Lässt sich ein Gehirn als vereinfachtes Zusammenspiel verschiedener Zustände und ihrer Auslöser modellieren?

Ich interessiere mich seit langem für das Konzept der „Geisteszustände“, die die Wahrnehmung der Außenwelt und den Ausblick auf Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft beeinflussen. Sie können als „farbige Linsen“ betrachtet werden, durch die die Welt wahrgenommen wird. Jeder Zustand hat einen bestimmten Auslöser. Einige Beispielzustände sind:

  • Angst - Die Welt ist ein schrecklicher Ort voller Gefahren
  • Sexuelle Erregung – das Gehirn nimmt sexuelle Reize besser wahr und baut Hemmungen ab
  • Kreative Inspiration - Ideen fliegen und es gibt einen Drang zu kreieren

Heute habe ich von einem Experiment gelesen, bei dem ein Teil eines Rattengehirns in einem Supercomputer repliziert wurde . Das folgende Zitat ist mir als ziemlich bezeichnend aufgefallen:

Die Forscher schrieben, dass die langsamen synchronen Wellen neuronaler Aktivität, die während des Schlafs im Gehirn gefunden wurden, während der Simulationen „ausgelöst“ wurden, was darauf hindeutet, dass neuronale Schaltkreise die einzigartige Fähigkeit haben könnten, in verschiedene „Modi“ zu wechseln könnte kritische Verhaltensweisen erklären.

„Eine Analogie wäre ein Computerprozessor, der sich neu konfigurieren kann, um sich auf bestimmte Aufgaben zu konzentrieren. Die Experimente deuten auf die Existenz eines Spektrums von Zuständen hin , was neue Arten von Fragen aufwirft, wie z. B. "Was ist, wenn Sie im falschen Zustand stecken bleiben?" sagte Markram.

Ich habe gelesen, dass das Projekt wegen seiner Komplexität kritisiert wird, es scheint, als würden sie von unten nach oben arbeiten, was mich zu der Frage veranlasst:

Gibt es da draußen Projekte, die versuchen, das Gehirn von den höheren Abstraktionsebenen (diskrete Zustände und ihre Auslöser) bis ins Detail zu modellieren?

Um eine Computeranalogie zu verwenden: Anstatt Binärcode auf sehr niedriger Ebene zu schreiben, kann ich eine Programmierbibliothek auf hoher Ebene nehmen und damit arbeiten. Gibt es Forschung in diese Richtung?

Dieses Bild ist ein Beispiel für eine Zustandsmaschine – ein System wird in Bezug auf diskrete Zustände und ihre Wechselwirkungen modelliert. Der Autor beschäftigt sich nicht mit der Interaktion einzelner Neuronen, sondern mit Zuständen höherer Ebene:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ja, Sie haben Psychoanalysen, Jungsche Analysetheorie, Theorie der persönlichen Konstrukte usw. Das Problem dabei ist meiner Meinung nach, dass sie in einer Richtung niemals mit der Biologie übereinstimmen können und in einer anderen Richtung ein großer Teil dieser Modellierung gedächtnisabhängig sein wird und nicht testbar ist weil Die Gedächtnisforschung hat uns noch keine Früchte gebracht. ;)
Ich habe diese Konzepte nachgeschlagen, sie sind psychologisch und sehr breit und statisch (zum Beispiel Persönlichkeitstypen). Die Staaten, über die ich hoffe, mehr Informationen zu erhalten, sind biologischer Natur und diskreter. Sie haben einen Einfluss auf Kognition und Psychologie, aber sie sind vergänglich
Haben Sie Plutchik-Modelle von Emotionen und Persönlichkeit gesehen?
Ich habe den Titel und den Text Ihrer Frage mehrmals gelesen und bin mir wirklich nicht sicher, wonach Sie suchen. "Kann das Gehirn [und ich muss davon ausgehen, dass Sie das gesamte menschliche Gehirn meinen] als vereinfacht modelliert werden" erscheint mir alles widersprüchlich. Meine Vermutung ist, dass Sie eine nicht hilfreiche Analogie in Ihrem Kopf haben (Programmiersprachen höherer Ebene "irgendwie", die mentalen Funktionen höherer Ebenen zugeordnet sind), die diese Frage unverständlich macht, fast so, als würden Sie sagen: "Könnte es einen runden Würfel geben?". Trotzdem denke ich, dass es Möglichkeiten geben könnte, die Frage zu überarbeiten, um Antworten zu erhalten, die Sie interessant finden würden
Ich habe ein Bild hinzugefügt, um die Frage besser zu veranschaulichen. Unter Verwendung höherer Programmiersprachen kann man "Zustandsmaschinen" erstellen, um bestimmte Funktionen auszuführen. Mich interessiert, ob das Gehirn als Produkt von Zuständen untersucht werden kann, die wie eine Zustandsmaschine interagieren.

Antworten (2)

Meine Antwort ist wahrscheinlich ein seltsames Sammelsurium von manchmal schlecht erklärten Dingen, aber hoffentlich ist sie schlüssig genug: P

In der Psychologie haben wir seit vielen Jahrzehnten ein mechanistisches Verständnis des Gehirns aus Reiz, Organismus und Reaktion. Das heißt, ein Stimulus löst einen internen psychologischen Prozess aus, der eine Verhaltensreaktion hervorruft. Eine der größten Einschränkungen dieser Art des Denkens besteht darin, dass davon ausgegangen wird, dass der Geist in Ruhe ist, bis er durch etwas in der Umgebung stimuliert wird (selbst wenn wir ihm eine rekursive Komponente hinzufügen). Dies ist jedoch grundsätzlich falsch.

Stattdessen ist das Gehirn ein Vorhersageorgan (z. B. Clark, 2013 ). Es ist vollgepackt mit Vorwissen über vergangene Erfahrungen, das ständig verwendet wird, um eingehende sensorische Informationen vorherzusagen. Wenn es eine Diskrepanz zwischen eingehenden Informationen und vergangenen Erfahrungen gibt (dh Vorhersagefehler), dann wird unser Wissen aktualisiert. Dies wird am deutlichsten in der Literatur zum Sehen deutlich, die zeigt, wie Top-Down-Erwartungen und Vorwissen die frühe visuelle Aktivität stark beeinflussen, selbst wenn kein visueller Stimulus vorhanden ist ( Summerfield & de Lange, 2014 ). Das Trigger-State-Modell konnte dies nicht ohne weiteres berücksichtigen.

Darüber hinaus repräsentiert die Aufteilung des Gehirns in mentale Zustände möglicherweise nicht wirklich, wie das Gehirn funktioniert. Das Gehirn ist den Unterscheidungen, die wir zum Beispiel zwischen Kognition und Emotion treffen, nicht wirklich treu (z. B. Barrett, 2009 ; Pessoa, 2008 ). Und nicht nur das, diese Zustände höherer Ordnung wie Angst und sexuelle Erregung können auf viele verschiedene Arten im Gehirn dargestellt werden. Tatsächlich gibt es keinen speziellen Mechanismus im Gehirn oder Körper, um Zustände wie Angst oder kreative Inspiration hervorzurufen (z. B. Wager et al., 2015 ). Sie sind lediglich Konzepte zum Organisieren und Kommunizieren unserer Erfahrung. Und selbst dann hat unser Gehirn möglicherweise keine wirklichen Konzepte (siehe Laurence Barsalous Arbeit; aber siehe auchBlouw, Solodkin, Thagard & Eliasmith, 2015 ), obwohl es möglicherweise ein konzeptionelles System hat, das es uns ermöglicht, zu konzeptualisieren (z. B. Barsalou, 2005 ).

Ich schätze also, worauf ich hinaus will, ist, dass die Gehirnfunktion nichtlinear, raumzeitlich dynamisch ist und sich nicht an volkstümliche psychologische Kategorien hält. Daher wäre es wahrscheinlich schwierig, das Gehirn zu verstehen, indem man versucht, lineare Trigger-State-Beziehungen auf die Ebene von Netzwerken, Regionen und Zellen zu reduzieren. Aber vielleicht (wahrscheinlich) hat jemand eine besser informierte, ausgewogenere Antwort als ich! :)

Hervorragende Antwort (+1). Nur um hinzuzufügen, dass nur weil die Volkspsychologie potenzielle neurologische Zustände nicht sauber abbildet, das nicht bedeutet, dass neurologische Zustände keine nützlichen Konstrukte sein können. Es ist also möglich, dass ein Top-Down-Ansatz existiert – zB Integrierte Informationstheorie (IIT), Default Mode Network (DMN) usw. Ein Top-Down-Ansatz wird jedoch sicherlich dadurch komplizierter, dass er keine nützliche Volkspsychologie hat Konstrukte zur Kennzeichnung und Beschreibung neurologischer Zustände auf kognitiver Ebene.

Ich stimme den vorherigen Antworten / Kommentaren zu, dass die Suche nach einem vereinfachten abstrakten Modell des Gehirns, wenn es so komplex ist, wahrscheinlich zu viel verlangt ist. Wir müssten viel mehr über die "Zustände" wissen, von denen Sie sprechen, um sie zu modellieren, und in Wirklichkeit wird der Satz von "Triggern" usw. viel zu lang sein.

Angesichts Ihres Interesses und Ihrer Analogie zur Computertechnik könnten Sie jedoch daran interessiert sein, etwas über kognitive Modellierungsarchitekturen zu lesen, die versuchen, einige Aufgaben/Verhaltensweisen/Prozesse auf einer abstrakten, aber handhabbaren Ebene zu modellieren. Eines der bekanntesten ist ACT-R .

Lässt sich ein Gehirn als vereinfachtes Zusammenspiel verschiedener Zustände und ihrer Auslöser modellieren?
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