Johan Dahlin
9d186a13b2
16 KiB
Introduktion till neurofysiologi_pdf
OCR Transcript
- Pages: 22
- OCR Engine: pymupdf
- Quality Score: 1.00
Page 1
EN OBJEKTIV VETENSKAPLIG STUDIE AV MÄNNISKANS NATUR INITIERADES KRING MILLENNIESKIFTET ETT PARADIGMSKIFTE INOM NEUROVETENSKAPEN SLUTMÅLET FÖR NEUROVETENSKAP ÄR ATT FÖRSTÅ MÄNNISKANS NATUR. sergei.perfiliev@gu.se Ett årligt SFN möte: 30 000 deltagare, 14,000 abstracts presenteras. SOCIETY FOR NEUROSCIENCE (SFN) Sedan starten 1969, har SFN vuxit från 500 medlemmar till fler än 42,000
Page 2
Aristoteles - Platon- Sokrates “Människan har unikt mänskliga naturliga dygder såsom förnuft och kreativitet, moraliska dygder som fromhet, rättskänsla, anständighet, självdisciplin” FÖRESTÄLLNINGAR OM MÄNNISKANS NATUR HAR FORMATS PÅ GRUNDVAL AV EN PSEUDO-VETENSKAPLIG METOD AV SJÄLVOBSERVATION CARTESIAN DUALISM (René Descartes1596 –1650) Psykiatri är en specialitet om sjukdomar i människans psyke Neurologi är en gren av medicinen som behandlar sjukdomar i nervsystemet "I THINK, THEREFORE I AM" Ett exempel på konsekvenserna av dualism inom vetenskap och medicin: Psykologi är en vetenskaplig disciplin som kretsar kring mänskligt beteende och mentala processer. “My mind, by which I am what I am, is entirely and truly distinct from my body, and may exist without it.” Neurofysiologi är en gren inom fysiologi som studerar nervsystemets funktion
Page 3
«An Essay concerning Human Understanding» «New Essays on Human Understanding Leibniz (1646 -1716) Baruch Spinoza (1632 -1677) «Tractatus de Intellectus Emendatione» («Treatise on the Emendation of the Intellect») John locke (1632 -1704) Emmanuel Kant (1724-1804) «Critique of Pure Reason» Enlightenment -17th and 18th centuries. Central to Enlightenment thought were the use and celebration of reason, the power by which humans understand the universe and improve their own condition. A Treatise of Human Nature: Being an Attempt to Introduce the Experimental Method of Reasoning into Moral Subjects David Hume (1711-1776 FILOSOFERNA LIKSTÄLLDE SINA ÅSIKTER TILL SANN KUNSKAP. SLUTSATS: DET FINNS ABSOLUTE INTE NÅGOT VETENSKAPLIGT BEVIS FÖR RÅDANDE BILD AV MÄNNISKAN SOM FÖRNUFTIG VARELSE! DET FINNS BARA EN GREKISK MYT OM DET. Drottning Kristina och Descartes Renee Decart (1596-1650) «Rules for the Direction of the Mind» Dessa filosofers huvudsakliga forskningsmetod var att postulerar icke observerbara mentala mekanismer för att förklara observerat beteende - absolut pseudovetenskapligt baserat på introspektion .
Page 4
FOLK-PSYKOLOGI- kunskap som erhållits genom icke-vetenskapliga självobservationsmetoder, och som har blivit fast etablerade i ”folksjälen” (uppfattning som numera övergivits)
- Mänskligt beteende styrs av önskningar, känslor, emotioner och tankar.
- Människan har ett intellekt /förnuft - förmåga att titta på ett problem och komma till rätta
slutsatser om vad som är sant, eller verkligt, och om hur man kan lösa problemet. RESONEMANG ÄR BEARBETNING BASERAD PÅ SYMBOLISKA REGELBASERADE BERÄKNINGAR FOLK-MODELL AV HJÄRNAN - hjärnan är som en digital dator (gammal hjärnmetaforen) Hjärna är hårdvara Mind/själ är mjukvara Det vetenskapliga samhället är infekterat med folk-psykologi – många forskare tror att hjärnan, i ordet egentligen betydelse, planerar beteende, testar olika hypoteser och förutsäger framtiden Mind/själ är mjukvara som använder en algoritm - en uppsättning väldefinierade instruktioner
Page 5
“Willed mental activity can clearly and systematically alter brain function. The exertion of wilful effort generates a physical force that has the power to change how the brain works and even its physical structure. The result is directed neuroplasticity. The cause is what I call directed mental force.” DET VETENSKAPLIGA SAMHÄLLET ÄR INFEKTERAT MED FOLK-PSYKOLOGI (2014)
Page 6
PARADIGMSKIFTE - ETT REVOLUTIONÄRT BYTE AV VETENSKAPLIGA TANKEMÖNSTER OCH FÖREBILDER
- Hjärnan är inte som en digital dator
- Alla mentala fenomen är produkter av neural aktivitet. Mentala fenomen kan inte orsaka fysiska.
- Neurala kretsar är den enda underliggande mekanismen för vilket som helst beteende från reflex till tänkande.
- Hjärnan är ett kontinuerligt modifierbart dynamiskt självorganiserande system.
- Fri vilja är en illusion (“We don’t do what we want, but we want what we do.”)
- Medvetandet genereras för sent för att vara orsaken till beteendet.
- (We are the slaves of our neural circuits) PARADIGMSKIFTE INOM NEUROVETENSKAPEN Moderna vetenskapliga fakta: upp till 80% av daglig mänsklig aktivitet går automatiskt (utan medveten kontroll), ca 98% av vår tankeverksamhet är omedveten. Are we really Homo Sapiens???! PARADIGMSKIFTE: FOLK-PSYKOLOGI: Consciousness and Reason guides human through life NEW VIEW: My brain, by which I am what I am, is dynamic selforganizing creative system, that fully controls all my behavior and entirely determines my mind, my reason and my consciousness.
Page 7
VAD STYR EGENTLIGEN VÅRT BETEENDE? “NOTHING IN BIOLOGY MAKES SENSE EXCEPT IN THE LIGHT OF EVOLUTION” Theodosius Dobzhansky Pre-scientific view of the origin of the man Scientific view - we are the product of evolution ? ? ? ? ? ? ? ? The Enigma of Reason
Page 8
Hur beräknar och kontrollerar nätverket beteendet? Den neurala kretsen producerar automatiskt en koordinerad rörelse utan programmering. Flexorreflexen och den korsade extensorreflexen är en koordinerad aktivering av flera muskler HJÄRNANS MASKINERI ÄR NEURONALA NÄTVERK Tidigt i evolutionen utvecklades Neurala nätverk och etablerades som ett universellt verktyg för kontroll av beteende Hela strukturen av en rörelse är innesluten i mönstret och styrkan hos förbindelserna mellan neuroner, därför kan rörelsen produceras automatiskt utan programmering HJÄRNAN ÄR INTE SOM EN DIGITAL DATOR ”Brain computes by making connections”
Page 9
VAD STYR EGENTLIGEN VÅRT BETEENDE? Fixed action pattern (FAP) is behaviour produced by an innate mechanism, a "hard-wired" neural network
- the entire structure of the reaction is stored and is present in the brain (Kantian a priori knowledge) Chomsky’s Universal grammar - the ability to learn grammar is hard- wired into the brain. FAPs ger en viktig läxa – komplext beteende kan kontrolleras automatiskt av ett neuralt nätverk utan någon planering Hjärnan är genetiskt utrustad med byggstenar för automatisk styrning av olika livsviktiga beteendereaktioner mating building hunting grooming parental care motor coordination face recognition and cocial communication eating empathy
Page 10
Fiktive feeding OPTOGENETIC STIMULATION
Page 11
”Each moment in time, each act of perceiving, remembering, attending, acting, changes us”. ERFARENHETSINDUCERAD PLASTICITET SKAPAR NYA BETEENDEMEKANISMER SOM ANPASSAR OSS TILL FÖRÄNDRINGAR I MILJÖN OCH SOM VÄGLEDER OSS GENOM LIVET. cabman mathematician HJÄRNANS BLODKÄRL “INCREASED GRAY MATTER DENSITY IN THE PARIETAL CORTEX OF MATHEMATICIANS: A VOXEL-BASED MORPHOMETRY STUDY (AJNR Am J Neuroradiol 28:1859–64, 2007) HUR HJÄRNAN SKAFFAR SIG NYA BETEENDEMEKANISMER? (nya nätverk) PLASTICITY IS EXPERIENCE - INDUCED Den moderna insikten - NEOKORTEX ÄR ETT PLASTISKT OCH KONTINUERLIGT MODIFIERBART SYSTEM SOM SKAPAR NYA NÄTVERK. Neocortex - 19–23 billion neurons with 1.5x1014 modifiable connections Praktisk erfarenhet inducerar neural plasticitet - Neurala nätverkens förmåga att förändras genom tillväxt och omorganisering. Kognitiva förmågor uppstår och utvecklas genom aktiv interaktion med omgivningen. Gamla föreställningar - Neokortex är ansvarig för tänkande och problemlösning.
Page 12
× HUR SKAPAR NERVCELLERNA KONNEKTIONER OCH BILDAR NÄTVERK? A neuronal connection is not like a binary switch that can be turned on or off, forming a wiring diagram Number synapses in a cubic millimeter of cortex: ~ ca 1 miljard ”Brain computes by making connections”
Page 13
ARTIFICIELLA NEURALA NÄTVERK ÄR TORFTIGA KOPIOR AV VERKLIGA NEURALA NÄTVERK Google’s artificial neural network can also make artwork sold for £40,000 $432,500 Artificial neurons, which loosely model the neurons in a biological brain. Each connection, like the synapses in a biological brain, can transmit a signal to other neurons. Tal-igenkänning, ansikts-igenkänning, måla tavlor, spela schack, skriva deckare… One cubic millimeter of cortex ~90,000 neurons, ~1 000,000,000 synapses Utan medvetande klarar AI av: sold for
Page 14
PERSONAL LIFE EXPERIENCE
Naive
neocortex
HOMO, IN POTENTIA SAPIENCE
Subcortex
FAPs
Baby
Adult
HOMO SAPIENCE
NEW BRAIN METAPHOR
The brain is alike the universe containing 100 billion stars that can be wired by evolution and by personal
experience into endless amount of meaningful constellations to control endless amount of behavioral reactions
Our brain is an imprint of the environment that we actively dealt with: the flow of experience
gradually sculpts our brain, our brain shapes our mind!
Søren Kierkegaard
YOU ARE YOUR BRAIN!
High plasticity
and interference
due to crosstalk.
CREATIVE!
Low plasticity,
no crosstalk.
NO CREATIVITY
”Livet kan bara förstås baklänges, men det måste levas framlänges.”
Page 15
FERAL CHIDREN BIRD BOY WOLF BOY Är vi förutbestämda att vara människa? Den kognitiva förmågan uppkommer och utvecklas genom aktiv interaktion med omgivningen. Denna interaktion skapar nya underliggande neuronala mekanismer för den kognitiva förmågan Erfarenhet skapar din hjärna. Din hjärna skapar ditt mind/själ
Page 16
”We behave, as we do, as a result of the properties of the neural circuitry and not as a result of any subjective feelings we may have”. NEUROVETENSKAPLIGT PERSPEKTIV: Neuronala nätverk, dvs. neuroner och synaptiska överföring mellan dem, är universella och självständiga verktyg för beteendekontroll. NEUROREDUCTIONISM: "YOU ARE NOTHING BUT A PACK OF NEURONS" “You, your joys and your sorrows, your memories and your ambitions, your sense of personal identity and free will, are in fact no more than the behavior of a vast assembly of nerve cells and their associated molecules" WHICH ARE THE NUTS AND BOLTS OF COGNITION? FOLK-PSYKOLOGI: mental arbetsyta med biologisk programvara och regelbaserade symboliska beräkningar?
Page 17
”Jag är en anständig kille, och efter en kärleksakt
kommer jag att förbli trogen hela mitt liv!”
Skit i trohet, jag gillar variation!
”Jag är så moralisk eftersom jag har många
oxytocinreceptorer i min nucleus accumbens”
“Ok, klistra in detta receptorer i min hjärna
så kommer jag också att bli en trogen man”
“The neurobiology of pair bonding” Nat
Neurosci. 2004 Oct;7(10):1048-54.
Density of oxytocin receptors in nucleus accumbens Monogamous prairie voles (a) and nonmonogamous montane voles (b)
THE NEUROBIOLOGY OF PAIR BONDING
Prairie voles
Mountane voles
"YOU ARE NOTHING BUT A PACK OF NEURONS"
HJÄRNAN ÄR EN BIOLOGISK MASKIN SOM AUTOMATISKT (DVS UTAN MEDVETANDE) GENERERAR SMART BETEENDE
Page 18
Benjamin Libet MEDVETANDET GENERERAS FÖR SENT FÖR ATT ORSAKA BETEENDET Target En kontinuerlig reflexmässig styrning av en armrörelse mot ett mål med en fördröjning på 110 ms KÄNSLAN AV MEDVETEN KONTROL ÄR EN ILLUSORISK ‘‘WE ARE DECEIVED AT EVERY LEVEL BY OUR INTROSPECTION’’ (Crick, 1994). Hur är det möjligt? “WE DON’T DO WHAT WE WANT, BUT WE WANT WHAT WE DO.” Subject Hjärnan initierar frivilliga rörelser av din arm 1 sekund innan du bestämmer dig för att göra det! Ökad spontan aktivitet av neurala representationer av vissa handlingar känns som en medveten avsikt att agera.
Page 19
“When one goes from a quiet rest state to performing a challenging arithmetic problem -
a task that demands focused cognitive effort, cerebral metabolism remains constant.”
Stream of consciousness- constant, spontaneous, uncontrollable, background flow of thoughts
Background activity is context-sensitive, spatially organized and structure reproducible
stream of neural activity which produces in our mind feeling of a stream of consciousness.
- HJÄRNAN ÄR ETT KONTINUERLIGT MODIFIERBART DYNAMISKT SJÄLVORGANISERANDE SYSTEM Most of the neural networks are never ”sleeping” – they are spontaneously active ”BRAIN IS LIKE A COOKING POT, WHICH COOKS WHATEVER YOU PUT IN IT”
- BRAIN IS NEVER AT REST - ”UNREST AT REST” KRITISK FRÅGA - OM FÖRNUFT INTE EXISTERAR OCH OM MEDVETANDET INTE STYR VÅRT BETEENDE, VAD ÄR DET DÅ SOM GÖR OSS TILL INTELLIGENTA OCH KREATIVA VARELSEN? Dynamiska system - system av element som förändras över tiden
- NEURONAL BACKGROUND ACTIVITY IS NOT A NEURAL NOISE !
Page 20
Self-organisation refers to ability of the systems to organise themselves without external direction, manipulation, or control. Emergence-the rise of novel and coherent structures, patterns and properties in complex systems. Emergent properties are new properties of the system. Only the system possesses it, but not any part of the system. Spontaneous Activity in Cultured Neuronal Networks A network of cultured hippocampal neurons grown on glass surface Belouzov–Zhabotinsky reaction two chemicals inhibit each other’s autocatalysis, resulting in striking periodic changes in colour and pattern SELF-ORGANISATION AND EMERGENCE IN DYNAMIC SYSTEMS THE BRAIN IS DYNAMIC MODIFIABLE SELF-ORGANIZING AND SELF-LEARNING CREATIVE SYSTEM Brief stimulation elicits rhythmic activity that consists of repeating motifs of specific patterns
Page 21
DOES CREATIVITY REQUIRE CONSCIOUS REASONING? It is through science that we prove, but through intuition that we discover. Henri Poincare (French mathematician, theoretical physicist, engineer, and philosopher of science) “My brain is only a receiver, in the Universe there is a core from which we obtain knowledge, strength and inspiration. I have not penetrated into the secrets of this core, but I know that it exists.” Nikola Tesla “…I am only the tool; something outside me has become audible through me.” Alfred Schnittke, composer. HJÄRNAN ÄR KAPABEL TILL ATT GENERERA INSIKTER OCH NY KUNSKAP UTAN ATT EN PERSON INSER HUR DETTA BLEV TILL!
Page 22
- Make yourself a rich and creative brain out of your ”lego set”!
- Maintain brain hygiene – do not spoil your brain by wicked mechanisms, they may never leave you alone! Remember, your brain is like a cooking pot, which cooks whatever you put in it. Our brain is an imprint of the environment that we actively have dealt with, i.e. a collection of adaptive neural circuits created by experience for better fitness. Collectively all these neural mechanisms constitute a basis for what we call Reasoning. We are the slaves of those adaptive mechanisms! There is no universal reason. Everyone is reasonable in his niсhe. Each and everyone is a unique collection of various divergent and often ambiguous adaptive neural mechanisms WHO ARE YOU AND WHY WE DO WHAT WE DO? who is the author of this lovely landscape? AT BIRTH WE ARE GRANTED A HUGE ”LEGO SET” «I am who I am because my brain is what it is» Patricia Churchland What Should We Do with Our Brain? Catherine Malabou ‘‘Humans make their own brain, but they do not know that they make it.’’ Catherine Malabou “Mans main task is to give birth to himself. The tragedy of the most people is that they die without ever being born” Erich From