Kinezjologia, wykład 3

PRZETWARZANIE INFORMACJI

Umysł

Przypomnienie: produkt uwagi

1. Wiedza, przypisana poszczególnym podnietom czuciowym (lub ich zestawom) bądź wydobyta z pamięci (memory).

2. Hierarchia poszczególnych porcji wiedzy, które następnie będą przetwarzane w umyśle (mind).

Przypomnienie: rodzaje wiedzy

dane (data) – pewna ilość wiedzy nieuporządkowanej.

informacja (information) – pewna ilość wiedzy uporządkowanej.

komunikat (communiqué) – ilość informacji dostatecznie duża, by uruchomić proces wytwarzania odpowiedzi.

Narzędzia przetwarzania wiedzy w umyśle

• inteligencja,

• intuicja,

• instynkt.

Inteligencja

Inteligencja (intelligence) – zdolność istot żywych do przetwarzania komunikatu według ściśle określonych, uprzednio znanych reguł, w celu wypracowania odpowiedzi.

Intuicja

Intuicja (intuition) – zdolność istot żywych do odgadywania brakującej części komunikatu w przypadku, gdy informacja jest niepełna dla rozwiązania danego zadania (co jest sytuacją zwyczajną w codziennej praktyce), by po utworzeniu owego komunikatu umożliwić wypracowanie odpowiedzi z wykorzystaniem inteligencji.

Komentarz

Wniosek: Komunikat jest zwykle złożony częściowo z wiedzy pewnej, częściowo zaś – z odgadniętej. Jeżeli owo odgadnięcie jest trafne, to inteligencja może wypracować właściwe rozwiązanie; jeśli nie jest trafne, to inteligencja zajmie się przetwarzaniem informacji błędnej i wyprowadzi nas na manowce.

Instynkt

Instynkt (instinct) – częściowo wrodzone, częściowo nabyte skłonności do poszukiwania brakującej informacji lub sposobów jej przetwarzania (intuicja) bądź wykorzystania znanej pełnej informacji (komunikatu) i w pełni znanych sposobów jej przetwarzania.

Komentarz

Działanie inteligencji możemy porównać do matematycznej interpolacji.

Działanie intuicji możemy porównać do matematycznej ekstrapolacji.

Instynkt wyznacza kursy, jakimi pożegluje instynkt i intuicja.

Niemal zawsze wszystkie te trzy mechanizmy przetwarzania informacji działają równocześnie i współpracują ze sobą.

Geniusz

Optymalne dla danego (zwykle złożonego) zadania połączenie instynktu (gdzie szukać niezbędnej informacji), intuicji (jak znajdować brakującą informację) i inteligencji (jak wykorzystywać posiadaną i odnalezioną informację do rozwiązania zadania) nosi nazwę „geniusz” (genius).

Wgląd (olśnienie)

Jeżeli geniuszowi towarzyszy jeszcze błyskawiczna szybkość, wówczas określa się go jako wgląd lub olśnienie (insight).

Jak działa wgląd?

Zdjęcie 1 !!!!!!!

Inteligencja płynna i skrystalizowana wg Raymonda Cattella

• inteligencja płynna (fluid intelligence) – zdolność do szybkiego znajdowania właściwych rozwiązań zadań nieznanych.

• inteligencja skrystalizowana (crystallized intelligence) – zdolność do bardzo sprawnego rozwiązywania zadań z dziedziny znanej.

Inteligencja płynna i skrystalizowana

Zdjęcie 2 !!!!!!

Komentarz

Psychologowie nie zdefiniowali jednoznacznie pojęcia „inteligencja”. W świetle naszych definicji pojęć „inteligencja”, „intuicja” i „instynkt” należy postrzegać „inteligencję płynną” i „inteligencję skrystalizowaną” jako skutek wspólnego działania inteligencji, intuicji i instynktu, z przewagą intuicji (inteligencja płynna), lub inteligencji (inteligencja skrystalizowana).

Miękkie podbrzusze inteligencji

Logika, bo jak wykazał już w 1931 roku największy bodaj logik XX wieku, Kurt Gödel, nie jest ona niezawodnym narzędziem odwzorowywania rzeczywistości i może nas niekiedy wyprowadzać na manowce.

Twierdzenie Kurta Gödla

Najprostsze (chyba) sformułowanie:

Krótko mówiąc, Gödel wykazał, że pojęcie dowodliwość jest słabsze niż pojęcie prawda niezależnie od tego, jaki zastosujemy system pewników.

Douglas Hofstadter

Twierdzenie Kurta Gödla

Czyli:

Mogą istnieć takie najprawdziwsze prawdy, których udowodnić nijak się nie da.

Innymi słowy, solidna i poprawna logika – będąca wszak jądrem inteligencji – może równie dobrze służyć mądrości, jak i głupocie.

Działanie inteligencji

Załóżmy, że mamy porcje informacji A, B, C i D.

U jednego człowieka uwaga szereguje je: A, C, D; B już się nie mieści.

Z tego inteligentnie można zbudować np. skok wzwyż.

U drugiego człowieka uwaga szereguje je: D, A; B i C już się nie mieszczą.

Z tego inteligentnie można zbudować np. schodzenie ze schodów.

PRZETWARZANIE INFORMACJI

Rozwaga

Produkt wyjściowy umysłu – racjonalny wzorzec odpowiedzi

Produkt działania umysłu – gotowy wzorzec sterowania zachowaniem (również ruchowym) – czyli odpowiedź – w trybie sprzężenia prostego.

Uwaga: ze względu na zjawisko porcjowania, również sterowanie w trybie sprzężenia zwrotnego jest w istocie ciągiem sprzężeń prostych, po których następuje informacja zwrotna ze środowiska wykorzystywana do utworzenia następnego sprzężenia prostego.

Problem

Konkretną odpowiedź wypracowaną rozumowo w umyśle, mimo posiadania dostatecznych zasobów energii, umiejętności i motywacji, nie zawsze należy wykonać, np. z powodów kulturowych. Ocenę celowości działania wykonuje następny człon systemu przetwarzania informacji: rozwaga (prudence).

Stosując przewidywanie wynikające z doświadczenia wybiórczo wzmacnia lub tłumi (niekiedy do zera) ową rozumowo wypracowaną odpowiedź.

Wniosek:

Jednym z ważnych „składników” rozwagi jest motywacja wykonawcza, która ustala końcowe natężenie wykonania danej czynności.

Wzorce ruchów

Kiedy już wiadomo – od motywacji wykonawczej – jak należy wykonać odpowiedź ruchową, nadchodzi czas na określenie, jakiego użyć narzędzia, czyli wzorca ruchu:

• odruchu (rutyna),

• nawyku (schemat),

• dowolnej odpowiedzi czuciowo-ruchowej (swoisty program ruchowy).

Przewidywane skutki

Ostatnim pod-procesem procesu przetwarzania informacji jest określenie przewidywanych skutków ruchu.

W tym celu ustrój wytwarza kopie eferentne, które zostaną omówione później.

WYKONANIE ODPOWIEDZI

Mięśnie

I nareszcie…,

Po ustaleniu hierarchii informacji do przetwarzania przez uwagę, ustaleniu natężenia działania umysłu przez motywację, wypracowania w umyśle stosownej odpowiedzi oraz wybiórczym jej wzmocnieniu i wyborze stosownego wzorca ruchów przez rozwagę zostaje utworzony odpowiedni zestaw podniet ruchowych, które pobudzają odpowiednie mięśnie wytwarzające siłę i/lub ruch.

PODSUMOWANIE

Po kolei idzie to tak:

1. Odbiór bodźca i wytworzenie podniety czuciowej - narządy zmysłów (receptory),

2. Przypisanie podniecie czuciowej swoistej wiedzy i nadanie jej określonej wagi – uwaga,

3. Wstępne ustawienie natężenia przetwarzania informacji – motywacja pobudkowa,

4. Wypracowanie odpowiedzi i wybiórcze wzmocnienie odpowiedzi, inteligencja, intuicja, instynkt – umysł,

5. Wstępne ustawienie natężenia wykonania (motywacja wykonawcza) i wybór wzorca ruchów – rozwaga,

6. Utworzenie kopii eferentnych („dokumentacja” ruchu).

7. Wykonanie odpowiedzi – narządy wykonawcze (efektory).

SYSTEM STEROWANIA RUCHAMI –
TEORIA N.A. BERNSZTEJNA

„Drabinka Bernsztejna”

Motto:

Nic nie jest tak proste, jak się wydaje.

komandor Edward Murphy

komentarz:

Ale jeśli się popracuje głową, to może okazać się prostsze.

dr Wacław Petryński

Giganci nauki – poprzednicy Bernsztejna

Jean Baptiste Lamarck (1744-1829) i „chęć posiadania narządu”,

Karol Robert Darwin (1809-1882), „O powstawaniu gatunków”,

Ernst Haeckel (1834-1919), prawo biogenetyczne.

Rozwój różnych tkanek u człowieka

Zdjęcie 3 !!!!!!

Co z tego wynika?

Jeżeli przyjąć prawo biogenetyczne Haeckla, to w rozwoju osobniczym powtarzamy niejako rozwój gatunkowy, czyli:

• najpierw rozwija się tkanka nerwowa: czujniki (zdolności postrzegania) i procesor (rozpoznawanie i przetwarzanie informacji); dzięki temu istota żywa rozpoznaje zadania do wykonania,

• potem rozwijają się narządy wykonawcze, aby wykonać to zadanie.

• Czyli:

• po pierwsze: staruszek Jean Baptiste Lamarck wcale nie był taki śmieszny,

• po wtóre: za utrwalenie zmian w rozwoju gatunkowym odpowiada Karol Darwin.

Grafik uporządkowań strukturalnych

Zdjęcie 4 !!!!!!!

Dwa filary ewolucji – dostosowanie i niezmienność

• W skali milionów lat – rozwój gatunkowy,

• W skali dziesiątków lat – rozwój osobniczy,

• W skali miesięcy i lat – uczenie się,

• W skali minut i sekund – doraźne zachowanie.

Grafik uporządkowań strukturalnych; ruchy i umiejętności

Zdjęcie 5 !!!!!!

Źródła teorii Bernsztejna

Analiza rozwoju w toku ewolucji biologicznej:

• postrzegania (narządy zmysłów),

• tworzenia i przetwarzania informacji (mózg),

• sterowania zachowaniem (neurofizjologia),

• wykonywania czynności ruchowych (fizjologia i biomechanika).

w kontekście zdolności ruchowych.

Analogia komputerowa

W swych zaraniach cybernetyka czerpała wzorce z biologii tworząc znacznie uproszczone odwzorowania procesów biologicznych.

Zastosujmy procedurę odwrotną: wykorzystajmy powszechnie znane, proste układy cybernetyczne, by łatwiej opisać złożone systemy przetwarzania informacji w biologii.

W komputerze mamy sprzęt i oprogramowanie. Na to drugie składają się:

BIOS – czyli program dzięki któremu komputer może obsługiwać sam siebie,

System operacyjny – czyli program dzięki któremu komputer może obsługiwać inne programy,

Programy użytkowe – czyli programy, które umożliwiają rozwiązywanie określonych zadań.

Teoria Bernsztejna: anatomia i neurofizjologia

Zdjecie 6 !!!!!!!

Teoria Bernsztejna: ruch

Zdjęcie 7 !!!!!!

Teoria Bernsztejna: cybernetyka

Zdjęcie 8 !!!!!!!!

Teoria Bernsztejna: SYSTEM, „drabinka Bernsztejna”

Zdjęcie 9 !!!!!!

Ruch i mózg: żachwa

Ruch jako czynnik wymuszający przetwarzanie informacji:

• Żachwa – formalnie strunowiec.

• W młodym wieku ma strunę grzbietową i zwoje nerwowe pełniące funkcje mózgu.

• Kiedy osiada i przestaje się ruszać – wchłania swój własny mózg i zostawia tylko kilka zwojów niezbędnych do filtrowania pokarmu.

Teoria Bernsztejna; poziom A

Poziom A – napięcie mięśniowe;

Ośrodek odpowiedzialny w ośrodkowym układzie nerwowym: twór siatkowaty, jądra czerwienne.

Teoria Bernsztejna; poziom B

Poziom B – synergie mięśniowe;

Ośrodek odpowiedzialny w ośrodkowym układzie nerwowym: gałka blada.

Teoria Bernsztejna; poziom C

Poziom C – ruchy w przestrzeni (własnego ciała i innych przedmiotów);

Ośrodek odpowiedzialny w ośrodkowym układzie nerwowym: prążkowie (poziom C1, ruchy całego ciała) i kora mózgowa (poziom C2, ruchy przedmiotów).

Teoria Bernsztejna; poziom D

Poziom D – SWOISTE, celowe i świadome czynności ruchowe;

Ośrodek odpowiedzialny w ośrodkowym układzie nerwowym: kora mózgowa.

Teoria Bernsztejna; poziom E

Poziom E – OGÓLNE, świadome czynności ruchowe;

Ośrodek odpowiedzialny w ośrodkowym układzie nerwowym: kora mózgowa.

Teoria Bernsztejna zusammen do kupy

Zdjęcie 10 !!!!!!!

System piramidowy i pozapiramidowy

System piramidowy – pola ruchowej kory mózgu i drogi korowo-rdzeniowe i korowo-motoneuronalne; zarządza czynnościami dowolnymi.

System pozapiramidowy – ośrodki podkorowe i ich drogi nerwowe; zarządza czynnościami automatycznymi i półautomatycznymi.

Komentarz

System pozapiramidowy może samodzielnie wytwarzać ruch, natomiast system piramidowy musi to czynić za pośrednictwem systemu pozapiramidowego; z narządami wykonawczymi oba te systemy łączy tzw. wspólna droga końcowa.

Schemat neurofizjologiczny

Uwaga!

Bodźce i podniety czuciowe nie są w istocie nośnikami informacji.

Informacja tkwi w ośrodkowym układzie nerwowym, a podniety czuciowe jedynie ją wywołują.

A skąd informacja bierze się w ośrodkowym układzie nerwowym?

Już na przełomie XIX i XX wieku brytyjski uczony Edward Heron Allen stwierdził, że zachowania niektórych istot jednokomórkowych spełniają wszystkie kryteria wszelkich znanych wówczas definicji pojęcia inteligencja.

Skoro jakąś inteligencją dysponuje jednokomórkowiec, to niewątpliwie ma ją również noworodek.

Ponadto, zgodnie z podstawową zasadą konstruktywizmu, istota żywa potrafi na podstawie odebranych danych tworzyć nowe informacje (wyjście poza dostarczoną informację, Jerome S. Bruner).

Czyli…

Nowa informacja jest nieustannie tworzona w systemie przetwarzania danych u człowieka (a także innych istot żywych), podstawowymi „wywoływaczami” informacji w ośrodkowym układzie nerwowym są zaś podniety czuciowe. Istnieje kilka różnych rodzajów takich „wywoływaczy”.

Rodzaje podniet

Podniety czuciowe są ściśle powiązane z bodźcami, pod wpływem których powstały.

Z podnietami czuciowymi wiążą się metody przetwarzania informacji wywołanej przez nie.

Rodzaj podniety czuciowej, typ wywoływanej przez nią informacji i metody przetwarzania owej informacji określa się wspólną nazwą „modalności” (bodźców, podniet czuciowych itp.).

„Wywoływacze” informacji: poziom A

Na poziomie A „wywoływaczami” informacji są interoceptywne (wewnątrzpochodne) podniety czuciowe.

Ich pojemność informacyjna jest znikoma, a metody ich przetwarzania – prymitywne (ale szybkie i niezawodne).

„Wywoływacze” informacji: poziom B

Na poziomie B „wywołaczami” informacji są kontaktceptywne (zewnątrzpochodne i kontaktowe) podniety czuciowe.

Ich pojemność informacyjna jest niewielka, a metody ich przetwarzania – proste.

„Wywoływacze” informacji: poziom C

Na poziomie C wywoływaczami informacji są syntezy czuciowe, czyli zestawy uzupełniających się podniet czuciowych pochodzących od różnych narządów zmysłów, tworzące swoiste obrazy.

Pojemność informacyjna syntez czuciowych jest umiarkowana, a metody ich przetwarzania – dość złożone (na tym poziomie pojawia się elementarne postrzeganie czasu).

„Wywoływacze” informacji: poziom D

Na poziomie D wywoływaczami informacji są słowa-znaki, będące oderwanymi od bezpośrednich bodźców odwzorowaniami konkretnej informacji (desygnatu).

Ich pojemność informacyjna jest wielka, a metody ich przetwarzania – bardzo złożone (uwzględniające pełne postrzeganie czasu).

„Wywoływacze” informacji: poziom E

Na poziomie E wywoływaczami informacji są słowa-symbole, będące oderwanymi od bezpośrednich bodźców, uogólnionymi odwzorowaniami konkretnej informacji (desygnatu).

Ich pojemność informacyjna jest ogromna, a metody ich przetwarzania – nadzwyczaj złożone (uwzględniające postrzeganie czasu jako plastycznego, czyli dowolnie kształtowanego czynnika postrzegania).

Teoria Bernsztejna po ludzku

Poziom A – poziom „czucia w rękach”; napięcie mięśniowe, tło wszystkich teł; interoceptory.

Poziom B – poziom harmonii ruchów; odruchy; kontaktceptory.

Poziom C – poziom „miary w oku”; nawyki; teleceptory.

Poziom D – poziom „poziom ruchowego zdrowego rozsądku”; dowolne czynności czuciowo-ruchowe; nie „swoich” ma receptorów.

Poziom E – poziom „fantazji ruchowej”; oderwana od rzeczywistości wyobraźnia ruchowa; nie ma „swoich” receptorów.

Teoria Bernsztejna: twór sterujący

Teoria Bernsztejna: za co odpowiada?

Teoria Bernsztejna: co wywołuje informację?

Teoria Bernsztejna: jak się obchodzi z czasem?

Teoria Bernsztejna: jak steruje?

Teoria Bernsztejna: jaki wzorzec sterowania stosuje?

Teoria Bernsztejna łącznie

Przykłady ruchów przypisanych do poszczególnych poziomów

A – głównie tułowiowo-szyjny: skoki narciarskie.

B – sterowanie kończynami: ruch po lądzie, a potem i w powietrzu; ewolucyjnie nawet starszy od poziomu A.

C – celowe ruchy całego ciała i przedmiotów w przestrzeni; C1 – podpoziom podkorowy, ruchy płynne; C2 – podpoziom korowy, ruchy o wyraźnym początku i końcu, celowe.

D – poziom czynności złożonych.

E – Bernsztejn oficjalnie nie przypisywał mu żadnej roli w sterowaniu ruchami.

Poziomy budowy ruchów w określonych czynnościach

• Siostra sprawnie zabandażowała chorą rękę – D/C1, B

• Narciarz zwinnie pokonał bramki slalomu – D/C1, B

• Bokser, szermierz, chirurg – D/C2, C1, B

Teoria Bernsztejna: trzy ważne zasady

1. Zasada hierarchiczności i pojęcie poziomu głównego,

2. Zasada samodzielnego działania warstw podległych (tła),

3. Zasada rozszerzania możliwości poziomu niższego wskutek rozbudowy poziomu wyższego.

Uwaga!

Ściślej mówiąc, owo rozszerzenie możliwości wynika z możliwości wykorzystania kodu właściwego dla poziomu wyższego do przetworzenia informacji właściwej dla poziomu niższego.

Przykładowo, człowiek i kot mogą patrzeć na wielką reklamę, ale kot widzi jedynie obraz (poziom C), człowiek zaś może ją przeczytać (poziom D).

Z drugiej jednak strony zdolności ściśle przypisane do poziomu C (ruchy w przestrzeni bez dalekosiężnego planowania w czasie) kot ma lepiej rozwinięte niż człowiek.

Kot i człowiek

Kot, po przecięciu szlaków nerwowych do mózgu, nie może chodzić, ale zachowuje jedną z ważnych umiejętności: kolejne ruchy przekładania łap (…)

U człowieka nawet takie ruchy wymagają jednak uruchomienia mózgu (jąder podkorowych).

Proces przejmowania sterowania przez wyższe poziomy w miarę ewolucji gatunkowej nosi nazwę „encefalizacja”.

Czyli…

U człowieka czynności z poziomu B mogą być sterowane przez wzorce ukształtowane na poziomach wyższych i „zesłane” na poziom B; stąd się bierze rozwój możliwości poziomów niższych wskutek pojawienia się poziomów wyższych (np. w rozwoju osobniczym).

Na przykład

Najwyższym poziomem sterowania u ryby jest poziom B (synergii mięśniowych); ruchy tego poziomu u ryby nie są wytrenowalne.

Człowiek posiada wyższe poziomy sterowania, więc u niego ruchy poziomu B są w pełni wytrenowalne.

Współczesna teoria systemów

System – warstwowy układ wymiany i przetwarzania informacji, zbudowany według następujących zasad:

Zasady teorii systemów

1. Zasada hierarchii warstw,

2. Zasada autonomii warstw,

3. Zasada zgodności skal.

Janusz M. Morawski

Porównajmy Bernsztejna i Morawskiego

Komentarz

Pierwsze dwie zasady Bernsztejna i teorii systemów są tożsame;

- trzecia zasada Bernsztejna wynika z uwarunkowań ewolucyjnych,

- trzecia zasada teorii systemów – z dwóch poprzednich.

Uwaga!

Z zasady zgodności skal wynika, że na każdym poziomie przetwarzania informacji u człowieka musi być stosowany inny kod i – co się z tym wiąże – inne metody tego przetwarzania.

Wniosek: Przetwarzania informacji w systemie pięciopoziomowym nie da się załatwić jednym prostym kodem zero-jedynkowym, jak w komputerze!

Mamy „drabinkę Bernsztejna”.
I co dalej?

Potraktujmy drabinkę Bernsztejna jak, sprzęt w komputerze i oprogramowanie podstawowe umożliwiające sprawną obsługę samego systemu, czyli BIOS. Czego nam brak?

- systemu operacyjnego,

- programów użytkowych.

Schemat cybernetyczny Bernsztejna (1964)

Zdjecie 11 !!!!!!!!!!!!!

Co jest do roboty?

Spróbujmy powiązać drabinkę Bernsztejna z wymogami sterowania ruchami.

Kompas w drodze

Zastosujmy zasadę zgodności skal J.M. Morawskiego (której nie ma w postaci jawnej w teorii Bernsztejna) do stworzonego przez Rosjanina systemu budowy ruchów.

I zobaczmy, co z tego wyniknie!

Przypomnijmy zasadę zgodności skal

Każda warstwa systemu ma swoisty kod wymiany, przetwarzania i przechowywania informacji, przepływu energii, skalę czasową opisywanych procesów i zjawisk itp.

Przypomnienie

W komputerze mamy sprzęt i oprogramowanie. Na to drugie składają się:

BIOS – czyli program dzięki któremu komputer może obsługiwać sam siebie,

System operacyjny – czyli program dzięki któremu komputer może obsługiwać inne programy,

Programy użytkowe – czyli programy, które umożliwiają rozwiązywanie określonych zadań.

Co powinien umieć „system operacyjny” u człowieka?

1. Odbierać bodziec i wytwarzać podnietę czuciową - narządy zmysłów (receptory),

2. Przypisywać podniecie czuciowej swoiste znaczenie i nadawać jej określoną wagę – uwaga,

3. Wstępnie ustalać natężenie przetwarzania informacji – motywacja pobudkowa,

Co powinien umieć „system operacyjny” u człowieka?

4. Wypracowywać wzorzec odpowiedzi – inteligencja, intuicja, instynkt (umysł),

5. Wybiórczo wzmacniać odpowiedź i uruchamiać ją – motywacja wykonawcza i rozwaga,

6. Wykonywać odpowiedź – narządy wykonawcze (efektory).

Macierz budowy ruchów

Utwórzmy zatem

MACIERZ BUDOWY RUCHÓW

której wierszami będą poziomy drabinki Bernsztejna, a kolumnami – kolejne procesy w sterowaniu ruchami.

Niech pełni funkcję naszego „systemu operacyjnego”.