Lassen Sie mich mit ein paar Metaphern beginnen.
Im dritten „Herr der Ringe“-Film wird mithilfe einer Leuchtfeuerkette ein Hilfesignal von Minas Tirith nach Gondor gesendet. Wenn der Hüter eines dieser Leuchtfeuer sieht, dass das neben ihm angezündet ist, befiehlt er, sein eigenes anzuzünden und so die Kettenreaktion weiterzugeben. Wenn die letzte in Sichtweite von Gondor leuchtet, wird die Nachricht empfangen, dass Minas Tirith Hilfe will. Im Feuer selbst wird nichts übermittelt, keine Informationen in den Flammen, die Leuchtfeuer sind entweder an oder aus. Der einzige Grund, warum die Leuchtfeuer eine Botschaft übermitteln, ist, dass die Bürger von Gondor wissen, warum dieses Leuchtfeuer angezündet wird.
Stellen Sie sich einen einfachen Drucksensor in einem Gebäude vor, der über ein Kabel mit einem elektrischen Licht auf einem Bedienfeld in einem Sicherheitsraum verbunden ist. Wenn jemand auf den Sensor tritt, vervollständigt er den Stromkreis, der Strom direkt an das Licht sendet, das ihn einschaltet. Ein Etikett auf der Leuchte sagt, womit sie verbunden ist und wo sie sich befindet. Wenn das Licht angeht, weiß die Person am Bedienfeld, dass sich jemand in diesem Sektor des Gebäudes befindet. Aber um genauer zu sein, er weiß, dass jemand diesen bestimmten Drucksensor aktiviert hat, wenn er nicht gekennzeichnet wäre, hätte er keine Ahnung, was die Nachricht bedeutet.
Mein Verständnis des menschlichen Nervensystems ist, dass es auf die gleiche Weise funktioniert. Basierend auf Informationen, die ich als Kind aus Bildungsprogrammen für Kinder gelernt habe, und einigen Dingen, die ich seitdem aufgeschnappt habe.
Unsere Ohren haben Sensoren, die darauf ausgelegt sind, auf Geräusche zu reagieren. Jeder einzelne hat über eine Kette von Nervenzellen eine direkte Verbindung zum Gehirn. Wenn einer der Sensoren ausreichend stimuliert wird, zappt er das Neuron, mit dem er verbunden ist, was wiederum dazu führt, dass das Neuron das nächste zappt und so weiter bis zum Gehirn.
Die Impulse/Spitzen selbst enthalten keine eigentlichen Informationen, sie sind nur reine Elektrizität, jede Spitze enthält die gleiche Menge an Spannung. Das Gehirn kann sie nur interpretieren, weil es genau weiß, wo jede einzelne Kette angeschlossen ist. Wenn der Impuls das Gehirn erreicht, weiß es, dass er von einem Sensor im Ohr kommt, der für einen bestimmten Schallpegel verantwortlich ist, das Gehirn nimmt diese Signale und übersetzt sie in die Geräusche, die wir hören. Nervenzellen arbeiten so etwas wie binär, sie sind entweder an oder aus mit nichts dazwischen. Die Frequenz der Spikes entlang der Kette zeigt an, wie intensiv der Ton ist. Wenn das Gehirn nicht wüsste, womit diese Kette verbunden ist, könnte das Signal absolut alles bedeuten.
Dies wird durch den als Synästhesie bekannten Zustand unterstützt, bei dem es Menschen gibt, die Farben hören oder Musik schmecken, weil im Gehirn „Drähte gekreuzt“ sind.
Meine Fragen sind, ist meine Argumentation richtig? Funktionieren Nerven und Wahrnehmung genau so? Ist dies wissenschaftlich zweifelsfrei bewiesen? Gibt es etwas in den Impulsen, das zusätzliche Informationen enthält? Wird die Funktionsweise des Nervensystems in wissenschaftlichen Kreisen diskutiert? Mir wurde gesagt, dass wir noch nie einen Augapfel oder irgendein anderes menschliches sensorisches Gerät in einen Computer stecken konnten, also konnten wir es nie untersuchen, wie es funktioniert, ist das wahr?
Aber bedeutet das vor allem, dass es Dinge gibt, die unsere Sinne nicht wahrnehmen können? Ich weiß bereits, dass es Dinge gibt, die außerhalb unseres Seh- und Hörbereichs liegen, und das Gehirn verschwimmt dann zusammen. Was ich meine ist das...
Ich weiß, dass wir unterschiedliche Sinne in unseren Ohren haben, die darauf ausgelegt sind, auf höhere oder tiefere Töne zu reagieren. Angenommen, wir haben einen Sensor, der auf Geräusche der Stufe 1 reagiert (ich kenne die Maßeinheit für Geräusche nicht), und daneben befindet sich ein Sensor, der auf Geräusche der Stufe 2 reagiert. Was passiert, wenn wir versuchen, einen 1,5-Ton zu hören? Wird es vom Ohr nicht erkannt, weil wir keine Sensoren in diesem Bereich haben?
Können wir etwas nur wahrnehmen, wenn wir einen Sensor dafür haben, und sind diese Sensoren nur dafür gebaut, eine ultraspezifische Sache zu erfassen?
Ich werde versuchen, eine Antwort zu geben, aber bitte wissen Sie, dass Sie keine klare oder definierende Frage haben, die Sie ansprechen müssen. Dies ist eher für Gespräche oder offene Diskussionen geeignet, und ich empfehle, einen Chat zum Thema zu beginnen. Bitte beachten Sie, dass die Frage möglicherweise zurückgestellt wird. Ich werde es versuchen und von oben nach unten antworten. Ich glaube absolut nicht, dass dies für andere Menschen fruchtbar sein wird. Hier geht:
Unsere Ohren haben Sensoren, die darauf ausgelegt sind, auf Geräusche zu reagieren. Jeder einzelne hat über eine Kette von Nervenzellen eine direkte Verbindung zum Gehirn. Wenn einer der Sensoren ausreichend stimuliert wird, zappt er das Neuron, mit dem er verbunden ist, was wiederum dazu führt, dass das Neuron das nächste zappt und so weiter bis zum Gehirn.
Nehmen Sie das Beispiel des Auges; Die Netzhaut besteht aus lichtempfindlichen Neuronen, einer Art sensorischer Neuronen. Die innere Nase ist mit olfaktorischen sensorischen Neuronen innerviert. Die Cochlea wird in ähnlicher Weise von Neuronen innerviert. Erstens haben Sie nicht deutlich gemacht, dass die Neuronen die Sensoren sind.Aber tatsächlich ist das sensorische Neuron das Neuron erster Ordnung. Die Verarbeitung sensorischer Informationen erfolgt durch Neuronen erster, zweiter, dritter und höherer Ordnung, bis die Informationen irgendwo im Gehirn funktionell integriert sind. Es gibt Neuronen, die das Signal auf dem Weg modulieren (z. B. laterale inhibitorische Interneurone), die nicht auf der Informationsautobahn, sondern daneben liegen und den Ein- und Ausgang von Neuronen regulieren. Es ist ziemlich komplex, aber Sie haben das allgemeine Wesentliche der Hierarchie von Neuronen von sensorischen Eingaben (z. B. Geruch) bis zu Ausgaben (Verhalten, Reaktion, Wahrnehmung).
Die Impulse/Spitzen selbst enthalten keine eigentlichen Informationen [...] Nervenzellen arbeiten so etwas wie binär, sie sind entweder an oder aus, ohne dazwischen.
Die genaue zeitliche Dynamik dieser Kommunikationsautobahn zwischen Neuronen ist sehr wichtig. Auf einer bestimmten Ebene kann die Hörlautstärke durch die Frequenz kodiert werden, aber dies ist nur auf eine bestimmte Ebene beschränkt. Informationen werden sehr schnell codiert und die „rohen“ Informationen, die sensorische Neuronen liefern, werden ziemlich früh in der Kette verarbeitet und transformiert. Beispielsweise können Sie für Reflexe verantwortliche Schaltkreise auslösen, die bis zu einer Art (sozusagen) ruhender neuralen Aktivität aktiviert sie. Das Sehen wird in Bezug auf die Kodierung gut beschrieben; Im ersten Verarbeitungsbereich des Gehirns für das Sehen sind die Dinge einfach und es werden zunehmend höhere Ebenen der Codierung verarbeitet, wenn die Informationen verarbeitet werden. es gibt Bereiche, die für Bewegung, Farbe, Objekterkennung zuständig sind, sogar spezialisierte Bereiche zum Beispiel für die Erkennung von Gesichtern.
Wenn das Gehirn nicht wüsste, womit diese Kette verbunden ist, könnte das Signal absolut alles bedeuten.
Richtig. Denken Sie jedoch daran, dass das Gehirn sehr plastisch ist und lernen kann. Es gibt viele merkwürdige Fälle in der Neurowissenschaft, in denen dies offensichtlich ist. Ein bekanntes, weithin beschriebenes Beispiel: Sie können eine Brille tragen, die die Welt umkehrt, und das würde sich seltsam anfühlen. Nach einiger Zeit würde Ihre Wahrnehmung die Welt jedoch „richtig herum“ schalten. Die Netzhaut ist weitgehend unbeeinflusst geblieben, aber die Wahrnehmung und die Integration der Informationen können ganz unabhängig stark variieren.
Gibt es etwas in den Impulsen, das zusätzliche Informationen enthält?
Denken Sie daran, dass es zwei Arten von Verbindungen zwischen zwei Neuronen gibt. Elektrische und chemische Synapsen. Eine Depolarisationswelle wandert tatsächlich durch eine neuronale Achse, aber in den meisten Fällen tritt dies nicht über Neuronen hinweg auf. Stattdessen setzen Neuronen (und verwandte Zellen wie Gliazellen) chemische Botenstoffe (Neurotransmitter und Neuromodulatoren) frei, die als Signale zwischen den Zellen wirken. Diese können das postsynaptische Neuron hemmen oder erregen. Einfach gesagt, es ist keine Reihe von Drähten; es ist eine Reihe von Drähten, die chemisch miteinander verbunden sind; An jeder Grenzfläche müssen Chemikalien über die Lücken diffundieren und mit den membrangebundenen Sensoren interagieren, die sich auf dem empfangenden Neuron befinden. Das ist überhaupt nicht binär. Und bitte beachten Sie, dass wir das System vereinfachen, um es zu beschreiben.
Funktionieren Nerven und Wahrnehmung genau so?
Dies ist eine Vereinfachung der Funktionsweise neuronaler Schaltkreise. Wie Wahrnehmung funktioniert, ist eine ganz andere Sache, mit der Sie noch nicht einmal begonnen haben, sich zu befassen. Das ist ein ganz anderes Diskussionsthema. Bonuslink!
Aber bedeutet das vor allem, dass es Dinge gibt, die unsere Sinne nicht wahrnehmen können?
Ein sensorisches System kann nur erkennen, was es erkennen kann. Ihre Haut kann Radiowellen nicht erkennen. Ihre Augen können Infrarotlicht nicht wahrnehmen. Ihr Mobiltelefon, das ebenfalls mit Sensoren ausgestattet ist, kann keine Neutrinos erkennen.
Ich kenne die Maßeinheit für Schall nicht
Dezibel (Lautstärke) oder Hertz (Tonhöhe oder Frequenz).
Was passiert, wenn wir versuchen, einen 1,5-Ton zu hören? Wird es vom Ohr nicht erkannt, weil wir keine Sensoren in diesem Bereich haben?
Sie beschreiben das Volumenspektrum als abgestuftes, diskontinuierliches Ding. Es ist nicht! Und ganz allgemein, ja. Wenn Ihre Sensoren etwas nicht erkennen können, nimmt der Organismus es nicht wahr. Offensichtlich.
Können wir etwas nur wahrnehmen, wenn wir einen Sensor dafür haben [...]?
Ja. Aber Sie unterschätzen die Leistung eines Sensors wie einer lichtempfindlichen Zelle. Es kann Informationen über die Amplitude des Lichts übertragen und reagiert auf verschiedene Lichtbereiche. Darüber hinaus hat jeder Fotosensor ein Antwortspektrum und reagiert nicht gleich auf unterschiedliche (obwohl ähnliche) Lichtwellenlängen. Mehr noch, wenn Sie einen Fleck lichtempfindlicher Zellen haben, können Sie auf Bewegung, Richtung, Geschwindigkeit, Größe, Entfernung und all die lustigen Dinge schließen, die wir mit dem Sehen verbinden. Die Fülle an Informationen ist leicht zu unterschätzen.
... sind diese Sensoren nur dafür gebaut, eine ultraspezifische Sache zu erfassen?
Es hängt davon ab, wie Sie spezifisch definieren. Die Ausstattung eines Neurons in der Netzhaut ist normalerweise spezifisch (z. B. Expression von Proteinen, die für die Lichtempfindlichkeit verantwortlich sind), aber es ist möglich, dass ein Neuron auf mehrere Dinge anspricht. Haben Sie jemals versucht, sich die Augen zu reiben, und Sie haben Phosphene gesehen ? Ihre Netzhaut reagiert auf den erhöhten Druck. Man könnte sagen, diese Zellen sind licht- und druckempfindlich. Das ist nicht ultraspezifisch . Sie können diese Neuronen in ähnlicher Weise auf kurze Distanz elektrisch oder magnetisch aktivieren. Das hört sich nach einem ziemlich unspezifischen Sensor an, je nachdem, wie Sie es für sich selbst definieren.
Ich will absolut nicht verärgern, ich schlage vor, dass Sie einige Lektüre zu diesem Thema machen. Es ist eine Sache, sich auf vage formulierte Funfacts über sensorische Schaltkreise wie auf Pub-Niveau zu verlassen, und eine andere, die Nuancen und Komplexität sowie die vielen bekannten und unbekannten Aspekte der Neurowissenschaften zu verstehen und zu schätzen. Es ist nicht allzu schwer zu verstehen. Ich würde Sie stattdessen bitten, nach den Grundlagen zu fragen, bevor Sie darum bitten, Ihre Sicht auf biologische sensorische Systeme zu korrigieren. Bücher sind billig und das Internet ist manchmal praktisch, und Sie können sogar jemand anderem die Zeit ersparen!