Aivokuoren pylväät adaptiivisina tilakoneina

[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

[MooM]

Millaisia ennustuksia malli antaa esim toiminnallisista aivoverkoista erityyppisissä kognitiivisissa tehtävissä?

[Naturalisti]

Millaisia ennustuksia malli antaa esim toiminnallisista aivoverkoista erityyppisissä kognitiivisissa tehtävissä?

Malli ei tietenkään anna vielä mitään ennustuksia. Sehän on vasta ideointi tasolla, mutta se on yritys kuvata mielen toimintaa aivojen todellisten rakenteiden avulla

Kuten tuossa avauksessa totesin: "Esitän [vain] yhden mahdollisen hypoteesin pylväiden yleisen toiminnan [ja hierarkkian] kuvaukseksi." Koska kokonaisvaltaista aivojen toiminnallista viitekehystä ei ole vielä olemassa, tarvitaan joku alustava hypoteesi siitä, jotta kognitiivisen psykologian vanhentuneen tietokonemetaforan vaihtoehtoisista ideoita olisi mahdollista kuvata.

Tässä keskustelussa olisi tarkoitus tuulettaa kognitiivisen psykologian käsityksiä muistista.

Aivojen toiminnallisen viitekehyksen hypoteesi -keskustelussa käytiin jo lähinnä mielenfilosofiaan keskittyvä keskustelu ja avasin sen jatkoa varten äsken Reduktiivinen emergentti materialismi ja memeettinen evoluutio -keskustelun.

[MooM]

Meillä on kokeellista dataa esim noista aivoverkoista. Tai muuten aivoaktiivisuuden aikasarjoista korteksilla (EEG-tutkimuksista lähinnä). Henk koht olen niiin empiristi, etten näe suurempaa mieltä kehitellä pitkällemeneviä tuuletteluja ilman mahdollismman nopeaa vertailua kokeellisiin tuloksiin. Jos sanot, että esim hippokampus toimii kapelimestarina, pitäisi olla kognitiivisissa tehtävissä valikoivasti aktiovituva aivoverkko, jossa se on oleellinen osa. Samoin nämä cortical columns on melko paljon tutkittu juttu.

Mutta tietysti on scifi-tyyppisellä mielikuvittelullakin oma hupiarvonsa.

[Deimos]

Sabine Hossenfelder kysäisi että onko kvarkeilla vapaa tahto? Yhtä hyvin voisi kysyä ovatko ne tietoisia? Tietoisuutta ei ole kukaan vielä pystynyt määrittelemään vaan lähinnä se on käsien heiluttelua. Ongelma on myös että tutkija ja tutkimuksen kohde ovat yksi ja sama. Pohjimmiltaanhan se tietoisuutemme rakentuu kvarkeista pohjimmiltaan. Vai onko joku sietä mieltä että on "Sielu" tai "Henki" joka on erillään materiasta? Ei varmasti ole.

En ole ihan varma mutta voi olla että koko universumi on determistinen. Tähän kyllä tulee huutoa että mikä syy sitten on tehdä mitään ja oikeastaan elää ollenkaan? Ei minulla ole ongelmaa sen suhteen eikä sen ettei minulla ole vapaata tahtoa.

[John Carter]

Kirjoitin asiasta jo vuonna 2007 vanhalle palstalle ja olen kyllä asiasta eri mieltä. Matematiikan maailmankaikkeus on äärettömän kompleksinen, eikä siten täysin ihmisten ymmärrettävissä, sillä on olemassa valtava matemaattisten totuuksien maailma, ääretön määrä informaatiota, josta mikä tahansa aksioomien joukko tavoittaa vain pienen osan ja äärellisen osan informaatiota. Tuon takia myös Gödelin epätäydellisyys on luonnollista ja väistämätöntä.

[MooM]

Kirjoitin asiasta jo vuonna 2007 vanhalle palstalle ja olen kyllä asiasta eri mieltä. Matematiikan maailmankaikkeus on äärettömän kompleksinen, eikä siten täysin ihmisten ymmärrettävissä, sillä on olemassa valtava matemaattisten totuuksien maailma, ääretön määrä informaatiota, josta mikä tahansa aksioomien joukko tavoittaa vain pienen osan ja äärellisen osan informaatiota. Tuon takia myös Gödelin epätäydellisyys on luonnollista ja väistämätöntä.

onko tämä jonkun pseudotieteellisen korsoraattorin tuottama teksti?

[siili suhonen]

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.

Se vähä mitä tästä ymmärsin oli upeaa ja uskon että se mitä jäi ymmärtämättä on vähintään yhtä upeaa ja herätti paljon pohdintaa. Kiitos!adap
Ottaako tämä tilakoneteoria kantaa siihen miten nuo adaptiiviset tilakoneiden tuottamat mielikuvat tulevat tietoisiksi vai onko niinku vaan yritys kuvata missäpäin aivoja nuo mielikuvia taikovat neuraaaliset konfiguraatiot saavat sen lopullisen ilmaisunsa ?
Ja ottaako kantaa siihen millaist prosessit määrittävät mitkä tilannekonepylväät kulloinkin operoivat ja mitä mielikuvia kulloinkin tuotetaan?
Kolmesta lähteestähän karkeasti saamme tuota esiinostaminasi mielikuvina ilmenevää informaatiota. Aistipuoli maku haju kuulo näkö jne. mielikuvineen, proprioseptiiviset mielikuvat kehon eriosien sijainnista ajassa ja avaruudessa. Ja sitten se ikiaikaisin ja tärkein OG lähde. Paikka jossa elämä tapahtuu. Mielikuva joka rulettaa kaikkia muita mielikuvia. Vanha interiööri! Sisälmykset elimineen, endokriinijärjestelmät,immuuniosasto, verisuonta ja keuhkoa. Tuolta ikiaikaisesta intiimistä sävelletty tunne ,ielikuvana joka liittää kaikki muut ajatuksina tahi havaintoina ilmenevät mielikuvat juuri tähän yhden ja ainutlaatuisen organsimin perspektiiviin tehden ne näin ollen tietoisiksi subjektiivisiksi kokemuksiksi. Tehden organismista noiden kaikkien mielikuvien omistajan?
Tunnehan on myös aivan eri peto kun muut mielikuvat? Sen lähde on elämä itse hyvine ja huonoineen? Ainutlaatuista. Syälle märkään lihaan uponnut hermosto jolta puuttuu myeliinieristys ja veri-hermosto esteet. Homeostaattisten prosessien tilasta kertovat molekyylit pääsevät vaikuttamaan suoraan aksoniin kulkematta synapsin kautta. Tuolta syvältä nuo viestit kulkevat suoraan niihin ytimen ja aivorungon osiin joissa tunteiden rakentaminen, märän lihan käslyttmien keskuhermoston alueiden tiomesta aloitetaan? Täysin erilainen prosessi kun ulkomaailmasta saapuvan infon kanssa.
Noita esiinostamiani pohdnitoja jos voisit tosiaan avata mitä tuo tilakonehommeli aisasta sanoo niin olisin kiitollinen. Kiitos hienosta avauksesta muuten juu. AJassamme ehdottoman tärkeä?

[siili suhonen]

Millaisia ennustuksia malli antaa esim toiminnallisista aivoverkoista erityyppisissä kognitiivisissa tehtävissä?

No tämä kyllä itseäkim kiinnostaisi.

[siili suhonen]

Meillä on kokeellista dataa esim noista aivoverkoista. Tai muuten aivoaktiivisuuden aikasarjoista korteksilla (EEG-tutkimuksista lähinnä). Henk koht olen niiin empiristi, etten näe suurempaa mieltä kehitellä pitkällemeneviä tuuletteluja ilman mahdollismman nopeaa vertailua kokeellisiin tuloksiin. Jos sanot, että esim hippokampus toimii kapelimestarina, pitäisi olla kognitiivisissa tehtävissä valikoivasti aktiovituva aivoverkko, jossa se on oleellinen osa. Samoin nämä cortical columns on melko paljon tutkittu juttu.

Mutta tietysti on scifi-tyyppisellä mielikuvittelullakin oma hupiarvonsa.

Sori ku oon vähän pihalla mutta tarkoittaako siis että tuo esitetty pylvästeoria ei saa tukea kokeellisesta datasta? Onks muuten aovoverkkotasollöa jo jotain hajua mitkä prosessit ovat välttämättömät jos kohta riittävätkin ehdot subjektiivisen tieoisen kokemuksen synnylle?

[MooM]

Meillä on kokeellista dataa esim noista aivoverkoista. Tai muuten aivoaktiivisuuden aikasarjoista korteksilla (EEG-tutkimuksista lähinnä). Henk koht olen niiin empiristi, etten näe suurempaa mieltä kehitellä pitkällemeneviä tuuletteluja ilman mahdollismman nopeaa vertailua kokeellisiin tuloksiin. Jos sanot, että esim hippokampus toimii kapelimestarina, pitäisi olla kognitiivisissa tehtävissä valikoivasti aktiovituva aivoverkko, jossa se on oleellinen osa. Samoin nämä cortical columns on melko paljon tutkittu juttu.

Mutta tietysti on scifi-tyyppisellä mielikuvittelullakin oma hupiarvonsa.

Sori ku oon vähän pihalla mutta tarkoittaako siis että tuo esitetty pylvästeoria ei saa tukea kokeellisesta datasta?

Ei tarkoita.

[siili suhonen]

Sabine Hossenfelder kysäisi että onko kvarkeilla vapaa tahto? Yhtä hyvin voisi kysyä ovatko ne tietoisia? Tietoisuutta ei ole kukaan vielä pystynyt määrittelemään vaan lähinnä se on käsien heiluttelua. Ongelma on myös että tutkija ja tutkimuksen kohde ovat yksi ja sama. Pohjimmiltaanhan se tietoisuutemme rakentuu kvarkeista pohjimmiltaan. Vai onko joku sietä mieltä että on "Sielu" tai "Henki" joka on erillään materiasta? Ei varmasti ole.

En ole ihan varma mutta voi olla että koko universumi on determistinen. Tähän kyllä tulee huutoa että mikä syy sitten on tehdä mitään ja oikeastaan elää ollenkaan? Ei minulla ole ongelmaa sen suhteen eikä sen ettei minulla ole vapaata tahtoa.

Tietoisuus on ihan tarpeeksi hyvin määritelty esim. nagelin ja chalmerain toimesta.
the feeling of what it is like to be something.
Jossain vaiheessa pitää päästä yli semanttisesta suhmuroinnista ja käydä käsiksi konkretiaan.

Ongelma on myös että tutkija ja tutkimuksen kohde ovat yksi ja sama.

Mitä ongelmia tämä mielestäsi aiheuttaa tutkiessasi omaa tietoista kokemustasi? Ja millaisia havaintoja muuten olet tutkimuksissasi tehnyt?

Pohjimmiltaanhan se tietoisuutemme rakentuu kvarkeista pohjimmiltaan.

Ei vaan pohjimmiltaan rakentuu kvanttikentistä. Lienee tärkeää huomioida että näillä kentillä ei ole kjuin matemaattisia ominaisuuksia. Kaikki todisteet näyttäisivät siis viittavan siihen suuntaan että materiamaailma on toden totta vain illuusio kuten hyvä veli platon meille opetti.

[siili suhonen]

Meillä on kokeellista dataa esim noista aivoverkoista. Tai muuten aivoaktiivisuuden aikasarjoista korteksilla (EEG-tutkimuksista lähinnä). Henk koht olen niiin empiristi, etten näe suurempaa mieltä kehitellä pitkällemeneviä tuuletteluja ilman mahdollismman nopeaa vertailua kokeellisiin tuloksiin. Jos sanot, että esim hippokampus toimii kapelimestarina, pitäisi olla kognitiivisissa tehtävissä valikoivasti aktiovituva aivoverkko, jossa se on oleellinen osa. Samoin nämä cortical columns on melko paljon tutkittu juttu.

Mutta tietysti on scifi-tyyppisellä mielikuvittelullakin oma hupiarvonsa.

Sori ku oon vähän pihalla mutta tarkoittaako siis että tuo esitetty pylvästeoria ei saa tukea kokeellisesta datasta?

Ei tarkoita.

Kiitos selvennyksestä. Passaako tiedustella mitä tarkoittaa?

[MooM]

Meillä on kokeellista dataa esim noista aivoverkoista. Tai muuten aivoaktiivisuuden aikasarjoista korteksilla (EEG-tutkimuksista lähinnä). Henk koht olen niiin empiristi, etten näe suurempaa mieltä kehitellä pitkällemeneviä tuuletteluja ilman mahdollismman nopeaa vertailua kokeellisiin tuloksiin. Jos sanot, että esim hippokampus toimii kapelimestarina, pitäisi olla kognitiivisissa tehtävissä valikoivasti aktiovituva aivoverkko, jossa se on oleellinen osa. Samoin nämä cortical columns on melko paljon tutkittu juttu.

Mutta tietysti on scifi-tyyppisellä mielikuvittelullakin oma hupiarvonsa.

Sori ku oon vähän pihalla mutta tarkoittaako siis että tuo esitetty pylvästeoria ei saa tukea kokeellisesta datasta?

Ei tarkoita.

Kiitos selvennyksestä. Passaako tiedustella mitä tarkoittaa?

Sitä, mitä sanoin. Että tuon aloituksen kuvauksen perusteella luulisi, että jotain hypoteeseja voisi muodostaa ja sitten katsoa, saako niille tukea datasta. Mutta hypoteesien muotoilu on Naturalistin homma.

[siili suhonen]

En ole ihan varma mutta voi olla että koko universumi on determistinen. Tähän kyllä tulee huutoa että mikä syy sitten on tehdä mitään ja oikeastaan elää ollenkaan? Ei minulla ole ongelmaa sen suhteen eikä sen ettei minulla ole vapaata tahtoa.

Juast näin hyvä veli! Vaparit haukkuu ja karavaani kulkee. Mitään ongelmaa ei ole. Senkun nauttii kyydeistä,