Wie und warum denken und handeln Menschen so, wie wir es tun? Um diese Frage zu beantworten, haben Dr. Paul Badcock und seine Kollegen kürzlich eine Theorie des menschlichen Gehirns vorgeschlagen, die Beweise aus der Evolutions- und Entwicklungspsychologie, den Neurowissenschaften und der Biologie kombiniert. Diese Theorie besagt, dass das menschliche Gehirn ein komplexes adaptives System ist, das aus relativ spezialisierten und domänenübergreifenden Strukturen besteht, die zusammenarbeiten, um adaptive Reaktionen auf die Umwelt zu erzeugen. Ihr hierarchisch mechanistisches Mind (HMM) -Modell bringt uns einem umfassenden Verständnis des Gehirns näher.

Der Wunsch, das größte Rätsel von allen – unseren eigenen Verstand – zu verstehen, war die treibende Kraft hinter vielen wissenschaftlichen Bemühungen, die zur Entwicklung von Theorien und Experimenten führten, die darauf abzielten, die Mechanik des Menschseins zu erklären. Menschliche Gedanken, Gefühle und Verhaltensweisen wurzeln im Gehirn, wo ein komplexes Netzwerk von Zellen Informationen aus der inneren und äußeren Umgebung empfängt und diese Informationen in unsere Erfahrung von uns selbst, der Welt um uns herum und unseren Beziehungen zu ihr umwandelt. Es versteht sich von selbst, dass noch untersucht wird, wie dies geschieht.

Im Vergleich zu den vorangegangenen hat das 21.Jahrhundert enorme Fortschritte in unserem Verständnis des Gehirns bezeugt. Die Forschung ist natürlich immer noch im Gange, wenn auch jetzt ökumenischer denn je – und bringt Bereiche zusammen, die lange Zeit geteilt waren. An der Spitze des Fortschritts in der synthetischen, interdisziplinären Forschung hat die Gruppe unter der Leitung von Dr. Paul Badcock kürzlich ein Modell des Gehirns vorgeschlagen, das wichtige Paradigmen aus Psychologie, Neurowissenschaften und Biologie synthetisiert, um zu erklären, warum und wie wir denken und handeln wie wir es tun.

Ihre Hypothese, die als Hierarchisch mechanistischer Geist (HMM) bezeichnet wird, kombiniert zwei etablierte Behauptungen. Die erste Behauptung, formuliert von Dr. Badcocks Kollege Professor Karl Friston, postuliert, dass das menschliche Gehirn eine hierarchische ‚Vorhersagemaschine‘ ist, die danach strebt, ihr Modell der Welt zu verbessern, indem sie adaptive Wahrnehmungs- und Handlungszyklen erzeugt, die synergistisch wirken, um unsere Unsicherheit über die Umwelt zu verringern. Die zweite Behauptung, basierend auf Tinbergens berühmten vier Fragen in der Ethologie, schlägt vor, dass zum Verständnis menschlicher Gedanken und Verhaltensweisen Hypothesen auf mehreren Analyseebenen in der Psychologie entwickelt und getestet werden müssen. Mit anderen Worten, Forscher, die psychologische Merkmale erklären wollen, sollten sich bemühen zu verstehen, warum ein bestimmtes Merkmal adaptiv sein könnte und wie es aus dem dynamischen Zusammenspiel zwischen evolutionären, Entwicklungs- und Echtzeit-mechanistischen Prozessen hervorgeht.

Die Art und Weise, wie das Gehirn verdrahtet ist
Das HMM basiert auf der Idee, dass das Gehirn aus verschiedenen Komponenten besteht, die unterschiedliche Funktionen haben und Informationen hierarchisch und integriert austauschen. Zum Beispiel gibt es Teile des Gehirns, die für die Verarbeitung sensorischer Reize und die Steuerung bestimmter Bewegungsarten verantwortlich sind, während andere Teile des Gehirns, wie der präfrontale Kortex, Informationen integrieren und darauf reagieren, die an anderer Stelle verarbeitet werden, um exekutive Entscheidungen zu treffen. Kleinere, speziellere Elemente werden für kombinierte Funktionalität in größere Elemente gekapselt, die in einer Art Hierarchie agieren, die Abhängigkeiten zwischen Strukturen schafft. Diese Architektur zeichnet sich durch zwei Arten der Verarbeitung aus: spezialisierte funktionale Verarbeitung, die über eine kurze Distanz innerhalb einer dichten, fokussierten neuronalen Region stattfindet; kombiniert mit einer globalen, funktionalen Integration, die über längere Entfernungen zwischen Strukturen stattfindet. Mit anderen Worten, unsere Gedanken, Gefühle und Handlungen werden durch die komplexe Integration lokaler Prozesse über große Entfernungen bestimmt, die von spezialisierten Zellpopulationen erzeugt werden, die mit anderen Regionen verbunden sind und jeweils unterschiedliche Funktionen erfüllen.

Beweise für diese Architektur
Die Idee, dass das Gehirn aus unterschiedlichen, aber kollaborierenden Komponenten besteht, ist seit langem anerkannt und wird durch umfangreiche empirische Unterstützung gestützt. Berichte, die die Ergebnisse von Neuroimaging-Daten zusammenfassen, haben eine klare Unterstützung für das Kontinuum zwischen domänenspezifischen und domänenspezifischen Prozessen im Gehirn geliefert und gezeigt, dass einzelne neuronale Regionen unterschiedliche Funktionen ausführen und mit verschiedenen Regionen in verschiedenen Kontexten interagieren, abhängig von den Anforderungen der jeweiligen Aufgabe. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass ein neuronales Netzwerk als eine Sammlung von Knoten und Kanten dargestellt werden kann, die für Gehirnstrukturen und deren Verbindungen stehen. Strukturelle und funktionelle Konnektivität Studien haben ergeben, dass jede Gehirnstruktur Teil eines ausgeprägten Netzwerks hierarchischer Verbindungen mit anderen neuronalen Strukturen ist, wodurch das Gehirn das empfindliche Gleichgewicht zwischen lokaler, spezialisierter Verarbeitung und globaler Gehirnfunktion optimieren kann. Bemerkenswerterweise haben Tierstudien auch gezeigt, dass eine hierarchische Struktur ein charakteristisches Merkmal des Säugetiergehirns ist.

Wie und warum denken und handeln Menschen so wie wir?

Die Funktionsweise des Gehirns
Die stärksten Beweise für die vorgeschlagene Gehirnarchitektur stammen aus prädiktiven Codierungsansätzen in den Neurowissenschaften sowie aus Studien, die auf der Graphentheorie in den Netzwerkneurowissenschaften basieren. Dies liefert eine funktionelle Erklärung der hierarchischen Struktur des Gehirns. Insbesondere schlägt das prädiktive Codierungsparadigma vor, dass das Gehirn eine Inferenzmaschine ist, die versucht, ihre Vorhersagen über die Welt zu verbessern, indem sie Diskrepanzen zwischen dem, was sie erwartet, und dem, was sie erlebt, verringert. Nach dieser Perspektive verkörpert das Gehirn buchstäblich eine Hierarchie von Hypothesen über die Welt, die auf evolutionären Imperativen und erfahrungsbezogenen, gelernten Beobachtungen basieren, von denen angenommen wird, dass sie von spezialisierten, tiefen Pyramidenzellen kodiert werden. Das Gehirn enthält auch Informationen über Vorhersagefehler, die von oberflächlichen Pyramidenzellen codiert werden, die verwendet werden, um die Erwartungen von unten nach oben zu revidieren. Der relative Einfluss von absteigenden Vorhersagen gegenüber aufsteigenden Fehlersignalen wird durch ihre ‚Präzision‘ fein abgestimmt, die sich aus kognitiven Prozessen wie Aufmerksamkeitsauswahl und sensorischer Dämpfung ergibt, die sicherstellen, dass Individuen nicht ständig alle Reize registrieren und darauf reagieren Sie erhalten.

Die Ursprünge des Gehirns
Die evolutionäre Systemtheorie, auf der das HMM beruht, schlägt vor, dass das Gehirn ein komplexes adaptives System ist, das aus dem Einfluss der Selektion hervorgegangen ist, die auf die Dynamik menschlicher Phänotypen über verschiedene Zeitskalen einwirkt. Primitiv, hochspezialisierte Regionen, die die untersten Schichten der kortikalen Hierarchie einnehmen, sind aus dem Einfluss der natürlichen Selektion im Laufe der Evolution hervorgegangen; Epigenetische Einflüsse und kulturelle Evolution prägen die neuronale Dynamik über Generationen hinweg; individuelle Unterschiede in neuronaler Form und Funktion entstehen im Laufe der Entwicklung; und aus neuronalen Mechanismen, die flexibel auf unterschiedliche Kontexte reagieren, entstehen unterschiedliche Kognitions- und Verhaltensmuster. Einerseits bedeutet dies, dass das Gehirn alte, relativ ‚domänenspezifische‘ Regionen umfasst, die Anpassungen widerspiegeln, die durch natürliche Selektion kanalisiert werden; auf der anderen Seite umfasst es relativ neue, hochintegrierte oder ‚domänenübergreifende‘ Netzwerke, die sehr plastisch sind, empfindlich auf Entwicklungsänderungen reagieren und es uns ermöglichen, über unsere sich ständig verändernden Umgebungen zu lernen und flexibel darauf zu reagieren. Auf diese Weise arbeiten Evolution und Entwicklung zusammen, um unsere neurokognitiven Vorhersagen über die Welt zu verfeinern und dadurch unsere Fähigkeit zu verbessern, unsere Unsicherheit oder Überraschung zu reduzieren.

Das HMM und Depression

Badcocks Gruppe hat dieses Modell auf Depressionen angewendet, indem sie Depressionen als adaptives Merkmal betrachtete.

Zur Veranschaulichung hat Dr. Badcocks Gruppe das HMM auf Depressionen angewendet, indem sie zunächst unsere Fähigkeit zu depressiven Stimmungen als adaptives Merkmal betrachtete. Obwohl sie anerkennen, dass Depression eine heterogene Erkrankung ist, die aus einer Reihe von Ursachen resultiert, schlagen sie vor, dass die leichten bis mittelschweren depressiven Verstimmungen, die wir alle von Zeit zu Zeit erleben, allgemein als adaptives Merkmal beschrieben werden können, das auftritt, wenn Individuen besonders anfällig für nachteilige soziale Ergebnisse wie Ablehnung, Niederlage oder Verlust sind. Hier stützen sie sich auf weitreichende Beweise, die alle vier Fragen von Tinbergen erfüllen, um darauf hinzuweisen, dass Depressionen eine entwickelte, risikoaverse Strategie widerspiegeln, die adaptiv auf schädliche soziale Bedingungen reagiert
(z. B. Ausgrenzung), indem die Wahrscheinlichkeit eines unvorhersehbaren zwischenmenschlichen Austauschs minimiert wird. Es erreicht diese entwickelte Funktion, indem es adaptive Wahrnehmungsänderungen hervorruft, wie die Erhöhung der Sensibilität einer Person für soziale Risiken, und Maßnahmen, wie sozialer Rückzug und Hilfesuche. Die Grundidee dabei ist, dass Depressionen unsere Unsicherheit über die soziale Welt verringern, indem sie sicherstellen, dass wir uns so verhalten, dass wir Unterstützung erhalten und Konflikte oder unangenehme Überraschungen vermeiden. Wie vom HMM vorhergesagt, gibt es zahlreiche Untersuchungen, die zeigen, wie dieser depressive Zustand von hierarchischen Interaktionen zwischen verschiedenen Regionen im Gehirn abhängt, von denen viele für die Verarbeitung sozialer Bedrohung und Belohnung verantwortlich sind.

Looking forward
Während das HMM ein Schritt zur Integration des vorhandenen Wissens in eine umfassende Theorie ist, die das komplexeste dem Menschen bekannte System erklärt, hat seine Entwicklung erst begonnen. Der wissenschaftliche Wert dieser Theorie hängt letztendlich von den Hypothesen und Beweisen ab, die sie erzeugt. Im Mittelpunkt des HMM steht die Notwendigkeit, überprüfbare Hypothesen zu entwickeln, die Erkenntnisse aus den vielfältigen Teildisziplinen der Psychologie mit Theorien und Methoden aus den Neurowissenschaften zusammenbringen. Die Überbrückung dieser transdisziplinären Spaltungen war lange Zeit eine Herausforderung, aber Dr. Badcock und seine Kollegen hoffen, dass ihr Modell eine neue Grundlage schafft, auf der sie aufbauen können.