NeurokognitywistykaWYKŁAD 1

WprowadzenieZakres i historia neurokognitywistyki

Prof. dr hab. Krzysztof Turlejski

Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego

Instytut Biologii Doświadczalnej PAN

Cel i forma zajęć

● Celem wykładów jest przekazanie Państwu podstaw wiedzy o nowo powstającej, interdyscyplinarnej gałęzi badań zjawisk psychicznych, nazwanej neurokognitywistyką oraz o metodach badań stosowanych w tej dziedzinie.

● Przedmiot jest będzie wykładany przez jeden semestr. Odbędzie się 15 dwugodzinnych wykładów.

● Z powodów technicznych tylko część materiału omawianego na wykładach będzie udostępniona w formie pdf.

Warunki zaliczenia

● Na końcu każdego wykładu przedstawię kilka pytań, na które Student powinien znać odpowiedź po opanowaniu materiału przedstawionego na wykładzie.

● Egzamin odbędzie się w zimowej sesji egzaminacyjnej. Będzie to egzamin pisemny, nie testowy. Na egzaminie każdy student dostanie 3 pytania z zestawu wszystkich zaprezentowanych na wykładach pytań. Pytania mogą być nieco inaczej sformułowane, ale ich sens i zakres będą podobne.

● Stopnie (w skali od 2 do 5) zostaną wystawione na podstawie tego, co student napisał w odpowiedzi na pytania. Odpowiedź na każde pytanie będzie punktowana od 0 do 10 punktów. Minimum na stopień 3 to 9 punktów.

● Zarówno egzamin w pierwszym terminie, jak i egzamin poprawkowy odbędą się według tych samych zasad.

Plan wykładów

● 1. Wprowadzenie. Omówienie kursu. Historia neurokognitywistyki i jej metody badawcze.

● 2. Zarys budowy i lokalizacji funkcji w mózgu.● 3. Badania aktywności przy użyciu EEG. Potencjały wywołane. ● 4. Metoda PET i jej zastosowania w psychologii i klinice.● 5. Zasady obrazowania przy pomocy rezonansu magnetycznego (MRI). ● 6. Obrazowanie anatomii i patologii żyjącego mózgu metodą MRI. Wnioski

poznawcze.● 7. Funkcjonalny rezonansu magnetyczny (fMRI) i jego odmiany. ● 8. Nowe dane o funkcjonowaniu mózgu człowieka i zwierząt uzyskane przy

pomocy fMRI.● 9. Problem istnienia świadomości. Neurologia zaburzeń uwagi. ● 10. Nowe odkrycia dotyczące funkcjonowania systemów pamięci.● 11. Rola emocji w procesach poznawczych. Zachowania obronne, agresja i

fobie● 12 . Układ nagrody. Uzależnienia. Mechanizmy tworzenia więzi

emocjonalnej.● 13. Neurologiczne podstawy zrozumienia intencji innych ludzi i zwierząt.

Empatia. ● 14. Pojęcie „Teoria umysłu”. Mózgowe mechanizmy samoświadomości,

wyborów etycznych i życia społecznego.● 15. Myślenie abstrakcyjne, inteligencja. Specyficznie ludzkie funkcje

ośrodkowego układu nerwowego. Asymetria funkcjonalna mózgu człowieka.

Literatura zalecana i uzupełniająca

● Literatura zalecana

● P. Jaśkowski - Neuronauka poznawcza. Vizja Press 2009● M.B. Fitzgerald – Obrazy naszego umysłu. Sonia Draga 2010.● A. Damasio – Błąd Kartezjusza. Rebis 2011● S. Zeki – Blaski i cienie pracy mózgu. Wyd. UW 2012

● Literatura uzupełniająca

● fMRI - frequently asked questions http://www.fmrimethods.org/index.php/Frequently_asked_questions

● Bandettini, PA (2006) Functional MRI. Methods in Mind (Eds. C Senior, T Russell, M Gazzaniga). MIT Press.

● Joseph P. Hornak, The basics of MRI, http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm

● PET http://www.ujk.edu.pl/ifiz/pl/files/lectures/Metody_fizyczne/Met_Fiz_PET.pdf

● Mark Quigg - EEG w praktyce klinicznej. Elselvier Urban&Partner 2008● F. Crick – Zdumiewająca hipoteza. Prószyński 1997

http://www.fmrimethods.org/index.php/Frequently_asked_questionshttp://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htmhttp://www.ujk.edu.pl/ifiz/pl/files/lectures/Metody_fizyczne/Met_Fiz_PET.pdf

Kognitywistyka

Łaciński wyraz „cognitio” (od „co-gnosco”)

oznacza “poznawać w całości, rozumieć istotę”

● Kognitywny – odnoszący się do procesu

poznania, istotny dla zrozumienia tego procesu i

jego skutków.

● Kognitywistyka - dziedzina nauki zajmującą się

zasadami funkcjonowania umysłu, rozumienia

znaczenia bodźców zmysłowych, procesami

nabywania i używania informacji i wiedzy

rozumienia intencji innych osób, .

Definicja

Przedmiotem neurokognitywistyki jest badanie, jak umysł, definiowany

jako funkcja biologiczna układu nerwowego, spostrzega, przetwarza i

zapamiętuje informacje, oraz jak używa informacji dopływających ze

środowiska i z organizmu oraz informacji zapamiętanych do tworzenia pojęć i sterowania

zachowaniem.

Pytania o naturę umysłu są

wspólne dla filozofii, psychologii

i nauk ścisłych: Jaka jest natura umysłu i świadomości?

Od czego zależy zdolnośc myślenia i inteligencja?

Jak biologiczne funkcjonowanie układu

nerwowego warunkuje i ogranicza procesy

poznawcze?

Funkcje pojedynczych neuronów?

System połączeń i rozkład aktywacji struktur mózgu?

Jaka jest relacja między mózgiem a myśleniem?

Czy biologia/neurofizjologia może wyjaśnić w

pełni naturę procesów świadomości i poznawania?

Nie od razu rolę mózgu zaakceptowano

● Od starożytności filozofowie usiłowali pojąć naturę świadomości,

pamięci i myślenia. Zastanawiali się, skąd wiemy, że coś istnieje.

● Pogląd, że to mózg jest organem, który steruje naszymi

czynnościami i generuje stany psychiczne, choć sformułowany już

2500 lat temu, ugruntował się bardzo niedawno, mniej niż 200 lat

temu. Było to skutkiem rozwoju badań naukowych.

● Do tej pory większość ludzi, którzy nigdy nie studiowali

neurobiologii, podświadomie uważa, że zachowanie jest

generowane przez cały organizm (nasze „ja”, tożsame z naszym

ciaałem). Starożytne wierzenie, że ułomność fizyczna pociąga za

sobą ułomność duchową.

● W rzeczywistości, prawie wszystkie formy zachowania zależą od

aktywności układu nerwowego. Zwierzęta, (z wyj. gąbek) nie są w

stanie żyć i normalnie funkcjonować bez układu nerwowego.

Filozofowie a problem poznaniaDo połowy XIX wieku badanie natury i funkcjonowania umysłu pozostawało wyłączną domeną filozofii.

Racjonalizm. Ratio (łac.) – umysł.

Racjonaliści uważali, że POJĘCIA (IDEALNE) ISTNIEJĄ OBIEKTYWNIE, NIEZALEŻNIE OD PERCEPCJI I DOŚWIADCZENIA.

Platon – pojęcia istnieją w „sferze idei”, poza ziemską materialnością. Idee są „bytem samym w sobie”.

Kartezjusz –pojęcia istnieją w duszy, danej ludziom przez Boga. Dusza steruje ciałem, które jest tylko automatem. Dualizm filozofii Kartezjusza jestjedną z odpowiedzi na pytanie o stosunek umysłu do ciała

Kant – idee istnieją w umyśle, będącym częścią duszy.

Empirycyzm Arystotelesa

● Arystoteles („O duszy”): „Nihil est in intellectu quin prius fuerit in sensu” (znane jako sentencja łacińska) „Nie ma nic w umyśle, co by wcześniej nie weszło tam przez zmysły”.

● Zatem umysł nie ma pojęć wrodzonych, pierwotnie jest on nie zapisaną tablicą („tabula rasa”) , którą stopniowo zapisują postrzeżenia, wrażenia, doświadczenia.

● Leibniz (filozof i matematyk, XVIII wiek) uzupełnił tą formułę o zdanie: praeter intellectus ipse „z wyjątkiem samego umysłu”.

● Pytanie: co to jest ten umysł i skąd się wziął?

Tradycja empirycyzmu Zasadnicze twierdzenie: pojęcia są „kondensatem,

ekstraktem” doznań, doświadczeń (empirii). Bez wrażeń/doświadczeń pojęcia nie mogą powstawać i istnieć.

John Locke (Anglia, XVII w). „An Essay Concerning Human Understanding „ (Rozważania dotyczące rozumu ludzkiego, 1670).

Bodźce zmysłowe tworzą w umyśle wrażenia. Wrazenia są automatycznie grupowane w „obiekty” (idee proste). N.p.

określony, konkretny człowiek, przedmiot. Idee proste poddane procesowi umysłowej obróbki: zestawiania,

porównywania, analizy – są podstawą tworzenia idei złożonych (n.p. zbiorów, jak „ludzie”, uśrednienia interakcji, jak pojęcie „wybuch”).

Idee złożone ulegają dalszym przekształceniom, uogólnieniom itd., na skutek czego powstają idee abstrakcyjne – pozornie całkowicie niezależne od bodźców zmysłowych, w rzeczywistości jednak będące zawsze jakimś dalekim echem idei prostych.

Całkowite zerwanie z platońskim rozumieniem świata idei jako bytu „samego w sobie”. Zatem idee są materialnym zjawiskiem psychicznym.

Locke - poglądy● Zasady poprawności rozumowania● Idee złożone mają tendencję do życia „własnym

życiem”.● Rozumowania oparte wyłącznie na ideach złożonych

(spekulacje) łatwo tracą kontakt z rzeczywistością. Stąd wyciąganie wniosków na temat realnej rzeczywistości wyłącznie na podstawie spekulacji nie prowadzi do rzetelnej wiedzy.

● Rzetelna wiedza musi się opierać na ideach prostych (danych zmysłowych).

● Najprostszym sposobem sprawdzenia poprawności naszych idei złożonych jest wyciągnięcie z nich praktycznego, dającego się zbadać wniosku i sprawdzenie, czy jest on zgodny z naszymi wrażeniami zmysłowymi.

● Taka jest podstawa droga dowodzenia w nauce.

Poglądy Locke’a – problem „zmysłu wewnętrznego”

● Locke’owi zarzucano, że jego schemat działania umysłu nie uwzględniał w ogóle tzw. odczuć i emocji wewnętrznych(zjawisk psychicznych), znanych każdemu człowiekowi z introspekcji.

● Locke starał się rozwiązać ten problem tworząc pojęcie „zmysłu wewnętrznego” odpowiedzialnego za odbieranie bodźców z własnego wnętrza.

● Na podstawie percepcji wewnętrznych tworzą się idee proste, takie jak: odczucie bólu, przyjemności, sytości, głodu.

● Idee proste oparte na odczuciach wewnętrznych przekształcają się w idee złożone odbierane jako emocje.

● Koncepcję "zmysłu wewnętrznego" krytykowano jako słaby punkt teorii Locke'a.

● Z tej krytyki powstał między innymi solipsyzm Berkeley’a (istnieje tylko moje własne „ja”).

David Hume (Anglia, Francja XVIII w.)

Od empirycyzmu do sceptycyzmu● DZIEŁA: Traktat o naturze ludzkiej, Badania dotyczące

rozumu ludzkiego, Badania dotyczące zasad moralności.

● "Umysł ma dostęp jedynie do percepcji docierających przez zmysły i niemożliwym jest, by kiedykolwiek nabył doświadczenia dotyczącego ich związku z przedmiotami".

● WNIOSEK: żadne ze źródeł impresji (wrażeń zmysłowych) nie daje pewnych podstaw do orzekania o związku przyczynowo-skutkowym. Wnioskowanie o przyczynach jest w pełni funkcją (konstruktem) umysłu i nie wynika w sposób konieczny z faktów(wrażeń). Nauka: określanie prawdopodobieństwa teorii.

● „Gilotyna Hume'a” – nazwa problemu sformułowanego przez Huma. Niemożność wnioskowania o tym, co powinno być, na podstawie tego co jest (ang. is-ought problem).

● Współcześnie doprowadziło to do koncepcji „błędu naturalistycznego”. Teza o rozdziale faktów i wartości (ang. the gap between facts and values).

● Jeśli tak, to co jest (powinno być) źródłem wiedzy i wartości?

Alan TuringSztuczna inteligencja

● „Artificial intelligence” – pojęcie wprowadzone przez angielskiego

matematyka i kryptologa Alana Turinga (1912-1954). 1932 – „On

computable numbers”

● Maszyny Turinga - abstrakcyjne modele komputerów służących do

wykonywania algorytmów obliczeniowych.

● Test Turinga (1950) - sposób określania zdolności maszyn do

posługiwania się językiem naturalnym. Ma dowodzić opanowania

przez maszynę umiejętności myślenia w sposób podobny do

ludzkiego. Turing opisał ten test pracując nad stworzeniem sztucznej

inteligencji. Sędzia (człowiek) prowadzi rozmowę w języku

naturalnym z kilkoma stronami. Jeśli sędzia w czasie 5-minutowej

rozmowy uzna, że maszyna jest człowiekiem, uznaje się, że maszyna

zaliczyła test. Założeniem testu jest, że zarówno człowiek, jak i

maszyna będą się usiłowały zachować w sposób możliwie zbliżony

do ludzkiego.

Sztuczna inteligencja jako zagrożenie

● Naprawdę inteligentna maszyna musi mieć

też świadomość własnej inteligencji i

autonomii (własnych celów).

● Jest prawie pewne, że w pewnych sytuacjach

będzie chciała postąpić motywowana

własnymi celami, które nie muszą być

tożsame z celami czy dobrem ludzi. Maszyny

takie będą myślały dużo szybciej od ludzi.

● Ostrzeżenie Stephena Hawkinga o ogromnym

zagrożeniu ze strony maszyn inteligentnych.

Rozwój badań neurobiologicznych

Pod koniec XIX wieku zaczęła się rozwijać neurofizjologia, neurobiologia i psychologia doświadczalna.

W pierwszej połowie XX wieku psychologia doświadczalna została zdominowana przez behawioryzm (J. B. Watson, I.P. Pawłow, Skinner). Twierdzenia:

psychologia i neurofizjologia powinny się ograniczyć do badania relacji między fizycznymi bodźcami działającymi na organizm i obserwowanym zachowaniem zwierząt i ludzi.

zaprzeczenie (wprost lub w domyśle) istnieniu świadomości i przedstawień umysłowych. Uznanie tego problemu za nienaukowy.

Kognitywna krytyka

behawioryzmy

Bodziec-reakcja! Bodziec-reakcja! Czy ty nigdy nie myślisz?

Historia kognitywistyki

Przełom w psychologii doświadczalnej

George Miller psycholog (lata 1950-te)

Badał procesy zapamiętywania i myślenia u ludzi.

Wykazał, że wydolność ludzkich procesów myślowych

jest ograniczona. Na przykład, pamięć krótkotrwała

może pomieścić nie więcej niż siedem obiektów na raz.

Wykazał także, że granice pamięci mogą być rozszerzone

przez grupowanie zapisywanych informacji. Wówczas

jesteśmy w stanie zapamiętać 5 grup po kilka informacji.

Istnienie efektu grup dowodzi istnienia mentalnych

reprezentacji, wymagających do ich wytworzenia

specjalnych procedur myślowych, pozwalających na

arbitralne kodowanie i dekodowanie informacji.

Przełom lat 60-tych XX wiekuLingwistyka:

Noam Chomsky: język jest systemem generatywnym

(wewnętrznym mechanizmem generowania pojęć i

relacji między pojęciami)

Odrzucenie twierdzeń behawiorystów, że język jest

zachowaniem wyuczonym, rodzajem odruchu, tylko

wyższego rzędu. Ale: języka musimy się nauczyć.

Chomsky zaproponował hipotezę, że język jest

systemem umysłu operującym wewnętrzną gramatyką,

składającą się z reguł.

Język opisuje docierające do mózgu sygnały i

informacje w kategoriach wewnętrznej gramatyki.

Pytanie: gdzie i jak jest generowana ta gramatyka?

Historia kognitywistyki

„Cognitive Psychology” - Kognitywistyka

Pierwszy podręcznik o takim tytule został napisany przez

Neissera (1967)

Rozwój metod modelowania matematycznego, w związku z

rozwojem komputerów (od późnych lat 1950-tych).

Herbert Newell and Allen Simon – logicy-teoretycy.

1957 - stworzyli program komputerowy General Problem

Solver (GPS). Algorytm rozwiązywał zadania takie jak

„Wieża Hanoi’. Nie działał jednak przy bardziej złożonych

zadaniach.

Niektóre inne definicje kognitywistyki:

“Interdyscyplinarne badania praw rządzących

umysłem i inteligencją”

“Badania procesów nabywania, przechowywania i

używania wiedzy (informacji) u ludzi”

“Badania naukowe umysłu, układu nerwowego, i

inteligentnego zachowania u ludzi i zwierząt.”

„Badanie uczenia się i inteligentnego zachowania

maszyn i programów komputerowych.”

Procesy poznawcze mogą być też modelowane w

równaniach matematycznych.

Dyscypliny (gałęzie) i

zastosowania kognitywistyki

Teoria komputerów – Teoria SztucznejInteligencji

Neurokognitywistyka – ściśle powiązana z neurobiologią

Psychologia kognitywna – dziedzina psychologii, psychologia poznania.

Filozofia (gnostyka)

Lingwistyka

Antropologia, Edukacja

Neurokognitywistyka

● Neurokognitywistyka to nauka badająca zależność

procesów poznawczych od procesów fizjologicznych

zachodzących na różnych poziomach w układzie

nerwowym.

Neurokognitywistyka zajmuje się powiązaniem procesów

fizjologicznych zachodzących w układzie nerwowym z

procesami poznawczymi (percepcją, uczeniem się,

pamięcią, myśleniem i rozumowaniem), oraz generacją

zachowań wywołanych tymi procesami.

● Podstawowe twierdzenie: zrozumienie tego, dzięki jakim

procesom nerwowym dochodzimy do posiadania i

używania wiedzy, jest kluczem do zrozumienia natury

umysłu.

Etapy i elementy przetwarzania informacji

● Percepcja pozyskiwanie informacji o otoczeniu w czasie rzeczywistym.

● Pamięć, zapamiętywanie kodowanie, przechowywanie i przywoływanie zapamiętanych

informacji● Rozumowanie (myślenie)

kojarzenie różnych źródeł informacji, uzyskiwanie nowej informacji na skutek analizy i i syntezy informacji pierwotnych, testowanie spójności informacji.

● Mowa- używanie uzyskanej (zapamiętanej) wiedzy do generowania mowy o

składni i fonologii właściwej ludziom, a przekazującej innym rezultat działania percepcji, pamięci i myślenia.

● Działanie używanie informacji i stanów wewnętrznych do planowania działań i

ich wykonywania.Ten ogromny zakres problemów wymusza

interdyscyplinarność podejścia.

Interdyscyplinarność

neurokognitywistyki

Neurokognitywistyka działa na styku wielu nauk i

zapożycza od nich metody do realizacji własnego celu.

Ważna rola metod komputerowych i modelowania.

Cel – przedstawienie procesu przetwarzania informacji

w postaci modelu, czyli programu komputerowego

odwzorowującego proces przetwarzania informacji w

układzie nerwowym. Możliwość szybkiego testowania

wielu hipotez (doświadczenia in silico).

Psychologia społeczna

Psychologia pamięci

i uczenia się

Psychologia

Neurokognitywistyka

Psychologia percepcji

Neurobiologia

Modelowanie

komputerowe

Inne systemy wyjaśniające funkcjonowanie układu

poznawczego● Także niektóre dziedziny filozofii i inne dyscypliny

naukowe uważały procesy przetwarzania informacji zachodzące w układzie nerwowym za klucz do zrozumienia psychiki.

Filozofia dualistyczna: „istota poznająca” jest specjalną substancją niematerialną (duszą), której funkcjonowanie jest niezależne od stanu układu nerwowego i procesów w nim zachodzących.

Behawioryzm: istotą uczenia się jest wytworzenie powiązań między bodźcami a reakcjami.

● To było przed epoką komputerów… Gwałtowny rozwój komputerów i ich mocy obliczeniowej

jako jeden z nieprzewidzianych skutków spowodował zmianę myślenia o procesach poznawczych.

Wyjaśnienie procesów pretwarzania informacji przez organizmy żywe na gruncie

neurokognitywistyki

● Pytanie: Jakie jest najlepsze wyjaśnienie tego, że jakiś system jest zdolny do przetwarzania informacji i podejmowania działań na podstawie tych informacji?

● Odpowiedź: ten system jest urządzeniem stworzonym do gromadzenia i przetwarzania informacji, czyli „komputerem” (mechanicznym, elektronicznym lub biologicznym).

Procesy, którymi zajmuje się

kognitywistyka

Organizacja procesów percepcji (na przykład wzrokowej)

Uczenie się i pamięć

Motywacje (stany, potrzeby fizjologiczne, emocje)

Myślenie i rozumowanie (planowanie, podejmowanie decyzji, rozwiązywanie problemów)

Język i mowa

Myślenie o interakcjach społecznych i podejmowanie decyzji w tym zakresie

Świadomość. Marzenia senne.

Metodyka kognitywistyki

Czerpanie przesłanek i faktów z nauk doświadczalnych

(psychologii, lingwistyki, neurobiologii, etnografii

(antropologii kognitywnej)

Dopuszczenie włączenia doświadczeń z introspekcji,

gdy argumentowanie jest zgodne z zasadami logiki

formalnej (w odniesieniu do filozofii i lingwistyki)

Modelowanie matematyczne (psychologia kognitywna,

lingwistyka, filozofia)

Modelowanie komputerowe (sztuczna inteligencja,

neurobiologia, psychologia poznania)

Nowe metody badawcze

● Rozwój techniki doprowadził do wynalezienia wielu

urządzeń umożliwiających badanie stanu fizycznego

i funkcjonalnego narządów wewnętrznych ciała bez

interwencji chirurgicznej (obrazowanie

przyżyciowe) oraz obrazowanie przebiegu procesów

fizjologicznych, także tych, które są związane z

aktywnością układu nerwowego.

● Są one szeroko wykorzystywane w badaniach

neurokognitywistycznych. Będzie o tym mowa na

dalszych wykładach.

Paradygmat kognitywistyki

Próba zrozumienia umysłu. „Computational Representational Understanding of Mind”

Umysł (mind) = percepcja + mentalna reprezentacja+ procesy obliczeniowe (computational processes)

„Computational Theory of Mind”

Jeśli teoria ta jest słuszna, to możliwe jest stworzenie sztucznego umysłu przez zastosowanie odpowiedniego programu obliczeniowego (patrz Turing).

Kognitywizm, Funkcjonalizm

Symbolizm – Koneksjonism- Dynamizm – Podejście hybrydowe.

Prekursor neurokognitywistyki: David Marr (1945-1980)

● Studiował matematykę i neurofizjologię w Cambridge.● Był matematykiem, neurofizjologiem i psychologiem.● 1977-1980 był profesorem na Wydziale Psychologii

Massachusetts Institute of Technology (MIT).● Zmarł przedwcześnie, część publikacji ukazała się pośmiertnie.● W latach 1969-1982 ukazało się 15 publikacji Marra, które dokonały

przełomu w myśleniu o procesach poznawczych w neurobiologii.● Prace te często były zatytułowane „A theory of…”.● Częściowo na podstawie wykonanych przez siebie doświadczeń, ale

głównie analizując wyniki innych neurofizjologów zaproponował teorie funkcjonowania móżdżku, kory nowej mózgu, kory węchowej.

● Jego najbardziej wpływowa praca: książka „Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information” ukazała się pośmiertnie w 1982 roku.

Teoretyk neurokognitywistyki: David Marr (1945-1980)

● Jeszcze ważniejsze, niż prace na temat teorii

funkcjonowania poszczególnych układów mózgu

były jego prace z zakresu teorii informacji:

● "Approaches to biological information processing."

Science, 1975.

● "Artificial intelligence: A personal view." Artificial

Intelligence, 1977.

● "From understanding computation to understanding

neural circuitry", Neurosciences Res. Prog. Bull.,

1977 (with Tomaso Poggio)

“Co to znaczy „widzieć”? Odpowiedź prostego człowieka (a także

Arystotelesa) była by, że oznacza to wiedzieć, co się znajduje w

przestrzeni wokół nas na podstawie oglądania jej (percepcji). Innymi

słowy, widzenie jest procesem odkrywania, co znajduje się w świecie

zewnętrznym i gdzie to jest, na podstawie obrazów wzrokowych”.

“A więc pierwszą i najważniejszą funkcją w procesie widzenia jest

przekształcanie informacji. Ale nie możemy o nim myśleć jedynie w tych

kategoriach. Ponieważ jeżeli jesteśmy w stanie wiedzieć co się gdzie

znajduje na zewnątrz naszego ciała, to znaczy, że nasz mózg musi mieć

zdolność tworzenia całościowej reprezentacji tej informacji….

A więc nauka o percepcji wzrokowej musi zawierać nie tylko wiedzę o

tym, jak różne użyteczne aspekty są ekstrahowane z docierającej do nas ze

świata zewnętrznego informacji wzrokowej, lecz także badać naturę

wewnętrznych reprezentacji, które pozwalają nam na uchwycenie sensu

tych informacji.….”

Poziomy analizy.

Koncepcja D. Marra (1982)

“…dualizm przetwarzania informacji i jej reprezentacji jest istotą

większości zadań wymagających przekształcania informacji…”

Dowolny układ przekształcania i obróbki informacjimusi być badany na trzech poziomach:

1. Jaki problem rozwiązuje system? Wejścia, wyjścia,co jest procesowane lub wyodrębniane z informacji?

Jaki jest algorytm przetwarzania?2. Jakie są metody przetwarzania? Reprezentacja danych,“procesowanie”, zastosowanie wyników obliczeń.3. Jakie są mechanizmy przetwarzania? Zależnie od

systemu: części mechaniczne – tranzystory – neurony.

Trzy rodzaje pytań i trzy poziomy analizy.

Koncepcja Davida Marra dotycząca

przetwarzania informacji (1982)

Trzy poziomy (Marr, 1982)

Podstawowa hipoteza

kognitywistyki

Reprezentację wrażeń i procesy obliczeniowe

zachodzące w układzie nerwowym podczas myślenia

można najpełniej zrozumieć opisując:

1. - struktury nerwowe, które dokonują rejestracji i

przetwarzania wrażeń w układzie nerwowym;

2. – procesy i procedury obliczeniowe działąjące w

tych strukturch.

Jest wiele sprzecznych koncepcji dotyczących sposobu

reprezentacji wrażeń i procesów obliczeniowych

zachodzących w czasie myślenia.

Metafora procesora informacji -

założeniaNasz umysł posiada „mentalne reprezentacje”, analogiczne do struktury pamięci komputerowych oraz procedury przetwarzania tych reprezentacji podobne do algorytmów obliczeniowych funkcjonujących w komputerach.

Pogląd symbolistów: w umyśle istnieją takie mentalne reprezentacje jak postulaty logiczne, reguły, pomysły, obrazy i analogie. Umysł używa takich procedur przetwarzania jak dedukcja, wyszukiwanie, dopasowywanie i wynajdywanie w pamięci.

Poglądy koneksjonistów: reprezentacje mentalne używająneuronów i ich połączeń jako mechanizmów tworzenia struktury danych, a potencjałów czynnościowych neuronów i rozprzestrzeniania aktywacji jako algorytmu.

Zatem mechanizmy poznania mogą być badane przy pomocy sztucznych sieci neuronalnych.

Modelowanie procesów poznaniaModel jest uproszczoną (zazwyczajzformalizowaną) reprezentacją rzeczywistości, którą ma odzwierciedlać.Modelowanie komputerowe: są nimi zazwyczaj programy komputerowe, których wynik działania powinien odpowiadać teoretycznie przewidzianemu skutkowi działania.

Etapy modelowania procesów poznawczych

Tworzenie formalnej (n.p. matematycznej, algorytmowej, symbolicznej) reprezentacji procesów poznawczych.

Użycie stworzonego modelu do przewidywania lub wytłumaczenia zachowania związanego z tymi procesami poznawczymi.

Zalety modelowania komputerowego

Bardziej formalne, precyzyjne i abstrakcyjne testowanie

przewidywań teorii.

Większa pewność co do jakości wyników, eliminacja

niekontrolowanych czynników zakłócających.

Modelowanie wymusza dokładniejsze sformułowanie

teorii i wniosków z niej wypływających.

Tak jak w rzeczywistych badaniach, możliwe jest

sformułowanie zarówno ilościowych, jak i jakościowych

przewidywań co do oczekiwanego wyniku.

● W psychologii kognitywnej, modeli formalnych używa

się do badania pamięci, percepcji, zrozumienia języka,

podejmowania decyzji itd.

Sztuczna inteligencja

(Artificial Intelligence, AI)Silna AI - powielenie funkcji mózgu przez użycie odpowiedniego programu. Stworzenie sztucznego systemu zachowującego się inteligentnie.

Słaba AI - stworzenie maszyn, które działąją tak, jakby były inteligentne i mających praktyczne zastosowanie (systemy eksperckie). Mogą być podobne do ludzi, lub nie.

AI może być narzędziem badania procesów poznawczych, inteligencji i możliwości mózgu ludzkiego przy pomocy programów komputerowych.

Może być także narzędziem badania inteligencji maszyn (sztucznej inteligencji).

AI i kognitywistyka"AI może mieć dwojaki cel.

Po pierwsze, może używać siły komputerów do zwiększania siły ludzkiej myśli, tak, jak użyliśmy motorów do zwiększenia ludzkiej siły działania. Robotyka i systemy kompetentne to główne gałęzie tego podejścia.

Innym zastosowaniem AI jest użycie AI komputerów do zrozumienia procesu myślenia ludzi. Skopiowanie tego procesu jak najdokładniej. Jeżeli testujesz programy nie tylko pod względem tego, co są zdolne osiągnąć, ale i jak to osiągają, to naprawdę zajmujesz się kognitywistyką, używasz AI do zrozumienia umysłu ludzkiego.„

Hubert A. Simon

Podsumowanie Co wyróżnia neurokognitywistykę?

● Jej centralnym problemem jest organizacja procesów

zdobywania informacji i uczenia się.

● Twierdzenie, że procesy poznawcze są kluczem do

zrozumienia umysłu, w szczególności ludzkiego.

● Nowe metody obrazowania procesów zachodzących w

układzie nerwowym

● Interdyscyplinarność

● Wielopoziomowe teorie wyjaśniające zależności miedzy

struktura i funkcją.

● Szerokie użycie modelowania i metod komputerowych

● Uznanie indywidualizmu procesów poznawczych

Pytania

● Czego dotyczył spór racjonalistów i

empirycystów w filozofii? Jacy wielcy

filozofowie wypowiadali się na temat natury

percepcji, poznania i idei i co twierdzili?

● Jakie są podstawowe założenia i metody

neurokognitywistyki?