavien skeemojen tilakoneiden verkostoja.

Jokaisen pylvään tilakoneen toiminta perustuu paikallisiin pitkäaikaisiin funktiomuisteihin ja lyhytaikaisiin tilamuisteihin, jotka tuottavat yhdessä eri skeemojen toimintatottumusten tarvitsemat tilasekvenssit ja muokkaavat niitä empiirisen kokemuksen mukaisesti.

Pylväisiin hajautettu muistijärjestelmä, jossa hetkellinen tilatieto tallennetaan paikallisesti neuronien aktivaatiotiloihin ja toimintaohjeet myös paikallisesti synapsien edustamaan funktiomuistiin, mahdollistaa seuraavan kognitiivisen toimintaperiaatteen: sekvenssin kunkin askeleen nykytila, tilariippuva adaptiivinen tilansirtofunktio ja informastioympäristö eli informaationaapureina olevien pylväiden tilat yhdessä määräävät tilakoneen seuraavan tilan.

Katso myös:

Blogin alaviitteet
Blogin sisältö

Tää on kyllä mielenkiintoista pohdintaa. Mutta muutama kysymys:

- Kuinka tämä sun malli suhtautuu retinotooppisiin karttoihin (retinotopic maps), joita on esim. visuaalisilla alueilla kuten (V1) ja jotka mallintavat verkkokalvon solujen aktivaatioita aivokuoren tasolla? [1]

- Ja toisaalta mua kiinnostaa tuo sun jaottelu synapseihin liittyvään pitkäaikaiseen funktiomuistiin, sekä toisaalta neuronien aktivaatiotasoihin liittyvään lyhytaikaiseen tilamuistiin?[2]

>> Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?[3]

>> Ja mitenkä tuo pitkäaikainen funktiomuisti käytännössä toimii hermosolujen ja niiden yhteyksien tasolla?[4]

Jos ajatellaan tuota pitkäaikaista funktiomuistia, että se liittyy synapseihin, niin aivoissahan tuppaa olemaan niin että yksi hermosolu vastaanottaa signaaleja toisista hermosoluista lukemattomien (jopa tuhansien) synapsien välityksellä.[5]

Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen.[6]

Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja.[7]

Onko tämä oikean suuntainen tulkinta sun ajattelusta?[8]

[1] v1 alueen pylväät ovat retinotooppisesti organisoituneita piirredetektoreita, jotka tunnistavat silmän kunkin sakkadisen pysähdys hetkisen erilaisia piirteitä. Itseasiassa näitä detektireita on useita eri piirteitä varten, joten näköaisti tavallaan jakautuu tässä vaiheessa useaksi eri aistiksi. Nämä piirteet sitten kootaan ylemmillä tasoilla oikein kohdistettuna vaiheittain tietoisella tasolla näkyväksi virtuaslitodellisuuden dynaamiseksi freskoksi.

[2] Ajattelen, ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)? Kognitiivisen psykologian kuvaamat lukuisat muistityypit pitää nähdä teoreettisen tason malleina, jotka on kuvattava aivojen toiminnalliselle tasolle. Nämä psykologian kuvaamat muistit pitää ajatella lähinnä erilaisten tapahtumasekvenssien muistamisena, jotka pitää kuvata aivojen toiminnallisen tason kyvyiksi tuottaa aiemmin koettujen tapahtumasekvenssien kaltaisia sekvenssejä myöhemmin uudelleen. Funktiomuistiin sisältyy pylvään kaikki synapsit ja tilamuistin pylvään kaikkien neuronien soomat.

[3] "Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?" Ei ole. Tämä on yksi vanhentuneen tietokonemetaforan ajatuspiintymä. Sellaista ei aivojen toiminnallisella tasolla ole olemassa. Tilakoneiden kyvyt tuottaa tapahtumasekvenssejä pysyy paikallaan. Niitä ei siirrellä minnekään vaan niitä vain tarpeen mukaan aktivoidaan. Sama pätee myös lyhytkestoiseen muistiin. Pylvään lyhytaikaisen tilamuistin sisältöä ei myöskään siirrellä edestakaisin. Sen sijaan kukin pylväs lauetessaan lähetää tilatietonsa informaationaapureilleen, jotka tulkitsevat sen itsenäisesti paikallisen tilamuistin ja funktiomuistin määräämällä tavalla.

[4] Ne päivittävät Hebbiläisen periaatteen mukaisesti. Jos synapsin molemmilla puolilla ilmenee aktiopotentiaalipulssin vaikutus tietyn aikaikkunan puitteissa samaan aikaan, synapsi vahvistuu ja jos vahvistavia tapahtumia tulee liian harvaan synapsin vahvuus heikkenee.

[5] Näin on. Kaikki pylvään neuronien denriitteihin kytkeytyvät synapsit ovat osa pylvään funktiomuistia.

[6] "Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen."

Sä ajattelet asiaa nyt ilmeisesti kognitiivisen psykologian teoreettisella tasolla. Suoraa vastasvuutta ei ole. Teoreettisen tason kuvaukset pitää kääntää aivojen toiminnalliselle tasolle. Globaali lyhytaikainen tilamuistin on mielen virtuaslitodellisuus. Sinne mielikuvien virtaa tuottaa kulloinkin aktiivisena olevat pylväspopulaatiot (mieleen tallentuneiden kykyjen ja uusien aistimusten ohjaamana). Yksittäiset neuronit ovat "transistoreja" ja pylväs on "mielen mikropiiri".

[7] "Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja."

En ole varma ymmärränkö ajatuksi oikein. Tässäkin taidat ajatella liian sitoutuneesti teoriatason kuvauksiin. Yhdellä neuroneilla on osana pylvään toiminta on kyky esittää (ei tallentaa) pylvään kunkin hetkisten tilan funktiomuistiin tallentuneen tottumuksen ja uusien aistimusten perusteella uusi oman tilan arvo. Kaikki pylväästä lähtevät neuronit yhdessä edustavat hetkellistä mielikuvavirran sirpaletta.

[8] On hienoa, että viitsit paneutua mun keskeneräisen ajatteluun näin tarkasti. En ole varma ymmärsinkö oikein kaikki mitä sanoit, mutta teet joka tapauksessa niin hyviä kysymyksiä, että ne auttavat ymmärtämään paremmin myös itseäni. Jatkan mielelläni tarkentavaa keskustelua.

Jepulis, ja kiitos kattavasta vastauksesta! Ja lisäksi tuo sun uusi tapa numeroida sun vastaukset on huomattava parannus sun aiempaan menettelyyn, jossa kirjoitit vastaukset toisten kommenttien sisään. Nyt näitä sun vastauksia on selvempi lukea ja analysoida.


Noista sun 6 ja 7 vastauksista, niin yritin nimenomaan välttää ajattelemasta kognitiivisen psykologian termein.

Kysymys oli lähinnä siitä (en tiedä saanko tätä nyttenkään puettua eksaktisti sanoiksi), että jos ajatellaan että sun ajattelussa "aivokuoren pylväät on adaptiivisia tilakoneita", niin mitä tuo adaptiivisuus viime kädessä tarkoittaa?

Jos ajatellaan noita aivokuoren pylväitä, niin se mun keskeinen kysymys oli lähinnä se, että onko se pylväs sellainen "moniosaaja" jossa näitä aktivaatiotiloja on monenlaisia, jolloinka se yksi pylväs voi olla monien muistamiseen liittyvien tilamuisti tilojen ja funktiomuistien tilojen lähde?

Kun mä ajattelisin niin, että vaikka aivoissa on 100 miljardia hermosolua ja vielä suurempi määrä niiden keskinäisiä kytköksiä, niin olisi suurta tuhlausta jos yksittäiset aivokuoren pylväät olisivat sellaisia, että niillä olisi vain yksi tila, eli on ja off. Eli onko noilla aivokuoren pylväillä sun ajattelussa sellainen ominaisuus, että ne voivat kukin osallistua lukuisien muistitapahtumien (funktiomuisti) tuomiseen lyhytkestoiseen tilamuistiin, eli sun termejä käyttäen "esittää useita oman tilan arvoja"?


Ajattelet myös kohdan 2 mukaisesti että: "ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)".

Synapsit on helppo kuvitella tässä muistavaksi elementiksi, mutta kuinka soomat tähän liittyvät? Mikä on se mekanismi?

Selvittäisköhän tuonne äsken kirjoittamani kommentti tätä yhtään lisää.
viewtopic.php?p=215558#p215558

Tuo tilakoneidea on toistaiseksi pelkkä havainnollistava metafora, eikä sen toteuttamisen vaatimusmäärittelyyn kannata ryhtyä, ennenkuin kokonaisvaltaisempi viitekehys aivojen toiminnasta on paremmin hahmotettu.

Yritän nyt kuitenkin kuvata tuota pylvään metaforista tilakonehypoteesiä hyvin pelkistetysti vähän tarkemmin.

Ajatellaan pylvään neuronit vierekkäin asetetuiksi pystysuoriksi viivoiksi. Viivojen puoliväliin piirretyt pallot edustavat neuronien soomia eli tilamuistin analogisia "bittejä". Niistä alaspäin lähtevät viivat edustavat tilakoneesta lähteviä aksoneja ja ylöspäin lähtevät viivat edustavat (käytännössä tosin hyvin monihaaraisia) denriittejä.

Piirretään sitten denriittien yli joukko vaakasuoria viivoja. Ne edustavat tilakoneeseen saapuvia aksoneja. Tulevien aksonien ja denriittien risteykset edustavat pylvään synapseja. Tämä synapsimatriisi on tilakoneen funktiomuisti, jonka sisältö edustaa tämän tilakoneen osuutta jonkun meemien toimintatottumuksesta.

Osa tilakoneen lähdöisiä kiertää talamuksen kautta ja palaa talamuksen lähettämän aksonin kautta funktiomuistin ohjaukseksi. Nämä ovat talamokortikaslisia silmukoita, jotka palauttavat tilakoneelle tiedon sen nykytilasta, jotta se voi tulkita muun funktiomuistiin saapuvan informaation tilariipouvaisesti.

Tilakoneen toimintaa voidaan havainnollistaa graafilla, jossa pallot edustavat toimintatiloja eli tilamuistin sisältöjä. Pallojen väliset nuolet edustavat funktiomuistin tulojen arvoja. Tilamuistin seuraava tila riippuu näin nykyisestä tilasta, tulojen arvoista ja funktiomuistin toimintatottumuksesta.

Sen jälkeen, kun toivottavasti saan selitettyä tähän mennessä sanotun ymmärrettävästi, voisin yrittää kuvata ajatustani tilakoneiden hierarkkisesta toiminnasta. Se mahdollistaisi esimerkiksi teoreettisen tason globaalin työtilan idean kuvaamisen neuromorfisemmalla, paremmin todellisten aivojen toimintaa kuvaavalla tavalla.

Parilla lauseella kuvattuna toiminta tilakonehierarkkiassa etenee niin, että primaarin sensomotorisen tason pylväiden (piirredetektorien) informaatio virtaa ylöspäin
ylöspäin ja niitä vastaan alaspäin virtaa toiminnan ohjauksia ylempien tasojen käyttäytymistottumuksista.

[Purdue]

Tässä keskustelussa on tarkoitus syventää jo Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi- keskustelun avauksessa esiin nostetun Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina -idean ymmärrystä ja sitä, miten koknitiivisen psykologian vanhentunut tietokonemetafora voidaan korvata sen avulla.
viewtopic.php?p=76855#p76855

Aivokuoren pylväät ovat keskeisessä roolissa useissa teorioissa, jotka pyrkivät mallintamaan aivojen rakenteellista kokonaisuutta ja sen tiedonkäsittelyä.

Tyypillisten mallien mukaan aivokuori koostuu useasta hierarkkisesta tasoista, joissa pylväät toimivat tiedon käsittelyn perusyksikköinä. Kullakin tasolla tietoa käsitellään samankaltaisissa pylväissä, jotka erikoistuvat tiettyihin tehtäviin tai piirteisiin. Hierarkkinen järjestelmä mahdollistaa erilaisten aistien, motoristen toimintojen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien integroinnin. Esimerkiksi primaari näkökuori koostuu pylväistä, jotka vastaavat erilaisten visuaalisten ominaisuuksien havaitsemisesta, kuten reunojen, väreiden tai liikkeen tunnistamisesta.

Aivokuoren pylväät toimivat eräänlaisina informaation käsittely moduuleina, jotka antavat spesifistä tietoa. Pylväät ovat tärkeitä rakenneyksiköitä aivojen toiminnassa, mutta niiden toiminnallinen mallinnus samoin kuin aivojen kokonaisvaltaisen viitekehyksen kehitys ovat yhä vasta alkuvaiheessa. Esitän seuraavassa yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan kuvaukseksi.

Pylvään toiminta voidaan kuvata adaptiivisena tilakoneena. Tilakoneen neuronien synapsit muodostavat paikallisen pitkäaikaisen funktiomuistin. Siihen tallettuu pylvään toimintatottumukset eli mihin seuraavaan tilaan tilakone askeltaa nykytilan ja tulojen (tilakoneen informaationaapureiden tilojen) perusteella. Kussakin toimintasekvenssin askeleessa tilakone lähettää oman tilansa informaationaapureilleen ja päivittää omaa funktiomuistiaan tapahtuman edellyttämällä tavalla.

Pylvään neuronien aktivaatiotasot edustavat lyhytaikaista tilamuistia eli tapahtumien (aktien, mielikuvien ja kokemusten) virtaa, joka ei koskaan toistu samanlaisena eikä myöskään tallennu pysyvästi minnekään. Sen sijaan funktiomuistiin tallentuu kykyjä tuottaa tilamuistiin uudelleen vastaavanlainen tilasekvenssi vastaavan kaltaisissa olosuhteissa.

Mitään muunlaisia muisteja aivoissa ei ole. Eikä siellä tapahdu mitään vanhentuneen tietokonemetaforan mukaisia tiedonhakuja pysyväismuistista työmuistiin eikä tilan talletuksia takaisin pitkäaikaiseen muistiin.

Kaikki kognitiivisen psykologian lukuisat erilaiset muistityypit voidaan selittää lokaalien funktio- ja tilamuistien avulla. Myös kuoren alaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminta voidaan kuvata adaptiivisten tilakoneiden avulla.

Aivokuoren pylväiden hierarkian pohjalla ovat primäärit sensoriset ja motoriset alueet, niiden yläpuolella on sekundäärit alueet, sen jälkeen tulee erilaiset assosiaatioalueet, joiden toiminta ilmenee yksilölle tietoisuutena koettuna mielikuvien ja tuntemusten virtana ja käyttäytymisenä.

Hierarkian huipulla on hippokampus (mielen virtuaalitodellisuuden navigaattori), josta puun juuriston tavoin haarautuu primääreille aivokuorelle ulottuvia eri toimintoja toteuttavien skeemojen tilakoneiden verkostoja.

Jokaisen pylvään tilakoneen toiminta perustuu paikallisiin pitkäaikaisiin funktiomuisteihin ja lyhytaikaisiin tilamuisteihin, jotka tuottavat yhdessä eri skeemojen toimintatottumusten tarvitsemat tilasekvenssit ja muokkaavat niitä empiirisen kokemuksen mukaisesti.

Pylväisiin hajautettu muistijärjestelmä, jossa hetkellinen tilatieto tallennetaan paikallisesti neuronien aktivaatiotiloihin ja toimintaohjeet myös paikallisesti synapsien edustamaan funktiomuistiin, mahdollistaa seuraavan kognitiivisen toimintaperiaatteen: sekvenssin kunkin askeleen nykytila, tilariippuva adaptiivinen tilansirtofunktio ja informastioympäristö eli informaationaapureina olevien pylväiden tilat yhdessä määräävät tilakoneen seuraavan tilan.

Katso myös:

Blogin alaviitteet
Blogin sisältö

Tää on kyllä mielenkiintoista pohdintaa. Mutta muutama kysymys:

- Kuinka tämä sun malli suhtautuu retinotooppisiin karttoihin (retinotopic maps), joita on esim. visuaalisilla alueilla kuten (V1) ja jotka mallintavat verkkokalvon solujen aktivaatioita aivokuoren tasolla? [1]

- Ja toisaalta mua kiinnostaa tuo sun jaottelu synapseihin liittyvään pitkäaikaiseen funktiomuistiin, sekä toisaalta neuronien aktivaatiotasoihin liittyvään lyhytaikaiseen tilamuistiin?[2]

>> Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?[3]

>> Ja mitenkä tuo pitkäaikainen funktiomuisti käytännössä toimii hermosolujen ja niiden yhteyksien tasolla?[4]

Jos ajatellaan tuota pitkäaikaista funktiomuistia, että se liittyy synapseihin, niin aivoissahan tuppaa olemaan niin että yksi hermosolu vastaanottaa signaaleja toisista hermosoluista lukemattomien (jopa tuhansien) synapsien välityksellä.[5]

Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen.[6]

Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja.[7]

Onko tämä oikean suuntainen tulkinta sun ajattelusta?[8]

[1] v1 alueen pylväät ovat retinotooppisesti organisoituneita piirredetektoreita, jotka tunnistavat silmän kunkin sakkadisen pysähdys hetkisen erilaisia piirteitä. Itseasiassa näitä detektireita on useita eri piirteitä varten, joten näköaisti tavallaan jakautuu tässä vaiheessa useaksi eri aistiksi. Nämä piirteet sitten kootaan ylemmillä tasoilla oikein kohdistettuna vaiheittain tietoisella tasolla näkyväksi virtuaslitodellisuuden dynaamiseksi freskoksi.

[2] Ajattelen, ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)? Kognitiivisen psykologian kuvaamat lukuisat muistityypit pitää nähdä teoreettisen tason malleina, jotka on kuvattava aivojen toiminnalliselle tasolle. Nämä psykologian kuvaamat muistit pitää ajatella lähinnä erilaisten tapahtumasekvenssien muistamisena, jotka pitää kuvata aivojen toiminnallisen tason kyvyiksi tuottaa aiemmin koettujen tapahtumasekvenssien kaltaisia sekvenssejä myöhemmin uudelleen. Funktiomuistiin sisältyy pylvään kaikki synapsit ja tilamuistin pylvään kaikkien neuronien soomat.

[3] "Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?" Ei ole. Tämä on yksi vanhentuneen tietokonemetaforan ajatuspiintymä. Sellaista ei aivojen toiminnallisella tasolla ole olemassa. Tilakoneiden kyvyt tuottaa tapahtumasekvenssejä pysyy paikallaan. Niitä ei siirrellä minnekään vaan niitä vain tarpeen mukaan aktivoidaan. Sama pätee myös lyhytkestoiseen muistiin. Pylvään lyhytaikaisen tilamuistin sisältöä ei myöskään siirrellä edestakaisin. Sen sijaan kukin pylväs lauetessaan lähetää tilatietonsa informaationaapureilleen, jotka tulkitsevat sen itsenäisesti paikallisen tilamuistin ja funktiomuistin määräämällä tavalla.

[4] Ne päivittävät Hebbiläisen periaatteen mukaisesti. Jos synapsin molemmilla puolilla ilmenee aktiopotentiaalipulssin vaikutus tietyn aikaikkunan puitteissa samaan aikaan, synapsi vahvistuu ja jos vahvistavia tapahtumia tulee liian harvaan synapsin vahvuus heikkenee.

[5] Näin on. Kaikki pylvään neuronien denriitteihin kytkeytyvät synapsit ovat osa pylvään funktiomuistia.

[6] "Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen."

Sä ajattelet asiaa nyt ilmeisesti kognitiivisen psykologian teoreettisella tasolla. Suoraa vastasvuutta ei ole. Teoreettisen tason kuvaukset pitää kääntää aivojen toiminnalliselle tasolle. Globaali lyhytaikainen tilamuistin on mielen virtuaslitodellisuus. Sinne mielikuvien virtaa tuottaa kulloinkin aktiivisena olevat pylväspopulaatiot (mieleen tallentuneiden kykyjen ja uusien aistimusten ohjaamana). Yksittäiset neuronit ovat "transistoreja" ja pylväs on "mielen mikropiiri".

[7] "Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja."

En ole varma ymmärränkö ajatuksi oikein. Tässäkin taidat ajatella liian sitoutuneesti teoriatason kuvauksiin. Yhdellä neuroneilla on osana pylvään toiminta on kyky esittää (ei tallentaa) pylvään kunkin hetkisten tilan funktiomuistiin tallentuneen tottumuksen ja uusien aistimusten perusteella uusi oman tilan arvo. Kaikki pylväästä lähtevät neuronit yhdessä edustavat hetkellistä mielikuvavirran sirpaletta.

[8] On hienoa, että viitsit paneutua mun keskeneräisen ajatteluun näin tarkasti. En ole varma ymmärsinkö oikein kaikki mitä sanoit, mutta teet joka tapauksessa niin hyviä kysymyksiä, että ne auttavat ymmärtämään paremmin myös itseäni. Jatkan mielelläni tarkentavaa keskustelua.

Jepulis, ja kiitos kattavasta vastauksesta! Ja lisäksi tuo sun uusi tapa numeroida sun vastaukset on huomattava parannus sun aiempaan menettelyyn, jossa kirjoitit vastaukset toisten kommenttien sisään. Nyt näitä sun vastauksia on selvempi lukea ja analysoida.


Noista sun 6 ja 7 vastauksista, niin yritin nimenomaan välttää ajattelemasta kognitiivisen psykologian termein.

Kysymys oli lähinnä siitä (en tiedä saanko tätä nyttenkään puettua eksaktisti sanoiksi), että jos ajatellaan että sun ajattelussa "aivokuoren pylväät on adaptiivisia tilakoneita", niin mitä tuo adaptiivisuus viime kädessä tarkoittaa?

Jos ajatellaan noita aivokuoren pylväitä, niin se mun keskeinen kysymys oli lähinnä se, että onko se pylväs sellainen "moniosaaja" jossa näitä aktivaatiotiloja on monenlaisia, jolloinka se yksi pylväs voi olla monien muistamiseen liittyvien tilamuisti tilojen ja funktiomuistien tilojen lähde?

Kun mä ajattelisin niin, että vaikka aivoissa on 100 miljardia hermosolua ja vielä suurempi määrä niiden keskinäisiä kytköksiä, niin olisi suurta tuhlausta jos yksittäiset aivokuoren pylväät olisivat sellaisia, että niillä olisi vain yksi tila, eli on ja off. Eli onko noilla aivokuoren pylväillä sun ajattelussa sellainen ominaisuus, että ne voivat kukin osallistua lukuisien muistitapahtumien (funktiomuisti) tuomiseen lyhytkestoiseen tilamuistiin, eli sun termejä käyttäen "esittää useita oman tilan arvoja"?


Ajattelet myös kohdan 2 mukaisesti että: "ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)".

Synapsit on helppo kuvitella tässä muistavaksi elementiksi, mutta kuinka soomat tähän liittyvät? Mikä on se mekanismi?

Selvittäisköhän tuonne äsken kirjoittamani kommentti tätä yhtään lisää.
viewtopic.php?p=215558#p215558

Tuo tilakoneidea on toistaiseksi pelkkä havainnollistava metafora, eikä sen toteuttamisen vaatimusmäärittelyyn kannata ryhtyä, ennenkuin kokonaisvaltaisempi viitekehys aivojen toiminnasta on paremmin hahmotettu.

Yritän nyt kuitenkin kuvata tuota pylvään metaforista tilakonehypoteesiä hyvin pelkistetysti vähän tarkemmin.

Ajatellaan pylvään neuronit vierekkäin asetetuiksi pystysuoriksi viivoiksi. Viivojen puoliväliin piirretyt pallot edustavat neuronien soomia eli tilamuistin analogisia "bittejä". Niistä alaspäin lähtevät viivat edustavat tilakoneesta lähteviä aksoneja ja ylöspäin lähtevät viivat edustavat (käytännössä tosin hyvin monihaaraisia) denriittejä.

Piirretään sitten denriittien yli joukko vaakasuoria viivoja. Ne edustavat tilakoneeseen saapuvia aksoneja. Tulevien aksonien ja denriittien risteykset edustavat pylvään synapseja. Tämä synapsimatriisi on tilakoneen funktiomuisti, jonka sisältö edustaa tämän tilakoneen osuutta jonkun meemien toimintatottumuksesta.

Osa tilakoneen lähdöisiä kiertää talamuksen kautta ja palaa talamuksen lähettämän aksonin kautta funktiomuistin ohjaukseksi. Nämä ovat talamokortikaslisia silmukoita, jotka palauttavat tilakoneelle tiedon sen nykytilasta, jotta se voi tulkita muun funktiomuistiin saapuvan informaation tilariipouvaisesti.

Tilakoneen toimintaa voidaan havainnollistaa graafilla, jossa pallot edustavat toimintatiloja eli tilamuistin sisältöjä. Pallojen väliset nuolet edustavat funktiomuistin tulojen arvoja. Tilamuistin seuraava tila riippuu näin nykyisestä tilasta, tulojen arvoista ja funktiomuistin toimintatottumuksesta.

Sen jälkeen, kun toivottavasti saan selitettyä tähän mennessä sanotun ymmärrettävästi, voisin yrittää kuvata ajatustani tilakoneiden hierarkkisesta toiminnasta. Se mahdollistaisi esimerkiksi teoreettisen tason globaalin työtilan idean kuvaamisen neuromorfisemmalla, paremmin todellisten aivojen toimintaa kuvaavalla tavalla.

Parilla lauseella kuvattuna toiminta tilakonehierarkkiassa etenee niin, että primaarin sensomotorisen tason pylväiden (piirredetektorien) informaatio virtaa ylöspäin
ylöspäin ja niitä vastaan alaspäin virtaa toiminnan ohjauksia ylempien tasojen käyttäytymistottumuksista.

Joo, kiitosta selventävästä kommentista! On helpompi ymmärtää sun ajattelua tällaisten selvennösten kautta.

Mutta se mikä mulle nousee mieleen tästä sun tilakone hypoteesista on vähän sama kuin noiden meemienkin kohdalla. Eli yksinkertaistaako tuo yllä oleva liikaa sitä mitä aivoissa oikeasti havaitaan? Toki sun perimmäinen tavoite on ymmärtää aivoja, jotta saisit siitä mallin kuinka rakentaa tekoälylle aivot.

Mutta mä nyt nostaisin taas esiin tuon Bernard Baarsin tekemän erottelun materiaaliseen havaittavissa olevaan tasoon ja konseptuaaliseen teoreettisempaan tasoon.

Sun mielestä pitää keskittyä tuon materiaalisen tason kuvaukseen, ja noita kognitiivisen neurotieteen esittämiä konseptuaalisia asioita kuten lyhyt- ja pitkäkestoista muistia ei ole olemassa. Eli lyhyt- ja pitkäkestoinen muisti yksinkertaistaa liikaa noita asioita.

Mulla taas heräsi ajatus, että yksinkertaistaako tuo sun "tilakonehypoteesi" liikaa tuota materiaalisen tason toimintaa? Eli voiko aivot oikeasti toimia noin yksinkertaisesti? Täytyy muistaa, että neurotieteessä on näiden muistien ja muiden kognitiivisten toimintojen lisäksi kuvattu ja tutkittu niiden materiaalisten aivojenkin toimintaa aika tavalla. Ja itse asiassa se kuva joka siitä nousee on paljon monimutkaisempi kuin tuo sun yllä oleva kuvaus.


Toisaalta tuossa voisi olla suht tuore artikkeli muutaman vuoden takaa, joka on vähän samoilla apajilla kuin sinäkin tilakonehypoteesisi kanssa:

A Theory of How Columns in the Neocortex Enable Learning the Structure of the World


Ja toinen pointti tähän liittyen on se, että kaikilla sensorisilla aivokuoren alueilla on topograafisia karttoja:

Topographic map (neuroanatomy)

Varsinkin näkö-ja kuuloalueilla nuo kartat mallintavat kolmiulotteista ulkoista todellisuutta. Se pieni ihme onkin kuinka aivot tuottavat tuon kolmiulotteisen representaation ulkoisesta maailmasta, joka kattaa eri aisteja kuten kuulon ja näön, sekä raajojen tilan ja paikan tiedon, joka on motoristen toimintojen edellytys.


Mutta sitten vielä pari sanaa tuosta sun vertikaalisesta ja horisontaalisesta viivastosta. En ole varma miten ajattelet asiaa, mutta eikös noissa aivokuoren pylväissä ole pääsääntöisesti 5 tai 6 kerrosta neuroneja, jotka ovat siis vertikaalisesti kytköksissä toisiinsa. Jo pelkästään tuossa prosessoinnissa on enemmän mahdollisuuksia kuin tuossa sun mallissa jossa puhuit että pylväällä on mahdollisuus tallentaa muistiin omien tilojensa arvoja.

Lisäksi jos ajattelee että nämä pylväät ovat monella tasolla kytköksissä myös horisontaalisesti, niin niiden kytkentöjen ja mahdollisten tilojen määrä kasvaa huomattavasti. Ja sitten on sekin fakta, että näiden pylväiden seassa on gliasoluista astrosyytteja, jotka osallistuvat synapsien toimintaan. Ja sitten on tuo sähkömagneettinen ilmiö nimeltä ephaptic coupling, joka tuli ilmi tässä päivä pari sitten näissä keskusteluissa.


Eli mulle jää se vaikutelma, että tuo "tilakonehypoteesi" yksinkertaistaa asioita aivan kuten sun "yleinen ja universaali meemikäsite" ja silloin se kaikki materiaalisen tason rikkaus ja monimutkaisuus aivoissa jää rekisteröimättä. Eli vaikka olisitkin oikeilla jäljillä, niin pyrkiikö sun malli yksinkertaistamaan liiaksi tuota materiaalista tasoa? En tiedä onko näin, mutta heitän kysymyksen ilmaan?

[Naturalisti]

Tässä keskustelussa on tarkoitus syventää jo Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi- keskustelun avauksessa esiin nostetun Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina -idean ymmärrystä ja sitä, miten koknitiivisen psykologian vanhentunut tietokonemetafora voidaan korvata sen avulla.
viewtopic.php?p=76855#p76855

Aivokuoren pylväät ovat keskeisessä roolissa useissa teorioissa, jotka pyrkivät mallintamaan aivojen rakenteellista kokonaisuutta ja sen tiedonkäsittelyä.

Tyypillisten mallien mukaan aivokuori koostuu useasta hierarkkisesta tasoista, joissa pylväät toimivat tiedon käsittelyn perusyksikköinä. Kullakin tasolla tietoa käsitellään samankaltaisissa pylväissä, jotka erikoistuvat tiettyihin tehtäviin tai piirteisiin. Hierarkkinen järjestelmä mahdollistaa erilaisten aistien, motoristen toimintojen ja korkeamman tason kognitiivisten prosessien integroinnin. Esimerkiksi primaari näkökuori koostuu pylväistä, jotka vastaavat erilaisten visuaalisten ominaisuuksien havaitsemisesta, kuten reunojen, väreiden tai liikkeen tunnistamisesta.

Aivokuoren pylväät toimivat eräänlaisina informaation käsittely moduuleina, jotka antavat spesifistä tietoa. Pylväät ovat tärkeitä rakenneyksiköitä aivojen toiminnassa, mutta niiden toiminnallinen mallinnus samoin kuin aivojen kokonaisvaltaisen viitekehyksen kehitys ovat yhä vasta alkuvaiheessa. Esitän seuraavassa yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan kuvaukseksi.

Pylvään toiminta voidaan kuvata adaptiivisena tilakoneena. Tilakoneen neuronien synapsit muodostavat paikallisen pitkäaikaisen funktiomuistin. Siihen tallettuu pylvään toimintatottumukset eli mihin seuraavaan tilaan tilakone askeltaa nykytilan ja tulojen (tilakoneen informaationaapureiden tilojen) perusteella. Kussakin toimintasekvenssin askeleessa tilakone lähettää oman tilansa informaationaapureilleen ja päivittää omaa funktiomuistiaan tapahtuman edellyttämällä tavalla.

Pylvään neuronien aktivaatiotasot edustavat lyhytaikaista tilamuistia eli tapahtumien (aktien, mielikuvien ja kokemusten) virtaa, joka ei koskaan toistu samanlaisena eikä myöskään tallennu pysyvästi minnekään. Sen sijaan funktiomuistiin tallentuu kykyjä tuottaa tilamuistiin uudelleen vastaavanlainen tilasekvenssi vastaavan kaltaisissa olosuhteissa.

Mitään muunlaisia muisteja aivoissa ei ole. Eikä siellä tapahdu mitään vanhentuneen tietokonemetaforan mukaisia tiedonhakuja pysyväismuistista työmuistiin eikä tilan talletuksia takaisin pitkäaikaiseen muistiin.

Kaikki kognitiivisen psykologian lukuisat erilaiset muistityypit voidaan selittää lokaalien funktio- ja tilamuistien avulla. Myös kuoren alaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminta voidaan kuvata adaptiivisten tilakoneiden avulla.

Aivokuoren pylväiden hierarkian pohjalla ovat primäärit sensoriset ja motoriset alueet, niiden yläpuolella on sekundäärit alueet, sen jälkeen tulee erilaiset assosiaatioalueet, joiden toiminta ilmenee yksilölle tietoisuutena koettuna mielikuvien ja tuntemusten virtana ja käyttäytymisenä.

Hierarkian huipulla on hippokampus (mielen virtuaalitodellisuuden navigaattori), josta puun juuriston tavoin haarautuu primääreille aivokuorelle ulottuvia eri toimintoja toteuttavien skeemojen tilakoneiden verkostoja.

Jokaisen pylvään tilakoneen toiminta perustuu paikallisiin pitkäaikaisiin funktiomuisteihin ja lyhytaikaisiin tilamuisteihin, jotka tuottavat yhdessä eri skeemojen toimintatottumusten tarvitsemat tilasekvenssit ja muokkaavat niitä empiirisen kokemuksen mukaisesti.

Pylväisiin hajautettu muistijärjestelmä, jossa hetkellinen tilatieto tallennetaan paikallisesti neuronien aktivaatiotiloihin ja toimintaohjeet myös paikallisesti synapsien edustamaan funktiomuistiin, mahdollistaa seuraavan kognitiivisen toimintaperiaatteen: sekvenssin kunkin askeleen nykytila, tilariippuva adaptiivinen tilansirtofunktio ja informastioympäristö eli informaationaapureina olevien pylväiden tilat yhdessä määräävät tilakoneen seuraavan tilan.

Katso myös:

Blogin alaviitteet
Blogin sisältö

Tää on kyllä mielenkiintoista pohdintaa. Mutta muutama kysymys:

- Kuinka tämä sun malli suhtautuu retinotooppisiin karttoihin (retinotopic maps), joita on esim. visuaalisilla alueilla kuten (V1) ja jotka mallintavat verkkokalvon solujen aktivaatioita aivokuoren tasolla? [1]

- Ja toisaalta mua kiinnostaa tuo sun jaottelu synapseihin liittyvään pitkäaikaiseen funktiomuistiin, sekä toisaalta neuronien aktivaatiotasoihin liittyvään lyhytaikaiseen tilamuistiin?[2]

>> Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?[3]

>> Ja mitenkä tuo pitkäaikainen funktiomuisti käytännössä toimii hermosolujen ja niiden yhteyksien tasolla?[4]

Jos ajatellaan tuota pitkäaikaista funktiomuistia, että se liittyy synapseihin, niin aivoissahan tuppaa olemaan niin että yksi hermosolu vastaanottaa signaaleja toisista hermosoluista lukemattomien (jopa tuhansien) synapsien välityksellä.[5]

Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen.[6]

Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja.[7]

Onko tämä oikean suuntainen tulkinta sun ajattelusta?[8]

[1] v1 alueen pylväät ovat retinotooppisesti organisoituneita piirredetektoreita, jotka tunnistavat silmän kunkin sakkadisen pysähdys hetkisen erilaisia piirteitä. Itseasiassa näitä detektireita on useita eri piirteitä varten, joten näköaisti tavallaan jakautuu tässä vaiheessa useaksi eri aistiksi. Nämä piirteet sitten kootaan ylemmillä tasoilla oikein kohdistettuna vaiheittain tietoisella tasolla näkyväksi virtuaslitodellisuuden dynaamiseksi freskoksi.

[2] Ajattelen, ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)? Kognitiivisen psykologian kuvaamat lukuisat muistityypit pitää nähdä teoreettisen tason malleina, jotka on kuvattava aivojen toiminnalliselle tasolle. Nämä psykologian kuvaamat muistit pitää ajatella lähinnä erilaisten tapahtumasekvenssien muistamisena, jotka pitää kuvata aivojen toiminnallisen tason kyvyiksi tuottaa aiemmin koettujen tapahtumasekvenssien kaltaisia sekvenssejä myöhemmin uudelleen. Funktiomuistiin sisältyy pylvään kaikki synapsit ja tilamuistin pylvään kaikkien neuronien soomat.

[3] "Onko tuo lyhytkestoinen tilamuisti sun ajattelussa käytännössä sama kuin kognitiivisen neurotieteen työmuisti?" Ei ole. Tämä on yksi vanhentuneen tietokonemetaforan ajatuspiintymä. Sellaista ei aivojen toiminnallisella tasolla ole olemassa. Tilakoneiden kyvyt tuottaa tapahtumasekvenssejä pysyy paikallaan. Niitä ei siirrellä minnekään vaan niitä vain tarpeen mukaan aktivoidaan. Sama pätee myös lyhytkestoiseen muistiin. Pylvään lyhytaikaisen tilamuistin sisältöä ei myöskään siirrellä edestakaisin. Sen sijaan kukin pylväs lauetessaan lähetää tilatietonsa informaationaapureilleen, jotka tulkitsevat sen itsenäisesti paikallisen tilamuistin ja funktiomuistin määräämällä tavalla.

[4] Ne päivittävät Hebbiläisen periaatteen mukaisesti. Jos synapsin molemmilla puolilla ilmenee aktiopotentiaalipulssin vaikutus tietyn aikaikkunan puitteissa samaan aikaan, synapsi vahvistuu ja jos vahvistavia tapahtumia tulee liian harvaan synapsin vahvuus heikkenee.

[5] Näin on. Kaikki pylvään neuronien denriitteihin kytkeytyvät synapsit ovat osa pylvään funktiomuistia.

[6] "Itse ajattelisin niin, että tuo kyky tuottaa lyhytkestoista tilamuistia pitkäaikaisen funktiomuistin välityksellä tarkoittaa sitä, että kunkin yksittäisen neuronin tasolla se yksi neuroni kykenee osallistumaan useiden lyhyiden tilamuistien tuottamiseen."

Sä ajattelet asiaa nyt ilmeisesti kognitiivisen psykologian teoreettisella tasolla. Suoraa vastasvuutta ei ole. Teoreettisen tason kuvaukset pitää kääntää aivojen toiminnalliselle tasolle. Globaali lyhytaikainen tilamuistin on mielen virtuaslitodellisuus. Sinne mielikuvien virtaa tuottaa kulloinkin aktiivisena olevat pylväspopulaatiot (mieleen tallentuneiden kykyjen ja uusien aistimusten ohjaamana). Yksittäiset neuronit ovat "transistoreja" ja pylväs on "mielen mikropiiri".

[7] "Eli yhdellä neuronilla olisi kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja. Eli ei olisi niin, että yksi pylväs per yksi muistitapahtuma, vaan niin että yhdellä pylväällä on aktivaatiotilastaan riippuen kyky tallentaa useita pitkäaikaisia funktiomuistiin liittyviä tiloja, ja täten se kykenisi myös tuottamaan useita erilaisia lyhytkestoiseen tilamuistiin liittyviä tiloja."

En ole varma ymmärränkö ajatuksi oikein. Tässäkin taidat ajatella liian sitoutuneesti teoriatason kuvauksiin. Yhdellä neuroneilla on osana pylvään toiminta on kyky esittää (ei tallentaa) pylvään kunkin hetkisten tilan funktiomuistiin tallentuneen tottumuksen ja uusien aistimusten perusteella uusi oman tilan arvo. Kaikki pylväästä lähtevät neuronit yhdessä edustavat hetkellistä mielikuvavirran sirpaletta.

[8] On hienoa, että viitsit paneutua mun keskeneräisen ajatteluun näin tarkasti. En ole varma ymmärsinkö oikein kaikki mitä sanoit, mutta teet joka tapauksessa niin hyviä kysymyksiä, että ne auttavat ymmärtämään paremmin myös itseäni. Jatkan mielelläni tarkentavaa keskustelua.

Jepulis, ja kiitos kattavasta vastauksesta! Ja lisäksi tuo sun uusi tapa numeroida sun vastaukset on huomattava parannus sun aiempaan menettelyyn, jossa kirjoitit vastaukset toisten kommenttien sisään. Nyt näitä sun vastauksia on selvempi lukea ja analysoida.


Noista sun 6 ja 7 vastauksista, niin yritin nimenomaan välttää ajattelemasta kognitiivisen psykologian termein.

Kysymys oli lähinnä siitä (en tiedä saanko tätä nyttenkään puettua eksaktisti sanoiksi), että jos ajatellaan että sun ajattelussa "aivokuoren pylväät on adaptiivisia tilakoneita", niin mitä tuo adaptiivisuus viime kädessä tarkoittaa?

Jos ajatellaan noita aivokuoren pylväitä, niin se mun keskeinen kysymys oli lähinnä se, että onko se pylväs sellainen "moniosaaja" jossa näitä aktivaatiotiloja on monenlaisia, jolloinka se yksi pylväs voi olla monien muistamiseen liittyvien tilamuisti tilojen ja funktiomuistien tilojen lähde?

Kun mä ajattelisin niin, että vaikka aivoissa on 100 miljardia hermosolua ja vielä suurempi määrä niiden keskinäisiä kytköksiä, niin olisi suurta tuhlausta jos yksittäiset aivokuoren pylväät olisivat sellaisia, että niillä olisi vain yksi tila, eli on ja off. Eli onko noilla aivokuoren pylväillä sun ajattelussa sellainen ominaisuus, että ne voivat kukin osallistua lukuisien muistitapahtumien (funktiomuisti) tuomiseen lyhytkestoiseen tilamuistiin, eli sun termejä käyttäen "esittää useita oman tilan arvoja"?


Ajattelet myös kohdan 2 mukaisesti että: "ettei aivoissa ole muita muistavia elementtejä kuin synapsit (vahvuudet) ja neuronien soomat (aktivaatiotilat)".

Synapsit on helppo kuvitella tässä muistavaksi elementiksi, mutta kuinka soomat tähän liittyvät? Mikä on se mekanismi?

Selvittäisköhän tuonne äsken kirjoittamani kommentti tätä yhtään lisää.
viewtopic.php?p=215558#p215558

Tuo tilakoneidea on toistaiseksi pelkkä havainnollistava metafora, eikä sen toteuttamisen vaatimusmäärittelyyn kannata ryhtyä, ennenkuin kokonaisvaltaisempi viitekehys aivojen toiminnasta on paremmin hahmotettu.

Yritän nyt kuitenkin kuvata tuota pylvään metaforista tilakonehypoteesiä hyvin pelkistetysti vähän tarkemmin.

Ajatellaan pylvään neuronit vierekkäin asetetuiksi pystysuoriksi viivoiksi. Viivojen puoliväliin piirretyt pallot edustavat neuronien soomia eli tilamuistin analogisia "bittejä". Niistä alaspäin lähtevät viivat edustavat tilakoneesta lähteviä aksoneja ja ylöspäin lähtevät viivat edustavat (käytännössä tosin hyvin monihaaraisia) denriittejä.

Piirretään sitten denriittien yli joukko vaakasuoria viivoja. Ne edustavat tilakoneeseen saapuvia aksoneja. Tulevien aksonien ja denriittien risteykset edustavat pylvään synapseja. Tämä synapsimatriisi on tilakoneen funktiomuisti, jonka sisältö edustaa tämän tilakoneen osuutta jonkun meemien toimintatottumuksesta.

Osa tilakoneen lähdöisiä kiertää talamuksen kautta ja palaa talamuksen lähettämän aksonin kautta funktiomuistin ohjaukseksi. Nämä ovat talamokortikaslisia silmukoita, jotka palauttavat tilakoneelle tiedon sen nykytilasta, jotta se voi tulkita muun funktiomuistiin saapuvan informaation tilariipouvaisesti.

Tilakoneen toimintaa voidaan havainnollistaa graafilla, jossa pallot edustavat toimintatiloja eli tilamuistin sisältöjä. Pallojen väliset nuolet edustavat funktiomuistin tulojen arvoja. Tilamuistin seuraava tila riippuu näin nykyisestä tilasta, tulojen arvoista ja funktiomuistin toimintatottumuksesta.

Sen jälkeen, kun toivottavasti saan selitettyä tähän mennessä sanotun ymmärrettävästi, voisin yrittää kuvata ajatustani tilakoneiden hierarkkisesta toiminnasta. Se mahdollistaisi esimerkiksi teoreettisen tason globaalin työtilan idean kuvaamisen neuromorfisemmalla, paremmin todellisten aivojen toimintaa kuvaavalla tavalla.

Parilla lauseella kuvattuna toiminta tilakonehierarkkiassa etenee niin, että primaarin sensomotorisen tason pylväiden (piirredetektorien) informaatio virtaa ylöspäin
ylöspäin ja niitä vastaan alaspäin virtaa toiminnan ohjauksia ylempien tasojen käyttäytymistottumuksista.

Joo, kiitosta selventävästä kommentista! On helpompi ymmärtää sun ajattelua tällaisten selvennösten kautta.

Mutta se mikä mulle nousee mieleen tästä sun tilakone hypoteesista on vähän sama kuin noiden meemienkin kohdalla. Eli yksinkertaistaako tuo yllä oleva liikaa sitä mitä aivoissa oikeasti havaitaan? Toki sun perimmäinen tavoite on ymmärtää aivoja, jotta saisit siitä mallin kuinka rakentaa tekoälylle aivot.

Mutta mä nyt nostaisin taas esiin tuon Bernard Baarsin tekemän erottelun materiaaliseen havaittavissa olevaan tasoon ja konseptuaaliseen teoreettisempaan tasoon.

Sun mielestä pitää keskittyä tuon materiaalisen tason kuvaukseen, ja noita kognitiivisen neurotieteen esittämiä konseptuaalisia asioita kuten lyhyt- ja pitkäkestoista muistia ei ole olemassa. Eli lyhyt- ja pitkäkestoinen muisti yksinkertaistaa liikaa noita asioita.

Mulla taas heräsi ajatus, että yksinkertaistaako tuo sun "tilakonehypoteesi" liikaa tuota materiaalisen tason toimintaa? Eli voiko aivot oikeasti toimia noin yksinkertaisesti? Täytyy muistaa, että neurotieteessä on näiden muistien ja muiden kognitiivisten toimintojen lisäksi kuvattu ja tutkittu niiden materiaalisten aivojenkin toimintaa aika tavalla. Ja itse asiassa se kuva joka siitä nousee on paljon monimutkaisempi kuin tuo sun yllä oleva kuvaus.


Toisaalta tuossa voisi olla suht tuore artikkeli muutaman vuoden takaa, joka on vähän samoilla apajilla kuin sinäkin tilakonehypoteesisi kanssa:

A Theory of How Columns in the Neocortex Enable Learning the Structure of the World


Ja toinen pointti tähän liittyen on se, että kaikilla sensorisilla aivokuoren alueilla on topograafisia karttoja:

Topographic map (neuroanatomy)

Varsinkin näkö-ja kuuloalueilla nuo kartat mallintavat kolmiulotteista ulkoista todellisuutta. Se pieni ihme onkin kuinka aivot tuottavat tuon kolmiulotteisen representaation ulkoisesta maailmasta, joka kattaa eri aisteja kuten kuulon ja näön, sekä raajojen tilan ja paikan tiedon, joka on motoristen toimintojen edellytys.


Mutta sitten vielä pari sanaa tuosta sun vertikaalisesta ja horisontaalisesta viivastosta. En ole varma miten ajattelet asiaa, mutta eikös noissa aivokuoren pylväissä ole pääsääntöisesti 5 tai 6 kerrosta neuroneja, jotka ovat siis vertikaalisesti kytköksissä toisiinsa. Jo pelkästään tuossa prosessoinnissa on enemmän mahdollisuuksia kuin tuossa sun mallissa jossa puhuit että pylväällä on mahdollisuus tallentaa muistiin omien tilojensa arvoja.

Lisäksi jos ajattelee että nämä pylväät ovat monella tasolla kytköksissä myös horisontaalisesti, niin niiden kytkentöjen ja mahdollisten tilojen määrä kasvaa huomattavasti. Ja sitten on sekin fakta, että näiden pylväiden seassa on gliasoluista astrosyytteja, jotka osallistuvat synapsien toimintaan. Ja sitten on tuo sähkömagneettinen ilmiö nimeltä ephaptic coupling, joka tuli ilmi tässä päivä pari sitten näissä keskusteluissa.


Eli mulle jää se vaikutelma, että tuo "tilakonehypoteesi" yksinkertaistaa asioita aivan kuten sun "yleinen ja universaali meemikäsite" ja silloin se kaikki materiaalisen tason rikkaus ja monimutkaisuus aivoissa jää rekisteröimättä. Eli vaikka olisitkin oikeilla jäljillä, niin pyrkiikö sun malli yksinkertaistamaan liiaksi tuota materiaalista tasoa? En tiedä onko näin, mutta heitän kysymyksen ilmaan?

Joo, kommenttiesi perusteella olet ymmärtänyt sen mitä yritin sanoa. Noihin kritisoimiisi yksityiskohtiin voinemme palata tarkemmin jatkokeskustelussa sopivissa asiayhteyksissä.

Kuten totesin nyt esittämäni kuvaus oli todella raju pelkistys ja jätin siitä tarkoituksellisesti pois paljon yksityiskohtia. Esimerkiksi nuo pylväät ovat tietysti monikerroksisia kuten aivokuorikin. Pienen topologisen rullauksen avulla myös monikerroksinen rakenne voidaan esittää yksikerroksisena rakenteena, jolloin myös pylvään sisäiset kytkennät toteutuisivat funktiomuistin matriisissa.

Topologiisia karttoja on varsinkin sensomotorisen alueen piirredetektorien tasolla. On todellakin kiinnostavaa miten varsinkin näköaisti tuottaa yhteistyössä monimutkaisen motoorisen toiminnan kanssa mielemme virtuaalitodellisuuteen dynaamisen kolmiulotteisen tajunnanvirran. Taisin tästä esittää jossakin kommentissa jo oman näkemykseni.

Tuon ensimmäisen linkkisi kirjoittajista Jeff Hawkinsin ajattelu on mulle tuttua jo entuudestaan ja nämä mun ajatukset perustuvatkin pitkälle hänen visioilleen (olen tainnut siitä jostakin keskustelussa myös mainita), mutta ei kokonaan. Hawkins on peruskoulutukseltaan insinööri, mikä on hieno asia, mutta vierastaa liikaa filosofiaa (eli esitieteellistä pohdiskelua). Tosin viimeisessä kirjassaan hän oli muistaakseni jo levittämässä ihmisten tuottamaa tietämystä avaruuteen, mikä taas on ehkä merkki mielen avoimuudesta.

Nuo kognitiivisen neurotieteen esittämä lyhyt ja pitkäkestoinen muisti samoin kuin globaali työtila ei käsittääkseni voi tarkoittaa mitään staattisen asioiden tallettamista ja uudelleen käyttöä (ja mikä niitä sitten käyttäisi), vaan sen täytyy tarkouttaa laajempien dynaamisten kokonaisuuksien mielessä pitämistä ja niiden uudelleen aktivointia.

Tällaisten asioiden kuvaamiseen ei vanhentuneen tietokonemetaforan selitykset riitä. Sitäpaitsi näitä tapahtumasekvenssejä ei talleteta mieleen "filmeinä" vaan ne talketetaan mielen tilakoneiden funktiomuisteihin kyvuiksi tuottaa opittuja sekvenssejä uudelleen ja muunnella niitä uusissa tilanteissa tai niitä muistellessa. Kognitiivisen psykologian mustiin liittyvät käsitteet ja globaalin työtilan idea pitää kuvata tällaisten prosessien toiminnan manipuloimiseksi.

Muista mainitsemistsi erilaisista yksityiskohdista on ehkä parempi keskustella tarkemmin sopivissa asiayhteyksissä jatkokeskustelussa, mutta onko tuossa esittämässäni rajussa pelkistyksessä jotakin mitä olisi syytä vielä tarkentaa, ennenkuin jatketaan eteenpäin?

[Naturalisti]

Avaus (muokattu ja täydennetty 23.7.2024 mennessä käydyt keskustelut huomioiden).