Wprowadzenie do kognitywistyki Mateusz Hohol ( ) Jak działa mózg wzrokowy? Świadomość wzrokowa

Transkrypt

1 Wprowadzenie do kognitywistyki Mateusz Hohol ( ) Jak działa mózg wzrokowy? Świadomość wzrokowa

2 Problemy Jaką częścią świadomości jest świadomość wzrokowa? Czy widzenie (percepcja wzrokowa) potrzebuje świadomości wzrokowej? Jak mózg generuje świadome przeżycia wzrokowe? Czemu służy wieloznaczność przeżyć wzrokowych? Na ile to, co pojawia się w naszej świadomości jest odbiciem świata a na ile wytworem mózgu?

3 Ned Block: Dwa problemy świadomości Świadomość dostępu (jak to się dzieje, że odbierane informacje wykorzystywane są w działaniu?) Świadomość fenomenalna/zjawiskowa (jak to się dzieje, że doświadczamy czegoś pierwszoosobowo?) David Chalmers: Problemy łatwe świadomość psychologiczna (jak mózg przetwarza informacje i generuje zachowania?) Problemy trudne świadomość fenomenalna (jak to się dzieje, że mamy qualia?)

4 Hipotezy dot. generowania świadomego perceptu wzrokowego Konkretne struktury neuronalne (modularność) Prekursor: Kartezjusz (szyszynka), współcześnie: Michael Gazzaniga (interpretator) Synchronizacja różnych struktur neuronalnych Francis Crick i Christopher Koch synchronizacja kory, wzgórza i jąder podstawnych na drodze oscylacji (wyładowań potencjałów czynnościowych o częstotliwości ~ 40 Hz) Antonio Damasio obszary konwergencji i dywergencji Przekroczenie pewnego progu aktywności przetwarzanych informacji Semir Zeki (M. Farah, Cognitive Neuroscience of Vision, Blackwell, Cambridge 2006)

5 Ślepota korowa i ślepowidzenie (blindsight)

6 Agnozja kształtu

7

8 Dwie ścieżki informacji wzrokowych świadomy percept fotony siatkówka nerw wzrokowy ciałko kolankowate boczne (część wzgórza) promienistość wzrokowa pierwszorzędowa kora wzrokowa (V1, BA17) wyższe obszary kory wzrokowej działanie wzrokowe fotony siatkówka nerw wzrokowy poduszka (s. podkorowa) wzgórki czworacze górne (śródmózgowie)

9 MT (middle-temporal cortex)/

10 Dwie ścieżki informacji wzrokowych Szlak grzbietowy Szlak brzuszny

11 Tylna kora ciemieniowa Dolna kora skroniowa

12 Dwie ścieżki informacji wzrokowych Milner i Goodale: Początkowo: badania pacjentki D.F. ze ślepotą korową W czasie, który upłynął od tej oryginalnej propozycji, wsparcie dla hipotezy percepcjidziałania pochodziło z eksperymentów z neuroobrazowaniem, neuropsychologii ludzi, neurofizjologii małp oraz z eksperymentów psychofizycznych u ludzi. Co więcej najsilniejsze poparcie dla tej hipotezy pochodziło z eksperymentów behawioralnych, wykazujących, że kierowane za pomocą wzroku działania są w dużej mierze oporne na iluzje wzrokowe.

13 teoria widzenia: Semir Zeki Profesor neuroestetyki na University College w Londynie Twórca międzyuczelnianego Instytutu Neuroestetyki (London Berkeley) Badania: neuronalne podstawy kreatywności i preferencji estetycznych, percepcja i przetwarzanie informacji wzrokowych Książki: A Vision of the Brain (1993), Inner Vision: An Exploration of Art and the Brain (1999), Splendours and Miseries of the Brain (2008) tł. Blaski i cienie pracy mózgu. O miłości, sztuce i pogoni za pięknem (2011)

14 Mózg: maszyna do uogólniania ( ) Główną i pierwotną funkcją mózgu jest zdobywanie wiedzy, które odbywa się poprzez tworzenie pojęć. Jestem przekonany, że ewolucja nie dokonuje się na drodze rozwiązywania problemów. Byłoby to zbyt kosztowne i niebezpieczne, a nawet mogłoby prowadzić do wymarcia gatunku. Ewolucja przebiega w taki sposób, że problemy są minimalizowane bądź w ogóle omijane. Rozwiązania ewolucyjne, które sprawdziły się w jednej dziedzinie, znajdują po dokonaniu niezbędnych modyfikacji zastosowanie w innych. Tworzenie pojęć to najwyraźniej wynalazek ewolucji mający rozwiązać problemy nabywania wszelakiej wiedzy zmysłowej. Byłoby doprawdy zaskakujące, gdyby ten sam mechanizm nie działał we wszystkich układach zmysłowych, pomimo dzielących je różnic. S. Zaki, Blaski i cienie pracy mózgu, s

15 Neuronauka abstrakcji Abstrahowanie wspólna zdolność komórek kory, leżących w obszarach odpowiedzialnych za różne funkcje kognitywne Abstrahowanie uwydatnianie cech ogólnych, kosztem cech szczególnych, np.: wrażliwość na orientację przestrzenną w pierwszorzędowej korze wzrokowej selektywna reakcja najsilniejsza dla linii o określonej orientacji (np. pionowej) obszar V5 (analiza ruchu): komórki reagują na kierunek ruchu orientacja i kierunek to cechy ogólne, wszystkie inne (np. kolor obiektu, tło) są zaniedbywane Funkcje kognitywne obrazowanie całego mózgu (fmri): wzorce aktywacji są specyficzne dla danych typów bodźca podczas oglądania dzieła sztuki, przedstawiającego twarz, aktywowane są układy związane z rozpoznawaniem twarzy w ogólności abstrahowanie działa na poziomie sądów estetycznych: dzieło uznawane za piękne (niezależnie od tego co przedstawia) aktywuje korę oczodołowo-czołową (część układu nagrody)

16 Immanuel Kant : Intelekt nie czerpie swych praw (a priori) z przyrody, lecz je przyrodzie dyktuje Semir Zeki: ludzki system poznawczy składa się z: pojęć wrodzonych porządkują bodźce, które poprzez zmysły trafiają do mózgu: są niezależne od woli są stałe są względnie autonomiczne np. pojęcie koloru (kora V4 to ośrodek koloru lezja powoduje achromatopsję): Zeki: dwa typy pojęć pojęć nabytych ułatwiają rozpoznawanie i zdobywanie wiedzy, sprawiają, że mózg selekcjonuje określone informacje: ewoluują od momentu narodzin do śmierci są czułe na nowe doświadczenia są zależne od kontekstu fizycznego, społecznego, kulturowego

17 Przetwarzanie informacji w układzie wzrokowym i percepcja hipoteza Zeki ego: w mózgu nie ma obszarów wyspecjalizowanych tylko w percepcji

18 Neuronauka abstrakcji Abstrakcja przebiega na jeszcze wyższym stopniu aktywności poznawczej: Stałość percepcyjna zdolność do rozpoznania obiektu (np. twarzy, budynku) mimo zmiennych warunków (kąt widzenia, stopień naświetlenia) Pablo Picasso

19 Neuronauka wieloznaczności wzrokowej Salvador Dali

20 Od jedno- do wieloznaczności Jednoznaczność widzenie barwne (obszar V4 interpretuje bodźce w ściśle określony sposób) Pozorna wieloznaczność (V1, V2, V3): Trójkąt Kanizsy odczytanie jest jednoznaczne (obszar bocznej kory potylicznej rozpoznawanie przedmiotów) Wieloznaczność (bistabilność) w danym czasie możliwa jest tylko jedna reprezentacja jest ona prawidłowa (V3 i okolice czołowo-ciemieniowe)

21 Od jedno- do wieloznaczności Metastabilność: mózg interpretuje czworokąty w perspektywie ku albo od odbiorcy (obie perspektywy nigdy nie występują naraz)

22 Wieloznaczność I typu Podobnie jak w przypadku sześcianu, obydwa obrazy bistabilnej figury należą do tej samej kategorii (twarz), nawet pomimo dodania elementu

23 Wieloznaczność II typu Poszczególne obrazy należą do dwóch różnych kategorii: -twarze -przedmioty

24 Umieszczenie dodatkowego elementu (człowieczka) na rysunku po prawej nie powoduje ujednoznacznienia obrazu Stabilna niestabilność Wieloznaczność jest fundamentalna, jest ona związana z wrodzonymi mechanizmami percepcji, a nie z wyższym czynnikiem semantycznym ( umysłowym, racjonalnym, wolitywnym )

25 Estetyka wieloznaczności Istnienie wielu interpretacji danego zjawiska jest normalne i powszechne w naszych umysłach/mózgach Dziewczyna z perłą Vermeera: ogólnie: stabilny (barwny) obraz interpretacji podlega jednak wyraz twarzy interpretacja zależna jest od posiadanych pojęć, wiedzy, emocji

26 Estetyka wieloznaczności Jaką relację przedstawia Lekcja muzyki Vermeera? Moje ujęcie wieloznaczności różni się zasadniczo od zwykłych definicji słownikowych. Akcentuję w nim nie brak jasności czy brak pewności, lecz przeciwnie pewność różnych scenariuszy, z których każdy jest tak samo uzasadniony jak pozostałe (s. 100).

27 Estetyka wieloznaczności Dzieła, które cechują się stabilną wieloznacznością podobne są do dzieł niedokończonych Pieta Michała Anioła (który nie dokończył 2/3 swoich dzieł), Tors belwederski (anonim) dokończenie należy do odbiorcy

28 Teoria widzenia Davida Marra

29 Teoria widzenia Davida Marra Jak dwuwymiarowy obraz odwzorowywany na siatkówce oka przekształcany jest na trójwymiarowe reprezentacje? Etapy przetwarzania informacji wzrokowych: (1) tworzenie pierwotnego szkicu sceny (wydobywane są podstawowe cechy strukturalne elementów sceny, które obejmują cechy takie jak krawędzie czy kontury) (2) tworzenie szkicu 2,5-D (pierwotny szkic wzbogacany jest w nim m.in. o tekstury, co pozwala na wytworzenie głębi obrazu) (3) trójwymiarowy (3-D) model sceny

30 Teoria widzenia Davida Marra Marr wyróżnia 3 poziomy umysłu: (1) poziom komputacyjny związany jest z zachowaniem systemu (odnosi się do celu jaki stoi przed systemem oraz zastosowania strategii, która umożliwi optymalne wykonanie zadań; w przypadku widzenia, zadaniem tym jest wytworzenie trójwymiarowych reprezentacji wizualnych) (2) poziom algorytmiczny (reprezentacyjny), odpowiedzialny jest za to jak system rozwiązuje problem (na poziomie tym badać można jakie algorytmy odpowiedzialne są za wykonywanie poszczególnych zadań) (3) poziom implamentacyjny, czyli hardware, odnosi się do biologicznych mechanizmów (podłoża) realizacji algorytmów (implamentacji).