Нейронный дарвинизм - Neural Darwinism

Нейронный дарвинизм, крупномасштабная теория функция мозга к Джеральд Эдельман, был первоначально опубликован в 1978 году в книге под названием Внимательный мозг (Пресса MIT). Он был расширен и опубликован в книге 1987 г. Нейронный дарвинизм - теория отбора нейронных групп.

В 1972 году Эдельман был удостоен награды Нобелевская премия доктор медицины или физиологии (совместно с Родни Портером из Великобритании) за его работу в области иммунологии, показывающую, как популяция лимфоциты способный привязать к иностранному антиген увеличивается за счет дифференциального клонального размножения после обнаружения антигена. По сути, это доказало, что человеческое тело способно создавать сложные адаптивные системы в результате местных событий с обратной связью. Интерес Эдельмана к селективным системам распространился на области нейробиология и нейрофизиология, И в Нейронный дарвинизмЭдельман выдвигает теорию, называемую «отбор нейронной группы». Он состоит из трех основных частей:

  1. Анатомические связи в головном мозге происходят посредством избирательных механохимических событий, которые происходят эпигенетически во время разработки. Это создает разнообразные основной репертуар путем дифференциального воспроизводства.
  2. Как только структурное разнообразие установлено анатомически, во время послеродовой поведенческий опыт посредством эпигенетических модификаций силы синаптический связи между нейронными группами. Это создает разнообразные второстепенный репертуар путем дифференциального усиления.
  3. Реентерабельный передача сигналов между нейронными группами позволяет обеспечить пространственно-временную непрерывность в ответ на взаимодействия в реальном мире. В «Запоминающемся настоящем» (1989) и позже, «Яркий воздух, сияющий огонь: о материи разума» (1992) и «Вселенная сознания: как материя становится воображением» (2001; в соавторстве с Джулио Тонони) Эдельман утверждает, что таламокортикальная и кортикокортикальная реентерабельная передача сигналов имеет решающее значение для создания и поддержания сознательных состояний у млекопитающих.

Вырождение

С нейрональной неоднородностью (Эдельман назвал вырождение), можно протестировать множество цепей (порядка 30 миллиардов нейронов с примерно одним квадриллионом связей между ними в человеческом мозге) с разнообразным набором входных данных, чтобы увидеть, какие группы нейронов реагируют «надлежащим образом» статистически. Функциональный «распределенный» (широко распространенный) цепи мозга таким образом возникают в результате.

Эдельман подробно рассказывает о том, как развитие мозга зависит от множества молекулы клеточной адгезии (CAM) и молекулы адгезии субстрата (SAM) на поверхности клеток, которые позволяют клеткам динамически контролировать свои свойства межклеточного связывания. Эта поверхностная модуляция позволяет клеточным коллективам эффективно «сигнализировать» групповым агрегатам, что помогает управлять морфогенез. Таким образом, морфология зависит от функции САМ и САМ. И функции CAM и SAM также зависят от развивающейся морфологии.

Эдельман предположил, что распространение клеток, миграция клеток, смерть клетки, распределение стволов нейронов и нейрит ветвление также регулируется подобными избирательными процессами.

Синаптическая модификация

Как только основная пестрая анатомическая структура мозга заложена на раннем этапе развития, она более или менее фиксируется. Но, учитывая многочисленный и разнообразный набор доступных схем, они обязательно будут функционально эквивалентными, хотя и анатомически нестандартными.изоморфный нейронные группы, способные реагировать на определенные сенсорные сигналы. Это создает конкурентную среду, в которой группы контуров, опытные в их ответах на определенные входные сигналы, «выбираются» посредством усиления синаптических связей. эффективность выбранной сети. Это приводит к увеличению вероятности того, что та же сеть ответит на аналогичные или идентичные сигналы в будущем. Это происходит за счет усиления синапсов между нейронами. И эти корректировки позволяют нейронная пластичность по довольно быстрому расписанию.

Возвращение

Основная статья: Reentry (нейронная схема)

Последняя часть теории пытается объяснить, как мы ощущаем пространственно-временную согласованность в нашем взаимодействии со стимулами окружающей среды. Эдельман назвал это "возвращение "и предлагает модель реентерабельной передачи сигналов, в соответствии с которой дизъюнктивная, мультимодальная выборка одного и того же события стимула, коррелированного во времени, приводит к самоорганизующемуся интеллекту. Другими словами, несколько нейронных групп могут использоваться для выборки данного набора стимулов параллельно и связи между эти дизъюнктивные группы с понесенной задержкой.

Поддерживать

Это было предложено[кем? ] который Фридрих Хайек ранее предложил аналогичную идею в своей книге Сенсорный порядок: исследование основ теоретической психологии, опубликовано в 1952 г. (Herrmann-Pillath, 1992). Другие ведущие сторонники включают Жан-Пьер Шенжу, Дэниел Деннетт и Линда Б. Смит. Уильям Кальвин предлагает истинную репликацию в мозгу, тогда как Эдельман выступает против идеи, что в мозгу есть настоящие репликаторы.

Критика

Критика нейронного »дарвинизм "был сделан Фрэнсис Крик на том основании, что нейронные группы обучаются окружающей среде, а не подвергаются слепому изменению. Недавний обзор Фернандо, Сзатмари и Мужей объясняет, почему нейронный дарвинизм Эдельмана не является дарвиновским, потому что он не содержит единиц эволюции, как это определено Джон Мейнард Смит. Это селекционист, поскольку он удовлетворяет Ценовое уравнение, но в теории Эдельмана нет механизма, объясняющего, как информация может передаваться между нейронными группами.[1] Недавняя теория под названием Эволюционная нейродинамика, разработанная Эорс Сазмари и Chrisantha Fernando предложили несколько способов, с помощью которых может происходить истинная репликация в мозге.[2] Эти нейронные модели были расширены Фернандо в более поздней статье.[3] В самой последней модели три механизма пластичности: i) мультипликативный STDP, ii) LTD и iii) гетеросинаптическая конкуренция, ответственны за копирование паттернов связности из одной части мозга в другую. Точно те же правила пластичности могут объяснить экспериментальные данные о том, как младенцы реализуют причинное обучение в экспериментах, проведенных Элисон Гопник. Также было показано, что при добавлении обучения Хебба к репликаторам нейронов мощность эволюционных вычислений нейронов может на самом деле превзойти естественный отбор в организмах.[4]

Более микровариация

Жан Пиаже (1896–1980) часто использовали концепцию схема (предполагаемая единица кодирования действия), которую он оставил как абстракцию. Однако более позднее теоретизирование привело к гипотезе о том, что такие Schèmes вероятно, были РНК-подобными молекулами, по крайней мере, в их простейших случаях. Такие молекулярные сайты должны взаимодействовать в основном через инфракрасный сигналы: сообщения, которые могут проходить через жировую ткань, например миелин, но будет заблокирован водными преградами (> 20 микрон). Этот "новый" [R] -система был предложен как альтернативный вариант сотрудничества, больше касающийся цифровые сигналы и данные требуются для продвинутого мышления- (тогда как традиционный [Система потенциалов действия и синапсов, возможно, больше справлялись бы с такими действиями, как логистика, мышечный контроль и распознавание образов который, вероятно, может справиться с использованием аналог устройства - разделение труда).[5][6][7][8][9][10][11][12]

Независимо от того, принимаете ли вы эти фактические детали, такие на основе молекул система предлагает (i) очевидные возможности для четкого кодирования, (ii) очевидное объяснение любых унаследованных поведенческих черт, (iii) значительно большее количество кодов-кандидатов, из которых можно выбрать или отбросить в дарвиновском конкурсе ; и т.д. Следовательно, это можно рассматривать как преодоление возражений Крика, по крайней мере частично.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Фернандо, Сзатмари и мужья, 2012 г.
  2. ^ Фернандо, Каришма и Сзатмари, 2008 г.
  3. ^ Фернандо, 2013
  4. ^ Фернандо, Гольдштейн и Сзатмари, 2010 г.
  5. ^ «Трэйл Р.Р. (1978/2006).« Молекулярное объяснение интеллекта, включая его рост, поддержание и сбои », Тезис, Университет Брунеля. (Интернет: 2006)» (PDF).
  6. ^ Трэйлл, Р. Р. (1999), Разум и микромеханизм. Ондвелле: Мельбурн.
  7. ^ Трэйлл, Р. Р. (2000). Физика и философия разума. Ондвелле: Мельбурн.
  8. ^ Трэйлл, Р. Р. (2008). «Мышление с помощью молекулы, синапса или того и другого? - От схемы Пиаже к выбору / редактированию нкРНК». Gen.Sci.J.
  9. ^ Ян Сунь, Ван Чао, Дай Цзяпей (2010). "Биофотоны как сигналы нейронной коммуникации продемонстрировали на месте биофотонная автография ». Photochem. Photobiol. Наука. 9 (3): 315–322. Дои:10.1039 / b9pp00125e. PMID  20221457.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  10. ^ Трэйлл Р.Р. (2011). «Связное инфракрасное излучение как логически необходимо для объяснения психологии Пиаже и нейро-микроанатомии - два независимых подтверждения выводов Гурвича и важность последовательной теории». Journal of Physics: Серия конференций. 329: 012018. Дои:10.1088/1742-6596/329/1/012018.
  11. ^ Трэйлл, Р.Р. (2012). Молекулярная основа «Схемы» Пиаже (как кода памяти): некоторые неожиданные выводы. Ондвелле: Мельбурн. (Презентация в PowerPoint: конференция Общества Жана Пиаже в Торонто)
  12. ^ «Трэйл, Р.Р. (2015).« Редукционистские модели разума и материи: но насколько верен редукционизм? »« Ондвелле: Мельбурн » (PDF).

Рекомендации

дальнейшее чтение

внешняя ссылка