Tiedepalsta.fi

Corto kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 09:02

Naturalisti kirjoitti: ↑12 Syys 2025, 15:19
Kiitos vastauksestasi, Corto. Oli kiinnostavaa lukea, että elektrodit todella viedään hiiren aivojen sisään — ja että ne ovat niin ohuita ja tarkasti sijoitettuja, että kudosvauriot jäävät vähäisiksi. Toisinsanoen, nuo “neuropikselien” arvot ovat suuren tutkijayhteisön mittaustuloksista laskettuja, tiettyyn koejärjestelyn kontekstiin liittyviä arvoja, jotka on sijoitettu hiiren aivojen kolmiulotteiseen tilaan. Ne kertovat, miten aktiivisuus leviää tietyssä tehtävässä — mutta eivät vielä sitä mekanismia, miten päätöksenteko tapahtuu.

Mainitsit lyhytkestoisen muistin olevan hermoverkkojen aktivaatiota. Tämä on yhteensopiva tilakonehypoteesin kanssa, kun aktivaatio ymmärretään laajemman pylväistä muodostuneen tilakonejoukon käynnissäoloksi. Niin kauan kuin aktivoitu neuraalisten prosessien joukko on käynnissä, ovat myös siihen liittyvät lyhytaikaiset muistit — neuronien soomien aktivaatiotasot — toiminnan kutakin askelta kuvaavassa tilassa. Informaatio ei sisälly “tykitystasoon”, vaan tilakoneen sekvenssien askelluksen vaiheeseen.

Olet aivan oikeassa siinä, että tietoisuuden tutkimus on monimutkaista. Päivälehdet ja populaarijulkaisut antavat helposti ymmärtää, että värikkäät aivokuvantamiskuvat kertovat jotakin tietoisuuden mekanismeista, vaikka ne kertovat vain missä jotakin tapahtuu ja millä aktiivisuuden tasolla — ei sitä, mitä siellä tapahtuu. Tietoisuus on subjektiivinen kokemus, “jauhot joita myllystä tulee”, mutta kuvantaminen ei kerro myllyn mekanismista.

Totesit, ettet usko että tietoisuuden mysteeriä päästään lähemmäksi, vaikka ymmärrettäisiin kuinka hyvin aivojen toiminta. Minä taas uskon, ettei ole mitään periaatteellista estettä sille, että tutkimusten myötä voidaan kehittää asteittain yhä neuromorfisempia simulaattoreita, joita käyttäen on mahdollista ryhtyä kehittämään luonnonlakeihin, biologiaan ja memetiikkaan perustuvaa “empiiristä psykologiaa”. Olisi kiinnostavaa kuulla, miten sinä olet perustellut tuon skeptisen kantasi itsellesi.

Kvaliat viriävät jo tiedostamattoman tason prosesseista ja tulkitaan tietoisella tasolla vasta memeettisellä tasolla. Pidän tietoisuuden “vaikeaa ongelmaa” keinotekoisena määrittelynä. P-tietoisuus on tiedostamattoman tason aistimus, joka tuottaa lajityypillisiä reaktioita — se ei ole vielä tietoista toimintaa. A-tietoisuus syntyy vasta, kun nämä aistimukset tulkitaan memeettisellä tasolla.

kommentoin tätä nyt eka (ehkä myöhemmin muita). Kvalia on tuntumista. Se on raaka kokemusaines” (raw feels), kuten punaisuuden kokemus tai kivun tuntu. Sen edellytys on tajunnallisuus. Kvalia on jonkin ilmiön ilmenemisestä tajunnalle, joka puolestaan on ehto merkityksen ja maailman ilmenemiselle. Se luo kentän jos merkityksenanto tapahtuu. Mikäään aivotutkimus ei pysty tavoittamaan esim seuraavaa: "Henkilö seisoo lapsuudenkotinsa pihalla, joka on autioitunut. Hän katsoo omenapuuta, jonka juurelle hänen isänsä kerran istutti hänet polvelleen. Nyt hän kuulee takanaan lapsensa naurun. Kokemus on samanaikaisesti haikea, lohdullinen, kipeä ja toivoa herättävä." Kielen avulla voimme ehkä ymmärtää tätä kokemusta, mutta viimekädessä se on yksilöllinen merkitysrakenne. Tässä tajunnan kentässä ilmevän tapahtumisen redusoiminen aivoihin ei ole yksinkertaisesti uskottavaa. Sen jättäminen pelkäksi emegenssiksi on edelleen minusta vähän outo selitys ilmiölle, ikään kuin tuumattaisiin että "no, tommoistakin on mutta mennään eteen päin." Vauvalla tajunnallisuus on jo olemassa, samoin jo sikiöllä oleteaan sen olevan, aivorakenteiden kehittyneisyyden perusteella. Kristillisesti sitä voisi vaikka ajatella sielun ilmaantumisena yksilöön. Tajunnallisuuden selittäminen aivotutkimuksella puolestaan on tajunnan kentässä tapahtuvaa merkityksenantoa. Meillä ei ole pääsyä oman tajunnan ulkopuolelle.

Tietoisuus sana viittaa reflektiivisen kyvyn kehittymiseen ja se vasta korkeampi kehitysaskel. Tietoisuuden kehitysaskelten jäljittäminen on enemmän empirian puolella oleva asia. Sitä voidaan järkevästi tutkia.

Joo voin yhtyä moniin kohtiin, joita nostat esiin — ja näkemyserot lienevät pitkälti semanttisia. Teen muutamia tarkennuksia oman näkemykseni selkeyttämiseksi.

Kvaliaa kuvaat osuvasti “raakana kokemusaineksena”, kuten punaisuuden tai kivun tuntuna. Sen edellytyksenä on tajunnallisuus, joka puolestaan luo kentän, jossa merkityksenanto voi tapahtua. Tässä olen pitkälti samaa mieltä. Täsmennän kuitenkin, että kvalia virittyy limbisen järjestelmän tuottamista sisäisistä tuntemuksista ja ulkoisten aistimusten synnyttämistä mielikuvista — mielen kolmiulotteisessa virtuaalitodellisuudessa. Tämä aistimusten ja tuntemusten virta ei tallennu tiedostamattomalla tasolla minnekään, vaan toimii geneettisesti määräytyneiden reaktioiden pohjana.

Kehittyneemmät eläimet — ihminen mukaan lukien — voivat kuitenkin tallentaa tätä virtaa tottumuksina, ei filminä, vaan kykynä tuottaa kokemusten kaltaisia tapahtumasekvenssejä uudelleen. Tämä tapahtuu joko vastaavissa tilanteissa tai mielikuvituksessa tulevia toimia suunnitellessa.

Olet aivan oikeassa siinä, että mikään aivotutkimus ei pysty tavoittamaan kokemusta, kuten:

"Henkilö seisoo lapsuudenkotinsa pihalla, joka on autioitunut. Hän katsoo omenapuuta, jonka juurelle hänen isänsä kerran istutti hänet polvelleen. Nyt hän kuulee takanaan lapsensa naurun. Kokemus on samanaikaisesti haikea, lohdullinen, kipeä ja toivoa herättävä."

Tämä on subjektiivinen merkitysrakenne, eikä meillä ole pääsyä toisen tajunnan sisään — emme edes lajikumppaneiden, saati lepakoiden. Voimme kuitenkin perustellusti olettaa, että kyllä se tuntuu. Tällaisen kokemuksen pyörittely mielen virtuaalitodellisuudessa tapahtuu meemeinä — ajattelua ja käyttäytymistä tuottavina tottumuksina. Toistat mielessäsi meemeiksi tallentuneita tapahtumasekvenssejä ja koet uudelleen elimistön tuottamia vasteita. Sama mekanismi toimii myös rationaalisessa ajattelussa, jossa syntyy vakuuttuneisuuden tuntemuksia. Tässä mielessä tieto- ja tunneteoriaa ei pitäisi erottaa toisistaan.

Sanot, että pelkkä emergenssi ei riitä selitykseksi — ikään kuin tuumattaisiin “no, tommoistakin on mutta mennään eteenpäin.” Olen tästäkin melkein samaa mieltä. Vaikka aivot ovat kapellimestari, orkesterina toimii koko organismi ja sen tuottamat tuntemukset. Kukin kokee ajatuksensa ja tuntemuksensa omalla tavallaan. Olemme vain oppineet ilmaisemaan mielikuva-ajatteluamme kielellisen symbolisen ajattelun avulla — enemmän tai vähemmän yhteensopivasti.

Toteat, että vauvalla tajunnallisuus on jo olemassa, ja että sitä oletetaan olevan jo sikiölläkin. Kristillisesti tätä voisi ajatella sielun ilmaantumisena. Tajunnallisuuden selittäminen aivotutkimuksella on merkityksenantoa tajunnan kentässä, ja meillä ei ole pääsyä oman tajunnan ulkopuolelle.

Tässä kohtaa kysyn: voisiko kyse olla määrittelykysymyksestä? Onko tajunnallisuus jo tietoisuutta? Liittyykö siihen kyky ymmärtää, että asiat voisivat olla toisin? Itse määrittelisin tietoisuuden niin, että sen edellytyksenä on kyky ymmärtää itsensä erilliseksi ympäristössä toimivaksi yksiköksi. Ymmärtääkseni tämä kyky kehittyy vasta vähän syntymän jälkeen.

Lopuksi toteat, että tietoisuus viittaa reflektiivisen kyvyn kehittymiseen ja että sen kehitysaskelten jäljittäminen on enemmän empirian puolella. Tässä olen täysin samaa mieltä. Tietoisuuden kehitystä voidaan järkevästi tutkia — ja juuri siksi on tärkeää, että meillä on erilaisia näkökulmia, joita voidaan vertailla ja testata.

Jäin vielä ihmettelemään sitä, miten tajunnallisuus ja tietoisuus eroavat — tai miten ne kytkeytyvät toisiinsa kehityksellisesti. Olen ymmärtänyt, että yksilö käy ontogeneesissä läpi fylogeneesin vaiheet ja mietin nyt missä vaiheessa tietoisuus katsotaan kehittyneeksi. Onko tästä tiedeyhteisön yleisesti hyväksymiä määritelmiä?

Muistutan keskustelijoita siitä, että Buzsakin kirjan kolmannen luvun yhteenveto löytyy myös tästä ketjusta tuolta:


Buzsaki Cycle 3 yhteenveto

Naturalisti kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 18:18 Jäin vielä ihmettelemään sitä, miten tajunnallisuus ja tietoisuus eroavat — tai miten ne kytkeytyvät toisiinsa kehityksellisesti. Olen ymmärtänyt, että yksilö käy ontogeneesissä läpi fylogeneesin vaiheet ja mietin nyt missä vaiheessa tietoisuus katsotaan kehittyneeksi. Onko tästä tiedeyhteisön yleisesti hyväksymiä määritelmiä?

Tuo onkin tosi mielenkiintoinen kysymys. Jaottelen aihetta vielä näin oman (tämänhetkisen) ymmärrykseni (!) pohjalta.

-Tajunnallisuus (tajunta): kokemuksen läsnäolo ilman välttämätöntä kohdistumista tai selitystä. Siköllä ja vastasyntyneellä on jo tajunta. He kokevat. Esim. vastasyntynyt tuntee ahdistusta > ei ole vielä tietoista ”tämän aiheuttaa jokin asia”.

-Perusmuotoinen tietoisuus: tajunnallisuuteen tulee lisäksi kohteellisuus. Nyt kokemus suuntautuu johonkin, mutta ei ole vielä reflektiivistä. Kokemus suuntautuu johonkin. Lapsi tulee tietoiseksi ympäristöstään ja kehostaan. Tästä on erilaisia tutkimuksia jotka osoittava että pieni vauva pystyy jo erottelemaan kasvot ja liikkeen ja myöhemmin oman kehon esineistä. Eli kokemus on jo kohteellinen. Esinepysyvyys alkaa kehittyä (lapsi yllättyy kun pallo ei tulekaan esiin sermin takaa).

-Tietoisuus: meta-kyky eli "tiedän että tiedän." Tapahtuu kopernikaaninen hyppy toiselle tasolle. Tässä kohtaa representaatiot irrottavat lapsen suoran kokemisen maailmasta. Kuvittelukyky syntyy. Ts. hänellä alkaa olla mielessään jokin edustus todellisuuden ilmiöille.

> Tietoisuudessa keskeisenä oleva meta-kyky (tiedän mitä tiedän ja tunnen) ei rakennu itsestään vaan vanhemman peilaamisen kautta. Oleellista on että vanhempi näkee lapsen tuntevana ja tahtovana olentona (subjektina jolla on omat halut ja tarpeet). Descatersin "I think therefore I am" onkin muuntunut muotoon "My parent thinks that I think, therefore I am."

Corto kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 20:40

Naturalisti kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 18:18 Jäin vielä ihmettelemään sitä, miten tajunnallisuus ja tietoisuus eroavat — tai miten ne kytkeytyvät toisiinsa kehityksellisesti. Olen ymmärtänyt, että yksilö käy ontogeneesissä läpi fylogeneesin vaiheet ja mietin nyt missä vaiheessa tietoisuus katsotaan kehittyneeksi. Onko tästä tiedeyhteisön yleisesti hyväksymiä määritelmiä?

Tuo onkin tosi mielenkiintoinen kysymys. Jaottelen aihetta vielä näin oman (tämänhetkisen) ymmärrykseni (!) pohjalta.

-Tajunnallisuus (tajunta): kokemuksen läsnäolo ilman välttämätöntä kohdistumista tai selitystä. Siköllä ja vastasyntyneellä on jo tajunta. He kokevat. Esim. vastasyntynyt tuntee ahdistusta > ei ole vielä tietoista ”tämän aiheuttaa jokin asia”.

-Perusmuotoinen tietoisuus: tajunnallisuuteen tulee lisäksi kohteellisuus. Nyt kokemus suuntautuu johonkin, mutta ei ole vielä reflektiivistä. Kokemus suuntautuu johonkin. Lapsi tulee tietoiseksi ympäristöstään ja kehostaan. Tästä on erilaisia tutkimuksia jotka osoittava että pieni vauva pystyy jo erottelemaan kasvot ja liikkeen ja myöhemmin oman kehon esineistä. Eli kokemus on jo kohteellinen. Esinepysyvyys alkaa kehittyä (lapsi yllättyy kun pallo ei tulekaan esiin sermin takaa).

-Tietoisuus: meta-kyky eli "tiedän että tiedän." Tapahtuu kopernikaaninen hyppy toiselle tasolle. Tässä kohtaa representaatiot irrottavat lapsen suoran kokemisen maailmasta. Kuvittelukyky syntyy. Ts. hänellä alkaa olla mielessään jokin edustus todellisuuden ilmiöille.

> Tietoisuudessa keskeisenä oleva meta-kyky (tiedän mitä tiedän ja tunnen) ei rakennu itsestään vaan vanhemman peilaamisen kautta. Oleellista on että vanhempi näkee lapsen tuntevana ja tahtovana olentona (subjektina jolla on omat halut ja tarpeet). Descatersin "I think therefore I am" onkin muuntunut muotoon "My parent thinks that I think, therefore I am."

Tuo on kiinnostava jaottelu, mutta herättää muutaman jatkokysymyksen siitä: mitkä termit — tuntoisuus, tajunnallisuus, perustietoisuus ja tietoisuus — ovat todella tarpeellisia, ja miten ne olisi hyvä määritellä? Tämän täsmentäminen on välttämätöntä, jos halutaan löytää mekanismeja, joilla voidaan selittää todellisten aivojen toimintaa.

Perinteinen ylhäältä alas etenevä käsitteiden määrittely (filosofiasta sosiologian ja psykologian kautta neurotieteeseen) kaipaa rinnalleen neurotieteestä ylöspäin nousevaa, fysikaaliseen todellisuuteen perustuvaa käsitteiden tarkennusta.

Tajunnallisuus vai tuntoisuus?

Kun puhut tajunnallisuudesta kokemuksen läsnäolona ilman kohdistumista tai selitystä, herää kysymys: onko kyse sittenkin vielä tuntoisuudesta? Sikiö alkaa tuntea ensin elimistön sisäisiä tiloja ja myöhemmin hahmottaa ulkoisia aistimuksia, kuten kuuloaistin invariansseja — mikä helpottaa myöhemmin äidinkielen omaksumista. Mutta liittyykö tähän vielä merkityksenantoa?

Tuntoisuuteen ei välttämättä liity merkityksen liittämistä aistimukseen. Reaktiot tapahtuvat tiedostamattomalla tasolla, geneettisesti määräytyneinä lajityypillisinä vasteina. Tajunnallisuus edellyttäisi jo jonkinlaista kokemuksen jäsentymistä — ehkä jopa alkavaa kohteellisuutta.

Perustietoisuus: sosiaalinen ja kehollinen jäsentäminen

Perustietoisuudessa kokemus suuntautuu johonkin, mutta ei vielä reflektiivisesti. Lapsi alkaa erottaa kasvoja, liikettä ja myöhemmin oman kehonsa esineistä. Esinepysyvyys kehittyy, ja kokemus saa kohteen.

Mutta onko tämä tietoisuus jo olemassa syntymässä, vai syntyykö se sosiaalisen vuorovaikutuksen kautta? Esimerkiksi, kun vauvan kokema tuntemus saa aikaan hymyksi tulkitun ilmeen, johon vastataan hymyllä ja siitä seuraa jotakin hyvää — syntyy sosiaalinen tottumus. Vastaavalla tavalla aistimuksista alkaa hahmottua spatiotemporaalisia muotoja ja syy-seuraussekvenssejä.

Ajattelen, että perustietoisuus syntyy siinä vaiheessa, kun vauva tajuaa itsensä ympäristössä toimivaksi yksiköksi. Tämä toimii mielikuva-ajattelun tasolla, jossa kokemukset alkavat jäsentää maailmaa ilman vielä kielellistä tai symbolista edustusta.

Tietoisuus: metatason reflektio

Tietoisuus metakykynä — “tiedän että tiedän” — on selvä hyppy toiselle tasolle. Tässä vaiheessa representaatiot irrottavat lapsen suoran kokemisen maailmasta. Kuvittelukyky syntyy, ja mielessä alkaa olla edustuksia todellisuuden ilmiöistä.

Tämä metatietoisuus ei synny itsestään, vaan vanhemman peilaamisen kautta. Vanhempi näkee lapsen tuntevana ja tahtovana olentona, subjektina jolla on omat halut ja tarpeet. Descartesin “I think therefore I am” muuntuu muotoon: “My parent thinks that I think, therefore I am.”

Tämän metatietoisuuden kehitys käynnistyy kielen oppimisen ja symbolisen ajattelun myötä. Kun lapsi oppii nimeämään kokemuksiaan ja jakamaan niitä, hän alkaa myös reflektoida niitä — ja näin tietoisuus saa kielellisen ja kulttuurisen muodon.

"Tämän metatietoisuuden kehitys käynnistyy kielen oppimisen ja symbolisen ajattelun myötä. Kun lapsi oppii nimeämään kokemuksiaan ja jakamaan niitä, hän alkaa myös reflektoida niitä — ja näin tietoisuus saa kielellisen ja kulttuurisen muodon."

Joo, mutta tämä kuulostaa vähän liian "kognitiiviselta". Kielellinen kyky nähdään nykyään ikäänkuin kuin jäävuoren huippuna. Sen taustalla on ei kielellinen vuorovaikutus ja kommunikaatio, joka on kehikko johon kieli rakentuu. Lapsi oppii kohdistamaan tarkkaavaisuutta ja jakamaan kokemuksiaan yhdessä vanhemman kanssa jo ennen kieltä. Kieltä ei voi käyttää eikä oppia mielekkäästi ilman tätä perustaa. Kieli kyllä vahvistaa reflektiokykyä ja tuo siihen lisää kulttuurista ulottuvuutta, mutta sisäiset representaatiot eivät ole vain kieltä.

Purdue kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 18:52 Muistutan keskustelijoita siitä, että Buzsakin kirjan kolmannen luvun yhteenveto löytyy myös tästä ketjusta tuolta:


Buzsaki Cycle 3 yhteenveto

Joo, mäkin luin jo tuon 3. luvun, mutta ajattelin kommentoida sitä vähän myöhemmin ehdittyäni ensin tekemään sen 2. luvun kommentaarin ja tämä menossa oleva keskustelu käsitteistä täsmentyy jatkolukujen pohdinnan perusteiksi. Sinulta kaipasin kommentteja vastauksestani esille nostamaasi kysymykseen aivojen todellisista muistielementeistä (synapsit ja soomat) sekä miten niiden avulla realisoituu kaikki psykologian kuvaamat erilaiset muistityypit, joiden osalta psykologia elää edelleen vanhentuneessa tietokonemetaforassa. Kysyin samaa asiaa jo myös Cortolta.

Corto kirjoitti: ↑14 Syys 2025, 14:27 "Tämän metatietoisuuden kehitys käynnistyy kielen oppimisen ja symbolisen ajattelun myötä. Kun lapsi oppii nimeämään kokemuksiaan ja jakamaan niitä, hän alkaa myös reflektoida niitä — ja näin tietoisuus saa kielellisen ja kulttuurisen muodon."

Joo, mutta tämä kuulostaa vähän liian "kognitiiviselta". Kielellinen kyky nähdään nykyään ikäänkuin kuin jäävuoren huippuna. Sen taustalla on ei kielellinen vuorovaikutus ja kommunikaatio, joka on kehikko johon kieli rakentuu. Lapsi oppii kohdistamaan tarkkaavaisuutta ja jakamaan kokemuksiaan yhdessä vanhemman kanssa jo ennen kieltä. Kieltä ei voi käyttää eikä oppia mielekkäästi ilman tätä perustaa. Kieli kyllä vahvistaa reflektiokykyä ja tuo siihen lisää kulttuurista ulottuvuutta, mutta sisäiset representaatiot eivät ole vain kieltä.

Olen täsmälleen samaa mieltä. Tuo mielikuva-ajattelu ei noussut tuossa kommentissani tarvittavalla tavalla esiin. Memeettinen evoluutio käynnistyi jo keltä edeltäneen mielikuva-ajattelun muodossa. Kieli kehittyi sitten ensin tämän mielikuva-ajattelun kommunikaatiokeinoksi (täydentämään sanatonta viestintää) ja myöhemmin symboliseksi ajatteluksi. Molemmat toimivat meillä edelleen rinnakkain: puheen kuuleminen ja lukeminen herättää mielikuvia ja puhuessamne ja kirjoittaessamme sanoitamme mielikuvia.

PS. Aivokurkiainen on fylogeneettisesti varsin nuori elin. Koska ajattelu ei tarvitse motorisen käyttäytymisen tavoin aivojen jakautumista vapautui tilaa sille, että kielellinen ajattelu voi ottaa käyttöönsä toisen aivopuoliskon ja toinen jäi edelleen toteuttamaan mielikuva-ajattelua. Aivopuoliskot synkronoituvat keskenään aivokurkiaisen välityksellä. (lähteetön arvaus)

Naturalisti kirjoitti: ↑14 Syys 2025, 14:30

Purdue kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 18:52 Muistutan keskustelijoita siitä, että Buzsakin kirjan kolmannen luvun yhteenveto löytyy myös tästä ketjusta tuolta:


Buzsaki Cycle 3 yhteenveto

Joo, mäkin luin jo tuon 3. luvun, mutta ajattelin kommentoida sitä vähän myöhemmin ehdittyäni ensin tekemään sen 2. luvun kommentaarin ja tämä menossa oleva keskustelu käsitteistä täsmentyy jatkolukujen pohdinnan perusteiksi. Sinulta kaipasin kommentteja vastauksestani esille nostamaasi kysymykseen aivojen todellisista muistielementeistä (synapsit ja soomat) sekä miten niiden avulla realisoituu kaikki psykologian kuvaamat erilaiset muistityypit, joiden osalta psykologia elää edelleen vanhentuneessa tietokonemetaforassa. Kysyin samaa asiaa jo myös Cortolta.

Joo, ehkäpä tässä on nyt hyvä sauma vähän hengähtää, että saadaan kaikki kommentoida asioita rauhassa. Itselläkin tässä kaikkea muuta elämää ja tekemistä ollut kuin tämä palsta.

Tosta muistista liittyen synapseihin ja soomiin, niin en osaa itse asiassa analysoida tuota asiaa neuronien tasolla. Sen takia sulta kysyinkin, että minkä takia uskot näin olevan ja mitä valtavirran neurotiede sanoo asiasta.

Tuo on aika lailla uutta asiaa mulle tuo Buzsakin kirja kun olen näitä asioita lähinnä pohtinut psykologisella tasolla.

Kommentaari: Rakenteesta toimintaan – Buzsákin Cycle 2 ja tilakonehypoteesi

György Buzsákin teoksen Rhythms of the Brain luvussa Cycle 2: Structure Defines Function lähestytään aivojen toimintaa rakenteen kautta. Luvussa korostetaan, että aivojen anatominen rakenne — erityisesti neuronien kytkeytyneisyys, kerrosrakenne ja synaptinen verkosto — määrittää sen, mitä aivot voivat tehdä. Toiminnallisuus nähdään rakenteen seurauksena, ja graafiteoriaa käytetään paljastamaan verkostojen topologisia rajoituksia.

Samalla tehdään implisiittinen oletus, että toiminnallisuus syntyy informaation siirtymisestä peräkkäisten synapsi-neuroni-ketjujen muodostamissa silmukoissa. Huolta kannetaan siitä, että nämä silmukat voivat kasvaa liian pitkiksi, mikä johtaa viiveisiin ja tehottomuuteen. Aivokuoren pylväät mainitaan vain ohimennen, hypoteettisina toiminnallisina elementteinä, eikä niiden roolia verkostojen toiminnallisessa hierarkiassa avata. Mikro- ja makrotasoa käsitellään rinnakkain, mutta ilman selkeää jäsennystä, mikä jättää kokonaiskuvan hämäräksi.


Tilakonehypoteesi: toiminnallinen rakenne ja sisäinen logiikka

Tilakonehypoteesi lähtee päinvastaisesta suunnasta: se pyrkii hahmottamaan aivojen toiminnallisuutta rakenteen sisäisestä logiikasta käsin. Hypoteesissa aivokuoren pylväät muodostavat mikrotason toiminnallisia yksiköitä — tilakoneita — jotka ovat yhteydessä:

- Lyhyillä yhteyksillä: samaa toiminnallista tasoa edustaviin informaationaapureihin
- Pitkillä yhteyksillä: ylemmän ja alemman tason informaationaapureihin, muodostaen hierarkkisen kokonaisuuden

Tässä hierarkiassa:

- Sensorisilta alueilta virtaa aistitietoa ylöspäin
- Motorisilta alueilta virtaa palautetietoa ylöspäin
- Vastaavasti virtaa ennustavaa ohjausta alaspäin: motorisille alueille lihasten ohjausta, sensorisille alueille ennusteiden tarkentamista

Kaikki pylväät toimivat rinnakkain, käyttäen paikallista dataa ja toimintaohjeita. Tämä hajautettu prosessointi ratkaisee Buzsákin esiin nostaman ongelman: silmukoiden pituuden kasvu.

Tilakoneen toiminta perustuu kolmeen komponenttiin:

- Funktiomuisti: pylvään synapsit, joissa kukin synapsi edustaa yhtä “analogiabittiä”. Tämä pitkäaikainen muisti tallentaa pylvään osan memeettisestä tottumuksesta ja päivittyy Hebbian periaatteella.
- Tilamuisti: pylvään soomat, joissa kukin edustaa yhtä “analogiabittiä”. Tämä lyhytaikainen muisti kuvaa tilakoneen kulloistakin tilaa.
- Tilansiirtologiikka: tuloaksonit liittyvät dendriittien kautta synapseihin. Tuloja saapuu samalta, ylemmältä ja alemmalta hierarkiatasolta sekä pylvään omista lähdöistä takaisinkytkentänä talamo-kortikaalisten silmukoiden kautta. Tämä mahdollistaa sen, että samoilla tulokombinaatioilla pylvään eri tiloissa voi tapahtua erilaisia tilasiirtymiä.

Tilakoneen toimintaa voidaan havainnollistaa graafilla, jossa solmut edustavat tilakombinaatioita ja nuolet niiden välisiä siirtymiä.


Muistimalli ja sen sovellukset

Psykologiassa kuvataan useita muistityyppejä — kuten aistimuisti, työmuisti, tapahtuma- ja asiamuisti sekä taitomuisti — mutta tilakonehypoteesin mukaan nämä eivät vastaa erillisiä rakenteita aivoissa. Ne ovat funktionaalisia ilmentymiä, jotka palautuvat kahteen primääriseen muistimekanismiin:

- Funktiomuisti: synapsit tallentavat memeettisiä tottumuksia
- Tilamuisti: soomat ylläpitävät tilakoneen hetkellistä tilaa

Muistista haku ei ole tiedon palauttamista, vaan meemin käynnistämistä. Kun ärsyke aktivoi pylväsjoukon, käynnistyy tapahtumasekvenssi, johon muisto on tallentunut. Tämä sekvenssi tuottaa ajattelua ja käyttäytymistä — käytännössä tai mielikuvituksessa.


Oppiminen, assosiaatio ja tietoisuus

Oppiminen

Oppiminen on synaptisen funktiomuistin muovautumista. Toistuvat tapahtumasekvenssit vahvistavat synapsiyhteyksiä, jolloin pylväsjoukko tuottaa entistä tarkempia vasteita. Oppiminen ei ole tiedon lisäämistä, vaan toiminnan hienosäätöä.

Assosiaatio

Assosiaatio syntyy, kun eri tapahtumasekvenssit aktivoituvat samanaikaisesti tai peräkkäin. Tilakoneet muodostavat hierarkkisia pyramideja, joiden “helmat” voivat mennä limittäin. Tämä mahdollistaa sen, että aliprosessit voivat assosioitua toisiinsa eri tehtävissä. Yhden meemin käynnistyminen voi laukaista toisen, muodostaen assosiatiivisen verkoston. Tämä selittää ehdollistumisen, mutta myös metaforat, analogiat ja intuitiiviset oivallukset.

Tietoisuus

Primäärisen sensorisen tason piirredetektoreista käynnistyy rinnakkainen hierarkkinen prosessointi. Ylemmän tason pylväät vaimentavat tai vahvistavat alempien tasojen vaihtoehtoja ennusteiden mukaan, kunnes assosiaatiotasolla muodostuu eri aistimusten integraationa kokonaisaistimus — P-tietoisuus. Tämä ei vielä ole tietoisuutta, vaan siitä syntyy A-tietoisuus vasta memeettisen tulkinnan kautta (mielikuva- ja kielellinen ajattelu).

Tietoisuus ei ole tila, vaan prosessi, jossa:

- Sensorinen tieto virtaa ylöspäin
- Ennustava ohjaus virtaa alaspäin
- Talamo-kortikaaliset silmukat palauttavat lähdöt takaisin tuloiksi
- Rytmit ilmentävät ja mahdollisesti synkronoivat tilakoneiden toimintaa

Tietoisuus syntyy, kun nämä prosessit yhdistyvät ja tuottavat kokemuksen, joka voidaan reflektoida, jakaa ja muistaa.


Rytmiteorian integrointi

Buzsákin rytmiteoria voi täydentää tilakonehypoteesia tarjoamalla ajallisen kehyksen tilakoneiden toiminnalle. Vaikka rytmit — kuten gamma-, theta- ja alfa-oskillaatiot — ovat enemmän seurausta laajojen aksonijoukkojen aktiopotentiaalien summasta kuin syy, ne voivat vaikuttaa:

- Tilakoneiden synkronointiin eri aivoalueilla
- Tilakoneiden herkkyyden ja vastaanottavuuden modulointiin
- Toissijaisena tahdistusmekanismina talamo-kortikaalisten silmukoiden rinnalla

Esimerkiksi theta-rytmi voi avata aikaikkunan, jossa tilakone on vastaanottavainen uudelle informaatiolle, ja gamma-rytmi voi yhdistää useita tilakoneita samaan tapahtumasekvenssiin.


Yhteenveto

György Buzsákin Cycle 2: Structure Defines Function tarjoaa arvokkaan rakenteellisen näkökulman aivojen toimintaan, mutta sen toiminnallinen ulottuvuus jää osin implisiittiseksi. Tilakonehypoteesi täydentää tätä kuvaa tarjoamalla selkeästi jäsennellyn mallin, jossa aivojen rakenteet eivät ole pelkästään passiivisia puitteita, vaan aktiivisesti toimivia yksiköitä — tilakoneita — jotka prosessoivat informaatiota rinnakkain, hierarkkisesti ja kontekstisidonnaisesti.

Tilakonehypoteesi yhdistää synapsien pitkäaikaisen muistin (funktiomuisti), soomien lyhytaikaisen muistin (tilamuisti) ja tilansiirtologiikan, joka mahdollistaa tapahtumasekvenssien kulun ja haarautumisen. Muistista haku ei ole tiedon palauttamista, vaan meemin käynnistämistä — dynaamista prosessia, joka tuottaa ajattelua ja käyttäytymistä.

Oppiminen tapahtuu synapsien vahvistumisen kautta, assosiaatio syntyy tilakoneiden ristiinkytkennästä, ja tietoisuus rakentuu aistimusvirran tulkinnasta memeettisten tottumusten avulla. Tietoisuus ei ole tila, vaan prosessi, jossa sensorinen tieto, ennustava ohjaus, takaisinkytkentä ja rytminen synkronisaatio yhdistyvät.

Buzsákin rytmiteoria voi toimia tilakonehypoteesin täydentäjänä tarjoamalla ajallisen kehyksen tilakoneiden toiminnalle. Vaikka rytmit ovat enemmän seurausta kuin syy, ne voivat osallistua tilakoneiden synkronointiin ja herkkyyden modulointiin — erityisesti talamo-kortikaalisten silmukoiden rinnalla.

Yhdessä nämä näkökulmat muodostavat kokonaisvaltaisen mallin, jossa aivojen rakenteellinen ja toiminnallinen puoli yhdistyvät. Tämä malli ei ainoastaan kuvaa aivojen rakennetta, vaan selittää niiden toimintaa — ja tarjoaa perustan ymmärtää oppimista, muistia, assosiaatiota ja tietoisuutta biologisesti uskottavalla tavalla.

Naturalisti kirjoitti: ↑15 Syys 2025, 13:41
Kommentaari: Rakenteesta toimintaan – Buzsákin Cycle 2 ja tilakonehypoteesi

Naturalistilta siis pitkä ja ansiokas kommentti Buzsakin syklistä 2. Tuossa menee sopivasti Buzsakin ja Naturalistin omat ajatukset sekaisin. En tiedä mitä ajatella kokonaisuudesta, mutta mielenkiintoista luettavaa tuo ainakin oli!

Naturalisti kirjoitti: ↑14 Syys 2025, 13:36

Corto kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 20:40

Naturalisti kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 18:18 Jäin vielä ihmettelemään sitä, miten tajunnallisuus ja tietoisuus eroavat — tai miten ne kytkeytyvät toisiinsa kehityksellisesti. Olen ymmärtänyt, että yksilö käy ontogeneesissä läpi fylogeneesin vaiheet ja mietin nyt missä vaiheessa tietoisuus katsotaan kehittyneeksi. Onko tästä tiedeyhteisön yleisesti hyväksymiä määritelmiä?

Tuo onkin tosi mielenkiintoinen kysymys. Jaottelen aihetta vielä näin oman (tämänhetkisen) ymmärrykseni (!) pohjalta.

-Tajunnallisuus (tajunta): kokemuksen läsnäolo ilman välttämätöntä kohdistumista tai selitystä. Siköllä ja vastasyntyneellä on jo tajunta. He kokevat. Esim. vastasyntynyt tuntee ahdistusta > ei ole vielä tietoista ”tämän aiheuttaa jokin asia”.

-Perusmuotoinen tietoisuus: tajunnallisuuteen tulee lisäksi kohteellisuus. Nyt kokemus suuntautuu johonkin, mutta ei ole vielä reflektiivistä. Kokemus suuntautuu johonkin. Lapsi tulee tietoiseksi ympäristöstään ja kehostaan. Tästä on erilaisia tutkimuksia jotka osoittava että pieni vauva pystyy jo erottelemaan kasvot ja liikkeen ja myöhemmin oman kehon esineistä. Eli kokemus on jo kohteellinen. Esinepysyvyys alkaa kehittyä (lapsi yllättyy kun pallo ei tulekaan esiin sermin takaa).

-Tietoisuus: meta-kyky eli "tiedän että tiedän." Tapahtuu kopernikaaninen hyppy toiselle tasolle. Tässä kohtaa representaatiot irrottavat lapsen suoran kokemisen maailmasta. Kuvittelukyky syntyy. Ts. hänellä alkaa olla mielessään jokin edustus todellisuuden ilmiöille.

> Tietoisuudessa keskeisenä oleva meta-kyky (tiedän mitä tiedän ja tunnen) ei rakennu itsestään vaan vanhemman peilaamisen kautta. Oleellista on että vanhempi näkee lapsen tuntevana ja tahtovana olentona (subjektina jolla on omat halut ja tarpeet). Descatersin "I think therefore I am" onkin muuntunut muotoon "My parent thinks that I think, therefore I am."

Tuo on kiinnostava jaottelu, mutta herättää muutaman jatkokysymyksen siitä: mitkä termit — tuntoisuus, tajunnallisuus, perustietoisuus ja tietoisuus — ovat todella tarpeellisia, ja miten ne olisi hyvä määritellä? Tämän täsmentäminen on välttämätöntä, jos halutaan löytää mekanismeja, joilla voidaan selittää todellisten aivojen toimintaa.

Perinteinen ylhäältä alas etenevä käsitteiden määrittely (filosofiasta sosiologian ja psykologian kautta neurotieteeseen) kaipaa rinnalleen neurotieteestä ylöspäin nousevaa, fysikaaliseen todellisuuteen perustuvaa käsitteiden tarkennusta.

Tajunnallisuus vai tuntoisuus?

Kun puhut tajunnallisuudesta kokemuksen läsnäolona ilman kohdistumista tai selitystä, herää kysymys: onko kyse sittenkin vielä tuntoisuudesta? Sikiö alkaa tuntea ensin elimistön sisäisiä tiloja ja myöhemmin hahmottaa ulkoisia aistimuksia, kuten kuuloaistin invariansseja — mikä helpottaa myöhemmin äidinkielen omaksumista. Mutta liittyykö tähän vielä merkityksenantoa?

pahoitteluni että vastaukseni tähän kesti. Vastasin vaan johonkin keskeiseen asiaan, ja en ennättänyt muuta.

Minusta tuntuu, heh, että ymmärrämme eri tavoin nämä käsitteet.

Kirjoitit:

"Tuntoisuuteen ei välttämättä liity merkityksen liittämistä aistimukseen. Reaktiot tapahtuvat tiedostamattomalla tasolla, geneettisesti määräytyneinä lajityypillisinä vasteina. Tajunnallisuus edellyttäisi jo jonkinlaista kokemuksen jäsentymistä — ehkä jopa alkavaa kohteellisuutta."

Tajunnallisuus on siis minun ymmärryksessäni kokemisen kenttä. Se että jokin tuntuu joltakin. Juuri siinä kohtaa ilmenee siirtymä biologisesta tajunnalliseen (eli se tajunnan tutkimuksen kova ongelma). Kun sanot että reaktiot tapahtuvat tiedostamattomalla tasolla siitä ei oikein vielä tiedä tarkoittaako se sitä, että reaktio on automaattinen eli ilmenee ilman tajuisuutta? Vai onko kyseessä reaktio, joka ilmenee myös tajunnassa? Tämä ero on käsittääkseni se oleellinen asia. Siksi tajunnan käsite on välttämätön.

Perustietoisuuden idut ovat käsittääkseni olemassa jo syntymässä, vaikka se sitten rakentuu ja kehittyy vuorovaikutuksessa reflektiiviseksi kyvyksi. Sanotaan että se on "hard-wired" ihmisessä. Tämä ilmenee käytännössä siten, että vauvan silmänliikkeet suuntautuvat heti kohti kasvoja ja liikettä. Kokemukset tallentuvat tällöin pitkäkestoiseen muistiin ja muuttuvat tunnistettaviksi. Tajunnan kentässä ilmenee siten selkeärajaisempi kokemus jostakin tunnistettavasta.

Ks. Evidence for preference of mother’s face over that of a stranger are reported throughout the first half year of life (e.g., at birth8; at 1 month20; at 3.5 months21; at 5 months22; at 6-months23)https://www.nature.com/articles/s41598- ... hatgpt.com

Tämänkin kyvyn ilmenemistä siis haetaan tutkimuksissa... Kehityspsykologinen tutkimus vaikuttaa koko ajan siirtävän psyykkisiä kykyjä varhaisempiin ikäkausiin sitä mukaa kuin tutkimusmenetelmät ovat kehittyneet.

Ymmärtääkseni tämä aiemmin mainitsemani jaoettelu kolmeen tasoon on esim. tässä katsausartikkelissa:

The first type of consciousness is the Cons1, the “sensed being or sentience”. It concerns the primitive and elementary aspect of consciousness that distinguishes living from non-living organisms. It has no specific context or structure, it is pervasive, and it is present all our life [144,145]. The Cons2, called “mental awareness”, is typical of higher-order mammals and is related to subjective experience, as well as to the contents and forms of those experiences, such as mental images, ideations, flows of consciousness, and internal verbal monologues. The Cons3, called “meta-mentation”, is the mental ability to take its own productions as object for further reflection. This type of ability has different manifestation, such as meta-observation, reflection, monitoring, and control.https://www.mdpi.com/2076-3425/11/5/535

Corto kirjoitti: ↑16 Syys 2025, 11:47

Naturalisti kirjoitti: ↑14 Syys 2025, 13:36

Corto kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 20:40

Naturalisti kirjoitti: ↑13 Syys 2025, 18:18 Jäin vielä ihmettelemään sitä, miten tajunnallisuus ja tietoisuus eroavat — tai miten ne kytkeytyvät toisiinsa kehityksellisesti. Olen ymmärtänyt, että yksilö käy ontogeneesissä läpi fylogeneesin vaiheet ja mietin nyt missä vaiheessa tietoisuus katsotaan kehittyneeksi. Onko tästä tiedeyhteisön yleisesti hyväksymiä määritelmiä?

Tuo onkin tosi mielenkiintoinen kysymys. Jaottelen aihetta vielä näin oman (tämänhetkisen) ymmärrykseni (!) pohjalta.

-Tajunnallisuus (tajunta): kokemuksen läsnäolo ilman välttämätöntä kohdistumista tai selitystä. Siköllä ja vastasyntyneellä on jo tajunta. He kokevat. Esim. vastasyntynyt tuntee ahdistusta > ei ole vielä tietoista ”tämän aiheuttaa jokin asia”.

-Perusmuotoinen tietoisuus: tajunnallisuuteen tulee lisäksi kohteellisuus. Nyt kokemus suuntautuu johonkin, mutta ei ole vielä reflektiivistä. Kokemus suuntautuu johonkin. Lapsi tulee tietoiseksi ympäristöstään ja kehostaan. Tästä on erilaisia tutkimuksia jotka osoittava että pieni vauva pystyy jo erottelemaan kasvot ja liikkeen ja myöhemmin oman kehon esineistä. Eli kokemus on jo kohteellinen. Esinepysyvyys alkaa kehittyä (lapsi yllättyy kun pallo ei tulekaan esiin sermin takaa).

-Tietoisuus: meta-kyky eli "tiedän että tiedän." Tapahtuu kopernikaaninen hyppy toiselle tasolle. Tässä kohtaa representaatiot irrottavat lapsen suoran kokemisen maailmasta. Kuvittelukyky syntyy. Ts. hänellä alkaa olla mielessään jokin edustus todellisuuden ilmiöille.

> Tietoisuudessa keskeisenä oleva meta-kyky (tiedän mitä tiedän ja tunnen) ei rakennu itsestään vaan vanhemman peilaamisen kautta. Oleellista on että vanhempi näkee lapsen tuntevana ja tahtovana olentona (subjektina jolla on omat halut ja tarpeet). Descatersin "I think therefore I am" onkin muuntunut muotoon "My parent thinks that I think, therefore I am."

Tuo on kiinnostava jaottelu, mutta herättää muutaman jatkokysymyksen siitä: mitkä termit — tuntoisuus, tajunnallisuus, perustietoisuus ja tietoisuus — ovat todella tarpeellisia, ja miten ne olisi hyvä määritellä? Tämän täsmentäminen on välttämätöntä, jos halutaan löytää mekanismeja, joilla voidaan selittää todellisten aivojen toimintaa.

Perinteinen ylhäältä alas etenevä käsitteiden määrittely (filosofiasta sosiologian ja psykologian kautta neurotieteeseen) kaipaa rinnalleen neurotieteestä ylöspäin nousevaa, fysikaaliseen todellisuuteen perustuvaa käsitteiden tarkennusta.

Tajunnallisuus vai tuntoisuus?

Kun puhut tajunnallisuudesta kokemuksen läsnäolona ilman kohdistumista tai selitystä, herää kysymys: onko kyse sittenkin vielä tuntoisuudesta? Sikiö alkaa tuntea ensin elimistön sisäisiä tiloja ja myöhemmin hahmottaa ulkoisia aistimuksia, kuten kuuloaistin invariansseja — mikä helpottaa myöhemmin äidinkielen omaksumista. Mutta liittyykö tähän vielä merkityksenantoa?

pahoitteluni että vastaukseni tähän kesti. Vastasin vaan johonkin keskeiseen asiaan, ja en ennättänyt muuta.

Minusta tuntuu, heh, että ymmärrämme eri tavoin nämä käsitteet.

Kirjoitit:

"Tuntoisuuteen ei välttämättä liity merkityksen liittämistä aistimukseen. Reaktiot tapahtuvat tiedostamattomalla tasolla, geneettisesti määräytyneinä lajityypillisinä vasteina. Tajunnallisuus edellyttäisi jo jonkinlaista kokemuksen jäsentymistä — ehkä jopa alkavaa kohteellisuutta."

Tajunnallisuus on siis minun ymmärryksessäni kokemisen kenttä. Se että jokin tuntuu joltakin. Juuri siinä kohtaa ilmenee siirtymä biologisesta tajunnalliseen (eli se tajunnan tutkimuksen kova ongelma). Kun sanot että reaktiot tapahtuvat tiedostamattomalla tasolla siitä ei oikein vielä tiedä tarkoittaako se sitä, että reaktio on automaattinen eli ilmenee ilman tajuisuutta? Vai onko kyseessä reaktio, joka ilmenee myös tajunnassa? Tämä ero on käsittääkseni se oleellinen asia. Siksi tajunnan käsite on välttämätön.

Perustietoisuuden idut ovat käsittääkseni olemassa jo syntymässä, vaikka se sitten rakentuu ja kehittyy vuorovaikutuksessa reflektiiviseksi kyvyksi. Sanotaan että se on "hard-wired" ihmisessä. Tämä ilmenee käytännössä siten, että vauvan silmänliikkeet suuntautuvat heti kohti kasvoja ja liikettä. Kokemukset tallentuvat tällöin pitkäkestoiseen muistiin ja muuttuvat tunnistettaviksi. Tajunnan kentässä ilmenee siten selkeärajaisempi kokemus jostakin tunnistettavasta.

Ks. Evidence for preference of mother’s face over that of a stranger are reported throughout the first half year of life (e.g., at birth8; at 1 month20; at 3.5 months21; at 5 months22; at 6-months23)https://www.nature.com/articles/s41598- ... hatgpt.com

Tämänkin kyvyn ilmenemistä siis haetaan tutkimuksissa... Kehityspsykologinen tutkimus vaikuttaa koko ajan siirtävän psyykkisiä kykyjä varhaisempiin ikäkausiin sitä mukaa kuin tutkimusmenetelmät ovat kehittyneet.

Ymmärtääkseni tämä aiemmin mainitsemani jaoettelu kolmeen tasoon on esim. tässä katsausartikkelissa:

The first type of consciousness is the Cons1, the “sensed being or sentience”. It concerns the primitive and elementary aspect of consciousness that distinguishes living from non-living organisms. It has no specific context or structure, it is pervasive, and it is present all our life [144,145]. The Cons2, called “mental awareness”, is typical of higher-order mammals and is related to subjective experience, as well as to the contents and forms of those experiences, such as mental images, ideations, flows of consciousness, and internal verbal monologues. The Cons3, called “meta-mentation”, is the mental ability to take its own productions as object for further reflection. This type of ability has different manifestation, such as meta-observation, reflection, monitoring, and control.https://www.mdpi.com/2076-3425/11/5/535

Joo, myönnän, että osa käyttämistäni käsitteistä voi hyvinkin olla kotikutoisia — tai ainakin muotoutunut omassa ajattelussani hieman eri painotuksin kuin vakiintuneissa psykologisissa tai neurotieteellisissä konteksteissa. Käytän niitä hahmottaakseni, miten tietoisuuden eri ilmenemismuodot voisivat realisoitua aivojen neuraalisina mekanismeina. Terminologia saattaa siis olla epätavanomaista — joskus tarkoituksella, joskus huomaamatta.

Linkkaamasi katsausartikkelit — erityisesti MDPI:n kolmitasoinen tietoisuusmalli (Cons1–Cons3) — vaikuttavat edustavan jäsenneltyä ja tutkimuskirjallisuuteen ankkuroitua lähestymistapaa. Ne eivät ehkä ole vielä täysin vakiintuneita koko tiedeyhteisön tasolla, mutta ne tarjoavat selkeän käsitteellisen rungon, johon oma ajatteluni voisi ainakin osittain kiinnittyä. Siksi tekisin muutamia tarkennuksia ja suhteutuksia.

Näyttää siltä, että:

- Cons1 (sensed being) vastaa pitkälti sitä, mitä sinä kutsut tajunnallisuudeksi — kokemuksen kentäksi ilman kohteellisuutta. Minä olen ehkä käyttänyt tästä ilmiöstä termiä tuntoisuus, tai viitannut siihen tiedostamattomana aistimusvirtana, joka ei vielä ole tulkittavissa. Ero ei ole niinkään sisällöllinen kuin terminologinen: sinä korostat kokemuksellisuutta, minä mekanismia.

- Cons2 (mental awareness) vastaa perustietoisuutta, jossa kokemukset alkavat jäsentää maailmaa. Sinä kuvaat tätä vaihetta kohteellisuuden syntynä ja tunnistettavuuden kehittymisenä. Minä olen kutsunut tätä mielikuva-ajatteluksi, jossa aistimukset alkavat muodostaa spatiotemporaalisia hahmoja, mutta ilman vielä kielellistä tai symbolista tulkintaa.

- Cons3 (meta-mentation) kuvaa reflektiivistä tietoisuutta, jossa mielensisältöjä voidaan tarkastella, arvioida ja muokata. Sinä puhut metakyvystä ja kyvystä tarkastella omaa ajattelua. Minä olen nimennyt tämän tason memeettiseksi tulkinnaksi, jossa tapahtumasekvenssit eivät vain toteudu, vaan ne tulkitaan, arvioidaan ja voidaan jakaa. Tämä on se taso, jossa syntyy A-tietoisuus — reflektoitavissa oleva kokemus.

Vaikka terminologia vaihtelee, en usko että meidän näkemykset ovat varsinaisessa ristiriidassa. Ne nousevat eri suunnista: sinä lähestyt ilmiötä kehityspsykologisesti ja kokemuksellisesti, minä taas pyrin hahmottamaan, miten nämä ilmiöt voisivat realisoitua neuraalisina prosesseina — erityisesti tilakonehypoteesin kautta.

Purdue kirjoitti: ↑15 Syys 2025, 18:58

Naturalisti kirjoitti: ↑15 Syys 2025, 13:41
Kommentaari: Rakenteesta toimintaan – Buzsákin Cycle 2 ja tilakonehypoteesi

Naturalistilta siis pitkä ja ansiokas kommentti Buzsakin syklistä 2. Tuossa menee sopivasti Buzsakin ja Naturalistin omat ajatukset sekaisin. En tiedä mitä ajatella kokonaisuudesta, mutta mielenkiintoista luettavaa tuo ainakin oli!

Kiva, jos jaksoit lukea sen ainakin läpi. Lyhyen kommenttisi rivien välistä luen, että jokin tuossa kommentaarissa herätti myös kriittisiä ajatuksia. Erityisesti mua kiinnostaisi se, missä kohdissa mun ja Buzsákin ajatukset menivät häiritsevästi sekaisin. Myönnän, etten ole tähänastisen lukemisen perusteella hänen kanssaan kaikesta samaa mieltä. Kirjoitin tuon kommentaarin nyt keskustelun virikkeeksi oman ajatteluni näkökulmasta, mutta tuoden kuitenkin esiin sen, mitä olen valmis hänen ajattelustaan omaksumaan.


Tuossa on nyt myös kommentaari kirjan kolmannesta luvusta. Selventääkö se kenties asioita, vai paneeko se ne entistä pahemmin sekaisin?

---

Kommentaari: Neuronien monimuotoisuus ja tilakonehypoteesi – Buzsákin Cycle 3

György Buzsákin Cycle 3: Diversity of Neurons käsittelee aivojen hermosolujen rakenteellista ja toiminnallista monimuotoisuutta. Luvussa korostetaan, että neuronit eivät ole homogeenisia signaalinvälittäjiä, vaan rakenteeltaan, sähköisiltä ominaisuuksiltaan ja yhteyksiltään poikkeavia yksiköitä, jotka muodostavat monikerroksisen ja dynaamisen verkoston. Tämä monimuotoisuus mahdollistaa biologiset mekanismit, jotka ovat välttämättömiä aivojen joustavuudelle, oppimiskyvylle ja ennustavalle toiminnalle. Toiminnallisuus realisoituu neuronien eriytyneiden tehtävien kautta: ne mahdollistavat tiedon valikoinnin, viivästämisen ja moduloinnin kontekstin mukaan.

Buzsáki korostaa erityisesti estävien interneuronien roolia rytmien ja verkostojen säätelyssä sekä sitä, miten eri neuronityypit osallistuvat paikalliseen ja laajempaan synkronisaatioon. Neuronien erilaiset vasteajat, dendriittirakenteet ja ionikanavat mahdollistavat informaation rinnakkaisen käsittelyn useilla aikaskaaloilla. Tämä on yhteensopivaa myös Jeff Hawkinsin kuvaaman aivokuoren toiminnallisen hierarkian kanssa: tapahtumien rytmi on nopeinta primäärisillä sensomotorisilla alueilla ja hitaampaa ylemmillä, laajempia kokonaisuuksia prosessoivilla alueilla.

Tapahtumasekvenssien synkronisaatio toteutuu pääosin talamo-kortikaalisten silmukoiden kautta, mutta rytmit voivat vaikuttaa siihen esimerkiksi aksonien ylikuulumisvaikutuksen tai aukkoliitosten kautta. Vaikka aivorytmit ovat enemmän seurausta laajojen aktiopotentiaalipulssien summasignaaleista kuin syitä, ne voivat silti osallistua toiminnan tahdistukseen.


Tilakonehypoteesi: Monimuotoisuus toiminnallisena edellytyksenä

Tilakonehypoteesi olettaa, että aivokuoren neuraaliset pylväät ovat monitoteutuvia ja että niiden informaatioprosessit voidaan kuvata geneerisesti — biologisista eroista huolimatta — niin, että ne voidaan toteuttaa myös muulla kuin biologisella materiaalilla. Samalla tekniikalla voidaan mallintaa myös kuorenalakaisten tumakkeiden ja pikkuaivojen toiminnot. Kytkemällä nämä rakenteet yhteen aivojen konektomin mukaan voidaan rakentaa entistä neuromorfisempia aivosimulaattoreita ja tekoälyn kehitysympäristöjä.

Keinotekoiset pylväät muodostavat mikrotason toiminnallisia yksiköitä — tilakoneita — joiden sisäinen rakenne ei pyri mallintamaan tarkasti neuronien biologiaa tai kerrosrakennetta, vaan niiden informaatioprosessien ulkoista käyttäytymistä. Tätä voidaan havainnollistaa Suunnatuilla graafeilla, jossa solmut edustavat tilamuistin arvokombinaatioita ja nuolet tilasiirtymiä.

Tilakoneen peruselementit

- Tilamuisti: lyhytaikainen muisti, joka koostuu “analogisten bittien” vektorista (vastaa pylvään soomia) ja edustaa tilakoneen hetkellistä tilaa.
- Funktiomuisti: pitkäaikainen muisti, joka koostuu synapsien vahvuuksista (analogisia bittejä) ja edustaa pylvään osuutta johonkin meemiin tallentuneesta käyttäytymistottumuksesta.
- Tilansiirtologiikka: määrittää, mihin tilaan tilakone siirtyy tuloaksonien ja edellisen tilan perusteella. Tuottaa digitaalisen lähtövektorin (aktiopotentiaalin esiintyminen = 1, puuttuminen = 0). Tätä voi havainnollistaa hilana, jossa pystyviivat edustavat dendriittejä, vaakaviivat tuloaksonien reittejä ja risteykset synapsien paikkoja.
- Interneuronit: pylväiden tulo- ja lähtöaksonit muodostavat interneuroniverkoston, joka yhdistää pylväät ylemmällä, samalla ja alemmalla hierarkiatasolla. Näiden kautta muodostuu hierarkkinen ja rinnakkainen verkosto.
- Talamo-kortikaaliset silmukat: palauttavat pylvään edellisen tilan takaisin sen tuloihin, mikä mahdollistaa kontekstisidonnaiset tilasiirtymät.

Tilakonehypoteesin pylväsmalli keskittyy siihen, minkälaista monitietouttavaa mikrotason mekanismia pylväiden toiminnan on tuettava, jotta tietoisen ajattelun edellyttämät toiminnot voisivat toteutua. Tämä muodostaa vaatimusmäärittelyn mielen mikropiirille, jonka avulla voidaan kehittää neuromorfisia aivosimulaattoreita ja tekoälyjärjestelmiä.


Monimuotoisuus ja tilansiirtologiikka

Buzsáki korostaa, että neuronien erilaiset vasteajat ja kytkeytymisprofiilit mahdollistavat monikerroksisen prosessoinnin, mutta ei käsittele, millä mekanismilla tämä prosessointi toteutuu. Tilakonehypoteesissa tämä määrittyy tilansiirtologiikan kautta:

- Tuloaksonit liittyvät synapsien kautta dendriitteihin.
- Tuloja saapuu eri hierarkiatasoilta sekä takaisinkytkentänä talamo-kortikaalisista silmukoista.
- Synapsikytkennät ja niiden vahvuudet säätelevät tilasiirtymien ajoitusta ja valintaa.

Ylemmän tason tilakoneet voivat valikoida, mitkä nousevat syötteet vastaavat parhaiten ennustetta. Tämä mahdollistaa tapahtumasekvenssien haarautumisen ja kontekstisidonnaisen toiminnan.


Rytmit ja neuronityypit: Tahdistus ja synkronisaatio

Buzsáki tuo esiin estävien interneuronien — kuten parvalbumiinipositiivisten kori- ja kandelabrisolujen — roolin rytmien muodostamisessa. Tilakonehypoteesissa ei keskitytä neuronityyppeihin sinänsä, vaan siihen, mitä toiminnallisuutta ne tuottavat informaatioprosessin tasolla.

Pylväiden väliset interneuronit:

- Ylemmän tason pylväät vahvistavat tai vaimentavat alemman tason toimintaa.
- Alemmat pylväät informoivat ylempiä tilamuutoksistaan.
- Saman tason interneuronit vahvistavat kontrastia, tehostaen spatiotemporaalisten hahmojen tunnistusta.

Vaikka Buzsákin rytmit ovat pääosin seurausta laajojen aksonijoukkojen summasignaaleista, ne voivat osallistua tilakoneiden tahdistukseen — erityisesti silloin, kun useat tilakoneet osallistuvat samaan tapahtumasekvenssiin eri aivoalueilla.


Monimuotoisuus ja tietoisuus

Neuronien monimuotoisuus on evoluution tuottama ratkaisu, jonka toiminnallinen informaatio voidaan tilakonehypoteesin mukaan toteuttaa myös muulla kuin biologisella materiaalilla. Tietoisuuden toteutuminen edellyttää artefaktilta ulkoisten aistien lisäksi myös sisäisen olotilan tuntemuksia — “keinotekoista limbistä järjestelmää” — jonka toteuttaminen on vielä avoin kysymys. Miltä tuntuu olla robotti?

Tilakonehypoteesissa tietoisuus ei ole pelkkä reaktio, vaan tulkinta: kontekstisidonnainen, ajallisesti jäsennelty ja kulttuurisesti muovautuva.


Yhteenveto

György Buzsákin Cycle 3: Diversity of Neurons osoittaa, että neuronien monimuotoisuus on biologisten aivojen toiminnallisuuden perusta. Tilakonehypoteesi puolestaan olettaa, että aivotoiminta on monitoteutuvaa: rakenteiden biologinen erityisyys ei ole este, vaan lähtökohta geneerisen toiminnallisen mallin kehittämiselle.

Buzsákin korostamat erityispiirteet — kuten interneuronien rytmiset roolit, vasteaikojen vaihtelu ja dendriittien rakenteellinen monimuotoisuus — ovat evoluution tuottamia ratkaisuja, jotka tilakonehypoteesin mukaan voidaan abstrahoida ja toteuttaa myös ei-biologisella materiaalilla. Näin ne voidaan integroida osaksi geneeristä mikrotason mallia, jossa pylväät eli tilakoneet toteuttavat sekä tiedostamattomia geneettisesti määräytyneitä että tietoisia memeettisesti muovautuneita tapahtumasekvenssejä.

Tilakonehypoteesi tarjoaa viitekehyksen, jossa Buzsákin kuvaama biologinen monimuotoisuus saa toiminnallisen merkityksen — ei pelkästään rakenteena, vaan dynaamisena prosessina, joka mahdollistaa oppimisen, assosiaation, tahdistuksen ja tietoisuuden. Rakenteesta ei vain seuraa toiminta, vaan toiminta muovaa rakenteen uudelleen koko elinajan vuorovaikutuksessa fyysisen ja sosiaalisen ympäristön kanssa.

Tämä avaa mahdollisuuden kehittää neuromorfisia järjestelmiä, jotka eivät pelkästään jäljittele aivojen rakennetta, vaan toimivat kuten aivot — oppien, tulkiten, synkronoituen ja lopulta ehkä myös kokien.

Luin nyt myös tuon neljännen luvun ja tässä on mun kommentaari siitä. Pidän nyt paussia lukemisessa ja odottelen mielenkiinnolla muiden kommentteja kirjasta ja myös esittämistäni näkemyksistä.

Kommentaari: Aivojen ikkunoita vai peilejä? – Buzsákin Cycle 4 ja tilakonehypoteesin haaste

Luku Cycle 4: Windows on the Brain esittelee kattavasti ne menetelmät, joilla aivojen toimintaa nykyisin tutkitaan. Buzsáki käy läpi EEG:n, MEG:n, fMRI:n, optogenetiikan ja elektrodimittauksen kaltaiset tekniikat, ja tuo esiin niiden vahvuudet ja rajoitukset. Erityisesti korostuu se, että vaikka nämä menetelmät tarjoavat arvokasta tietoa aivojen rakenteesta ja yleisestä aktiivisuudesta, niiden spatiotemporaalinen tarkkuus ei riitä kuvaamaan aivojen dynaamista toimintaa sillä tasolla, jolla varsinainen informaatioprosessointi tapahtuu.

Luku tekee selväksi, että nykyisillä kuvantamiskeinoilla ei ole mahdollista mitata laajojen aksonijoukkojen aktiopotentiaalipulssien ajallisia suhteita niin, että niitä voitaisiin vertailla toisiinsa logiikka-analysaattorin tavoin. Tämä rajoitus on keskeinen: aivot eivät ole vain sähköisesti aktiivinen kudos, vaan aikakriittinen järjestelmä, jossa sekunnin murto-osien synkronisaatiot ratkaisevat, mitä koetaan, muistetaan ja ymmärretään.

Rytmit vai rakenteet?

Buzsáki rakentaa lukunsa ympärille ajatuksen, että aivojen toiminnallisuus selittyy rytmeistä — syklistä, jotka syntyvät neuronien sähköisestä aktiivisuudesta. Hän käyttää monenlaisia metaforia (ikkuna, peili, orkesteri, kellokoneisto) havainnollistaakseen, miten rytmit voivat yhdistää eri aivoalueita ja synkronoida niiden toimintaa.

Mutta samalla jää epäselväksi, mikä on rytmien rooli toiminnallisuuden synnyssä. Rytmit ovat aksoneissa virtaavien aktiopotentiaalien ilmentymiä — seuraus, ei syy. Joissakin tapauksissa ne voivat synkronoida toimintaa, mutta ne eivät selitä, miten aivot tuottavat ajattelua, käyttäytymistä tai tietoisuutta. Tässä mielessä rytmiteoria vaikuttaa hieman paradoksaaliselta: kuin yritys nostaa itsensä tukasta ilmaan.

Viitekehyksen puute ja sirpaletiedon ongelma

Luku tuo esiin laajemman ongelman: aivotutkimuksen viitekehyksen puute. Käytettävissä olevat menetelmät tuottavat valtavan määrän sirpaletietoa — yksittäisiä havaintoja, rytmejä, signaaleja, rakenteita — mutta niitä ei voida sijoittaa johdonmukaiseen toiminnalliseen malliin. Tämän vuoksi monet aivotutkimuksesta kertovat teokset muistuttavat enemmän kaunokirjallisuutta kuin eksaktia tiedettä. Buzsákin kirja on tässä suhteessa poikkeuksellisen rehellinen: se ei väitä enempää kuin mitä menetelmät mahdollistavat, mutta samalla se ei tarjoa selkeää mekanistista selitystä sille, miten aivot toimivat.

Simulaatiotutkimus ja HBP:n konteksti

Vaikka Buzsáki ei viittaa suoraan EU:n kymmenvuotiseen Human Brain Projectiin (HBP), luku asettuu samaan kontekstiin: se tuo esiin, mitä nykyisillä mittausmenetelmillä voidaan — ja ei voida — saavuttaa. HBP-projektin tavoitteena oli simuloida aivoja biologisella tarkkuudella, mutta se kohtasi laskennallisia haasteita: tarvittavaa supertietokonetehoa ei ollut projektin alkaessa käytettävissä. Silti hanke avasi uuden suunnan: simulaatiotutkimuksen, jossa pyritään täydentämään mittausmenetelmien puutteita mallintamalla aivojen toimintaa.

Tilakonehypoteesi: kohti toiminnallista mallia

Tilakonehypoteesi tarjoaa vaihtoehtoisen lähestymistavan. Sen ydinajatus on, että aivojen toiminnallisuus voidaan mallintaa pylväiden välisten interneuronien informaatioprosessina. Tämä tarkoittaa, että ei tarvitse simuloida koko biologista kudosta, vaan riittää, että mallinnetaan se logiikka, jolla pylväät kommunikoivat keskenään.

Tämä lähestymistapa vähentäisi merkittävästi laskennallista kuormaa. Siirtymällä tietokonesimulaatioista keinotekoisiin pylväisiin — mielen mikropiireihin — aivosimulaatiot voitaisiin toteuttaa jopa kannettavissa laitteissa. Tämä avaisi mahdollisuuden kehittää neuromorfisia järjestelmiä, jotka eivät vain kuvaa aivojen rakennetta, vaan toimivat kuten aivot.

Yhteenveto

Cycle 4: Windows on the Brain on rehellinen ja informatiivinen luku, joka tuo esiin aivotutkimuksen menetelmien rajat. Se osoittaa, että rytmit voivat havainnollistaa aivojen toimintaa, mutta eivät vielä selitä sitä. Toiminnallisuuden mekanismi jää avoimeksi.

Tilakonehypoteesi tähtää suoraan tähän aukkoon. Se ei tyydy rytmien tarkasteluun, vaan pyrkii mallintamaan sen, miten aivot prosessoivat informaatiota — miten tapahtumasekvenssit käynnistyvät, haarautuvat, synkronoituvat ja tuottavat ajattelua ja tietoisuutta. Juuri tällainen viitekehys puuttuu nykyisestä aivotutkimuksesta, ja juuri siksi se on kiireellisesti kehitettävä. Buzsákin luku toimii tässä keskustelussa erinomaisena lähtökohtana.