jak i dlaczego ludzie myślą i działają tak, jak my? Aby odpowiedzieć na to pytanie, dr Paul Badcock i jego współpracownicy zaproponowali niedawno teorię ludzkiego mózgu, która łączy dowody z psychologii ewolucyjnej i rozwojowej, neuronauki i biologii. Teoria ta zakłada, że ludzki mózg jest złożonym systemem adaptacyjnym, złożonym ze stosunkowo wyspecjalizowanych i ogólnych struktur, które działają w tandemie w celu generowania reakcji adaptacyjnych do środowiska. Prawdopodobnie ich hierarchicznie mechanistyczny Model umysłu (HMM) przybliża nas do kompleksowego zrozumienia mózgu.

pragnienie zrozumienia największej ze wszystkich zagadek – naszego własnego umysłu – było siłą napędową wielu przedsięwzięć naukowych, prowadzących do rozwoju teorii i eksperymentów mających na celu wyjaśnienie mechaniki bycia człowiekiem. Ludzkie myśli, uczucia i zachowania są zakorzenione w mózgu, gdzie złożona sieć komórek odbiera informacje ze środowiska wewnętrznego i zewnętrznego, przekształcając te informacje w nasze doświadczenie nas samych, otaczającego nas świata i naszych relacji z nim. Jest rzeczą oczywistą, że sposób, w jaki to się dzieje, jest nadal badany.

w porównaniu z poprzednimi, XXI wiek przyniósł ogromne postępy w naszym zrozumieniu mózgu. Oczywiście nadal trwają badania, choć teraz bardziej ekumeniczne niż kiedykolwiek – łączące dziedziny, które od dawna są podzielone. W czołówce postępu w syntetycznych, interdyscyplinarnych badaniach, grupa kierowana przez dr Paula Badcocka zaproponowała niedawno model mózgu, który syntetyzuje główne paradygmaty z psychologii, neuronauki i biologii, aby wyjaśnić, dlaczego i jak myślimy i działamy w sposób, który robimy.

ich hipoteza, zwana hierarchicznie Mechanistycznym umysłem (HMM), łączy w sobie dwa ustalone twierdzenia. Pierwsze twierdzenie, sformułowane przez kolegę Dr Badcocka, profesora Karla Fristona, postuluje, że ludzki mózg jest hierarchiczną „maszyną przewidującą”, która dąży do ulepszenia swojego modelu świata poprzez generowanie adaptacyjnych cykli percepcji i działania, które działają synergistycznie w celu zmniejszenia naszej niepewności co do środowiska. Drugie twierdzenie, oparte na słynnych czterech pytaniach tinbergena w etologii, sugeruje, że aby zrozumieć ludzkie myśli i zachowania, hipotezy muszą być rozwijane i testowane na wielu poziomach analizy w naukach psychologicznych. Innymi słowy, badacze starający się wyjaśnić cechy psychologiczne powinni starać się zrozumieć, dlaczego dana cecha może być adaptacyjna, wraz z tym, jak wyłania się z dynamicznej interakcji między ewolucyjnymi, rozwojowymi i mechanistycznymi procesami w czasie rzeczywistym.

sposób, w jaki mózg jest przewodowy
HMM opiera się na idei, że mózg składa się z różnych składników, które mają różne funkcje i wymieniają informacje w sposób hierarchiczny, zintegrowany. Na przykład, istnieją części mózgu, które są odpowiedzialne za przetwarzanie bodźców zmysłowych i kontrolowanie poszczególnych rodzajów ruchu, podczas gdy inne części mózgu, takie jak kora przedczołowa, integrują się i działają na informacje przetwarzane gdzie indziej, aby generować decyzje wykonawcze. Mniejsze, bardziej wyspecjalizowane elementy są zamknięte w większe elementy dla połączonej funkcjonalności, działając w rodzaju hierarchii, która tworzy zależności między strukturami. Architektura ta charakteryzuje się dwoma rodzajami przetwarzania: wyspecjalizowane przetwarzanie funkcjonalne, które odbywa się na niewielkiej odległości, w gęstym, skupionym regionie neuronowym; w połączeniu z globalną, funkcjonalną integracją, która występuje na dłuższych dystansach między strukturami. Innymi słowy, nasze myśli, uczucia i działania są zdeterminowane przez złożoną, dalekobieżną integrację zlokalizowanych procesów, które są tworzone przez wyspecjalizowane populacje komórek połączonych z innymi regionami, z których każdy pełni inne funkcje.

dowody na tę architekturę
idea, że mózg jest zbudowany z odrębnych, ale współpracujących ze sobą komponentów, Od dawna jest uznawana i jest poparta szerokim poparciem empirycznym. Raporty podsumowujące wyniki Danych neuroobrazowania dostarczyły wyraźnego wsparcia dla kontinuum między specyficznymi dla danej domeny i ogólnymi procesami w mózgu, wykazując, że poszczególne regiony neuronowe pełnią różne funkcje i wchodzą w interakcje z różnymi regionami w różnych kontekstach, w zależności od wymagań danego zadania. Dalsze badania wykazały, że sieć neuronowa może być reprezentowana jako zbiór węzłów i krawędzi, które oznaczają struktury mózgu i ich połączenia. Badania nad łącznością strukturalną i funkcjonalną wykazały, że każda struktura mózgu stanowi część odrębnej sieci hierarchicznych połączeń z innymi strukturami neuronowymi, co pozwala mózgowi zoptymalizować delikatną równowagę między lokalnym, specjalistycznym przetwarzaniem a globalną funkcją mózgu. W szczególności badania na zwierzętach wykazały również, że struktura hierarchiczna jest charakterystyczną cechą mózgu ssaków.

jak i dlaczego ludzie myślą i działają tak, jak my?

sposób działania mózgu
najsilniejsze dowody na poparcie proponowanej architektury mózgu pochodzą z metod kodowania predykcyjnego w neuronauce, obok badań opartych na teorii grafów w neuronauce sieciowej. Zapewnia to funkcjonalne Wyjaśnienie hierarchicznej struktury mózgu. Dokładniej mówiąc, paradygmat kodowania predykcyjnego sugeruje, że mózg jest maszyną wnioskującą, która próbuje poprawić swoje przewidywania dotyczące świata poprzez zmniejszenie rozbieżności między tym, czego oczekuje, a tym, czego doświadcza. Zgodnie z tą perspektywą mózg dosłownie uosabia hierarchię hipotez o świecie opartych na ewolucyjnych imperatywach i empirycznych, wyuczonych obserwacjach, które są uważane za zakodowane przez wyspecjalizowane, głębokie komórki piramidalne. Mózg zawiera również informacje o błędach przewidywania, zakodowanych przez powierzchowne komórki piramidalne, które są używane do korekty oczekiwań w sposób oddolny. Względny wpływ zstępujących prognoz w porównaniu ze wznoszącymi się sygnałami błędów jest dostrojony przez ich „precyzję”, która wynika z procesów poznawczych, takich jak uważna selekcja i tłumienie zmysłów, które zapewniają, że jednostki nie nieustannie rejestrują i nie reagują na wszystkie odbierane bodźce.

początki mózgu
teoria systemów ewolucyjnych, na której opiera się HMM, sugeruje, że mózg jest złożonym systemem adaptacyjnym, który wyłonił się z wpływu selekcji działającej na dynamikę ludzkich fenotypów w różnych skalach czasowych. Prymitywne, wysoce wyspecjalizowane regiony, które zajmują najniższe warstwy hierarchii korowej, wyłoniły się z wpływu doboru naturalnego w czasie ewolucyjnym; wpływy epigenetyczne i ewolucja kulturowa kształtują dynamikę neuronów na przestrzeni pokoleń; indywidualne różnice w formie i funkcjach nerwowych powstają w trakcie rozwoju, a różne wzorce poznania i zachowania wyłaniają się z mechanizmów neuronowych, które elastycznie reagują na różne konteksty. Z jednej strony oznacza to, że mózg obejmuje starożytne, względnie „specyficzne dla domeny” regiony, które odzwierciedlają adaptacje możliwe dzięki doborowi naturalnemu; z drugiej strony, obejmuje ona stosunkowo nowe, wysoce zintegrowane lub „ogól domenowe” sieci, które są wysoce plastyczne, wrażliwe na zmiany rozwojowe i pozwalają nam uczyć się i elastycznie reagować na nasze stale zmieniające się środowiska. W ten sposób ewolucja i rozwój działają razem, aby udoskonalić nasze neurokognitywne przewidywania dotyczące świata, a przez to poprawić naszą zdolność do zmniejszania niepewności lub zaskoczenia.

Grupa BADCOCKA zastosowała ten model do depresji, zaczynając od uznania depresji za cechę adaptacyjną.

aby zilustrować, Grupa Dr Badcocka zastosowała HMM do depresji, zaczynając od rozważenia naszej zdolności do nastroju przygnębionego jako cechy adaptacyjnej. Chociaż uznają, że depresja jest heterogenicznym stanem, który wynika z wielu przyczyn, proponują, że łagodny do umiarkowanego poziom depresyjnego nastroju, którego wszyscy doświadczamy od czasu do czasu, można szeroko opisać jako cechę adaptacyjną, która występuje, gdy osoby są szczególnie podatne na niekorzystne skutki społeczne, takie jak odrzucenie, porażka lub strata. Tutaj, czerpią one z szeroko zakrojonych dowodów, które spełniają wszystkie cztery pytania Tinbergena, aby zasugerować, że depresja odzwierciedla rozwiniętą strategię „awersji do ryzyka”, która reaguje adaptacyjnie na szkodliwe warunki społeczne
(np. wykluczenie), minimalizując prawdopodobieństwo nieprzewidywalnej wymiany międzyludzkiej. Osiąga tę rozwiniętą funkcję, powodując adaptacyjne zmiany w percepcji, takie jak zwiększenie wrażliwości osoby na ryzyko społeczne i działanie, takie jak wycofanie społeczne i poszukiwanie pomocy. Podstawową ideą jest to, że depresja zmniejsza naszą niepewność co do świata społecznego, zapewniając, że zachowujemy się w sposób, który przyciąga wsparcie i uniknie konfliktów lub nieprzyjemnych niespodzianek. Jak przewiduje HMM, istnieje wiele badań, aby pokazać, jak ten stan depresyjny zależy od hierarchicznych interakcji między różnymi regionami w mózgu, z których wiele jest odpowiedzialnych za przetwarzanie zagrożenia społecznego i nagrody.

patrząc w przyszłość
chociaż HMM jest krokiem w kierunku zintegrowania istniejącej wiedzy w kompleksową teorię wyjaśniającą najbardziej złożony system znany człowiekowi, jego rozwój dopiero się rozpoczął. Wartość naukowa tej teorii zależy ostatecznie od hipotez i dowodów, które generuje. Kluczowe dla HMM jest potrzeba opracowania testowalnych hipotez, które łączą w sobie spostrzeżenia obejmujące różnorodne subdyscypliny psychologii z teoriami i metodami zaczerpniętymi z neuronauki. Pokonywanie tych transdyscyplinarnych podziałów od dawna było wyzwaniem, ale Dr Badcock i jego współpracownicy mają nadzieję, że ich model kładzie nowe fundamenty, na których można budować.