Como nosso cérebro funciona e o que acontece nele? Com base no que uma pessoa toma decisões e como elas são condicionadas? Vyacheslav Demin, candidato de ciências físicas e matemáticas, secretário científico do complexo Kurchatov de NBIKS-tecnologias do Centro Nacional de Pesquisa "Instituto Kurchatov", falou sobre isso em uma palestra no centro educacional "Sirius". "Lenta.ru" publica trechos de seu discurso.
Romper a lacuna
O cérebro consiste em cerca de cem bilhões de neurônios, ou seja, células nervosas que recebem e transmitem informações umas às outras por meio de sinais elétricos e químicos por meio de processos (dendritos e axônios). Ao tocar, os neurônios criam redes neurais. O local de contato é chamado de sinapse. Existem cerca de um quatrilhão de sinapses no cérebro (um quatrilhão é um número seguido por 15 zeros, ou seja, um milhão de bilhões). Isso significa que cada neurônio tem cerca de 10 mil conexões - uma ilustração muito reveladora de como as conexões de apenas uma célula nervosa podem ser diversas e multifacetadas. Uma substância que ajuda a transmitir informações é chamada de neurotransmissor. A ciência conhece várias centenas dessas substâncias.
Vyacheslav Demin
A comunidade científica aborda a questão de estudar o cérebro de diferentes perspectivas. Existem neurofisiologistas que consideram processos específicos no nível neural, eles podem ser convencionalmente chamados de “materialistas”. Por outro lado, existem neuropsicólogos, eles podem ser condicionalmente chamados de "idealistas", no centro de suas atenções está o mundo das idéias, o espaço das funções cognitivas superiores humanas responsáveis pela memória e pensamento, consciência e subconsciente, emoções e tomada de decisão, atitude para consigo mesmo e outras pessoas … Há uma lacuna explicativa fundamental entre a primeira abordagem e a segunda. É estudado pela cognitologia, uma direção científica que surgiu recentemente na intersecção da neurofisiologia e da neuropsicologia. Aparentemente, é a cognitologia que pode levar a um avanço na criação da inteligência artificial em primeiro lugar.
Vídeo promocional:
Encontrar a solução ideal
O que está pensando? É uma busca constante pela solução ideal para os desafios que enfrentamos. Via de regra, ao tomar a menor decisão, a pessoa tem várias opções, antes de cada etapa ela se encontra em uma bifurcação, e o resultado não é predeterminado. A pessoa deve fazer o melhor movimento. Ou seja, a cada segundo cada um de nós constrói uma “árvore de possibilidades” em nossas cabeças, e às vezes essa árvore é incrivelmente ramificada.
Como escolher o correto, principalmente se o algoritmo de busca for desconhecido? O intelecto usa as chamadas heurísticas. Um exemplo do xadrez pode ser usado para ilustrar isso. No tabuleiro, tal arranjo de peças é possível quando as brancas, por exemplo, têm apenas o rei e os peões, mas os peões são colocados de forma que não permitam que as pretas passem. A pessoa entende imediatamente que, em tais condições, o resultado mais favorável e bastante provável do jogo para as brancas é o empate.
Já o programa de computador Deep Thought, que mais tarde derrotou o campeão mundial Garry Kasparov, considerou as situações exclusivamente do ponto de vista matemático. Ela viu que o peão branco poderia levar a torre preta, e isso levaria a um enfraquecimento perceptível do oponente e uma melhora na posição do ponto. O computador não percebeu que com esse movimento estava abrindo um buraco em sua defesa. Como resultado, ele não podia mais contar com o empate, recebeu um xeque-mate e perdeu o jogo.
Foto: Carina Johansen / NTB Scanpix / Reuters
Posteriormente, os programadores introduziram um algoritmo para ações em tais situações no computador, e a máquina não cometeu mais esses erros. A inteligência natural, ao contrário da inteligência artificial, é capaz de tirar conclusões de forma independente, analisar erros e não repeti-los.
Representação do conhecimento
O segundo aspecto do pensamento é a representação do conhecimento. Todos nós olhamos para o mundo através do prisma da percepção e formamos em nossas cabeças o modelo de um processo ou objeto. Essas opiniões são individuais. E quando pensamos, operamos com modelos, e não com dados objetivos reais.
Há uma piada famosa sobre um copo meio cheio de água. O otimista pensa que está meio cheio, o pessimista meio vazio. Mas pode haver outras idéias também. Por exemplo, um programador dirá que a capacidade é o dobro do necessário. Os dados objetivos iniciais são os mesmos, mas os modelos em que as pessoas operam são diferentes. Como resultado, se uma determinada tarefa estiver associada à carteira de pedidos, as soluções podem ser diferentes umas das outras. É importante encontrar uma representação adequada, na qual exista um algoritmo que resolva o problema. Em outra apresentação malsucedida, o problema pode se tornar extremamente difícil ou completamente insolúvel.
Portanto, o pensamento deve ser combinado com o aprendizado, ou seja, o acúmulo de informações com posterior generalização. Você pode observar o grão-mestre indefinidamente, anotar e memorizar seus movimentos e reproduzi-los. Mas isso não vai te ensinar como jogar xadrez. Ao contrário, as tentativas de entender o próprio sistema ou tática do jogo, que dão idéias sobre a apresentação geral dos problemas do xadrez por um grande mestre, acabarão produzindo resultados positivos com o tempo e a prática. Isso é aprendizado.
Tipos de pensamento
Como o pensamento de uma pessoa se desenvolve? Na infância - por meio de uma apresentação visual e eficaz: “Eu vi - fiz uma ação”. O pensamento visual-figurativo vai se formando: “Eu vi - lembrei ou apresentei objetos relacionados ou opções de ações - eu executei uma ação”. Objetos individuais são substituídos por categorias, representações, links separados entre eles são modelados. A próxima etapa é o pensamento lógico-verbal completamente abstrato, quando para o próprio processo de pensar não há mais necessidade de realizar nenhuma ação, tudo acontece na imaginação.
Em meados do século 20, o psicólogo alemão Wolfgang Keller conduziu um experimento. Ao lado da jaula do macaco, ele colocou uma banana e deu um pau para os animais. Quase imediatamente, descobriram como alcançar a banana com um graveto e empurrá-la para a gaiola. Isso aconteceu devido ao pensamento visual-ativo: os macacos pegaram um pedaço de pau e experimentaram, encontrando rapidamente uma solução.
Depois, a tarefa complicou-se: a banana foi posta mais longe e os macacos receberam dois gravetos, com os quais se podia montar um comprido. Esse quebra-cabeça foi esmagador para a grande maioria. Os macacos ficaram furiosos, mas não sabiam o que fazer, pularam em volta da gaiola, bateram nas barras com um pedaço de pau.
O mais inteligente sentou-se, pensou e depois de um tempo entendeu o que fazer. Este momento de transição para o pensamento visual-figurativo é chamado de "mudança de gestalt": o macaco parou ativo, mas ações caóticas e ineficazes e começou a pensar. Em outras palavras, um pensamento é uma “ação abreviada”, ou seja, uma ação transferida para a imaginação.
Foto: Depositphotos
É assim que surge o pensamento universal: se o algoritmo escolhido não se encaixa, o cérebro procura uma nova ideia e novas conexões possíveis, percorre a "árvore das possibilidades" até encontrar uma opção adequada. A solução encontrada afeta o ambiente externo (sua banana) e vai (possivelmente junto com a nova representação encontrada) para a base de conhecimento, enriquecendo a experiência pessoal.
As emoções desempenham um papel importante no pensamento universal. Eles modulam o alvo, modificam-no. Imagine um robô completando uma tarefa. De repente, tudo começa a explodir à frente. A máquina não sente medo, portanto, nem o objetivo nem a linha de comportamento mudam. Explosão - o robô é destruído. E a pessoa em seu lugar tentaria salvar sua vida para então completar a tarefa original.
Onde a informação é processada
A primeira tarefa do cérebro é o reconhecimento de padrões. O que acontece se você vir, digamos, o rosto de uma pessoa? A informação entra na pupila e é projetada na retina. O sinal é transmitido ao córtex visual primário. Localiza-se mais perto da nuca e é responsável por reconhecer apenas os objetos geométricos mais simples, como, por exemplo, linhas com diferentes ângulos de inclinação. A informação é filtrada e transmitida ao córtex visual secundário, onde padrões mais complexos são reconhecidos, por exemplo, semicírculos.
Além disso, a informação processada é transmitida à região temporal do córtex cerebral (este é o chamado caminho ventral de processamento de informação visual), onde elementos simples como nariz, olho e ouvido são reconhecidos. Como isso acontece? Existem neurônios que respondem apenas ao nariz, existem neurônios que respondem apenas ao olho e assim por diante. Ao mesmo tempo, existem neurônios sem especialização especial e eles podem responder ao nariz e ao olho.
Como resultado, a atividade de todo o conjunto dessas células é transmitida ao córtex orbitofrontal do cérebro nos lobos frontais. Lá, a imagem é reunida e você reconhece o rosto como um todo. À medida que avança, a informação é comprimida, cada vez que é codificada por um número menor de neurônios - parece ser arquivada. Nos lobos anteriores do cérebro, um depósito de várias imagens de alto nível é codificado, com o qual uma pessoa opera.
O cérebro não é independente em suas ações. É conduzido pelo tálamo, um órgão par que termina no mesencéfalo da medula espinhal. No tálamo, fios são presos a cada seção do córtex. Puxando por eles, ele ativa certas áreas que atualmente são responsáveis pela solução ótima da tarefa atual.
Mas mesmo o maestro não é independente. O tálamo é controlado pelos chamados núcleos basais (gânglios). Neurônios-chave nesses núcleos são altamente dependentes da dopamina, um neurotransmissor que causa prazer agudo em humanos.
Somos todos viciados em dopamina, por mais triste que seja admitir, os núcleos basais querem muita dopamina o tempo todo. Mas se destaca em resposta ao valor subjetivo de uma decisão particular pela qual uma determinada área do córtex é responsável.
Cérebro humano
Imagem: Diomedia
Se o valor de ativar uma seção do córtex for alto, ou seja, essa decisão é supostamente ótima para nós na situação atual, mais dopamina será liberada e teremos alegria. O que determina o valor? Primeiro, nossa experiência. Uma criança pequena tem experiência mínima e se alegra com quase tudo no mundo, qualquer cubo. Ao mostrar a curiosidade, a pessoa tenta várias opções, reforça aquelas que trazem benefícios subjetivos e, consequentemente, a liberação de dopamina, e evita aquelas que, ao contrário, causam sensações desagradáveis ou dolorosas. Conforme você amadurece e ganha experiência, o nível de valor aumenta.
Em segundo lugar, o valor é determinado pelas emoções (e não apenas pelas positivas): quanto mais brilhantes forem, maior será o valor. Portanto, segue-se outro regulador neurofisiológico - as áreas do cérebro responsáveis pelas emoções (amígdalas, hipocampo, lobos anterior e temporal do córtex e outros).
Acontece que o cérebro, no processo de encontrar a solução ideal para a tarefa anterior, funciona como um sistema auto-regulador. Por um lado, ele usa o conhecimento da experiência (ou seja, das partes correspondentes do córtex), por outro lado, ele pesa essas decisões em detrimento do sistema de experimentar emoções (incluindo as mesmas e outras partes do córtex e órgãos do sistema límbico do cérebro). Tudo isso é coletado pelos núcleos basais e, por meio do tálamo, o “sinal verde” é dado para ativar a área do córtex que traz a maior recompensa aos neurônios dopaminérgicos da base e de outras estruturas cerebrais.
Cerebelo
O cerebelo desempenha um papel extremamente importante. Acredita-se que seja responsável pela coordenação dos movimentos, senso de equilíbrio e equilíbrio. Mas sabe-se que no cerebelo, que responde por apenas cerca de 10% do volume do cérebro, por alguma razão há cerca de duas vezes mais neurônios do que no resto do cérebro - 70 bilhões contra 30. É realmente que tantas células nervosas são necessárias apenas para coordenar movimentos?
Os cientistas só recentemente começaram a entender que o cerebelo é responsável não apenas pelos movimentos, mas em geral por todos os automatismos, incluindo "ações limitadas" - padrões de respostas mentais da base de conhecimento. Por exemplo, para um atleta treinado, não será difícil para um atleta treinado dar uma cambalhota para trás com um parafuso de 360 graus. Ele fará isso sem hesitar, pois seu cerebelo extrairá informações do armazenamento no momento certo, o cérebro receberá os comandos necessários e o corpo executará esse elemento acrobático automaticamente. O atleta praticamente não pensa, seu subconsciente está funcionando.
O mesmo parece ser o caso com outros automatismos, por exemplo, com a fala. Uma pessoa pensa em imagens superiores, e o próprio cerebelo decide a melhor forma de revesti-lo de um meio de comunicação. Ao mesmo tempo, é claro, centros de processamento de fala estabelecidos de forma confiável e longa no córtex cerebral estão envolvidos, mas em estreita conexão com o cerebelo, que continuamente oferece soluções prontas para automatizar e / ou corrige erros inevitavelmente decorrentes de acordo com eles.
