Esileht > ajuteadus, tehislik teadvus > Kui kiire on aju?

Kui kiire on aju?

Väga kiire! Hiljuti ilmunud töös näidati, et inimaju suudab 100 millisekundiga eristada, kas ekraanil on nägu, masin, puuvili, tool või loom. 100 millisekundit on üks kümnendik sekundist ja ükski tänapäeva arvuti ei suuda eristada erinevaid objektiklasse nii kiiresti, mis sest, et arvutis toimuvad arvutusprotsessid on miljon korda kiiremad kui ajusisene töötlus.

Gabriel Kreiman on oma varasemates töödes näidanud, et inimajus võib leida üksikneuroneid, mis aktiveeruvad ainult siis, kui pildil on Jennifer Anniston – üksikneuronid inimajus võivad olla ülimalt valivad (eestlase ajus võiks olenevalt indiviidist leida ilmselt Lennart Mere või Anu Saagimi üksikneuroni). Eelmisel nädalal ajakirjas Neuron ilmunud töös uuriti inimajju asetatud elektroodide abil seda, kui kiiresti tekib ajus visuaalse töötluse käigus valivus objektikategooriate suhtes.

Patsientidel olid taaskord ajju torgatud elektroodid, millega saab nii ajas kui ruumis ülitäpselt mõõta ajuvastuseid soovitud tingimustes. Patsientidele näidati erinevaid pilte loomadest, nägudest, puuviljadest, toolidest ja masinatest ning iga pilti näidati ka erineva vaatenurga alt. Hiljem kasutati blogis juba tutvustatud matemaatilisi meetodeid, et klassifitseerida ajust saadud vastuseid ühte või teise objektikategooriasse. Uus ja üllatav tulemus oli see, et ajust objektikategooria kohta informatsiooni väljalugemine töötab juba 100 ms pärast objekti esitamist. See on väga kiire. See näitab, et objektide äratundmine võib toimuda puhtalt alt-üles moodusel, st võrkkestale langev informatsioon töödeldakse üha kõrgemates visuaalsetes piirkondades ja objektide äratundmine toimub ühes suunas liikuva informatsiooni põhjal, ilma et kõrgemad piirkonnad peaksid saatma tagasisidet madalamatele piirkondadele (antud juhul, 100 ms jooksul, nad seda lihtsalt ei jõuaks).

Miks peaks kedagi huvitama, kuidas aju töötleb visuaalset informatsiooni? Tehisliku intellekti kallal töötavad tuhanded teadlased üle kogu maailma ning nende üks esimesi eesmärke on luua tehislik tajusüsteem, mis suudab töödelda visuaalset informatsiooni sama hästi või paremini kui inimaju. Seda süsteemi saaks näiteks kasutada, et lennujaamades ära tunda potentsiaalseid terroriste, et teha autosid, mis sõidavad ilma juhita jne. Selle iseenesest “lihtsa” probleemi kallal – kuidas luua sellist tehislikku süsteemi, mis oleks võimeline objekte ära tundma – on tegeldud mitu aastakümmet, kuid endiselt on aju igasugusest sellisest tehislikust süsteemist peajagu (aju jagu?) üle. Niisiis tundub, et parim viis sellise süsteemi loomiseks on õppida tundma, kuidas aju seda teeb – kuidas suudab aju nii kiiresti ja nii veatult objekte ära tunda ja kategoriseerida?

Lõppude lõpuks jääb küsimus, millal teadvus mängu tuleb. Kas 100 ms, mis on tarvis objektide äratundmiseks, annab meile mingit informatsiooni selle kohta, millal see objekt teadvustub? Ehk mitte. Kuid küsime nii: kui aju suudab 100 millisekundiga aru saada, mis objektiga tegu on, siis miks peaks see informatsioon veel 100-200 ms ootama, enne kui ta teadvustub? miks ei võiks teadvus objektist tekkida samal hetkel (või varemgi), mil aju suudab ühte objektiklassi teisest eristada?

Allikas: Liu et al., 2009, Neuron; Timing, Timing, Timing: Fast Decoding of Object Information …

  1. egertpress
    mai 5, 2009, 5:15 p.l.

    Kas siin võib olla mängus selline asi, nagu High and Low road (väljend, mida ma olen ainult Daniel Golemani raamatus “Social Intelligence” näinud). Ning see määrab ära, kui kiiresti me infot teadvustame.

    Low road – on tee, mida pidi väline informatsioon jõuab meie teadvusesse alateadlikult ja ülimalt kiiresti, sest liigub välisretseptoritest lõpp-punkti kõige sirgemat teed pidi ilma, et inimene peaks üldse effektorit(on vist õige sõna, mida kasutada)endale teadvustama.

    High road – on pikem tee, mida mööda liigub väline info vist ka läbi Pre Frontal Cortexi, mille tõttu toimub info analüüs ja teadvustamine, ehk siis info liikumine võtab kauem aega.

    Siin ainuke info, mida ma siiani selle kohta leidnud olen (tuleb sellest samast raamatust “Social Intelligence”)

    The Low Road: Contagion Central

    A man doctors call Patient X had suffered two strokes that destroyed the connections between his eyes and the rest of the brain’s system for sight in the visual cortex. Though his eyes could take in signals, his brain could not decipher them, nor even register their arrival. Patient X was completely blind-or so it seemed.

    On tests where Patient X was presented with various shapes like circles and squares, or photos of faces of men and women, he hadn’t a clue what his eyes were gazing at. Yet when he was shown pictures of people with angry or happy faces, he suddenly was able to guess the emotions expressed, at a rate far better than chance. But how?
    Brain scans taken while Patient X guessed the feelings revealed an alternative to the usual pathways for seeing that flow from the eyes to the thalamus, where all the senses first enter the brain, and then to the visual cortex. The second route sends information straight from the thalamus to the amygdala (the brain has a pair, right and left). The amygdala then extracts emotional meaning from the nonverbal message, whether it be a scowl, a sudden change of posture, or a shift in tone of voice-even microseconds before we yet know what we are looking at.

    Though the amygdala has an exquisite sensitivity for such messages, its wiring provides no direct access to the centers for speech; in this sense the amygdala is, literally, speechless. When we register a feeling, signals from our brain circuits, instead of alerting the verbal areas, where words can express what we know, mimic that emotion in our own bodies. So Patient X was not seeing the emotions on the faces so much as feeling them, a condition called “affective blindsight.”

    In intact brains, the amygdala uses this same pathway to read the emotional aspect of whatever we perceive-elation in someone’s tone of voice, a hint of anger around the eyes, a posture of glum defeat-and then processes that information subliminally, beneath the reach of conscious awareness. This reflexive, unconscious awareness signals that emotion by priming the same feeling (or a reaction to it, such as fear on seeing anger) in us-a key mechanism for “catching” a feeling from someone else.

    The fact that we can trigger any emotion at all in someone else-or they in us-testifies to the powerful mechanism by which one person’s feelings spread to another. Such contagions are the central transaction in the emotional economy, the give-and-take of feeling that accompanies every human encounter we have, no matter what the ostensible business at hand may be.

    Take, for example, the cashier at a local supermarket whose upbeat patter infects each of his customers in turn. He’s always getting people to laugh-even the most doleful folks leave smiling. People like that cashier act as the emotional equivalent of zeitgebers, those forces in nature that entrain our biological rhythms to their own pace.

    Such a contagion can occur with many people at one time, as visibly as when an audience mists up at a tragic movie scene, or as subtly as the tone of a meeting turning a bit testy. Though we may perceive the visible consequences of this contagion, we are largely oblivious to exactly how emotions spread.

    Emotional contagion exemplifies what can be called the brain’s “low road” at work. The low road is circuitry that operates beneath our awareness, automatically and effortlessly, with immense speed. Most of what we do seems to be piloted by massive neural networks operating via the low road-particularly in our emotional life. When we are captivated by an attractive face, or sense the sarcasm in a remark, we have the low road to thank.

    The “high road,” in contrast, runs through neural systems that work more methodically and step by step, with deliberate effort. We are aware of the high road, and it gives us at least some control over our inner life, which the low road denies us. As we ponder ways to approach that attractive person, or search for an artful riposte to sarcasm, we take the high road.

    The low road can be seen as “wet,” dripping with emotion, and the high road as relatively “dry,” coolly rational. The low road traffics in raw feelings, the high in a considered understanding of what’s going on. The low road lets us immediately feel with someone else; the high road can think about what we feel. Ordinarily they mesh seamlessly. Our social lives are governed by the interplay of these two modes [see Appendix A for details].

    An emotion can pass from person to person silently, without anyone consciously noticing, because the circuitry for this contagion lies in the low road. To oversimplify, the low road uses neural circuitry that runs through the amygdala and similar automatic nodes, while the high road sends inputs to the prefrontal cortex, the brain’s executive center, which contains our capacity for intentionality-we can think about what’s happening to us.

    The two roads register information at very different speeds. The low road is faster than it is accurate; the high road, while slower, can help us arrive at a more accurate view of what’s going on. The low road is quick and dirty, the high slow but mindful. In the words of the twentieth-century philosopher John Dewey, one operates “slam-bang, act-first and think-afterwards,” while the other is more “wary and observant.”

    The speed differential between these two systems-the instant emotional one is several times faster in brain time than the more rational one-allows us to make snap decisions that we might later regret or need to justify. By the time the low road has reacted, sometimes all the high road can do is make the best of things. As the science fiction writer Robert Heinlein wryly noted, “Man is not a rational animal, but a rationalizing one.”



  2. jaanaru
    mai 5, 2009, 5:29 p.l.

    high-road ja low-road on tõepoolest tuntud terminid ja ka ajuteaduses käigus olevad mõisted näiteks visuaalse info töötluseks. kui on huvi, siis võin seda pikemalt kommenteerida, kuid praegu ainult ütlen, et
    1) postituses mainitud kiire töötlus toimus “high roadi” pidi, st klassikalist visuaalset juhteteed mööda taalamusest visuaalsesse korteksisse (ka elektroodid olid seal)
    2) “low roadi” argument siiski kehtib selle küsimuse kohta, millal teadvus vastavast objektist tekib – kui informatsiooni on võimalik objektist saada ka teadvuseväliselt (low road, aga vt eelkõige meie raamatu peatükk 8.1), siis võib ju ka vastav objektikategoriseerimine toimuda teadvuseväliselt. samas oli mu küsimus “miks teadvus antud juhul peaks ootama?”
    3) terminoloogiliselt pole õige kasutada lauset “Low road – on tee, mida pidi väline informatsioon jõuab meie teadvusesse alateadlikult” – informatsioon, mis on alateadlik, on samal ajal ka teadlik (kaks vastupidist terminit)? teiselt poolt võttes on see triviaalne, sest iga visuaalne sisu on võrkkestal ja ilmselt ka taalamuses veel teadvuseväline ja saab teadvustatud kuskil suurajus (koostöös taalamusega). /antud kommentaar on mõeldud ainult terminoloogia selgitamiseks ja pole kuidagi pahatahtlik/

  3. egertpress
    mai 5, 2009, 6:40 p.l.

    tänud, eks selleks me siin ole ju, et õppida😉

  4. anu
    juuni 9, 2009, 11:40 e.l.

    Aga kas seda “Low road”i kaudu ei saaks teoreetiliselt toimuda ka telepaatiline emotsionaalse info edastus? KUI selline muidugi olemas on.

  5. jaanaru
    juuni 9, 2009, 12:01 p.l.

    pole ühtegi teaduslikku tõendusmaterjali selle kohta, et telepaatia toimib. (iroonilisel kombel sai EEG eelmise sajandi alguses just sel eesmärgil loodud, et telepaatiat uurida; telepaatiat on uuritud küll, aga pole midagi leitud.) emotsionaalne info liigub inimeselt inimesele küll, kuid seda meelte kaudu (kui ma näen kedagi nutmas või kuulen nuukseid, siis aktiveeruvad mu ajus emotsioonide töötlemisega seotud piirkonnad).

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in: Logo

You are commenting using your account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s