Наслов

Причината зошто имаме мозок!

Предавањево на ТЕД од неврологот Даниел Волперт е од пред неколку години, но, си држи влага и се дели низ соц-мрежите ко ореви на коледе. Темата го разглобува значењето и улогата на човечкото движење во еволутивниот пат и развој на нашиот централен нервен систем. Со еден збор, движете се и не заборавајте дека вашето тело е генијален продукт на еден универзум....и дека не е создадено да чучне пред компјутер и да атрофира.... вашето тело има што да каже, нашиот совет е да го прашате!!! 

Подоле го имате интегралниот говор на Даниел. Извор

0:11-Јас сум невролог. Во неврологијата, се справуваме со многу тешки прашања кои се однесуваат на мозокот. Меѓутоа сакам да започнам со најлесното прашање кое што веројатно си го имате поставено во одреден период од вашиот живот, бидејќи е суштинско прашање доколку сакаме да разбереме како функционира мозокот. А тоа е, зошто ние и другите животни имаме мозоци? Сите видови од нашата планета немаат мозоци, и ако сакаме да знаеме за што служи мозокот, да размислиме зошто настанал кај нас. Ќе помислите дека имаме мозок за да го перцепираме светот или за да мислиме, а тоа е потполно погрешно. Ако размислите за ова прашање, очигледна е причината за настанокот на мозокот. Ние имаме мозок од една и единствена причина, а тоа е да правиме адаптабилни и сложени движења. Не постои друга причина за мозокот. Размислете за ова. Движењето е единствениот начин што го имате за да влијаете врз светот околу вас. Тоа и не е баш точно. Постои друг начин, а тоа е преку потењето. Но освен тоа, сето друго влијание се одвива преку контракција на мускулите.

1:10-Еве размислете за комуникацијата, говорот, гестовите, пишувањето, знаковниот јазик, сите тие се возможни благодарение на контракцијата на мускулите. Значи навистина е важно да запаметите дека сетилните, мемориските и сознајните процеси се важни, но тие се важни само доколку ги поттикнуваат или поттиснуваат идните движења. Не може да постои еволуциска предност за зачувување на детските сеќавања или за перцепирање на бојата на розата доколку тоа не влијае врз вашето движење подоцна во животот.
1:37-За оние кои не веруваат во овој аргумент, ги имаме дрвјата и тревата кои се без мозок, но непобитниот доказ е ова животно овде, скромното морско прасе. Рудиментирано животно, има нервен систем, плива низ океанот додека е во раната возраст. И во одреден период од животот, се закачува на карпа. И веднаш по закачувањето за карпата, која никогаш не ја напушта, го јаде сопствениот мозок и нервен систем како храна. Значи доколку не се движите, тогаш не ви треба мозокот како луксуз. Ова животно често пати се зема како аналогија за она што се случува на универзитетите откако професорите ќе добијат позиција, но тоа е друга тема.

2:17-Значи јас сум шовинист за движењето. Верувам дека движењето е најважната функција на мозокот, и не дозволувајте некој да ви каже дека не е така. Доколку движењето е толку важно, тогаш колку добро разбираме како мозокот ги контролира движењата? Одговорот е многу слабо; тоа е навистина тежок проблем. Колку го разбираме овој процес се гледа преку тоа колку сме добри во правењето машини кои можат да прават она што и луѓето.

2:38-Помислете за играта шах. Колку сме добри во одлучувањето која фигура каде да ја поместиме? Доколку го спротивставите Гари Каспаров, кога не е во затвор, наспроти Дип Блу на IBM, одговорот е дека IBM-овата Дип Блу понекогаш ќе победи. Мислам дека, ако IBM-овата Дип Блу игра со било кој од овде, ќе победи секој пат. Тој проблем е решен. А што правиме со подигање на шаховската фигура, нејзиното манипулирање со рака и повторно ставање на таблата? Ако спротивставите едно петгодишно дете со најдобриот робот, одговорот е едноставен: детето лесно победува. Воопшто не постои натпревар.

3:12-Зошто горниот проблем е толку лесен додека пак долниот толку тежок? Причината е што многу паметно петгодишно ќе ви го каже алгоритамот за првиот проблем, ќе ги предвиди сите можни потези до крајот на играта и ќе го избере оној што е победнички. Алгоритамот е многу едноставен. Се разбира постојат и други потези, но со големи компјутери се приближуваме и доаѓаме близу до оптималното решение. Кога станува збор за рачната флексибилност, дури и не знаеме кој алгоритам треба да го решите. А истовремено треба и да го перцепирате и да влијаете врз светот, што е навистина проблематично.

3:40-Но, да ви ја покажам најсовршената роботика. Голем дел од роботиката е импресивна, но манипулациската роботика е сè уште во мрачната доба. Ова е завршетокот на еден докторат во еден од најдобрите институти за роботика. Студентот го има тренирано овој робот да сипува вода во чаша. Ова е сложен проблем бидејќи водата е нестабилна, но некако успева. Меѓутоа сипувањето не го прави онака агилно како човек. Ако сакате овој робот да извршува поинаква задача, тоа е веќе друг тригодишен докторат. Не постои генерализација воопшто во роботиката од една на друга задача.

4:11-Можеме да го споредиме ова со совршената човечка изведба. Она што ќе ви го покажам е Емили Фокс како постигнува светски рекорд во редење чаши. Американците во публиката знаат сè за редењето на чаши. Тоа е средношколски спорт, имате 12 чаши кои што треба да ги наместите и разместите што побрзо по одреден редослед. Еве је како го постигнува светскиот рекорд. (Смеа) (Аплауз) Прилично е среќна. Не знаеме што се случува во нејзиниот мозок во тој момент, а тоа сакаме да го дознаеме.

4:54-Во мојата група, се обидуваме преку анализа да откриеме како луѓето го контролираат движењето. Звучи како лесен проблем. Испраќате наредба, а тоа предизвикува мускулна контракција Вашата рака или тело се движат, а потоа добивате сетилен фидбек од вашиот вид, кожа, од мускулите итн. Проблемот е што овие сигнали не се онолку убави колку што би сакале. Една работа што ја отежнува контролата на движењето е фактот што сетилниот фидбек е екстремно бучен. Кога велам бучава, не мислам на звук. За неа зборуваме во инжинерска и невролошка смисла подразбирајќи случајна бучава што го оневозможува сигналот. Порано пред да се појави дигиталното радио кога го подесувавте радиото и слушавте "ххрркк" на станицата што ја баравте токму за таква бучава зборувам. Во основа, оваа бучава е нешто што го оневозможува сигналот.
5:34
На пример, ако ја ставите раката под маса и се обидете да ја лоцирате со другата рака, може да промашите за неколку сантиметри поради бучавата во сетилниот фидбек. Слично, влијанието на моторниот аутпут врз движењето, е екстремно бучно. Не мора да се обидувате да го погодите центарот на пикадото, само целете кон истата точка постојано. Ќе добиете голема распрсканост поради варијабилноста на движењето. Уште поважно, надворешниот свет, или задача, се истовремено и нејасни и варијабилни. Чајникот може да биде полн, или празен. Се менува со тек на време. Значи ние изведуваме сензорно-движечки задачи опкружени со огромна бучава.

6:05-Оваа бучава е толку голема што општеството ги вреднува оние од нас кои можат да ги намалат последиците од бучавата. Доколку сте доволно среќни да успеете да уфрлите мала бела топка во дупка оддалечена неколку стотици метри користејќи долг метален стап, нашето општество со задоволство ќе ве награди со стотици милиони долари.

6:23-Она што сакам да ве убедам е дека мозокот исто така вложува многу напор за да ги намали негативните последици од овој вид на бучава и варијабилност. Затоа, ќе зборувам за една концепција што е многу популарна во статистиката и машинското учење во изминативе 50 години и се вика Бејзијанска теорија на одлучување. И од неодамна стана консензуален начин за објаснување како мозокот се справува со неизвесноста. Основната идеја е дека најпрвин донесувате заклучоци а потоа превземате акции.

6:47-Ајде да размислиме за заклучувањето. Сакате да создадете верувања за светот. Што се верувањата? Верувања можат да бидат: каде ми се рацете во просторот? Гледам во мачка или во лисица? Но ние ќе ги претставиме верувањата како веројатности. Ќе го претставиме верувањето со број од нула до еден, нула означува не верувам воопшто, еден означува потполно сум сигурен. Броевите во средината ги претставуваат сивите нивоа на неизвесноста. Клучната идеја во Бејзијанското заклучување е дека имате два извора на информации врз чија основа ги донесувате заклучоците. Имате податоци, а податоци во неврологијата се сетилните инпути. Имам сетилен инпут, а врз негова основа ги градам моите верувања. Но, има друг извор на информации, а тоа е претходното знаење. Вие собирате знаење во текот на животот во сеќавањата. Важното за Бејзијанската теорија на одлучување е дека ви ја дава математиката за оптималниот начин на комбинирање на вашето претходно знаење со вашиот сетилен доказ како би изградиле нови верувања.

7:39-Овде ја напишав формулата. Нема да објаснувам што значи формулата, но е многу убава. Има вистинска убавина и вистинска поучна моќ. Со оваа формула можете да ја пресметате веројатноста на различните верувања земајќи го во предвид сетилниот инпут. Да ви дадам еден секојдневен пример. Замислете дека учите да играте тенис и сакате да утврдите каде ќе отскокне топчето додека се движи од мрежата кон вас. Постојат два извори на информации Бејзијанското правило вели. Постои сетилен доказ - може да ги користите визуелните, аудиторните информации, и тоа ќе ви каже да се насочите кон црвената област. Но вие знаете дека вашите сетила не се совршени, и дека постои одредена варијабилност за тоа каде ќе падне топчето, тоа го гледаме во црвениот облак, претставувајќи ги броевите од 0.5 до можеби 0.1.

8:22-Таа информација е достапна на сегашната снимка, но има друг извор на информација кој не е достапен на оваа снимка, туку само преку искуството стекнато од повеќекратно играње на тенис, а тоа е дека топчето не отскокнува со еднаква веројатност низ теренот за време на мечот. Ако играте против многу добар противник, топчињата можеби ќе паѓаат во зелената област, претходниот приказ, отежнувајќи ви го повратниот удар. Овие два извори на информации носат важна информација. Бејзијанското правило вели дека треба да ги помножам броевите во црвеното со броевите во зеленото за да ги добијам броевите во жолтото, елипсата, и тоа е моето верување. Тоа е оптималниот начин за комбинирање на информации.

8:58-Пред неколку години, покажавме дека луѓето всушност на овој начин ги учат новите вештини т.е. движења. Тоа значи дека сме Бејзијански инференцијални машини. Движејќи се наоколу, учиме за статистиките на светот и ги зачувуваме, но исто така учиме колку е непрецизен нашиот сетилен апарат, и потоа ова го комбинираме на вистински Бејзијански начин.

9:20-Клучниот дел кога станува збор за Бејзијан е овој дел од формулата. Она што всушност вели овој дел е дека морам да ја предвидам веројатноста на различни сетилни фидбеци врз основа на моите верувања Тоа значи дека морам да правам предвидувања за иднината. Сакам да ве убедам дека мозокот навистина го предвидува сензорниот фидбек што подоцна ќе го добие. Уште повеќе, тоа суштински ја менува вашата прецепција на она што го правите. За да ве убедам, ќе ви кажам за тоа како мозокот се справува со сетилниот инпут. Значи праќате наредба надвор, а добивате сетилен фидбек за возврат, а таа трансформација е водена од физиката на вашето тело и вашиот сетилен апарат.

9:56-Замислете дека гледате внатре во мозокот. Ова е внатре во мозокот. Замислете дека имате мал предвидувач, нервен симулатор, за физиката на вашето тело и вашите сетила. Како што праќате наредба за движење, правите копија од тоа и ја одигрувате во вашиот нервен симулатор со цел да ги антиципирате сетилните последици од вашите движења. Значи додека го тресам ова шише кечап, добивам вистински сетилен фидбек како функција на времето. Ако имам добар предвидувач, тој ќе го предвиде истото.

10:22-Тогаш зошто морам да го правам ова? И онака ќе го добијам истиот фидбек. Па, има добри причини. Замислете дека, тресејќи го шишето кечап, некој тивко доаѓа до мене и го удира шишето отпозади наместо мене. Овој пат добивам дополнителна сетилна информација поради овој надворешен акт. Значи имам два извора. Некој од надвор го удира, и јас го тресам, но од гледна точка на моите сетила, ова се комбинира во еден извор на информации.

10:47-Има добра причина да веруваме дека сакате да правите разлика помеѓу надворешни и внатрешни настани. Бидејќи надворешните настани се многу порелевантни за однесувањето одошто чувствата кои доаѓаат од внатрешноста на телото. Еден начин за реконструкција на тоа е да се спореди предвидувањето, кое што единствено се базира на наредбите за движење, со реалноста. И разликата ќе претставува она што доаѓа од надвор. Значи, движејќи се низ светот, правам предвидувања за фидбеците што треба да ги добијам, потоа ги одземам. Она што останува е надвор од мене.

11:16-Какви се доказите за ова? Има еден многу очигледен пример, чувството што јас сум го предизвикал се доживува поинаку од чувството предизвикано од некој друг. Одлучивме дека најочигледното место за почеток е скокоткањето. Се знае дека не можете да се скокоткате онака како што можат другите да ве скокоткаат. Но не беше покажано зошто, а тоа е бидејќи имате нервен симулатор, кој го симулира вашето тело и кој го намалува тоа чувство. Сега можеме да ги спроведеме експериментите со примена на роботска технологија врз овој проблем. Во експериментот, имаме еден стап во едната рака прикачен за робот, субјектот ќе го движи стапот напред-назад. Движењето ќе го следиме со компјутер а ќе го користиме за да контролираме друг робот, кој што ќе ја скокотка неговата дланка со друг стап. Потоа ќе го замолиме да изврши рангирање на многу нешта, а тука е и скокотливоста.

12:00-Ќе ви покажам само еден дел. Овде ги отстранив роботите, но во основа луѓето ја движат десната рака синусоидно напред-назад. Тоа го повторуваме на другата рака со временско задоцнување. Или без временско задоцнување, при што светлина ќе ви ја скокотка дланката, или со временско задоцнување од две десетини, три десетини од секундата. Важното овде е дека десната рака секогаш го прави истото - синусоидно движење. Левата рака е статична и добива синусоидно скокоткање. Она што манипулираме е временската-каузалност. Како што одиме од нула до 0.1 секунда, скокотливоста се зголемува. Како што одиме од 0.1 до 0.2, скокотливоста се зголемува на крајот. И на 0.2 од секундата, скокотливоста е еднаква на онаа кога роботот ве скокоткаше, а вие бевте статични. Било што да е одговорно за ова одложување тоа е екстремно тесно поврзано со временската поврзаност. Врз основа на оваа илустрација, бевме убедени дека мозоците прават прецизни предвидувања и истите нив ги одземаат од сензациите.

12:55-Морам да признаам, овие ми се едни од најлошите истражувања. Бидејќи скокоткањето на дланката доаѓа и си оди, затоа ви требаат голем број на субјекти за наодот да биде статистички значаен. Затоа баравме пообјективен начин за да го истражиме овој феномен. Имам две ќерки. За време на долгите патувања на задните седишта од колата честопати тие се препираат, тоа започнува така што едната и прави нешто на другата, а другата враќа. Тоа брзо ескалира. Децата влегуваат во закачки кои ескалираат до употреба на сила. Кога ќе им викнев да престанат, понекогаш и двете ќе речеа дека другата ги удрила посилно.

13:30-Знам дека моите деца не лажат, така си мислев, како невролог, дека е важно да објаснам зошто кажуваат неконзистентни вистини. Врз основа на студијата за скокоткање претпоставивме дека кога едното дете ќе го удри другото, тие создаваат наредба за движење. Тие ги предвидуваат сетилните последици и ги одземаат. Значи тие мислат дека го удриле лицето со помала сила одошто е случајот, слично на скокоткањето. Додека пак удрениот не прави предвидување, го чувствува целиот удар. И ако удрениот врати со истата сила, првото лице ќе мисли дека всушност ударот е посилен.

13:59-Ова го тестиравме во лабораторија. (Смеа) Не работиме со деца, не работиме со удирање, но концептот е идентичен. Имаме двајца возрасни. Им кажуваме дека ќе играат игра. Двајцата играчи седат на спротивни страни еден од друг. Играта е многу едноставна. Користевме мотор со мала полуга, мал пренесувач на сила. Овој мотор служи за да примениме сила врз прстите на првиот играч околу три секунди и потоа прекинуваме. На тој играч му е кажано, запамети го доживувањето од таа сила и со другиот прст примени ја истата сила врз прстите на другиот субјект со помош на преносникот на сила - и тие тоа и го прават. На вториот играч му е кажано, запамети го доживувањето од таа сила. Со другата рака примени ја истата сила за возврат. Така во неколку наврати ја применуваат силата што ја доживеале во моментот.

14:44-Но важно е дека правилата за игра ги добиваат во различни соби. Значи тие не ги знаат правилата по кои другото лице игра. Она што меревме е силата како функција на овие правила. Да го погледнеме графикот, почнува со четвртина од Њутн, неколку обиди, иделното би била оваа црвена линија. Кај сите парови на субјекти го видовме ова, 70 процентно ескалирање на силата во секој наврат. Ова ни кажува, врз основа на ова истражување и другите, дека мозокот ги поништува сетилните последици и ја потценува силата што ја создава. И повторно покажува дека мозокот предвидува и суштински ја менува перцепцијата. Донесовме заклучоци, направивме предвидувања, сега треба да создадеме движења. Бејзовото правило вели, имајќи ги во предвид верувањата, движењата треба да бидат оптимални.

15:30-Но, имаме проблем. Задачите се симболични: Сакам да пијам, сакам да играм, а, моторниот систем треба да придвижи 600 мускули по одреден редослед. Постои голем јаз помеѓу задачата и моторниот систем. Јазот може да биде надминат на многу различни начини. Размислете за движењето од точка до точка. Можам да ги изберам овие два патишта од бесконечниот број на патишта. Откако сум избрал одреден пат, можам да ја држам раката на тој пат во безброј различни свиткувања. И можам да ја држам раката на одреден начин свиткана или многу стегнато или многу опуштено. Значи имам голем простор за избор. Но се покажа, дека сме екстремно стереотипни. Сите се движиме воглавно на ист начин.

16:10-Излезе дека сме толку многу стеротипни, што нашите мозоци имаат нервни мрежи за препознавање на оваа стеротипност. Ако земам неколку точки и направам да се движат како живо суштество, овие центри од вашиот мозок веднаш ќе сфатат што се случува. Ова се еден куп на точки што се движат. Ќе знаете што прави оваа личност, дали е среќна, тажна, стара, млада - големо количество на информации. Ако овие точки беа автомобили кои возат тркачки круг, воопшто немаше да знаете што се случува.

16:37-Зошто тогаш се движиме на овие карактеристични начини? Да размислиме што всушност се случува. Можеби и не баш сите се движиме на ист начин. Можеби има варијации во популацијата. И можеби тие што се движат подобро од другите имаат поголема шанса да остават потомци во следната генерација. Во еволуциски рамки, движењата се подобруваат. И можеби во животот, движењата се подобруваат преку учење.

16:58-Кое движење е добро, а кое лошо? Замислете дека сакам да ја фатам оваа топка. Ова се два начина за фаќање на топката. Ако ја изберам стратегијата од лево, ќе можам да пресметам колку сила ми треба во еден од моите мускули како функција на време. Меѓутоа ќе ја додадеме бучавата. Она што добиваме, базирано на оваа убава, мазна, посакувана сила, е многу бучна верзија. Значи ако ја изберам истата наредба во повеќе наврати, секој пат ќе добивам различна верзија, бидејќи бучавата се менува постојано. Она што можам да ви покажам е како варијабилноста на движењето ќе се менува доколку ја изберам таа стратегија. Доколку изберам друга стратегија - од десно на пример, тогаш ќе имам поинаква наредба, поинаква бучава, која се одигрува во бучен многу сложен систем. Единствено сме сигурни дека варијабилноста ќе биде различна. Ако се движам на овој начин, ќе добијам помала варијабилност во движењата. Ако треба да бирам помеѓу тие две, ќе ја изберам десната бидејќи е помалку варијабилна.

17:50-Основната идеја е дека треба да ги планирате движењата како би ги намалиле негативните последици од бучавата. Треба да запаметите дека големината на бучавата или варијабилноста станува поголема со зголемување на силата. Во принцип треба да избегнувате големи сили. Со ова покажавме дека, можеме, да го објасниме огромното количество на податоци, дека луѓето во нивните животи ги планираат движењата со цел да ги намалат негативните последици од бучавата.

18:16-Се надевам ве убедив дека мозокот служи и еволуирал за да го контролира движењето. Како го правиме тоа претставува интелектуален предизвик. Тоа е исто така релевантно за болести и рехабилитација. Има многу болести што го засегаат движењето. Се надевам дека ако разбереме како го контролираме движењето, потоа ќе можеме да го примениме во роботиката. И на крај, сакам да ве потсетам, кога ќе видите животни како прават нешто многу едноставно, имајте на ум дека сложеноста внатре нивниот мозок е прилично драматична.

18:42-Ви благодарам многу.

18:52-Крис Андерсон: Кратко прашање за тебе, Ден. Значи ти си шовинист за движењето. Дали тоа значи дека другите работи поради кои мислиме дека постојат нашите мозоци, сонувањето, мечтаењето, заљубувањето и сите други нешта, се еден вид нус појава, случајност?

19:07-ДВ: Не, не. Мислам дека сите тие се многу важни и влијаат врз движењето кое има крајна цел, размножување. Мислев на луѓето кои ги проучуваат сетилата или меморијата без да сфатат зошто ги зачувуваме сеќавањата од детството. Фактот дека го забораваме поголемиот дел од детството, на пример, е веројатно во ред, бидејќи не влијае врз нашите движења подоцна во животот. Треба да ги зачувате работите кои што навистина ќе влијаат врз движењето.

19:26-КА: Мислиш ли дека луѓето што го изучуваат мозокот ќе можат да добијат вистински увид доколку се прашаат каде се вклопува движењето во сето тоа?

19:33-ДВ: Луѓето увидоа на пример дека доколку ја изучувате визијата, без притоа да сфатите зошто имате визија е погрешно. Мора да ја изучувате визијата имајќи на ум како моторниот систем ќе ја користи визијата. На крај ќе видите дека го користи на многу поинаков начин.
19:45-КА: Ова беше навистина фасцинатно. Ви благодарам многу.

19 Јануари 2015

За авторот