Aivojen toiminnallista viitekehystä etsimässä
Lähetetty: 25 Huhti 2023, 15:23
Aivojen kokonaistoiminnasta ei ole vielä olemassa edes hyväksyttyä viitekehystä. Toimintaa kuvataan edelleen osittain vanhentuneen tietokonemetaforan avulla, vaikka mitään tietokoneen kaltaisia rakenteita aivoissa ei ole. Viitekehyksen laatimisen yhteydessä joudutaan todennäköisesti samalla luopumasn ajatuksesta, että aivot toimivat algoritmisesti ja myönnettävä, että ne toimivat perimmältään heuristisesti.
Ihmisen elimet eivätkä toimi algoritmisesti muussa mielessä kuin siinä, että niiden toimintaa voidaan kuvata efektiivisesti algoritmina jollakin tasolla. Tästä ei tietenkään seuraa, että itse toiminta tapahtuisi noin. Aivot ihmisen tietoisuuselin on "biologinen kone", jonka toiminta voidaan kuvata kahdella yhteistoiminnassa olevalla (geneettisellä ja memeettisellä) informsstiojärjestelmällä. Geneettinen vastaa biologisten toimintojen ylläpidosta ja memeettinen vastaa psykososiaalisista mentaalista toiminnoista.
Kaikki todellisuuden representaatiot ovat vain efektiivisiä malleja eivät itse todellisuutta muussa mielessä kuin siten, että ne ovat mielessämme olevia malleja. Niihin on suhtauduttava pragmaattisesti; ne ovat hyödyllisiä vain jos ne ennustavat riittävän hyvin todellisuuden toimintaa.
Aivot on elin; mentaalista toiminnosta vastaava biologinen kone (mitään sielua tarvitse olettaa). Tämä ei tarkoita, että aivot vastaisivat kaikista kognitiivista ja emotionaalista asioista. Se vain johtaa orkesteria; koko elimistömme kokonaisuutta. Sen tilojen ja aistiemme tuottama kulttuurisilla ajatus- ja toimintatottumuksilla höystetty kokemusten virta on tietoisuus. Siihen sisältyy aina sekä kognitiivinen (aivokuoren keskittynyt) että emotionaalinen (liskoaivoista viriävä) ulottuvuus.
Reagoimme useimpiin tilanteisiin lähes refleksinomaisesti ajatus- ja toimintatottumuksilla. Vasta poikkeustilanteet laukaisevat kognitiivisen harkinnan, jossa pohdimme vaihtoehtoisia toimintatapoja. Tämä on vapaan harkinnan aluetta. Jos valitsemamme toimintatapa ei tuottanut toivomaamme tulosta harkitsemme uudelleen miten syntyneessä tilanteessa voisimme päästä haluamanne tavoitteeseen.
Mistä kaikista syistä ja sattumuksista tuo halumme on muodostunut on eri asia. En kuitenkaan usko, että sekään on täysin deterministinen syiden ja seurausten fatalistinen ketju alkupamauksesta kulloiseenkin tilanteeseen. Pitäydyn toistaiseksi arkiajattelun mukaisessa käsityksessä vapaan tahdon olemassaolon mahdollisuudesta kulloisenkin toimintamarginaalin rajoissa.
Alkupamauksesta kunkin henkilön akuuttiin tilanteeseen johtaneet tapahtumaketjut sisältävät monien syiden ja sattumien ketjuja. Mahdollisia vaihtoehtoisia polkuja on ollut, mutta vain yksi niistä on toteutunut. Tulevia vaihtoehtoisia reittejä ei kuitenkaan ole vielä valittu. Siihen vaikuttaa monet risteilevät tapahtumien ketjut. Tapahtumien kulkuun vaikuttaa entropian lisäksi nyt myös geneettinen ja memeettinen informaatiojärjestelmä. Niiden vaikutuksesta on mahdollista uida paikallisesti myös entropian ohjausta vastaan lisäten paikallisesti järjestystä. Tämä perustuu siihen, että informaatiojärjestelmät oppivat kokemuksesta ja voivat toimintamarginaalin puitteissa vapaasti valita vaihtoehtoisista toimintatavoista kussakin tilanteessa haluamansa. Valittavissa olevat vaihtoehdot eivät välttämättä tuota toivottua tulosta, mutta se ei tarkoita etteikö valintaa kuitenkin olisi tehty vapaasti.
Ehkä tuo vapaan tahdon käsitteeseen liittyvä sitkeä kiista on lopulta lähinnä käsitteen määrittelyn ongelma. Myönnän, etten voi kiistää, etteikö kaikki haluni syntymiseen johtaneet syiden ketjut voisi olla deterministisesti alkupamauksesta lähtien määräytyneitä, vaikka pidän sitä varsin epätodennäköisenä.
Onhan kaaosteoriakin deterministinen, vaikka toimintatilat näyttävät loikkivan atraktorien välillä melko satunnaisesti. Kvanttigravitaatioteirian mukaan taas todellisuutemme perustan kvanttitason fluktuaatio on täysin satunnaista, eikä aikamuuttujaa sen yhtälössä enää ole ollenkaan.
Aivotutkimuksen näkökulmasta ei kuitenkaan ole tarpeellista pohtia sen enempää kvanttitason mikromaailman kuin suhteellisuusteorian makromaailmaa; biologia ja newtonilainen fysiikka riittänee.
Vaikka aivojen toimintaa ja rakennetta on tutkittu intensiivisesti jo vuosikymmenten ajan, tutkijat ovat yhä vain raaputtaneet pintaa aivojen kokonaisvaltaisesta toiminnasta. Tällä hetkellä ei ole olemassa täydellistä käsitystä siitä, miten aivojen kaikki osat liittyvät yhteen ja muodostavat kokonaisvaltaisen toiminnallisen viitekehyksen.
Aivojen toimintaa tutkitneet laajat kansainväliset tutkimushankkeet ovat kuitenkin lisänneet valtavasti tietämystä aivojen toiminnasta. Näistä hankeista merkittävimpiä ovat olleet Human Brain Project (HBP), Human Connectome Project (HCP) ja BRAIN Initiative. Näiden tutkimusten lähtökohtana on, että aivojen toiminnallinen perusyksikkö on aivokuoren pylväs.
Aivojen monimutkaisen kokonaisuuden hahmottamiseksi tarvitaan psykofyysisen ja sosiaalisen mielen filosofian hypoteesi.
Sielua ei ole, mutta mieli on; entä keinomieli? -blogissani totesin, että mielen filosofinen näkemykseni on reduktiivinen emergentti materialismi. Se ratkaisee sekä perinteisen emergentin materialismin ontologisen ongelman että dualismin psykofyysisen ongelman.
Reduktiivisen emergentin materialismin mukaan systeemin muodostaa sen osat ja niiden vuorovaikutusprosessit. Emergentti rakenne mahdollistaa uuden ominaisuuden tuottavan prosessin käynnissäolon. Jos rakenne rikkoutuu, prosessi sammuu, emergentin ominaisuuden olemassa olo päättyy ja systeemi redusoituu osikseen.
Miten aivot ajattelevat ja ohjaavat käyttäytymistä on yhä ratkaisematon ongelma. Itse ajattelen niin, että perimmältään aivot toimivat heuristististen toiminta- ja ajattelutottumusten ohjaamana. Kaikki algoritminen kuten matematiikka on kehittynyt tämän heuristisen perustan päälle (ja kehittyy edelleen) memeettisessä evoluutiossa.
"Mielen mikropiirejä" pitää mielestäni etsiä synapseja suuremmista rakenteista. Oma ehdotukseni on aivokuoren pylväät, jotka kykenevät oppimaan (arvaukseni mukaan) heuristisia toimintasekvenssejä. Kaikki aivokuoren alueet jakaantuvat edelleen keskenään samankaltaisiksi tiiviisti yhteen kytkeytyneiksi neuronitihentymiksi ("syviksi neuroverkoiksi") eli pylväilsi.
Pylväät kytkeytyvät aivokuoren "kytkentäkaavion" eli aksoneista muodostuneen konnektomin avulla hierarkkiseksi haarautuneeksi rakenteeksi. Rakenteen huipulla on hippokampus, joka kytkeytyy tiiviisti limbiseen järjestelmään ja pohjalla on aivokuoren primäärit aisti ja motoriset alueet. Meemit (toiminta- ja ajattelutottumukset) ovat tässä hierarkkiassa hippokampuksesta primääritasolle ulottuvien yhdessä toimivien pylväiden muodostamia haaroja, joiden toiminta on ajattelua ja käyttäytymistä.
Katso myös:
Blogin alaviitteet
Blogin sisältö
Ihmisen elimet eivätkä toimi algoritmisesti muussa mielessä kuin siinä, että niiden toimintaa voidaan kuvata efektiivisesti algoritmina jollakin tasolla. Tästä ei tietenkään seuraa, että itse toiminta tapahtuisi noin. Aivot ihmisen tietoisuuselin on "biologinen kone", jonka toiminta voidaan kuvata kahdella yhteistoiminnassa olevalla (geneettisellä ja memeettisellä) informsstiojärjestelmällä. Geneettinen vastaa biologisten toimintojen ylläpidosta ja memeettinen vastaa psykososiaalisista mentaalista toiminnoista.
Kaikki todellisuuden representaatiot ovat vain efektiivisiä malleja eivät itse todellisuutta muussa mielessä kuin siten, että ne ovat mielessämme olevia malleja. Niihin on suhtauduttava pragmaattisesti; ne ovat hyödyllisiä vain jos ne ennustavat riittävän hyvin todellisuuden toimintaa.
Aivot on elin; mentaalista toiminnosta vastaava biologinen kone (mitään sielua tarvitse olettaa). Tämä ei tarkoita, että aivot vastaisivat kaikista kognitiivista ja emotionaalista asioista. Se vain johtaa orkesteria; koko elimistömme kokonaisuutta. Sen tilojen ja aistiemme tuottama kulttuurisilla ajatus- ja toimintatottumuksilla höystetty kokemusten virta on tietoisuus. Siihen sisältyy aina sekä kognitiivinen (aivokuoren keskittynyt) että emotionaalinen (liskoaivoista viriävä) ulottuvuus.
Reagoimme useimpiin tilanteisiin lähes refleksinomaisesti ajatus- ja toimintatottumuksilla. Vasta poikkeustilanteet laukaisevat kognitiivisen harkinnan, jossa pohdimme vaihtoehtoisia toimintatapoja. Tämä on vapaan harkinnan aluetta. Jos valitsemamme toimintatapa ei tuottanut toivomaamme tulosta harkitsemme uudelleen miten syntyneessä tilanteessa voisimme päästä haluamanne tavoitteeseen.
Mistä kaikista syistä ja sattumuksista tuo halumme on muodostunut on eri asia. En kuitenkaan usko, että sekään on täysin deterministinen syiden ja seurausten fatalistinen ketju alkupamauksesta kulloiseenkin tilanteeseen. Pitäydyn toistaiseksi arkiajattelun mukaisessa käsityksessä vapaan tahdon olemassaolon mahdollisuudesta kulloisenkin toimintamarginaalin rajoissa.
Alkupamauksesta kunkin henkilön akuuttiin tilanteeseen johtaneet tapahtumaketjut sisältävät monien syiden ja sattumien ketjuja. Mahdollisia vaihtoehtoisia polkuja on ollut, mutta vain yksi niistä on toteutunut. Tulevia vaihtoehtoisia reittejä ei kuitenkaan ole vielä valittu. Siihen vaikuttaa monet risteilevät tapahtumien ketjut. Tapahtumien kulkuun vaikuttaa entropian lisäksi nyt myös geneettinen ja memeettinen informaatiojärjestelmä. Niiden vaikutuksesta on mahdollista uida paikallisesti myös entropian ohjausta vastaan lisäten paikallisesti järjestystä. Tämä perustuu siihen, että informaatiojärjestelmät oppivat kokemuksesta ja voivat toimintamarginaalin puitteissa vapaasti valita vaihtoehtoisista toimintatavoista kussakin tilanteessa haluamansa. Valittavissa olevat vaihtoehdot eivät välttämättä tuota toivottua tulosta, mutta se ei tarkoita etteikö valintaa kuitenkin olisi tehty vapaasti.
Ehkä tuo vapaan tahdon käsitteeseen liittyvä sitkeä kiista on lopulta lähinnä käsitteen määrittelyn ongelma. Myönnän, etten voi kiistää, etteikö kaikki haluni syntymiseen johtaneet syiden ketjut voisi olla deterministisesti alkupamauksesta lähtien määräytyneitä, vaikka pidän sitä varsin epätodennäköisenä.
Onhan kaaosteoriakin deterministinen, vaikka toimintatilat näyttävät loikkivan atraktorien välillä melko satunnaisesti. Kvanttigravitaatioteirian mukaan taas todellisuutemme perustan kvanttitason fluktuaatio on täysin satunnaista, eikä aikamuuttujaa sen yhtälössä enää ole ollenkaan.
Aivotutkimuksen näkökulmasta ei kuitenkaan ole tarpeellista pohtia sen enempää kvanttitason mikromaailman kuin suhteellisuusteorian makromaailmaa; biologia ja newtonilainen fysiikka riittänee.
Vaikka aivojen toimintaa ja rakennetta on tutkittu intensiivisesti jo vuosikymmenten ajan, tutkijat ovat yhä vain raaputtaneet pintaa aivojen kokonaisvaltaisesta toiminnasta. Tällä hetkellä ei ole olemassa täydellistä käsitystä siitä, miten aivojen kaikki osat liittyvät yhteen ja muodostavat kokonaisvaltaisen toiminnallisen viitekehyksen.
Aivojen toimintaa tutkitneet laajat kansainväliset tutkimushankkeet ovat kuitenkin lisänneet valtavasti tietämystä aivojen toiminnasta. Näistä hankeista merkittävimpiä ovat olleet Human Brain Project (HBP), Human Connectome Project (HCP) ja BRAIN Initiative. Näiden tutkimusten lähtökohtana on, että aivojen toiminnallinen perusyksikkö on aivokuoren pylväs.
Aivojen monimutkaisen kokonaisuuden hahmottamiseksi tarvitaan psykofyysisen ja sosiaalisen mielen filosofian hypoteesi.
Sielua ei ole, mutta mieli on; entä keinomieli? -blogissani totesin, että mielen filosofinen näkemykseni on reduktiivinen emergentti materialismi. Se ratkaisee sekä perinteisen emergentin materialismin ontologisen ongelman että dualismin psykofyysisen ongelman.
Reduktiivisen emergentin materialismin mukaan systeemin muodostaa sen osat ja niiden vuorovaikutusprosessit. Emergentti rakenne mahdollistaa uuden ominaisuuden tuottavan prosessin käynnissäolon. Jos rakenne rikkoutuu, prosessi sammuu, emergentin ominaisuuden olemassa olo päättyy ja systeemi redusoituu osikseen.
Miten aivot ajattelevat ja ohjaavat käyttäytymistä on yhä ratkaisematon ongelma. Itse ajattelen niin, että perimmältään aivot toimivat heuristististen toiminta- ja ajattelutottumusten ohjaamana. Kaikki algoritminen kuten matematiikka on kehittynyt tämän heuristisen perustan päälle (ja kehittyy edelleen) memeettisessä evoluutiossa.
"Mielen mikropiirejä" pitää mielestäni etsiä synapseja suuremmista rakenteista. Oma ehdotukseni on aivokuoren pylväät, jotka kykenevät oppimaan (arvaukseni mukaan) heuristisia toimintasekvenssejä. Kaikki aivokuoren alueet jakaantuvat edelleen keskenään samankaltaisiksi tiiviisti yhteen kytkeytyneiksi neuronitihentymiksi ("syviksi neuroverkoiksi") eli pylväilsi.
Pylväät kytkeytyvät aivokuoren "kytkentäkaavion" eli aksoneista muodostuneen konnektomin avulla hierarkkiseksi haarautuneeksi rakenteeksi. Rakenteen huipulla on hippokampus, joka kytkeytyy tiiviisti limbiseen järjestelmään ja pohjalla on aivokuoren primäärit aisti ja motoriset alueet. Meemit (toiminta- ja ajattelutottumukset) ovat tässä hierarkkiassa hippokampuksesta primääritasolle ulottuvien yhdessä toimivien pylväiden muodostamia haaroja, joiden toiminta on ajattelua ja käyttäytymistä.
Katso myös:
Blogin alaviitteet
Blogin sisältö