¿Cómo funciona nuestro cerebro y qué sucede en él? ¿Sobre la base de qué toma decisiones una persona y cómo se condicionan? Vyacheslav Demin, candidato de ciencias físicas y matemáticas, secretario científico del complejo Kurchatov de tecnologías NBIKS del Centro Nacional de Investigación "Instituto Kurchatov", habló sobre esto en una conferencia en el centro educativo "Sirius". "Lenta.ru" publica extractos de su discurso.
Romper la brecha
El cerebro está formado por unos cien mil millones de neuronas, es decir, células nerviosas que reciben y transmiten información entre sí mediante señales eléctricas y químicas a través de procesos (dendritas y axones). Al tocar, las neuronas crean redes neuronales. El lugar de contacto se llama sinapsis. Hay alrededor de un billón de sinapsis en el cerebro (un billón es un número seguido de 15 ceros, es decir, un millón de billones). Esto significa que cada neurona tiene alrededor de 10 mil conexiones, una ilustración muy reveladora de cuán diversas y multifacéticas pueden ser las conexiones de una sola célula nerviosa. Una sustancia que ayuda a transmitir información se llama neurotransmisor. La ciencia conoce varios cientos de estas sustancias.
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Vyacheslav Demin
La comunidad científica aborda el tema del estudio del cerebro desde diferentes perspectivas. Hay neurofisiólogos que consideran procesos específicos a nivel neural, convencionalmente se les puede llamar “materialistas”. Por otro lado, hay neuropsicólogos, pueden ser llamados condicionalmente "idealistas", en el centro de su atención está el mundo de las ideas, el espacio de las funciones cognitivas superiores humanas responsables de la memoria y el pensamiento, la conciencia y subconsciencia, las emociones y la toma de decisiones, la actitud hacia uno mismo y otras personas. … Existe una brecha explicativa fundamental entre el primer enfoque y el segundo. Se estudia mediante la cognitología, una dirección científica que se ha desarrollado recientemente en la unión de la neurofisiología y la neuropsicología. Aparentemente, es la cognitología la que puede conducir a un gran avance en la creación de inteligencia artificial en primer lugar.
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Encontrar la solución óptima
¿Qué está pensando? Es una búsqueda constante de la solución óptima a los retos a los que nos enfrentamos. Como regla general, al tomar incluso la decisión más pequeña, una persona tiene varias opciones, antes de cada paso se encuentra en una bifurcación y el resultado no está predeterminado. La persona debe hacer el mejor movimiento. Es decir, cada segundo cada uno de nosotros construye un “árbol de posibilidades” en nuestra cabeza y, a veces, este árbol está increíblemente ramificado.
¿Cómo elegir el correcto, especialmente si se desconoce el algoritmo de búsqueda? El intelecto utiliza las llamadas heurísticas. Se puede utilizar un ejemplo de ajedrez para ilustrar esto. En el tablero, tal disposición de piezas es posible cuando las blancas, por ejemplo, solo tienen el rey y los peones, pero los peones están colocados de manera que no permitan que las negras pasen. La persona comprende inmediatamente que, en tales condiciones, el resultado más favorable y bastante probable del juego para las blancas es un empate.
Pero el programa de computadora Deep Thought, que luego venció al campeón mundial Garry Kasparov, consideró las situaciones exclusivamente desde un punto de vista matemático. Ella vio que el peón blanco podía tomar la torre negra, y esto conduciría a un debilitamiento notable del oponente y una mejora en la posición de los puntos. El ordenador no se dio cuenta de que con esta jugada estaba abriendo un hueco en su defensa. Como resultado, ya no podía contar con un empate, recibió un jaque mate y perdió el juego.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Posteriormente, los programadores introdujeron un algoritmo para acciones en tales situaciones en la computadora, y la máquina ya no cometió tales errores. La inteligencia natural, a diferencia de la inteligencia artificial, es capaz de sacar conclusiones de forma independiente, analizar errores y no repetirlos.
Representación del conocimiento
El segundo aspecto del pensamiento es la representación del conocimiento. Todos miramos el mundo a través del prisma de la percepción y formamos en nuestra cabeza un modelo de un proceso u objeto. Estas vistas son individuales. Y cuando pensamos, operamos con modelos y no con datos objetivos reales.
Hay un chiste famoso sobre un vaso medio lleno de agua. El optimista piensa que está medio lleno, el pesimista medio vacío. Pero también puede haber otras ideas. Por ejemplo, un programador dirá que la capacidad es el doble de la necesaria. Los datos objetivos iniciales son los mismos, pero los modelos que las personas operan sobre su base son diferentes. Como resultado, si una determinada tarea está asociada con el libro de pedidos, las soluciones pueden diferir entre sí. Es importante encontrar una representación adecuada, en la que exista un algoritmo que resuelva el problema. En otra presentación infructuosa, el problema puede resultar extremadamente difícil o completamente insoluble.
Por tanto, el pensamiento debe combinarse con el aprendizaje, es decir, la acumulación de información con posterior generalización. Puedes observar al gran maestro sin cesar, escribir y memorizar sus movimientos y luego reproducirlos. Pero eso no te enseñará a jugar al ajedrez. Por el contrario, los intentos de comprender el sistema o las tácticas del juego, que dan ideas sobre la presentación general de los problemas del ajedrez por parte de un gran maestro, eventualmente producirán resultados positivos con el tiempo y la práctica. Esto es aprender.
Tipos de pensamiento
¿Cómo se desarrolla el pensamiento de una persona? En la infancia - a través de una presentación visual y eficaz: "Vi - hice una acción". El pensamiento visual-figurativo se forma gradualmente: “Vi - recordé o presenté objetos relacionados u opciones de acciones - realicé una acción”. Los objetos individuales se reemplazan por categorías, representaciones, se modelan vínculos separados entre ellos. La siguiente etapa es el pensamiento lógico-verbal completamente abstracto, cuando para el proceso de pensar en sí ya no hay necesidad de realizar ninguna acción, todo sucede en la imaginación.
A mediados del siglo XX, el psicólogo alemán Wolfgang Keller realizó un experimento. Junto a la jaula de los monos, puso un plátano y les dio un palo a los animales. Casi de inmediato descubrieron cómo alcanzar el plátano con un palo y empujarlo hacia la jaula. Esto sucedió debido al pensamiento visual-activo: los monos tomaron un palo y experimentaron, encontrando rápidamente una solución.
Entonces la tarea se complicó: se puso más el plátano y a los monos se les dieron dos palos, de los que se podía armar uno largo. Este rompecabezas fue abrumador para la gran mayoría. Los monos estaban furiosos, pero no sabían qué hacer, saltaron alrededor de la jaula y golpearon los barrotes con un palo.
Los más inteligentes se sentaron, pensaron y después de un rato entendieron qué hacer. Este momento de transición al pensamiento visual-figurativo se llama "cambio de gestalt": el mono detuvo acciones activas, pero caóticas e ineficaces, y comenzó a pensar. En otras palabras, un pensamiento es una "acción restringida", es decir, una acción transferida a la imaginación.
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Foto: Depositphotos
Así surge el pensamiento universal: si el algoritmo elegido no encaja, el cerebro busca una nueva idea y nuevas conexiones posibles, recorre el "árbol de posibilidades" hasta encontrar una opción adecuada. La solución encontrada luego afecta el entorno externo (su banana) y va (posiblemente junto con la nueva representación encontrada) a la base de conocimientos, enriqueciendo la experiencia personal.
Las emociones juegan un papel importante en el pensamiento universal. Modulan el objetivo, lo modifican. Imagínese un robot que va a completar una tarea. De repente, todo comienza a explotar adelante. La máquina no siente miedo, por lo que ni el objetivo ni la línea de conducta cambian. Explosión: el robot se destruye. Y la persona en su lugar intentaría salvar su vida para luego completar la tarea original.
Dónde se procesa la información
La primera tarea del cerebro es el reconocimiento de patrones. ¿Qué sucede si ves, digamos, la cara de una persona? La información entra en la pupila y se proyecta en la retina. La señal se transmite a la corteza visual primaria. Se ubica más cerca de la parte posterior de la cabeza y se encarga de reconocer solo los objetos geométricos más simples, como, por ejemplo, líneas con diferentes ángulos de inclinación. La información se filtra y se transmite a la corteza visual secundaria, donde se reconocen patrones más complejos, por ejemplo, semicírculos.
Además, la información procesada se transmite a la región temporal de la corteza cerebral (esta es la llamada vía ventral para procesar información visual), donde se reconocen elementos tan simples como la nariz, el ojo y el oído. ¿Como sucedió esto? Hay neuronas que solo responden a la nariz, hay neuronas que solo responden al ojo, etc. Al mismo tiempo, hay neuronas sin especialización especial y pueden responder tanto a la nariz como al ojo.
Como resultado, la actividad de todo el conjunto de estas células se transmite a la corteza orbitofrontal en los lóbulos frontales. Allí, la imagen se junta y reconoce la cara como un todo. A medida que avanza, la información se comprime, cada vez que es codificada por un número menor de neuronas, parece que se archiva. En los lóbulos anteriores del cerebro, se codifica el almacén de varias imágenes de alto nivel, con las que finalmente opera una persona.
El cerebro no es independiente en sus acciones. Es conducido por el tálamo, un órgano pareado que termina en el mesencéfalo desde la médula espinal. En el tálamo, los hilos se unen a cada sección de la corteza. Tirando de ellos, activa aquellas u otras áreas que actualmente son responsables de la solución óptima al problema actual.
Pero incluso el director no es independiente. El tálamo está controlado por los llamados núcleos basales (ganglios). Las neuronas clave de estos núcleos dependen en gran medida de la dopamina, un neurotransmisor que causa placer agudo en los seres humanos.
Todos somos adictos a la dopamina, por muy triste que sea admitirlo, los núcleos basales quieren mucha dopamina todo el tiempo. Pero se destaca en respuesta al valor subjetivo de una decisión particular de la que es responsable una determinada área de la corteza.
Cerebro humano
Imagen: Diomedia
Si el valor de activar una sección de la corteza es alto, es decir, esta decisión es supuestamente óptima para nosotros en la situación actual, entonces se liberará más dopamina y experimentaremos alegría. ¿Qué determina el valor? Primero, nuestra experiencia. Un niño pequeño tiene una experiencia mínima y se regocija en casi todo en el mundo, cualquier cubo. Al ser curioso, una persona prueba diferentes opciones, refuerza aquellas que aportan beneficios subjetivos y, en consecuencia, libera dopamina, y evita aquellas que, por el contrario, provocan sensaciones desagradables o dolorosas. A medida que madura y gana experiencia, el nivel de valor aumenta.
En segundo lugar, el valor está determinado por las emociones (y no solo las positivas): cuanto más brillantes son, mayor es el valor. Por lo tanto, sigue otro regulador neurofisiológico: las áreas del cerebro responsables de las emociones (amígdalas, hipocampo, lóbulos anterior y temporal de la corteza, y otros).
Resulta que el cerebro, en el proceso de encontrar la solución óptima a la tarea que tiene ante sí, funciona como un sistema autorregulador. Por un lado, utiliza el conocimiento de la experiencia (es decir, de las partes correspondientes de la corteza), por otro lado, sopesa estas decisiones a expensas del sistema de experiencia emocional (incluidas estas y otras partes de la corteza y los órganos del sistema límbico del cerebro). Todo esto es recogido por los núcleos basales, ya través del tálamo, se da el "visto bueno" para activar el área de la corteza que trae la mayor recompensa a las neuronas dopaminérgicas en las estructuras basales y otras del cerebro.
Cerebelo
El cerebelo juega un papel muy importante. Se cree que es responsable de la coordinación de movimientos, el sentido del equilibrio y el equilibrio. Pero se sabe que en el cerebelo, que representa solo alrededor del 10 por ciento del volumen del cerebro, por alguna razón hay aproximadamente el doble de neuronas que en el resto del cerebro: 70 mil millones contra 30. ¿Es realmente que se necesitan tantas células nerviosas solo para coordinar movimientos?
Los científicos recién han comenzado a comprender que el cerebelo es responsable no solo de los movimientos, sino en general de todos los automatismos, incluidas las "acciones restringidas", patrones de respuestas mentales de la base de conocimientos. Por ejemplo, para un atleta entrenado, no será difícil para un atleta entrenado realizar una voltereta hacia atrás con un tornillo de 360 grados. Lo hará sin dudarlo, porque su cerebelo extraerá información del almacenamiento en el momento adecuado, el cerebro recibirá los comandos necesarios y el cuerpo realizará este elemento acrobático automáticamente. El deportista prácticamente no piensa, su subconsciente está funcionando.
Lo mismo parece ser el caso de otros automatismos, por ejemplo, con el habla. Una persona piensa en imágenes superiores y el cerebelo mismo decide la mejor manera de revestirlo con un medio de comunicación. Al mismo tiempo, por supuesto, están involucrados centros de procesamiento del habla establecidos de manera confiable en la corteza cerebral, pero en estrecha conexión con el cerebelo, que ofrece continuamente soluciones listas para el automatismo y / o corrige los errores que surgen inevitablemente de acuerdo con ellos.
