Чтобы учиться, не нужно обладать ни разумом, ни сознанием

[macroevolution]

В рамках курса "Введение в эволюционную антропологию" нужно быстренько объяснить студентам базовые принципы работы нервной системы. Весьма полезной для этого оказалась вот такая вымышленная схема нейронного контура, способного обучаться выбору одного из двух действий в ответ на стимул (световой сигнал) в зависимости от результата. Сначала, конечно, нужно объяснить, что такое нейрон, потенциал покоя, потенциал действия, синапс, нейротрансмиттеры, ионотропные и метаботропные рецепторы. Потом - схему формирования кратковременной и долговременной памяти в простейшей системе из трех нейронов у аплизии (см. тут). Ну а потом уже можно показать вот такую схему:



И на ней объяснить несколько общих принципов. ГАМКэргические нейроны посылают тормозящие сигналы (линии с точкой), глутаматэргические - возбуждающие (стрелочки). Слева здесь блок случайного выбора одного из двух действий в ответ на световой сигнал. Фоторецептор посылает импульс двум нейронам, но тот из них, кто случайно возбудится чуть раньше, затормозит своего конкурента. Поэтому будет сделан случайный, но при этом однозначный, уверенный выбор одного из двух действий.
Здесь демонстрируется принцип взаимного торможения - универсальный элемент "демократических" систем принятия решений, спасающий от ловушки "Буриданова осла". Суть его в том, что нужно не только проталкивать собственную точку зрения, но и активно затыкать оппонентов. Применяется не только в парламентах, но даже пчелиным роем при выборе места для поселения.
Справа - блок различения добра и зла, тоже использующий взаимное торможение. Если этот блок, взвесив положительные и отрицательные сигналы, в итоге "видит, что это хорошо", то возбуждается зелененький  дофаминэргический нейрон. Его окончания выбрасывают дофамин (модулирующий сигнал) на аксонные окончания первого блока. И там, где сейчас пробегали потенциалы действия, формируется память (усиливается синаптическая проводимость). И теперь в ответ на следующий световой сигнал будет уже выбираться не случайное действие, а то самое, которое было выбрано в прошлый раз. Вот у нас и произошло обучение на положительном опыте.

Схемка позволяет понять, например, каким образом ухитряется чему-то учиться и что-то запоминать червячок C. elegans с нервной системой из 304 нейронов.

Ну а затем, рассказывая про мозги и нейропсихологию, удобно время от времени возвращаться к этой схемке и пояснять на ней разные тонкие материи. Например:
1) Что нейромодулятор, передающий информацию о том, что "всё получилось хорошо", и стимулирующий запоминание, можно подавать не точечно в синапсы, а разливать широко в межклеточном пространстве в данном отделе мозга - и всё равно система сработает,
2) Что у животных со сложной НС такие выбросы соответствуют чувству удовольствия,
3) Что такое система внутреннего подкрепления, как она соотносится с обычным подкреплением, и почему, если вдруг появляется возможность возбудить зеленый нейрон напрямую, то "трудные окольные пути" вроде добывания пищи или поиска и охмурения сексуальных партнеров становятся "избыточными" - и тогда крыса жмет на рычаг, пока не умрет с голоду, а наркоман колется героином, и даже перспектива скорой смерти его не останавливает.
4) Почему так легко формируются (и у людей, и у других животных) бессмысленные ритуалы и компульсивное поведение: ведь такая простая система не понимает причин и следствий и запоминает "удачный" выбор действия, даже если он совпал с положительным подкреплением чисто случайно.

Ну и всякие другие интересные мысли появляются, когда начинаешь фантазировать, как те или иные простые самообучающиеся контуры в принципе могут быть собраны из нейронов.

Comments

[macroevolution.livejournal.com]

Правильно ли я понял, что дофамин выделяется всегда, но в случае отрицательного стимула - в меньшем количестве?
Да, именно так и работает дофаминэргическая система внутреннего подкрепления.
И еще вопрос про левую часть. Там выбор между двумя действиями. А если выбор между действием и бездействием? Это та же ситуация или качественно другая?
По-моему, та же самая. В роли одного из "действий" вполне может выступать бездействие. Например, реакция замирания - вроде бы бездействие (сидишь и не шевелишься), с другой - вполне себе действие, защитное.

[macroevolution.livejournal.com]

:)
Продолжение этой цитаты не помню откуда звучит примерно так "впрочем, разум и сознание могут повысить эффективность процесса".

[2born.livejournal.com]

Воистину! :))))))

[macroevolution.livejournal.com]

Ну да, а как еще?
Впрочем, та партия разведчиц, которая в меньшинстве, наверное, имеет шанс все же настоять на своем и переубедить остальных, если энергичность их танца и частота "стоп-сигналов" будут пропорциональны достоинствам найденного ими места.

[joppux.livejournal.com]

> крыса жмет на рычаг, пока не умрет с голоду

В каком-то номере Scientific American была статья про то, что возможно крысы испытывали не удовольствие, а стимул "что-то делать", который они интерпретировали как то, что рычаг нужно нажать еще раз.

[wollsen.livejournal.com]

Сопру, ибо хорошо.

Чтобы учиться, не нужно обладать ни разумом, ни сознани

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь studynewsgroup сослался на вашу запись в записи «Чтобы учиться, не нужно обладать ни разумом, ни сознанием (http://edunews-ru.livejournal.com/16026.html)» в контексте: [...] Оригинал взят у в Чтобы учиться, не нужно обладать ни разумом, ни сознанием [...]

[loneyacht.livejournal.com]

а я все не пойму, что является инициатором осознанного действия? Что запускает реакцию, в результате которой возбуждаются нейроны определенного участка коры мозга? С "эмоциональным мозгом" и базальными ганглиями более-менее понятно, там работают программы без участия сознания, а вот, что просходит между тем, как я подумал, что нужно, например, пошевелить пальцем и возбуждением участка коры, который посылает сигнал в спинной мозг и дальше в палец, не понимаю.

[zeliard77.livejournal.com]

Для начала неплохо определиться с тем, что считать "разумом", а что "сознанием".

[zeliard77.livejournal.com]

Поражен вашим комментарием. Вы предполагаете, что самосознание появилось как эволюционная необходимость существования человека в сложной социальной группе?

[macroevolution.livejournal.com]

Ну, конечно, в деталях расписать этот процесс пока нельзя, и мы не знаем, как из нейронов сделано сознание. Но если оставить в стороне вопрос о том, как оно сделано, то ситуация не менее понятна, чем с базальными ганглиями. В тот момент, когда вы осознали решение пошевелить пальцем (сформированное, скорее всего, на бессознательном уровне, с участием тех самых базальных ганглиев), та область моторной коры, которая контролирует движение пальца, уже активирована. Это просто необходимая часть думания о движении пальцем. Остается там что-то чуть-чуть добавить или снять какой-то тормоз, чтобы мысль о движении превратилась в моторную команду. Как-то так, по-моему.

[macroevolution.livejournal.com]

да, примерно так. Спорить-доказывать не возьмусь, но мне это кажется наиболее правдоподобным.

[mikev.livejournal.com]

То есть этот триггер работает, когда есть хотя бы два нейрона, например, нейрон "действия" и нейрон "замирания". А ситуации, когда вовлечен только один нейрон "действия" не бывает? Когда он либо возбуждается, либо нет?

[macroevolution.livejournal.com]

Ну, тоже бывает. Тогда не нужен блок случайного выбора. Тогда получается все как в модели Канделя, на которую дана ссылка .

[mikev.livejournal.com]

спасибо

[drumyantsev.livejournal.com]

Зеркальный тест вроде бы проходят только очень социальные животные: шимпанзе, гориллы, орангутанги, дельфины, слоны и сороки.

«Сороки узнают обидчиков в лицо» (http://www.infox.ru/science/animal/2011/05/20/Soroki_uznayut_obidc.phtml).

[eovin2.livejournal.com]

Это ж вроде как условный рефлекс, не?

[macroevolution.livejournal.com]

Ага.

[russian-o.livejournal.com]

А вы "Ложную слепоту" Уоттса не читали? Там, как раз, весь сюжет на этой посылке строится - "цивилизация" космического масштаба не обладающая, предположительно, самосознанием.

[chur72.livejournal.com]

а теория развития сознания из необходимости торможения "первичных" рефлекторных реакций не рассматривается?

[macroevolution.livejournal.com]

А можно чуть конкретнее? Вы какую именно теорию развития сознания имеете в виду? Ссылку, может быть, дадите?

[chur72.livejournal.com]

Ссылку, к сожалению, не дам. Мне попадалась эта мысль в чужих пересказах (сейчас вспомню только философа Макса Шелера, он ссылаетс на биологов своего времени, но сейчас уже не припомню, кого именно). Потом я что-то напридумывал сам и мне в конце концов стало казаться, что это общее место)

Я пытался развить эту идею в Вашем журнале при обсуждении проблемы свободы воли http://macroevolution.livejournal.com/115794.html?thread=6901586#t6901586
Не уверен, что был достаточно внятен. К слову, в этой ветке речь шла и о социальных истоках происхождения сонания - об этом много говорил мой собеседник.

[poplavsky.livejournal.com]

А как усложнение контура то происходит с поколениями эволюции?

[nzak.livejournal.com]

А если наоборот, блок различения добра и зла покажет, что это большое зло, то синаптическая проводимость данного пути резко ослабнет? или червяк будет пробовать случайные действия, пока не наткнется на вариант, при котором его не наказывают?

И еще вопрос: допустим, при действии червяка, соответствующему первому пути, его поощряли, и в результате он начинает всегда выполнять первое действие (синапсы там лучше и второй путь блокирован). Тогда переучить такого червяка уже невозможно? ведь вероятность второго действия равна нулю?

Ссылки

[livejournal.livejournal.com]

Пользователь dok_zlo сослался на вашу запись в записи «Ссылки (http://dok-zlo.livejournal.com/1227851.html)» в контексте: [...] 11. схема нейронного контура Тыц [...]