Thema: Gehirn

Findings

“To believe in progress does not mean believing that progress has already taken place. This would not be belief.” — Franz Kafka, Reflections on Sin, Suffering & Hope

The groovi and gyri of your cerebral cortex identify you like your fingerprint.

“If — as some physical theories speculate — there is only one possible initial state of the universe and only one self-consistent set of physical laws, then the initial state required no bits of information to describe.” — Seth Lloyd

Goldbach’s conjecture: Every even number greater or equal to 4 is the sum of two prime numbers.

Doogie mice are mice that have been genetically altered to be smarter. Enrichment of the environment improves the cognitive performance of control animals but not of Doogie mice.

A state of a multiplayer game is Pareto optimal if there is no solution which is better for ALL participants. A state is a Nash equilibrium if NO player can improve his situation by changing only his own strategy.

Subliminal (16ms) unconscious stimuli have a measurable influence on your consumption behavior IF you are thirsty. And you will not be aware of the fact that such stimuli were shown to you.

Thermodynamic depth, a complexity measure for physical systems, relates the entropy of a system to the number of possible historical paths that led to their state.

If the same odor is present during slow-wave sleep that is present during learning new things, this improves performance. Induced slow oscillations by electric stimulation also improve declarative learning.

Distinguish horizontal from vertical explanations. Horizontal explanations correlate events on the same level of detail, they tell us why a certain event happened. Vertical explanations are explanations in terms of the level(s) below. They tell us why a certain generalization holds. If you get a horizontal explanation and still feel the need to ask “why?”, look for vertical explanations.

“We say we measure time with clocks, but we see only the hands of the clocks, not time itself. And the hands of a clock are a physical variable like any other. So in a sense we cheat because what we really observe are physical variables as a function of other physical variables, but we represent that as if everything is evolving in time.” — discovermagazine.com

Epistemic actions are actions that are intended not to change the world but to minimize the computational load on your brain. For example, walking around a chessboard, reshuffling your cards. Actions that could have taken place in your mind, were your mind not extended into the world.

The majority of the connections from the prefrontal cortex to other brain areas is inhibitory. Is what we perceive as conscious control not so much involved in the creation and execution of plans but mostly in their inhibition?

Is the distinction between autopilot and deep thought not a distinction between planning vs. not planning, but a distinction between attention vs. no attention?

Duality: Map your problem to another space, find a solution there and map it back to get the solution you need. Think Category theory.

Patients with brain damage that prevents REM sleep do not appear to have a memory deficit.

Children below the age of four do not have a concept of what other people know. They believe that their knowledge is equal to other people’s knowledge. As soon as they learn something, they suppose that others know it, too.

Apes seem to understand basic intentions, but not cooperative intentions.

A brain area could respond to a stimulus by not responding while most other areas are active.

Use machine learning to create thousands hypotheses for lots of small patches of a brain in parallel, test the predictive value of each of them and discard all but those that work.

Four challenges to mind reading based on machine learning: The temporal and spatial resolution of current scanners; the potentially “unlimited” number of thoughts vs training on specific patterns; some types of brain activity have stereotypical patterns across people (e.g. lying), others seem not to; individuals change over time.

1 is not a prime number because factorization needs to be unique.

Perfect numbers are numbers that are equal to the sum of their proper divisors. 6 = 3 + 2 +1. Are there any odd perfect numbers?

Goal-directedness means equifinality: Different initial states lead to the same final state. Goal-directedness implies a reduction in entropy.

We know no good reasons why neurons have dendritic trees beyond increasing the surface area for synapses from other neurons.

Four different types of answers to the question why a certain animal behaves in a certain way: Proximate cause; current survival value; ontogeny (development of the individual); phylogeny (development of the species).

Humans were linguistic 100.000 years ago.

All of your mitochondrial DNA is from your mother.

Acheulean hand axes have been produced practically unchanged for over a million years. Many have been found in a state of not having been used at all. Social artefacts?

We are the only species vulnerable to ideas. Think religion. Freedom. Democracy. Justice.

Language digitizes.

In an experiment, children and chimpanzees try to get food out of a box after being shown a technique with an unnecessary additional step. Chimpanzees leave out the unnecessary step. Children copy the whole procedure.

Be precise.

Mehr Entropie

Wie beeinflusst es unser Denken, wenn wir auf mehr unerwartete Informationen stoßen als gewohnt? Angenommen, auf dem Desktop erscheint jede Minute ein anderes, zufällig aus den 2,3 Millionen englischen Wikipedia-Artikeln ausgewähltes Thema und dazu eine kurze Beschreibung. Ist die einzige Auswirkung davon, dass wir uns noch leichter von dem ablenken lassen, was wir erreichen wollen?

Oder gibt es Tätigkeiten, auf die es sich positiv auswirkt, eine Vielzahl unterschiedlicher Erinnerungen kurz zu aktivieren (Priming), so dass mit diesen verbundene Konzepte in der darauf folgenden Zeit für Assoziationen zur Verfügung stehen, bei denen sie sonst möglicherweise nicht aufgerufen worden wären?

Mac-User können das selbst ausprobieren:

  1. GeekTool installieren.

  2. random_wiki.py herunterladen.

  3. python /path/to/random_wiki.py

    als Shell-Kommando zu GeekTool hinzufügen.

  4. cat /tmp/random_word

    als Shell-Kommando zu GeekTool hinzufügen.

Schrödingers Traum

Ist die Art, wie wir über Träume reden, fundamental irreführend?

Wir wachen auf und erzählen davon, wie wir eine zeitlich und räumlich zusammenhängende Geschichte erlebt haben. Wir erinnern uns an das, was uns und den Menschen, die wir tagsüber oder vor 10 Jahren gesehen haben, in unserer lila-weißen Traumwelt passiert ist. Erinnerung impliziert, dass da etwas ist, was vor dem Moment des Erinnerns da war.

Wenn wir uns daran erinnern, dass die letzten 10 Traumminuten auf das perfekt in den Traum integrierte Weckerklingeln ausgerichtet waren — ist die räumliche und zeitliche Struktur unseres Traumes dann mehr als eine im Moment des Aufwachens erdachte Erklärung für die Aktivität der Nervenzellen, die wir durch unser Erwachen beim Reorganisieren ertappt haben?

(Wenn ja: Wie lässt sich das experimentell für “normale” Träume zeigen? Wenn nein: Wie passen luzide Träume in dieses Bild?)

Bewusstseinserweiterung

Zunächst waren es nur einzelne. Ich glaube, es war ein Ehepaar aus einem Vorort von Neu-Delhi, das den Anfang machte. Die beiden Implantate waren nicht einmal daumengroß und sehr viel flacher. Das Prinzip war einfach: Elektrische Ströme messen, als Mikrowellen senden, andere Mikrowellen empfangen und wieder zurück in elektrische Ströme umwandeln. Die meiste Zeit hatte die Perfektionierung der Schnittstelle zwischen Nervenzellen und Siliziumchip in Anspruch genommen, danach noch zwei Jahre, um herauszufinden, dass sich zumindest bei Schimpansen ein Teil des visuellen Cortex sehr gut für das Implantat eignet.

“Weil es Grenzen gibt, die wir nie hätten überwinden können. Gefühle lassen sich nicht in Worte fassen, ohne dass das, was sie ausmacht, verloren geht. Unser Bewusstsein hätte sich nicht berühren können, nicht in der Intimität, in der es sich selbst berührt.” Das war drei Jahre nach dem medizinischen Eingriff. Was die beiden wussten und wie sie sich verhielten war auf eine Art aufeinander abgestimmt, wie es sonst nur ein einzelner Körper ist. Perfektes Verständnis, ohne dass Gedanken auf einen eindimensionalen Wortstrang reduziert wurden. Keine Privatsphäre, weil man keine Dinge vor etwas verbirgt, das Teil seiner selbst ist. Und heute? Identitäten, die den Erdball umspannen.

Unser Gehirn ist in eine rechte und eine linke Hälfte aufgeteilt und “wir” sind das Ergebnis der Arbeitsteilung der beiden Hälften. Über ein Datenkabel aus Nervenbündeln namens Corpus Callosum tauschen die beiden Teile unseres Gehirns Informationen aus. Würde mir dieses Datenkabel durchtrennt, so könnte ich nicht mehr aussprechen, was ich auf der linken Seite meines Gesichtsfeldes sehe. Diese visuellen Informationen werden an die rechte Gehirnhälfte weitergeleitet, mein Sprachzentrum befindet sich in der linken und ein Datenaustausch ist ohne Corpus Callosum nicht mehr möglich.

Und doch gibt es Menschen, die ohne Corpus Callosum geboren werden und sich normal verhalten. Bei ihnen haben die beiden Hemisphären gelernt, über weniger direkte Wege Informationen miteinander auszutauschen. Das legt nahe, dass auch bei gesunden Menschen ein Lernvorgang stattfindet, in dem die beiden Gehirnhälften lernen, was sie mit den Informationen anfangen sollen, die sie von der anderen Hälfte erhalten. Die zwei Gehirnhälften sind unabhängige kognitive Systeme, die systematisch Informationen miteinander austauschen und sich so aufeinander abstimmen.

Auch Menschen, die miteinander kommunizieren, sind kognitive Systeme, dich sich aufeinander abstimmen. Die Bandbreite gesprochener Sprache beträgt weniger als 500 Bits pro Sekunde. Das Datenkabel zwischen den Gehirnhälften überträgt jede Sekunde mehr als 100 Millionen Bits. Wenn zwei Gehirnhälften lernen können, mit derart großen Datenmengen umzugehen, warum dann nicht auch zwei oder mehr Gehirne?

Die technologischen Anforderungen für drahtlose Brain-to-Brain-Interfaces sind vergleichsweise gering, die gesellschaftlichen nicht abzusehen, wenn wir das erste Mal in der Menschheitsgeschichte verändern, was Identität bedeutet. Die Zukunft ist nicht unsere Welt mit kleineren Handys, größeren Bildschirmen und schnelleren Computern. Vielleicht ist allgemeine künstliche Intelligenz unmöglich, vielleicht wird es Eric Drexlers Nanoassembler nie geben wird und vielleicht ist unser Gehirn zu komplex, als dass wir je molekulare und psychologische Ebene umfassend miteinander verbinden können. “Achtung, radikal anders!” steht auch dann auf allen Wegweisern.

Forschung findet hinter von außen verschlossenen Türen statt. Spektrum der Wissenschaft zeigt bunte Roboter und wir wissen, dass wir von dem, was unsere Welt verändert, nichts mitbekommen, weil sich “Learning about a Categorical Latent Variable under Prior Near-Ignorance” nicht gut verkauft. Wir sitzen im selben Boot, manche rudern, und wir sehen nur, dass das Grün, das sich um den Fluss rankt, noch das gleiche ist wie gestern. Dabei hätten wir das Rauschen des Wasserfalls längst hören können.

Mind and Brain, Software and Hardware

Hilary Putnam
Hilary Putnam

Richard Hamming, an American mathematician, once held a speech in front of 200 scientists and asked: “What are the most important problems in your field? Are you working on one of them? Why not?” Nobody manages to work on important problems all the time, but if you catch yourself more often than not working on things that are not going to lead to anything important, make sure that this is what you really want. If your field is philosophy of mind, the central question to think about is how mind and body are related to each other.

Intuitively, mind is fundamentally different from matter, sensations are fundamentally different from brain processes. According to John Smart’s identity theory of mind, they are identical in the same sense that lightning is just an electric discharge. I am first going to discuss the objections to identity theory the American philosopher Hilary Putnam raises in his essay “The nature of mental states” and then present Putnam’s alternative, functionalism. Weiterlesen »

You are your brain — but in what way?

In the natural sciences, it doesn’t matter how you phrase your theories, as long as you make clear which outcome you anticipate. If two scientists expect exactly the same things to happen, they are in agreement, no matter how they call some particle. If you cannot make testable predictions, words begin to matter. This is where most philosophy starts, and this is what makes it hard to treat philosophy in a rigid scientific way. Sometimes philosophy makes claims that lie somewhere in between testable and purely philosophical [1]. “Sensations are brain-processes” is one of these and this paper examines it from a philosophical point of view.

This thesis, brought forward by the British philosopher and psychologist Ullin Place in 1956 and defended by the Australian philosopher John Smart in 1959, holds that, in contrast to behaviourism, mental states should not be identified with behavior but with neural states. When we are talking about what we feel, we are talking about a process in our brain — if we are talking about a process at all. According to Smart, a sensation is a brain-process in the same sense that lightning is an electric discharge. They are not only correlated, since correlation would imply that sensations are more than physical events. They are strictly identical: Two words describing the same thing. Weiterlesen »

Das menschliche Gehirn

In den Kapiteln “The Human Brain” und “Memory” aus dem Buch “On Intelligence” erläutert Jeff Hawkins den biologischen Aufbau der Großhirnrinde und weist auf eine bahnbrechende Theorie hin, die lange Zeit ignoriert wurde. Er spricht über die wesentlichen Unterschiede in der Architektur und Funktionsweise von Gehirn und Computer und führt den Leser in sein Modell der “unveränderlichen Repräsentationen” ein. Weiterlesen »

Bewusstsein und Kreativität

In dem Kapitel “Consciousness and Creativity” aus dem Buch “On Intelligence” beantwortet Jeff Hawkins zahlreiche häufig gestellte Fragen zu den Themen Intelligenz, Bewusstsein, Fantasie und Kreativität. Grundlage dafür ist seine allgemeine, in “On Intelligence” erstmals vorgestellte Theorie der Intelligenz: Das “memory-prediction framework”. Weiterlesen »

Die Zukunft der Hirnforschung

Wie weit wird die Hirnforschung in 10 Jahren fortgeschritten sein? Über chemische Details wie die Arbeitsweise von Botenstoffen ist heute schon einiges bekannt, und auch die Zuordnung bestimmter Aufgaben zu bestimmten Gebieten der Großhirnrinde kann Fortschritte aufweisen. Doch wie sieht es mit Erklärungen für die Natur des Bewusstseins aus? Und welche praktischen Auswirkungen hat die Neurowissenschaft? Weiterlesen »

Hirnforschung heute

Die Disziplin der künstlichen Intelligenz hat es sich zur Aufgabe gemacht, Maschinen zu entwickeln, die intelligentes Verhalten zeigen. Doch was tun, wenn die Konstruktion intelligenter Maschinen von Grund auf fehlschlägt? Genau, man wirft einen Blick auf die am weitesten entwickelte Implementierung von Intelligenz, die man auf Erden finden kann: Das menschliche Gehirn. Weiterlesen »