1

1

Biopsychologia

Biopsychologia

22.1 Wprowadzenie

22.1 Wprowadzenie

Holistyczna reprezentacja przedmiotu, a nie zbiór wrażeń cząstkowych

Holistyczna reprezentacja przedmiotu, a nie zbiór wrażeń cząstkowych

postrzegamy. Świadomość jest przejawem działania mózgu.

postrzegamy. Świadomość jest przejawem działania mózgu.

22.2. Sposoby scalania cech podstawowych w jednoznaczą reprezentację

22.2. Sposoby scalania cech podstawowych w jednoznaczą reprezentację

bodźca

bodźca

Mózg składa się z wielu wyspecjalizowanych systemów neuronowych, których

Mózg składa się z wielu wyspecjalizowanych systemów neuronowych, których

wewnętrzna struktura też jest oparta na modułowym sposobie opracowania

wewnętrzna struktura też jest oparta na modułowym sposobie opracowania

informacji.

informacji.

Na początku procesu percepcji bodźce sensoryczne są rozkładane na

Na początku procesu percepcji bodźce sensoryczne są rozkładane na

elementarna komponenty, z których można złożyć nie tylko pierwotny wzorzec,

elementarna komponenty, z których można złożyć nie tylko pierwotny wzorzec,

ale również wiele innych konstrukcji.

ale również wiele innych konstrukcji.

Problem grupowania/scalania i wiele hipotetycznych rozwiązań. Jak to jest, że

Problem grupowania/scalania i wiele hipotetycznych rozwiązań. Jak to jest, że

info przetwarzane jako poszczególne komponenty oddzielnie postrzegane są w

info przetwarzane jako poszczególne komponenty oddzielnie postrzegane są w

konsekwencji holistycznie. Np. przez poziom jednostek gnostycznych, przez

konsekwencji holistycznie. Np. przez poziom jednostek gnostycznych, przez

synchronizację lub przez reflektor uwagi!!! (przydałoby się to umieć

synchronizację lub przez reflektor uwagi!!! (przydałoby się to umieć

wytłumaczyć). Ta z synchronizacji mówi, że wszystkie detektory cech, reagujące

wytłumaczyć). Ta z synchronizacji mówi, że wszystkie detektory cech, reagujące

na określony bodziec w polu widzenia, synchronizują swoje wyładowania z

na określony bodziec w polu widzenia, synchronizują swoje wyładowania z

dokładnością do kilku milisekund. Równocześnie, wzajemnej desynchronizacji

dokładnością do kilku milisekund. Równocześnie, wzajemnej desynchronizacji

ulegałaby aktywność komórek kodujących cechy różnych bodźców. Jest to

ulegałaby aktywność komórek kodujących cechy różnych bodźców. Jest to

rozwinięcie teorii Hebba, według której reprezentacja bodźca umiejscowiona

rozwinięcie teorii Hebba, według której reprezentacja bodźca umiejscowiona

jest w zespole komórek rozproszonych pod względem lokalizacji, ale

jest w zespole komórek rozproszonych pod względem lokalizacji, ale

działających razem, dzięki sieci aktywnych połączeń synaptycznych.

działających razem, dzięki sieci aktywnych połączeń synaptycznych.

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

mechanizmów działania mózgu

mechanizmów działania mózgu

2

2

Biopsychologia

Biopsychologia

Wszystkie hipotezy scalania wywodzą się od dawnych teorii asocjacyjnych,

Wszystkie hipotezy scalania wywodzą się od dawnych teorii asocjacyjnych,

które zakładały, że percepcje skomplikowanych bodźców są kombinacją

które zakładały, że percepcje skomplikowanych bodźców są kombinacją

elementarnych doznań zmysłowych.

elementarnych doznań zmysłowych.

22.3. Podstawowe mechanizmy składania linii

22.3. Podstawowe mechanizmy składania linii

Komórki pierwdzorzędowej kory wzrokowej, uczestniczące w analizie kształtu

Komórki pierwdzorzędowej kory wzrokowej, uczestniczące w analizie kształtu

bodźca mają postać pałeczek. Bodźcem, który najlepiej pobudza daną komórkę,

bodźca mają postać pałeczek. Bodźcem, który najlepiej pobudza daną komórkę,

jest podłużny przedmiot, umiejscowiony pod określonym kątem w polu

jest podłużny przedmiot, umiejscowiony pod określonym kątem w polu

widzenia. Takie pola recepcyjne są wynikiem konwergencji punktowych,

widzenia. Takie pola recepcyjne są wynikiem konwergencji punktowych,

koncentrycznych pól recepcyjnych neuronów niższego rzędu. Te kom.reagują

koncentrycznych pól recepcyjnych neuronów niższego rzędu. Te kom.reagują

zgodnie z hipotezą synchronizacji impulsowej.

zgodnie z hipotezą synchronizacji impulsowej.

Korelacja aktywności może stanowić podstawę dynamicznego scalania grupy

Korelacja aktywności może stanowić podstawę dynamicznego scalania grupy

neuronów w funkcjonalny zespół kom.typu hebbowskiego. Wspólne cechy

neuronów w funkcjonalny zespół kom.typu hebbowskiego. Wspólne cechy

bodźców, takie jak ciągłość czy jednoczesny ruch elementów składowych,

bodźców, takie jak ciągłość czy jednoczesny ruch elementów składowych,

mogą być podstawą synchronizacji aktywności komórek w korze wzrokowej.

mogą być podstawą synchronizacji aktywności komórek w korze wzrokowej.

Liczna grupa neuronów o nakładających się polach recepcyjnych i podobnych

Liczna grupa neuronów o nakładających się polach recepcyjnych i podobnych

odpowiedziach na niezależne bodźce jest, potencjalnie, niejednorodna

odpowiedziach na niezależne bodźce jest, potencjalnie, niejednorodna

funkcjonalnie. Koherentna aktywność (przejawiająca się koincydencją impulsów

funkcjonalnie. Koherentna aktywność (przejawiająca się koincydencją impulsów

czynnościowych) może więc być tym czynnikiem, który wyróżnia w dużej liczbie

czynnościowych) może więc być tym czynnikiem, który wyróżnia w dużej liczbie

komórek zespoły neuronów związane z okręślonym bodźcem.

komórek zespoły neuronów związane z okręślonym bodźcem.

Sąsiednie elementy obrazu mają tendencje do łączenia się wzdłuż pozornie

Sąsiednie elementy obrazu mają tendencje do łączenia się wzdłuż pozornie

łączącej je krzywej wtedy, gdy ich orientacja w przestrzeni nie zmienia się zbyt

łączącej je krzywej wtedy, gdy ich orientacja w przestrzeni nie zmienia się zbyt

gwałtownie. Są to asocjacje automatyczne, które powstają dzięki połączeniom

gwałtownie. Są to asocjacje automatyczne, które powstają dzięki połączeniom

na wstępujących szlakach mózgu.

na wstępujących szlakach mózgu.

sd

sd

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

mechanizmów działania mózgu

mechanizmów działania mózgu

3

3

Biopsychologia

Biopsychologia

22.4 Udział połączeń poziomych i zwrotnych w integracji

22.4 Udział połączeń poziomych i zwrotnych w integracji

Zgodnie z hipotezą Hebba, z chwilą integracji zespołu komórkowego

Zgodnie z hipotezą Hebba, z chwilą integracji zespołu komórkowego

pobudzenie ogarnia jednocześnie wszystkie należące do niego

pobudzenie ogarnia jednocześnie wszystkie należące do niego

neurony, również te, których pola recepcyjne nie są już aktualnie

neurony, również te, których pola recepcyjne nie są już aktualnie

stymulowane przez bodziec.

stymulowane przez bodziec.

Oprócz połączeń zwrotnych między kolejnymi poziomami układu

Oprócz połączeń zwrotnych między kolejnymi poziomami układu

wzrokowego, poszczególne okolice kory wzrokowej wyspecjalizowane

wzrokowego, poszczególne okolice kory wzrokowej wyspecjalizowane

w analizie określonch aspektów bodźca posiadają liczne połączenia

w analizie określonch aspektów bodźca posiadają liczne połączenia

wzajemne.

wzajemne.

Komórki różnych okolic układu wzrokowego mogą synchronizować

Komórki różnych okolic układu wzrokowego mogą synchronizować

swoją aktywność czynościową.

swoją aktywność czynościową.

Synchronizacja wyładowń komórek należących do różnych systemów

Synchronizacja wyładowń komórek należących do różnych systemów

w mózgu, np. kom. Kory czuciowej i ruchowej, a nawet wzrokowej i

w mózgu, np. kom. Kory czuciowej i ruchowej, a nawet wzrokowej i

ruchowej.

ruchowej.

22.5 Rola aktywności oscylacyjnej w mechanizmie synchronizacji

22.5 Rola aktywności oscylacyjnej w mechanizmie synchronizacji

Wiemy już, że synchronizacja aktywności czynnościowej może być

Wiemy już, że synchronizacja aktywności czynnościowej może być

mechanizmem, dzięki któremu wiele neuronów położonych w różnych

mechanizmem, dzięki któremu wiele neuronów położonych w różnych

częściach mózgu łączy się czasowo w funkcjonalny zespół typu

częściach mózgu łączy się czasowo w funkcjonalny zespół typu

hebbowskiego.

hebbowskiego.

Oscylacje mogą synchronizować również aktywność sieci z

Oscylacje mogą synchronizować również aktywność sieci z

wielosynaptycznymi łańcuchami neuronowymi oraz takich, w których

wielosynaptycznymi łańcuchami neuronowymi oraz takich, w których

opóźnienia wewnętrzne między kolejnymi elementami znacznie się

opóźnienia wewnętrzne między kolejnymi elementami znacznie się

różnią.

różnią.

Gdyby dane wskazujące na udział oscylacji w synchronizacji

Gdyby dane wskazujące na udział oscylacji w synchronizacji

aktywności neuronowej potwierdziły się, mogłoby to wskazywać na

aktywności neuronowej potwierdziły się, mogłoby to wskazywać na

ich rolę w organizowaniu dynamicznych zespołów komórkowych typu

ich rolę w organizowaniu dynamicznych zespołów komórkowych typu

hebbowskiego.

hebbowskiego.

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

mechanizmów działania mózgu

mechanizmów działania mózgu

4

4

Biopsychologia

Biopsychologia

22.6 Właściwości dynamiczne połączeń międzykomórkowych.

22.6 Właściwości dynamiczne połączeń międzykomórkowych.

Hebb sądził, że zespoły komórkowe łączą się w funkcjonalne grupy w zależności od aktyalnych

Hebb sądził, że zespoły komórkowe łączą się w funkcjonalne grupy w zależności od aktyalnych

potrzeb „obliczeniowych” mózgu. Dowiedziono, że funkcjonalne związki między neuronami ulegają

potrzeb „obliczeniowych” mózgu. Dowiedziono, że funkcjonalne związki między neuronami ulegają

zmianom w zależności od tych czynników.

zmianom w zależności od tych czynników.

Oddziaływania między neuronami, choć oparte na bazie istniejących połączeń anatomicznych,

Oddziaływania między neuronami, choć oparte na bazie istniejących połączeń anatomicznych,

ulegają stałym zmianom w zależności od konfiguracji oddziałujących bodźców, aktualnego

ulegają stałym zmianom w zależności od konfiguracji oddziałujących bodźców, aktualnego

behawioralnego stanu zwierzęcia lub poziomu wzbudzenia.

behawioralnego stanu zwierzęcia lub poziomu wzbudzenia.

W mózgu zwierząt można zarejestrować grupy neutonów o silnie skorelowanej aktywności, której

W mózgu zwierząt można zarejestrować grupy neutonów o silnie skorelowanej aktywności, której

wzorzec zmienia się bardzo szybko.

wzorzec zmienia się bardzo szybko.

Istotne znaczenie w pracy mózgu ma jednoczesne pobudzanie dużych zespołów komórkowych.

Istotne znaczenie w pracy mózgu ma jednoczesne pobudzanie dużych zespołów komórkowych.

Synchronizacja w zespole może być wywołana przez aktywność oscylacyjną.

Synchronizacja w zespole może być wywołana przez aktywność oscylacyjną.

Zmiany połączeń funkcjonalnych wewnątrz zespołów komórkowych następują bardzo szybko.

Zmiany połączeń funkcjonalnych wewnątrz zespołów komórkowych następują bardzo szybko.

22.7 Zależność percepcji od kontekstu

22.7 Zależność percepcji od kontekstu

Kod neuronalny dla wyższych czynności nerwowych opiera się na koherentnej aktywności grup

Kod neuronalny dla wyższych czynności nerwowych opiera się na koherentnej aktywności grup

komórek nerwowych. Spoiwem łączącym takie grupy w zespoły mogą być nie tylko trwałe

komórek nerwowych. Spoiwem łączącym takie grupy w zespoły mogą być nie tylko trwałe

połączenia anatomiczne o ustalonej dużej wadze synaptycznej, ale również dynamicznie

połączenia anatomiczne o ustalonej dużej wadze synaptycznej, ale również dynamicznie

zmieniający się poziom korelacji aktywności neuronalnej, oparty na dodatkowych mechanizmach

zmieniający się poziom korelacji aktywności neuronalnej, oparty na dodatkowych mechanizmach

modulacyjnych.

modulacyjnych.

Korelacja czynności między komórkami w korze mózgu jest zależna od charakteru bodźca oraz od

Korelacja czynności między komórkami w korze mózgu jest zależna od charakteru bodźca oraz od

kontekstu behawioralnego, w jakim jest on postrzegany.

kontekstu behawioralnego, w jakim jest on postrzegany.

Oprócz strukturalnej sieci połączeń, w działającym mózgu tworzą się ciągle dynamiczne połączenia

Oprócz strukturalnej sieci połączeń, w działającym mózgu tworzą się ciągle dynamiczne połączenia

funkcjonalne.

funkcjonalne.

Każdy neuron w korze łączy się z tysiącami innych. Pobudzenie neurony wymaga

Każdy neuron w korze łączy się z tysiącami innych. Pobudzenie neurony wymaga

zsynchronizowanego działania określonej liczby aktywnych wejść. Na świadomą percepcję składa

zsynchronizowanego działania określonej liczby aktywnych wejść. Na świadomą percepcję składa

się aktywacja kory pochodząca z wejścia sensorycznego, które wnosi do zespołu komórkowego

się aktywacja kory pochodząca z wejścia sensorycznego, które wnosi do zespołu komórkowego

chwilowe określenie elementów treściowych bodźca oraz ukł. Modulacyjnych, które zapewniają

chwilowe określenie elementów treściowych bodźca oraz ukł. Modulacyjnych, które zapewniają

możliwość koniunkcji tych elementarnych wrażeń w czasie.

możliwość koniunkcji tych elementarnych wrażeń w czasie.

Dynamiczna reorganizacja struktur mózgowych!

Dynamiczna reorganizacja struktur mózgowych!

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

mechanizmów działania mózgu

mechanizmów działania mózgu

5

5

Biopsychologia

Biopsychologia

22.8 Rola uwagi w procesach integracji

22.8 Rola uwagi w procesach integracji

Rywalizaacja między obrazkami przekazywanymi z tego samego fragm.pola widzenia, przez

Rywalizaacja między obrazkami przekazywanymi z tego samego fragm.pola widzenia, przez

oddzielne szlaki wzrokowe, z obu siatkówek do kory.

oddzielne szlaki wzrokowe, z obu siatkówek do kory.

Treisman stwierdziła, że proces percepcji można podzielić na trzy etapy: a) ukł.wzrokowy koduje

Treisman stwierdziła, że proces percepcji można podzielić na trzy etapy: a) ukł.wzrokowy koduje

automatycznie obraz pola widzenia według podstawowego karalogu cech, do których zalicza się

automatycznie obraz pola widzenia według podstawowego karalogu cech, do których zalicza się

kolor, wielkość, kontrast, orientację, krzywiznę, zakończenia lub zamkniętość linii, ruch i odległość.

kolor, wielkość, kontrast, orientację, krzywiznę, zakończenia lub zamkniętość linii, ruch i odległość.

B) ukierunkowana uwaga charakteryzuje drugi etap rozpoznania. Jej wzbudzenie jest wywoływane

B) ukierunkowana uwaga charakteryzuje drugi etap rozpoznania. Jej wzbudzenie jest wywoływane

obecnością którejkolwiek z cech podstawowych i powoduje przeszukanie specjalnej „mapy

obecnością którejkolwiek z cech podstawowych i powoduje przeszukanie specjalnej „mapy

integracji przestrzennej”, znajdującej się na wyższym poziomie przetwarzania. Reflektor uwagi

integracji przestrzennej”, znajdującej się na wyższym poziomie przetwarzania. Reflektor uwagi

lokalizuje i scala wszystkie cechy bodźca obecne w oświetlonym miejscu mapy integracji, dizęki

lokalizuje i scala wszystkie cechy bodźca obecne w oświetlonym miejscu mapy integracji, dizęki

konwergencji informacji lokalnych z właściwych map elementarnych. Uwaga jako mechanizm

konwergencji informacji lokalnych z właściwych map elementarnych. Uwaga jako mechanizm

pozwalający na ciągłe uaktualnianie świadomej percepcji. Oscylacje i badania na kotach...

pozwalający na ciągłe uaktualnianie świadomej percepcji. Oscylacje i badania na kotach...

Paczki aktywności oscylacyjnej w paśmie beta mogą być poszukiwanym nośnikiem (reflektorem)

Paczki aktywności oscylacyjnej w paśmie beta mogą być poszukiwanym nośnikiem (reflektorem)

uwagi w układzie wzrokowym.

uwagi w układzie wzrokowym.

22.9 Teoria gnostyczna

22.9 Teoria gnostyczna

Twarze ludzkie stanowią dla nas szczególny rodzaj bodźca rozpoznawany natychmiast, w sposób

Twarze ludzkie stanowią dla nas szczególny rodzaj bodźca rozpoznawany natychmiast, w sposób

prawie automatyczny.

prawie automatyczny.

W okolicy skroniowej dolnej znajdują się grupy komórek reagujące specyficznie na bodźce o stopniu

W okolicy skroniowej dolnej znajdują się grupy komórek reagujące specyficznie na bodźce o stopniu

skomplikowania znacznie większym niż opisywane w poprzednich podrozdziałach. Te kom.mają

skomplikowania znacznie większym niż opisywane w poprzednich podrozdziałach. Te kom.mają

bardzo duże pole recepcyjne i reagują intensywnie niezależnie od miejsca pobudzenia. Również

bardzo duże pole recepcyjne i reagują intensywnie niezależnie od miejsca pobudzenia. Również

percepcja twarzy wymaga jednoczesnego pobudzenia co najmniej kilku komórek o różnej specyfice

percepcja twarzy wymaga jednoczesnego pobudzenia co najmniej kilku komórek o różnej specyfice

pól recepcyjnych i położonych prawdopodobnie w różnych, asocjacyjnych polach wzrokowych.

pól recepcyjnych i położonych prawdopodobnie w różnych, asocjacyjnych polach wzrokowych.

Okolica skroniowa dolna stanowi ostatnie piętro w kanalae wzrokowym odpowiedzialnym za

Okolica skroniowa dolna stanowi ostatnie piętro w kanalae wzrokowym odpowiedzialnym za

widzenie kształtu. Rozgałęzia się to też do struktur limbicznych- kontrola percepcji i utrwalania się

widzenie kształtu. Rozgałęzia się to też do struktur limbicznych- kontrola percepcji i utrwalania się

wzrokowych śladów pamięciowych.

wzrokowych śladów pamięciowych.

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

mechanizmów działania mózgu

mechanizmów działania mózgu

6

6

Biopsychologia

Biopsychologia

22.10 Mózg jako filtr rzeczywistości

22.10 Mózg jako filtr rzeczywistości

Strumień info ze środ.powoduje zmiany aktywności prawie wszystkich

Strumień info ze środ.powoduje zmiany aktywności prawie wszystkich

systemów mózgu. Mechanizmy integrujące dążą do synchronizacji tego

systemów mózgu. Mechanizmy integrujące dążą do synchronizacji tego

pobudzenia przez anatomiczną strukturę sieci i dynamiczne połączenia.

pobudzenia przez anatomiczną strukturę sieci i dynamiczne połączenia.

Najlepiej opisuje to

Najlepiej opisuje to

teoria kontrolowanego chaosu

teoria kontrolowanego chaosu

– aktywność mózgu

– aktywność mózgu

ciągle ewoluuje, wytwarzając nieustannie nowe stany samowzbudzenia.

ciągle ewoluuje, wytwarzając nieustannie nowe stany samowzbudzenia.

Badania na królikach. Powrót do bodźca kontrolnego (powietrza) nie przywraca

Badania na królikach. Powrót do bodźca kontrolnego (powietrza) nie przywraca

pierwotnej mapy aktywności. Wzorzec pobudzenia kory nie jest więc prostym

pierwotnej mapy aktywności. Wzorzec pobudzenia kory nie jest więc prostym

wynikiem działania bodźca sensorycznego, ale zupełnie nową mapą

wynikiem działania bodźca sensorycznego, ale zupełnie nową mapą

aktywności, zależną od doświadczenia i kontekstu, w jakim się ten bodziec

aktywności, zależną od doświadczenia i kontekstu, w jakim się ten bodziec

pojawił. Układ nerwowy zwierząt podlega nieustannej reorganizacji pod

pojawił. Układ nerwowy zwierząt podlega nieustannej reorganizacji pod

wpływem doświadczeń percepcyjnych.

wpływem doświadczeń percepcyjnych.

Neuroinformatycy szacują, że tylko malutka część info trafiająca do nas

Neuroinformatycy szacują, że tylko malutka część info trafiająca do nas

kierowana jest do naszej świadomości. Taki sposób działania mózgu implikuje,

kierowana jest do naszej świadomości. Taki sposób działania mózgu implikuje,

że nigdy nie zobaczymy obiektywnego, nie przefiltrowanego przez własny

że nigdy nie zobaczymy obiektywnego, nie przefiltrowanego przez własny

mózg, świata.

mózg, świata.

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

R.22 W poszukiwaniu integracyjnych

mechanizmów działania mózgu

mechanizmów działania mózgu