Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Теория голономного мозга , также известная как голографический мозг , - это раздел нейробиологии, изучающий идею о том, что человеческое сознание формируется квантовыми эффектами внутри или между клетками мозга. Этому противостоит традиционная нейробиология, которая изучает поведение мозга, глядя на паттерны нейронов и окружающей химии, и которая предполагает, что какие-либо квантовые эффекты не будут значительными в этом масштабе. Вся область квантового сознания часто критикуется как псевдонаука , как подробно описано в его основной статье.

Эта специфическая теория квантового сознания была разработана нейробиологом Карлом Прибрамом первоначально в сотрудничестве с физиком Дэвидом Бомом на основе первоначальных теорий голограмм, первоначально сформулированных Деннисом Габором . Он описывает человеческое познание , моделируя мозг как голографическую сеть хранения. [1] [2] Прибрам предполагает, что эти процессы включают электрические колебания в тонковолокнистых дендритных тканях мозга, которые отличаются от более известных потенциалов действия, связанных с аксонами и синапсами. [3] [4] [5] Эти колебания являются волнами и создают интерференцию волн.паттерны, в которых память кодируется естественным образом, а волновая функция может быть проанализирована с помощью преобразования Фурье . [3] [4] [5] [6] [7] Габор, Прибрам и другие отметили сходство между этими мозговыми процессами и хранением информации в голограмме, которая также может быть проанализирована с помощью преобразования Фурье. [1] [8] В голограмме любая часть голограммы достаточного размера содержит всю сохраненную информацию. Согласно этой теории, часть долговременной памяти аналогичным образом распределяется по дендритной ветви, так что каждая часть дендритной сети содержит всю информацию, хранящуюся во всей сети. [1] [8] [9]Эта модель учитывает важные аспекты человеческого сознания, включая быструю ассоциативную память, которая позволяет устанавливать связи между различными частями хранимой информации и нелокальность хранения памяти (конкретная память не хранится в определенном месте, то есть в определенном кластере нейроны). [1] [10] [11]

Истоки и развитие [ править ]

В 1946 году Деннис Габор математически изобрел голограмму, описав систему, в которой изображение может быть восстановлено с помощью информации, хранящейся в голограмме. [3] Он продемонстрировал, что информационный паттерн трехмерного объекта может быть закодирован в луче света, который является более или менее двумерным. Габор также разработал математическую модель для демонстрации голографической ассоциативной памяти . [12] Один из коллег Габора, Питер Якобус Ван Херден, также разработал связанную голографическую математическую модель памяти в 1963 году. [13] [14] [15] Эта модель содержала ключевой аспект нелокальности, который стал важным спустя годы, когда , в 1967 г. эксперименты обоихБрайтенберг и Киршфилд показали, что точная локализация памяти в мозгу была ложной. [9]

Карл Прибрам работал с психологом Карлом Лешли над экспериментами Лэшли с инграммами , в которых использовались повреждения для определения точного местоположения конкретных воспоминаний в мозгу приматов. [1] Лэшли сделал небольшие повреждения в мозгу и обнаружил, что они мало влияют на память. С другой стороны, Прибрам удалил большие участки коры головного мозга, что привело к множеству серьезных нарушений памяти и когнитивных функций. Воспоминания не хранились в одном нейроне или точном месте, а были распределены по всей нейронной сети. Лэшли предположил, что паттерны вмешательства в мозг могут играть роль в восприятии, но не был уверен, как такие паттерны могут генерироваться в мозгу или как они могут привести к его функциям. [16]

Несколько лет спустя в статье нейрофизиолога Джона Эклза описывается, как волна может генерироваться на ветвящихся концах пресинаптических аксонов. Множественные из этих волн могут создавать интерференционные картины. Вскоре после этого Эммету Лейту удалось сохранить визуальные образы через интерференционные картины лазерных лучей, вдохновленные предыдущим использованием Габором преобразований Фурье для хранения информации в голограмме. [17] Изучив работы Эклза и Лейта, [16] Прибрам выдвинул гипотезу о том, что память может принимать форму интерференционных узоров, напоминающих голограммы, созданные лазером. [18] Физик Дэвид Бом представил свои идеи голодвижения иподразумевают и объясняют порядок . [ необходима цитата ] Прибрам узнал о работе Бома в 1975 году [19] и понял, что, поскольку голограмма может хранить информацию в рамках интерференционных паттернов, а затем воссоздавать эту информацию при активации, она может служить сильной метафорой для функции мозга. [16] Прибрам был дополнительно вдохновлен в этой линии предположений тем фактом, что нейрофизиологи Рассел и Карен Де Валуа [20] вместе установили, что «кодирование пространственной частоты, отображаемое клетками зрительной коры, лучше всего описывается как преобразование Фурье входного паттерна. " [21]

Обзор теории [ править ]

Голограмма и голономия [ править ]

Схема одной из возможных схем голограммы.

Основной характеристикой голограммы является то, что каждая часть хранимой информации распределена по всей голограмме. [2] Оба процесса хранения и поиска выполняются способом, описываемым уравнениями преобразования Фурье . [22] Пока часть голограммы достаточно велика, чтобы содержать интерференционный узор , эта часть может полностью воссоздать сохраненное изображение, но изображение может иметь нежелательные изменения, называемые шумом . [8]

Аналогия этому - область вещания радиоантенны. В каждом меньшем отдельном месте в пределах всей области можно получить доступ к каждому каналу, подобно тому, как вся информация голограммы содержится внутри части. [3] Другой аналог голограммы - это то, как солнечный свет освещает объекты в поле зрения наблюдателя. Неважно, насколько узок луч солнечного света. Луч всегда содержит всю информацию об объекте и при сопряжении линзой камеры или глазным яблоком создает такое же полное трехмерное изображение. Формула преобразования Фурье преобразует пространственные формы в пространственные волновые частоты и наоборот, поскольку все объекты, по сути, являются вибрирующими.конструкции. Различные типы линз, действующие аналогично оптическим линзам , могут изменять частотный характер передаваемой информации.

Эта нелокальность хранения информации внутри голограммы имеет решающее значение, потому что даже если большинство частей повреждено, целое будет содержаться даже в одной оставшейся части достаточного размера. Прибрам и другие отметили сходство между оптической голограммой и памятью в человеческом мозге. Согласно теории голономного мозга, воспоминания хранятся в определенных общих областях, но хранятся нелокально в этих областях. [23] Это позволяет мозгу сохранять функции и память, даже когда он поврежден. [2] [22] [24] Память теряется только тогда, когда нет частей, достаточно больших, чтобы вместить целое. [3]Это также может объяснить, почему некоторые дети сохраняют нормальный интеллект, когда удаляются большие части их мозга, а в некоторых случаях половина. Это также может объяснить, почему память не теряется, когда мозг разрезается на разные поперечные сечения. [5]

Одна голограмма может хранить трехмерную информацию в двухмерном формате. Такие свойства могут объяснить некоторые способности мозга, в том числе способность распознавать объекты под разными углами и размерами, чем в исходной сохраненной памяти.

Прибрам предположил, что нейронные голограммы образованы дифракционными картинами колеблющихся электрических волн в коре головного мозга. [24] Представление происходит как динамическое преобразование в распределенной сети дендритных микропроцессов. [25] Важно отметить разницу между идеей голономного мозга и голографической. Прибрам не предполагает, что мозг функционирует как единая голограмма. Скорее, волны внутри меньших нейронных сетей создают локализованные голограммы в более крупных частях мозга. [5] Эта патч-голография называется голономией или оконным преобразованием Фурье.

Голографическая модель может также учитывать другие особенности памяти, которые недоступны более традиционным моделям. Модель памяти Хопфилда имеет раннюю точку насыщения памяти, до которой получение памяти резко замедляется и становится ненадежным. [22] С другой стороны, модели голографической памяти имеют гораздо большую теоретическую емкость памяти. Голографические модели могут также демонстрировать ассоциативную память, хранить сложные связи между различными концепциями и напоминать забывание через « хранение с потерями ». [12]

Синаптодендритная паутина [ править ]

Некоторые из различных типов синапсов

В классической теории мозга суммирование электрических входных сигналов к дендритам и соме (телу клетки) нейрона либо подавляет нейрон, либо возбуждает его, вызывая потенциал действия вниз по аксону, где он синапсируется со следующим нейроном. Однако это не учитывает различные разновидности синапсов, помимо традиционных аксодендритов (от аксона до дендрита). Есть доказательства существования других видов синапсов, включая последовательные синапсы и синапсы между дендритами и сомой, а также между различными дендритами. [4]Многие синаптические участки являются функционально биполярными, что означает, что они могут как отправлять, так и получать импульсы от каждого нейрона, распределяя входные и выходные данные по всей группе дендритов. [4]

Процессы в этой дендритной ветви, сети теледендронов и дендритов, происходят из-за колебаний поляризации в мембране тонковолокнистых дендритов, а не из-за распространяющихся нервных импульсов, связанных с потенциалами действия. [3] Прибрам утверждает, что продолжительность задержки входного сигнала в дендритной ветви до того, как он пройдет по аксону, связана с ментальным осознанием. [4] [26] Чем короче задержка, тем бессознательнее действие, а более длительная задержка указывает на более длительный период осознания. Исследование Дэвида Алкона показало, что после бессознательного Павловского кондиционированияПроизошло пропорционально большее уменьшение объема дендритных ветвей, сродни синаптическому устранению, когда опыт увеличивает автоматичность действия. [4] Прибрам и другие предполагают, что, хотя бессознательное поведение опосредуется импульсами через нервные цепи, сознательное поведение возникает из микропроцессов в дендритной ветви. [3]

В то же время дендритная сеть чрезвычайно сложна, способна принимать от 100000 до 200000 входных данных в одном дереве из-за большого количества ветвлений и множества дендритных шипов, выступающих из ветвей. [4] Более того, синаптическая гиперполяризация и деполяризация остаются в некоторой степени изолированными из-за сопротивления узкой дендритной ножки шипа, позволяя поляризации распространяться без значительного прерывания на другие шипы. Этому распространению дополнительно способствуют внутриклеточные микротрубочки и внеклеточно - глиальные клетки . Эти поляризации действуют как волны в синаптодендритной сети, и существование сразу нескольких волн порождает интерференционные картины. [4]

Глубокая и поверхностная структура памяти [ править ]

Прибрам предполагает, что существует два уровня корковой обработки: поверхностная структура из отдельных и локализованных нейронных цепей и глубокая структура дендритного ветвления, которая связывает поверхностную структуру вместе. Глубокая структура содержит распределенную память, а поверхностная структура действует как механизм поиска. [3] Связывание происходит за счет временной синхронизации осциллирующих поляризаций в синаптодендритной сети. Считалось, что связывание происходило только тогда, когда не было фазового опережения или запаздывания, но исследование Сола и Хамфри обнаружило, что клетки в латеральном коленчатом ядре действительно производят их. [4] Здесь опережение и запаздывание фазы усиливают сенсорную дискриминацию, действуя как рамка для захвата важных функций. [4]Эти фильтры также похожи на линзы, необходимые для голографического функционирования.

Прибрам отмечает, что голографические запоминающие устройства обладают большой емкостью, параллельной обработкой и адресуемостью контента для быстрого распознавания, ассоциативным хранением для перцептивного завершения и для ассоциативного воспоминания. [27] В системах, наделенных памятью, эти взаимодействия, следовательно, приводят к все большему самоопределению. [28]

Недавние исследования [ править ]

В то время как Прибрам первоначально разработал теорию голономного мозга как аналогию некоторых мозговых процессов, в нескольких статьях (в том числе в некоторых более поздних работах самого Прибрама) было высказано предположение, что сходство между голограммой и некоторыми функциями мозга не просто метафорическое, но фактически структурное. [10] [26] Другие по-прежнему утверждают, что отношения носят только аналогичный характер. [29] Несколько исследований показали, что те же серии операций, которые используются в моделях голографической памяти, выполняются в определенных процессах, касающихся временной памяти и оптомоторных реакций . Это указывает как минимум на возможность существования неврологических структур с определенными голономными свойствами. [9]Другие исследования продемонстрировали возможность того, что излучение биофотонов (биологические электрические сигналы, которые преобразуются в слабые электромагнитные волны в видимом диапазоне) может быть необходимым условием для электрической активности мозга для хранения голографических изображений. [10] Они могут играть роль в клеточной коммуникации и определенных процессах мозга, включая сон, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы укрепить существующие. [26] Другие исследования показали корреляцию между более развитой когнитивной функцией и гомеотермией . Принимая во внимание голографические модели мозга, такое регулирование температуры уменьшит искажение сигнальных волн, что является важным условием для голографических систем. [10]Вычислительный подход с точки зрения голографических кодов и обработки. [30]

Критика и альтернативные модели [ править ]

Голономная модель функции мозга Прибрама не получала широкого внимания в то время, но с тех пор были разработаны другие квантовые модели, включая динамику мозга Джибу и Ясуэ и диссипативную квантовую динамику мозга Витиелло. Хотя они не имеют прямого отношения к голономной модели, они продолжают выходить за рамки подходов, основанных исключительно на классической теории мозга. [2] [10]

Коррелограф [ править ]

В 1969 году ученые Д. Уилшоу, О. П. Бунеман и Х. Лонге-Хиггинс предложили альтернативную, неголографическую модель, которая удовлетворяла многим из тех же требований, что и исходная голографическая модель Габора. Модель Габора не объясняла, как мозг может использовать анализ Фурье для входящих сигналов или как он будет справляться с низким отношением сигнал-шум в реконструированных воспоминаниях. Модель коррелографа Лонге-Хиггина основана на идее, что любая система может выполнять те же функции, что и голограф Фурье, если она может коррелировать пары паттернов. Он использует крошечные отверстия, которые не создают дифракционных картин, для создания реконструкции, аналогичной той, что используется в голографии Фурье. [2]Подобно голограмме, дискретный коррелограф может распознавать смещенные паттерны и хранить информацию параллельным и нелокальным образом, поэтому она обычно не будет разрушена локализованным повреждением. [31] Затем они расширили модель за пределы коррелографа до ассоциативной сети, где точки становятся параллельными линиями, расположенными в сетке. Горизонтальные линии представляют аксоны входных нейронов, а вертикальные линии представляют выходные нейроны. Каждое пересечение представляет собой изменяемый синапс. Хотя он не может распознать смещенные образцы, он имеет большую потенциальную емкость. Это не обязательно должно было показать, как устроен мозг, но вместо этого показать возможность улучшения исходной модели Габора. [31]П. Ван Хеерден опроверг эту модель, математически продемонстрировав, что отношение сигнал-шум голограммы может достигать 50% от идеального. Он также использовал модель с двухмерной нейронной голографической сетью для быстрого поиска, накладываемого на трехмерную сеть на большой объем памяти. Ключевым качеством этой модели было ее гибкость, позволяющая изменять ориентацию и исправлять искажения хранимой информации, что важно для нашей способности распознавать объект как один и тот же объект с разных углов и положений, чего не хватает в моделях коррелографических и ассоциативных сетей. [15]

См. Также [ править ]

  • Организованное объективное уменьшение
  • Квантовое познание
  • Квантовый мистицизм

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г д Форсдайк Д.Р. (2009). «Сэмюэл Батлер и человеческая долговременная память: шкаф пуст?». Журнал теоретической биологии . 258 (1): 156–164. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2009.01.028 . PMID  19490862 .
  2. ^ а б в г д Эндрю AM (1997). «Десятилетие мозга - дальнейшие мысли». Кибернетес . 26 (3): 255–264. DOI : 10.1108 / 03684929710163155 .
  3. ^ a b c d e f g h Прибрам К. Х., Мид С. Д. (1999). «Сознательная осведомленность: обработка в синаптодендритной сети». Новые идеи в психологии . 17 (3): 205–214. DOI : 10.1016 / S0732-118X (99) 00024-0 .
  4. ^ Б с д е е г ч я J Прибрам К. Х. (1999). «Квантовая голография: имеет ли она отношение к работе мозга?». Информационные науки . 115 (1–4): 97–102. DOI : 10.1016 / S0020-0255 (98) 10082-8 .
  5. ^ а б в Вандерверт LR (1995). «Теория хаоса и эволюция сознания и разума: термодинамико-голографическое решение проблемы разума и тела». Новые идеи в психологии . 13 (2): 107–127. DOI : 10.1016 / 0732-118X (94) 00047-7 .
  6. ^ Бергер DH, Прибрам К. Х. (1992). «Связь между элементарной функцией Габора и стохастической моделью распределения интервала между спайками в ответах нейронов зрительной коры». Биологическая кибернетика . 67 (2): 191–194. DOI : 10.1007 / bf00201026 . PMID 1320946 . S2CID 11123748 .  
  7. ^ Прибры KH (2004). «Сознание переоценено». Разум и материя . 2 : 7–35.
  8. ^ a b c Габор Д. (1972). «Голография, 1948–1971». Наука . 177 (4046): 299–313. DOI : 10.1126 / science.177.4046.299 . PMID 4556285 . 
  9. ^ a b c Борселлино А., Поджио Т. (1972). «Голографические аспекты временной памяти и оптомоторных реакций». Кибернетик . 10 (1): 58–60. DOI : 10.1007 / bf00288785 . PMID 4338085 . S2CID 10084612 .  
  10. ^ a b c d e Боккон Иштван (2005). «Сны и нейроголография: междисциплинарная интерпретация развития состояния гомеотермы в эволюции». Сон и гипноз . 7 (2): 47–62.
  11. Перейти ↑ Gabor D (1968). «Голографическая модель временного воспоминания». Природа . 217 (5128): 584. DOI : 10.1038 / 217584a0 . PMID 5641120 . S2CID 4147927 .  
  12. ^ a b Келли М.А.; Blostein D .; Mewhort DJK (2013). «Структура кодирования в голографических редуцированных изображениях» . Канадский журнал экспериментальной психологии . 67 (2): 79–93. DOI : 10.1037 / a0030301 . PMID 23205508 . 
  13. ^ Ван Heerden PJ (1963). «Новый оптический метод хранения и извлечения информации». Прикладная оптика . 2 (4): 387–392. DOI : 10,1364 / AO.2.000387 .
  14. ^ Ван Heerden PJ (1963). «Теория оптического хранения информации в твердых телах». Прикладная оптика . 2 (4): 393–400. DOI : 10,1364 / AO.2.000393 .
  15. ^ а б Ван Херден П.Дж. (1970). «Модели для мозга». Природа . 225 (5228): 177–178. DOI : 10.1038 / 225177a0 . PMID 5409963 . S2CID 4224802 .  
  16. ^ a b c Pribram HH (2011). «Воспоминания». Нейроквантология . 9 (3): 370–374. DOI : 10.14704 / nq.2011.9.3.447 .
  17. ^ Эмметт Н. Лейт и Юрис Упатниекс (1965). Фотография лазером. Scientific American, том 212, выпуск 6, 1 июня 1965 г.
  18. ^ К. Прибрам (1969). Нейрофизиология памяти. Американский том 220, выпуск 1, 1 января 1969 г.
  19. ^ Имплицитного мозг от Прибров, karlhpribram.com
  20. ^ DeValois и DeValois, 1980
  21. ^ "Pribram, 1987"
  22. ^ a b c Шривастава В., Эдвардс С.Ф. (2004). «Математическая модель емкой и эффективной памяти, переживающей травму». Physica A: Статистическая механика и ее приложения . 333 (1–4): 465–477. DOI : 10.1016 / j.physa.2003.10.008 .
  23. Перейти ↑ Longuet-Higgins HC (1968). «Голографическая модель временного воспоминания [50]». Природа . 217 (5123): 104. DOI : 10.1038 / 217104a0 . PMID 5635629 . S2CID 4281144 .  
  24. ^ а б Баев К.В. (2012). «Решение проблемы генераторов центральных образов и новая концепция функций мозга». Нейрофизиология . 4 (5): 414–432. DOI : 10.1007 / s11062-012-9313-х . S2CID 17264908 . 
  25. Перейти ↑ Pribram, Karl (1991). Мозг и восприятие: голономия и структура в обработке изображений . ISBN Laurence Erlbaum Associates, Inc. 0-89859-995-4.
  26. ^ a b c Персингер М.А., Лавалли К. (2012). «Концепция Σn = n и количественная поддержка церебрально-голографической и электромагнитной конфигурации сознания». Журнал исследований сознания . 19 : 128–253.
  27. ^ Unterseher, Фред (1996). Справочник по голографии: создание голограмм простым способом (второе изд.). Росс Букс. п. 354-359. ISBN 0-89496-016-4.
  28. Перейти ↑ Pribram, Karl (1991). Мозг и восприятие: голономия и структура в обработке изображений . ISBN Laurence Erlbaum Associates, Inc. 0-89859-995-4.
  29. ^ Velmans M (2003). «Мир в мозгу или мозг в мире?». Поведенческие науки и науки о мозге . 26 (4): 427–429. DOI : 10.1017 / s0140525x03420098 .
  30. ^ Шломи Dolev ; Ариэль, Ханеманн (2014). «Голографический» мозг «Память и вычисления» . Латинская Америка Оптика и фотоника : 16–21. DOI : 10,1364 / LAOP.2014.LM2A.3 .
  31. ^ a b Willshaw DJ; Buneman OP; Лонге-Хиггинс ХК (1969). «Неголографическая ассоциативная память». Природа . 222 (5197): 960–962. DOI : 10.1038 / 222960a0 . PMID 5789326 . S2CID 27768997 .  

Библиография [ править ]

  1. Стивен Платек и др., «Смело идти туда, куда не ушел ни один мозг: будущее эволюционной когнитивной нейробиологии», Futures, октябрь 2011 г., том 43, выпуск 8, 771–776.
  2. Дидрик Аэртс и др., «Подход квантового взаимодействия в познании, искусственном интеллекте и роботах», Издательство Брюссельского университета, апрель 2011 г.
  3. Эрвин Ласло, «В защиту интуиции: изучение физических основ спонтанного предчувствия», Журнал научных исследований, 2009 г., том 23 [ ненадежный источник? ]
  4. Карл Прибрам, Мозг и восприятие: голономия и структура в обработке изображений (Lawrence Erlbaum Associates, 1991), 125–150.
  5. Карл Прибрам, Форма внутри (Prospecta Press, 2013).
  6. Майкл Талбот, Голографическая Вселенная (HarperCollins, 2011).

Внешние ссылки [ править ]

  • Прибрам, Карл. «Теория голономного мозга» . Scholarpedia . Вашингтон, округ Колумбия: Джорджтаунский университет .
  • Придо, Джефф. «Сравнение между« Теорией голографического мозга »Карла Прибрама и более традиционными моделями нейронных вычислений» . ACSA2000.net .
  • Мишлав, Джеффри (1998). "Голографический мозг: Карл Прибрам, доктор философии интервью" . TWM.co.nz . Архивировано из оригинала на 2006-05-18 . Проверено 18 мая 2012 .
  • Рамеш, Чидамбарам (2014). «Мыслеформы и галлюцинации - некоторые любопытные эффекты голографического процесса разума» .