Oavsett hur hårt de försöker kommer neurovetenskapsmän och kognitiva psykologer aldrig i hjärnan att hitta en kopia av Beethovens femte symfoni eller en kopia av ord, bilder, grammatikregler eller någon annan yttre stimulans. Den mänskliga hjärnan är naturligtvis inte bokstavligen tom. Men det innehåller inte de flesta saker som människor tycker att det borde - det innehåller inte ens så enkla föremål som "minnen".
Våra missuppfattningar om hjärnan har djupa historiska rötter, men uppfinningen av datorn på 1940-talet förvirrade oss särskilt. I mer än ett halvt sekel har psykologer, lingvister, neurofysiologer och andra forskare av mänskligt beteende sagt att den mänskliga hjärnan fungerar som en dator.
För att förstå ytans ytlighet, låt oss låtsas att hjärnan är ett barn. Tack vare evolutionen kommer nyfödda människor, som nyfödda av alla andra däggdjursarter, in i denna värld redo för effektiv interaktion med den. Barnets vision är oskarp, men han ägnar särskild uppmärksamhet åt ansikten och kan snabbt känna igen moders ansikte. Han föredrar ljudet av röst framför andra ljud, han kan skilja ett grundläggande talljud från ett annat. Vi är utan tvekan byggda med social interaktion i åtanke.
Ett friskt nyfött har mer än ett dussin reflexer - färdiga svar på vissa stimuli; de behövs för överlevnad. Barnet vänder huvudet i riktning mot den som kittlar hans kind och suger på vad som kommer in i munnen. Han håller andan när han är nedsänkt i vatten. Han tar tag i sakerna som faller i hans händer, så hårda att han nästan hänger på dem. Det kanske viktigaste är att spädbarn förekommer i denna värld med mycket kraftfulla inlärningsmekanismer som gör att de snabbt kan förändras så att de kan interagera med världen med ökad effektivitet, även om den här världen inte är densamma som den de mötte. deras avlägsna förfäder.
Känslor, reflexer och inlärningsmekanismer är allt vi börjar med, och i själva verket finns det en hel del av dessa saker när du tänker på det. Om vi inte hade någon av dessa möjligheter från födseln, skulle det vara mycket svårare för oss att överleva.
Men det finns också det vi inte föddes med: information, data, regler, programvara, kunskap, lexikon, representationer, algoritmer, program, modeller, minnen, bilder, bearbetning, subroutiner, kodare och avkodare, symboler och buffertar - designelement som gör att digitala datorer kan bete sig på något sätt som är sanna. Vi är inte bara födda med det - vi utvecklar det inte i oss själva. Aldrig.
Vi lagrar inte ord eller regler som säger hur vi använder dem. Vi skapar inte visuella projiceringar av stimuli, vi lagrar dem inte i den kortvariga minnesbufferten, och efter det överför vi dem inte till det långsiktiga minneslagret. Vi extraherar inte information eller bilder och ord från minnesregistren. Datorer gör detta, men inte organismer.
Datorer behandlar bokstavligen information - siffror, bokstäver, ord, formler, bilder. Informationen måste inledningsvis kodas till ett format som kan användas av datorer, vilket innebär att den måste representeras som sådana och nollor ("bitar"), som samlas i små block ("byte"). På min dator, där varje byte innehåller 8 bitar, står några av dem för bokstaven "K", andra för bokstaven O och andra för bokstaven T. Således bildar alla dessa byte ordet "CAT". En enda bild - säg, en bild av min katt Henry på skrivbordet - representeras av en specialritning av en miljon sådana byte ("en megabyte"), definierad av specialtecken som säger datorn att det är ett fotografi, inte ett ord.
Kampanjvideo:
Datorer flyttar bokstavligen dessa teckningar från plats till plats i de olika fysiska lagringsutrymmen som tilldelats inom de elektroniska komponenterna. Ibland kopierar de ritningarna, och ibland ändrar de dem på olika sätt - säg när vi korrigerar ett misstag i ett dokument eller retuscherar ett fotografi. Reglerna som en dator följer för att flytta, kopiera eller manipulera dessa lager av data lagras också inuti datorn. De sammansatta regeluppsättningarna kallas "program" eller "algoritmer." En grupp algoritmer som arbetar tillsammans för att hjälpa oss göra något (som att köpa lager eller söka efter data online) kallas en "applikation".
Jag ber om ursäkt för denna introduktion till datorns värld, men jag måste göra det mycket tydligt för dig: datorer fungerar faktiskt på den symboliska sidan av vår värld. De lagrar och hämtar verkligen. De bearbetar verkligen. De har fysiska minnen. De är verkligen algoritmdrivna i allt de gör, utan undantag.
Å andra sidan gör inte människor det - de gjorde aldrig och de kommer aldrig. Med detta i åtanke skulle jag vilja fråga: varför talar så många forskare om vår mentala hälsa som om vi är datorer?
I sin bok In Our Own Image (2015) beskriver expert på artificiell intelligens George Zarkadakis sex olika metaforer som människor har använt under de senaste två årtusendena för att beskriva mänsklig intelligens.
I det allra första, bibliska, skapades människor av lera och lera, som sedan en intelligent Gud förgav med sin själ, "förklarade" vårt intellekt - åtminstone grammatiskt.
Uppfinningen av hydraulteknik under 300-talet f. Kr. ledde till popularisering av hydrauliska modeller av mänsklig intelligens, idén att olika vätskor i vår kropp - den så kallade. "Kroppsvätskor" - har både fysisk och mental funktion att göra. Metaforen har bevarats i över 16 århundraden och har använts i medicinsk praxis hela denna tid.
Vid 1500-talet utvecklades automatiska mekanismer drivna av fjädrar och växlar; de inspirerade äntligen dagens ledande tänkare, till exempel René Descartes, att anta att människor är komplexa maskiner. På 1600-talet föreslog den brittiska filosofen Thomas Hobbes att tänkandet uppstod från mekaniska vibrationer i hjärnan. I början av 1700-talet hade upptäckter inom elektricitet och kemi lett till nya teorier om mänsklig intelligens - och återigen var de metaforiska. I mitten av det århundradet jämförde den tyska fysikern Hermann von Helmholtz, inspirerad av framsteg inom kommunikation, hjärnan med telegrafen.
Varje metafor återspeglade de mest avancerade idéerna från eran som födde den. Som du kan förvänta dig, nästan i början av datortekniken, på 40-talet av förra seklet, jämfördes hjärnan med en dator i principen om drift, med rollen som lagring ges till hjärnan själv, och rollen som programvara - till våra tankar. En landmärkehändelse som startade det som nu kallas "kognitiv vetenskap" var publiceringen av boken av psykologen George Miller "Språk och kommunikation" (1951). Miller föreslog att den mentala världen kan studeras med hjälp av begrepp om information, beräkning och språkliga teorier.
Detta tankesätt uttrycktes slutligen i den lilla boken Computer and the Brain (1958), där matematikern John von Neumann kategoriskt säger att det mänskliga nervsystemets funktion är "främst digital." Även om han medgav att väldigt lite faktiskt var känt vid den tiden om den roll hjärnan spelar i tänkande och minne, drog han paralleller efter paralleller mellan dagens dators datorer och den mänskliga hjärnans.
Drivet av efterföljande framsteg inom datateknologi och hjärnforskning, liksom en ambitiös tvärvetenskaplig strävan att förstå arten av den gradvisa utvecklingen av mänsklig intelligens, har idén att människor, liksom datorer, är informationsprocessorer förankrad i människors sinnen. Idag omfattar detta område tusentals studier, förbrukar miljarder dollar i finansiering och har genererat ett stort antal litteratur, bestående av både tekniska och andra artiklar och böcker. Ray Kurzweils bok How to Create a Mind (2013) illustrerar denna punkt genom att spekulera i hjärnans "algoritmer", hur hjärnan "bearbetar data" och till och med dess ytliga likhet med integrerade kretsar och deras strukturer.
Metaforen för den mänskliga hjärnan, byggd på informationsbearbetning (nedan IP-metafor, från informationsbearbetning - ungefär Newo what), dominerar för närvarande människors sinnen, både bland vanliga människor och bland forskare. I själva verket finns det ingen diskurs om rimligt mänskligt beteende som skulle äga rum utan användning av denna metafor, liksom om det faktum att sådana diskurser inte kunde uppstå i vissa epoker och inom en viss kultur utan hänvisningar till andar och gudar. Giltigheten av metaforen för informationsbehandling i den moderna världen valideras vanligtvis utan problem.
Men IP-metaforen är bara en av många, det är bara en berättelse vi berättar för att känna till något vi inte förstår själva. Och som alla tidigare metaforer kommer den här säkert att kasseras vid någon tidpunkt - ersatt av antingen en annan metafor eller sann kunskap.
För lite över ett år sedan, när jag besökte en av världens mest prestigefyllda forskningsinstitut, utmanade jag forskare att förklara intelligent mänskligt beteende utan hänvisning till någon aspekt av IP-metaforen för informationsbearbetning. De kunde inte göra det, och när jag artigt tog upp det igen i en efterföljande e-postkorrespondens, månader senare kunde de fortfarande inte erbjuda någonting. De förstod vad problemet var och nekade inte uppgiften. Men de kunde inte erbjuda ett alternativ. Med andra ord, IP-metaforen fastnade på oss. Det belastar vårt tänkande med ord och idéer så allvarliga att vi har svårt att försöka förstå dem.
IP-metaforens falska logik är tillräckligt enkel för att ange. Det bygger på ett felaktigt argument med två rimliga antaganden och en falsk slutsats. Smart antagande nr 1: Alla datorer kan bete sig intelligent. Ljudantagande nr 2: Alla datorer är informationsprocessorer. Falsk slutsats: alla objekt som kan intelligent aktivitet är informationsprocessorer.
Formell terminologi åt sidan, idén att människor är informationsprocessorer bara för att datorer är så låta dumma, och när IP-metaforen en dag slutligen blir föråldrad, när den slutligen överges, kommer den nästan säkert att ses av historiker på det sättet., som vi nu tittar på uttalanden om människans hydrauliska eller mekaniska karaktär.
Om denna metafor är så dum, varför styr den fortfarande våra sinnen? Vad är det som håller oss tillbaka från att kasta den åt sidan som onödig, på samma sätt som vi kastar en gren som blockerar vår väg? Finns det ett sätt att förstå mänsklig intelligens utan att förlita sig på fiktiva kryckor? Och vad kostar det att använda detta stöd så länge? Trots allt har denna metafor inspirerat författare och tänkare att göra en enorm mängd forskning inom en mängd olika vetenskapsområden under årtionden. Till vilken kostnad?
I en klassrumssession som jag har undervisat flera gånger genom åren börjar jag med att välja en volontär för att rita en dollarräkning på tavlan.”Mer detaljer,” säger jag. När han är klar täcker jag teckningen med ett papper, tar ut en räkning ur plånboken, limmar den på brädet och ber eleven upprepa uppgiften. När han eller hon är klar tar jag bort pappersarket från den första ritningen och sedan kommer klassen att kommentera skillnaderna.
Kanske har du aldrig sett en demonstration som denna, eller kanske du kan ha problem med att presentera resultatet, så jag bad Ginny Hyun, en av praktikanterna vid institutet där jag forskar, att göra två ritningar. Här är en ritning från minnet (notera metaforen).
Och här är teckningen hon gjorde med sedeln.
Ginny var lika förvånad över fallets resultat som du kan vara, men det är inte ovanligt. Som ni ser är ritningen utan stöd av räkningen fruktansvärd jämfört med den som dragits ur urvalet, trots att Ginny har sett dollarräkningen tusentals gånger.
Så vad händer? Har vi inte en "idé" om hur en dollarräkning ser ut, "laddad" i hjärnans "minnesregister"? Kan vi inte bara "extrahera" den därifrån och använda den för att skapa vår ritning?
Naturligtvis inte, och till och med tusentals år av neurovetenskaplig forskning kommer inte att hjälpa till att upptäcka idén om formen på en dollarräkning lagrad i den mänskliga hjärnan helt enkelt för att den inte är där.
En betydande kropp av hjärnforskning visar att i verkligheten är många och ibland stora delar av hjärnan ofta involverade i till synes triviala minnesuppgifter. När en person upplever starka känslor kan miljoner nervceller aktiveras i hjärnan. År 2016 genomförde neurofysiologen vid University of Toronto Brian Levine och kollegor en studie med överlevande av planolyckor, som drog slutsatsen att händelserna i kraschen bidrog till ökad nervaktivitet i amygdala, medial temporell lob, främre och bakre mittlinjen och även i den visuella cortexen för passagerare”.
Idén som framförts av ett antal forskare att specifika minnen på något sätt lagras i enskilda neuroner är absurd; För den delen väcker detta antagande bara frågan om minne till en ännu mer komplex nivå: hur och var, i slutändan, registreras minne i cellen?
Så vad händer när Ginny drar en dollarräkning utan att använda ett prov? Om Ginny aldrig har sett en räkning tidigare, kommer hennes första teckning förmodligen inte att likna det andra. Det faktum att hon hade sett dollarräkningar innan på något sätt förändrade henne. I själva verket förändrades hennes hjärna så att hon kunde visualisera en räkning - som i huvudsak motsvarar - åtminstone delvis - för att återuppleva känslan av ögonkontakt med räkningen.
Skillnaden mellan de två skisserna påminner oss om att visualisering av något (som är processen för att återskapa ögonkontakt med det som inte längre är framför våra ögon) är mycket mindre exakt än om vi faktiskt skulle se något. Det är därför vi är så mycket bättre på att lära oss än att komma ihåg. När vi återproducerar något i minnet (från det latinska "igen", och producerar - "för att skapa"), måste vi försöka igen att uppleva kollisionen med objektet eller fenomenet; Men när vi lär oss något, måste vi bara vara medvetna om det faktum att vi redan tidigare hade erfarenhet av subjektiv uppfattning av detta objekt eller fenomen.
Kanske har du något att invända mot detta bevis. Ginny hade sett dollarräkningar tidigare, men hon gjorde inget medvetet försök att "memorera" detaljerna. Du kan hävda att om hon gjorde det, kan hon kunna rita en andra bild utan att använda dollarräkningen. Trots detta lagrades ingen bild av sedeln på något sätt i Ginnys hjärna. Hon blev bara mer beredd att måla henne i detalj, precis som genom övningen blir pianisten mer skicklig på att utföra pianokonserter utan att behöva ladda en kopia av noterna.
Från detta enkla experiment kan vi börja bygga grunden för en metaforfri teori om intellektuellt mänskligt beteende - en av de teorierna om att hjärnan inte är helt tom, men åtminstone fri från bördan med IP-metaforer.
När vi rör oss genom livet utsätts vi för många händelser som händer oss. Tre typer av erfarenheter bör noteras speciellt: 1) vi observerar vad som händer runt oss (hur andra människor uppför sig, ljudet av musik, instruktioner riktade till oss, ord på sidor, bilder på skärmar); 2) vi är mottagliga för en kombination av mindre incitament (till exempel sirener) och viktiga incitament (uppkomsten av polisbilar); 3) vi straffas eller belönas för att vi uppträder på ett visst sätt.
Vi blir mer effektiva om vi förändras enligt denna erfarenhet - om vi nu kan berätta en dikt eller sjunga en låt, om vi kan följa anvisningarna som ges till oss, om vi svarar på mindre stimuli och viktiga, om vi försöker att inte bete oss på det sättet, att straffas, och oftare uppträder vi på ett sådant sätt att vi får en belöning.
Trots de vilseledande rubrikerna har ingen den svagaste idén om vilka förändringar som inträffar i hjärnan efter att vi lär oss att sjunga en sång eller lära oss en dikt. Varken sånger eller dikter laddades emellertid i våra hjärnor. Det förändrades bara på ett ordnat sätt så att vi nu kan sjunga en låt eller recitera en dikt om vissa villkor är uppfyllda. När vi blir ombedda att spela, varken sången eller diktet "extraheras" från någon plats i hjärnan, precis som rörelserna på mina fingrar inte "extraheras" när jag stöter på bordet. Vi sjunger eller berättar, och vi behöver ingen extraktion.
För några år sedan frågade jag Eric Kandel, en neurolog vid Columbia University som vann Nobelpriset för att identifiera några av de kemiska förändringarna som inträffar i neutronsynapserna från Aplysia (havssnigel) efter det lärde sig - hur länge. enligt hans åsikt kommer det att gå innan vi förstår mekanismen för hur mänskligt minne fungerar. Han svarade snabbt, "Hundra år." Jag tänkte inte fråga honom om han trodde att IP-metaforen bromsar neurovetenskapens framsteg, men vissa neurovetenskapsmän börjar verkligen tänka på det otänkbara, nämligen att denna metafor inte är så nödvändig.
Ett antal kognitiva forskare - särskilt Anthony Chemero från University of Cincinnati, författare till 2009-boken Radical Embodied Cognitive Science - avvisar nu helt tanken att den mänskliga hjärnan fungerar som en dator. Den populära tron är att vi, liksom datorer, föreställer världen genom att göra beräkningar på dess mentala bilder, men Chemero och andra forskare beskriver ett annat sätt att förstå tankeprocessen - de definierar den som en direkt interaktion mellan organismer och deras värld.
Mitt favoritexempel, som illustrerar den enorma skillnaden mellan IP-metoden och vad vissa kallar en "anti-representativ" bild av människokroppen, innehåller två olika förklaringar av hur en basebollspelare kan fånga en flygande boll, ges av Michael McBeath, nu på Arizona State University, och kollegor, i en artikel publicerad 1995 i Science. Enligt IP-metoden måste spelaren formulera en grov uppskattning av de olika initiala förhållandena för bollens flygning - slagkraft, banvinkel osv. - och sedan skapa och analysera en intern modell av banan som bollen troligen kommer att följa, varefter den måste använda denna modell för att kontinuerligt vägleda och korrigera rörelser som syftar till avlyssning av bollen i tid.
Allt skulle vara bra och underbart om vi fungerade på samma sätt som datorer, men McBeath och hans kollegor gav en enklare förklaring: för att fånga bollen, behöver spelaren bara fortsätta att röra sig på ett sådant sätt att ständigt bibehålla en visuell koppling till huvudbasen och miljön. utrymme (tekniskt hålla sig till en "linjär optisk väg"). Det kan låta komplicerat, men i verkligheten är det extremt enkelt och innebär inga beräkningar, framställningar eller algoritmer.
Två blivande psykologprofessorer från UK City University of Leeds - Andrew Wilson och Sabrina Golonka - rankar baseballexemplet bland andra som kan uppfattas utanför IP-metoden. Under åren har de skrivit på sina bloggar om vad de själva kallar "en mer sammanhängande, naturaliserad strategi för den vetenskapliga studien av mänskligt beteende … i strid med den dominerande kognitiva neurologiska strategin." Men denna metod är långt ifrån grunden för en separat rörelse; de flesta kognitivister avvisar fortfarande kritik och håller sig vid IP-metaforen, och några av världens mest inflytelserika tänkare har gjort stora förutsägelser om mänsklighetens framtid som är beroende av metaforens verklighet.
En förutsägelse - gjord av bland annat futuristen Kurzweil, fysikern Stephen Hawking och neurovetenskapsmannen Randall Cohen - är att eftersom det mänskliga medvetandet ska fungera som datorprogram, kommer det snart att vara möjligt att ladda det mänskliga sinnet i en maskin, varigenom vi kommer att ha ett oändligt kraftfullt intellekt och möjligen kommer vi att förvärva odödlighet. Denna teori var basen för den dystopiska filmen Supremacy, med Johnny Depp i huvudrollen, som spelar en Kurzweil-liknande forskare vars sinne har laddats upp på Internet - med allvarliga konsekvenser för mänskligheten.
Lyckligtvis, eftersom IP-metaforen inte på något sätt är korrekt, behöver vi aldrig oroa oss för att det mänskliga sinnet blir galen i cyberspace, och vi kan aldrig uppnå odödlighet genom att ladda upp den någonstans. Anledningen till detta är inte bara bristen på medveten programvara i hjärnan; problemet är djupare - låt oss kalla det problemet med unikhet - som låter både inspirerande och deprimerande.
Eftersom varken minnesbanker eller stimulans "representationer" finns i hjärnan, och eftersom allt som krävs av oss att fungera i världen är hjärnförändringar som ett resultat av vår erfarenhet, finns det ingen anledning att tro att en och samma erfarenhet förändrar var och en av oss på samma sätt. Om du och jag deltar i samma konsert, kommer förändringarna som sker i min hjärna vid ljudet från Beethovens symfoni nr 5 nästan säkert att skilja sig från de som sker i din hjärna. Dessa förändringar, oavsett vad de än är, byggs på grundval av en unik neural struktur som redan finns, och som var och en har utvecklats under ditt livs liv full av unika upplevelser.
Som Sir Frederick Bartlett visade i sin bok Remembering (1932), är det därför som inga två personer någonsin kommer att upprepa berättelsen de hör på samma sätt, och med tiden kommer deras berättelser att bli mer och mer olika från varandra. Ingen "kopia" av historien skapas; snarare förändras varje individ efter att ha hört en berättelse till viss del - tillräckligt för att bli frågad om berättelsen senare (i vissa fall, dagar, månader eller till och med år efter att Bartlett först läste berättelsen för dem) - de kommer att kunna återuppleva till viss del de ögonblick då de lyssnade på berättelsen, även om de inte är så exakta (se den första bilden av dollarräkningen ovan.)
Jag tycker att detta är inspirerande eftersom det betyder att var och en av oss verkligen är unik - inte bara i vår genetiska kod, utan även i hur våra hjärnor förändras över tid. Det är också deprimerande eftersom det gör neurovetenskapens skrämmande uppgift nästan över fantasin. För var och en av de dagliga upplevelserna kan den ordnade förändringen involvera tusentals, miljoner nervceller eller till och med hela hjärnan, eftersom förändringsprocessen är olika för varje enskild hjärna.
För att göra saken värre, även om vi hade förmågan att ta en stillbild av alla 86 miljarder nervceller i hjärnan och sedan simulera tillståndet för dessa neuroner med hjälp av en dator, skulle den expansiva mallen inte fungera för något utanför hjärnan där den ursprungligen skapades. Detta är kanske den mest monsterrika effekten som IP-metaforen har haft på vår förståelse av människokroppens funktion. Medan datorer lagrar exakta kopior av information - kopior som kan förbli oförändrade under lång tid, även om datorn själv var avslagen, stöder våra hjärnor bara intelligens medan vi lever. Vi har inga på / av-knappar. Antingen fortsätter hjärnan sin aktivitet, eller så försvinner vi. Som neurovetenskapsmannen Stephen Rose noterade i sin bok 2005 The Future of the Brain från 2005,En ögonblicksbild av hjärnans nuvarande tillstånd kan också vara meningslös om vi inte känner hela hjärnans ägarhistoria - kanske till och med detaljerna i den sociala miljö där han eller hon växte upp.
Tänk på hur komplicerat problemet är. För att åtminstone förstå grunderna i hur hjärnan stöder mänsklig intelligens kan vi behöva ta reda på det nuvarande tillståndet för alla 86 miljarder nervceller och deras 100 biljoner skärningspunktar, inte bara den olika styrkan som de är kopplade till, utan också hur hjärnaktiviteten stödjer systemintegritet. Lägg till detta unikheten hos varje hjärna, delvis skapad av det unika i varje människas livsväg, och Kandels förutsägelse börjar verka för optimistisk. (I en ny redaktionskolumn från The New York Times föreslog neurovetenskapsmannen Kenneth Miller att det skulle ta "århundraden" att ta reda på grundläggande neurala förbindelser.)
Under tiden spenderas enorma summor pengar på hjärnforskning baserad på ofta felaktiga idéer och ouppfyllda löften. Det mest oroliga fallet med neurologisk forskning som gick fel dokumenterades i en nyligen publicerad Scientific American-rapport. Det handlade om 1,3 miljarder dollar tilldelat projektet "Human Brain" som lanserades av Europeiska unionen 2013. Övertygad av den karismatiska Henry Markram att han skulle kunna simulera den mänskliga hjärnan på en superdator 2023, och att en sådan modell skulle göra ett genombrott i behandlingen av Alzheimers och andra störningar, finansierade EU-myndigheterna projektet utan att bokstavligen införa några begränsningar. Mindre än två år senare förvandlades projektet till en hjärnvridare och Markram ombads att avgå.
Vi är levande organismer, inte datorer. Hantera det. Låt oss fortsätta att försöka förstå oss själva, men samtidigt bli av med onödig intellektuell börda. IP-metaforen har funnits i ett halvt sekel, vilket ger en liten upptäckt. Det är dags att trycka på DELETE-knappen.
Robert Epstein
Översättningen genomfördes av NewWhat-projektet.