Chicago ülikooli teadlased leidsid, kus kohas ajus toimub visuaalsete kategooriate kiiršifreerimine, vahendab MedicalXpress.com.

Neural balls and strikes: Where categories live in the brain

Hundreds of times during a baseball game, the home plate umpire must instantaneously categorize a fast-moving pitch as a ball or a strike. In new research from the University of Chicago, scientists have pinpointed an area in the brain where these kinds of visual categories are encoded.

While monkeys played a computer game in which they had to quickly determine the category of a moving visual stimulus, neural recordings revealed brain activity that encoded those categories. Surprisingly, a region of the brain known as the posterior parietal cortex demonstrated faster and stronger category-specific signals than the prefrontal cortex, an area that is typically associated with higher level cognitive functions.

“This is as close as we’ve come to the source of these abstract signals” said David Freedman, PhD, assistant professor of neurobiology at the University of Chicago. “One of the main points this study suggests is that the parietal cortex is more involved in the categorization process than we had expected.”

Bad Science raporteerib, et ajuskannimisel rajanevate teadusuuringute tulemustega on midagi mäda.

Brain imaging studies report more positive findings than their numbers can support. This is fishy.

By now you’ll be familiar with publication bias: the phenomenon where studies with boring negative results are less likely to get written up, and less likely to get published. Normally you can estimate this using a tool like, say, a funnel plot. The principle behind these is simple: big expensive landmark studies are harder to brush under the carpet, but small studies can disappear more easily. So you split your studies into “big ones”, and “small ones”: if the small studies, averaged out together, give a more positive result than the big studies, then maybe some small negative studies have gone missing in action.

Sadly this doesn’t work brain scan studies, because there’s not enough variation in size. So Professor John Ioannidis, a godlike figure in the field of “research about research”, took a different approach. He collected a large representative sample of these anatomical studies, counted up how many positive results they got, and how positive those results were, and then compared this to how many similarly positive results you could plausibly have expected to detect, simply from the sizes of the studies /…/

What could explain this? Inadequate blinding is an issue: a fair amount of judgement goes into measuring the size of a brain area on a scan, so wishful nudges can creep in. And boring old publication bias is another: maybe whole negative papers aren’t getting published.

But a final, more interesting explanation is also possible. In these kinds of studies, it’s possible that many brain areas are measured, to see if they’re bigger or smaller, and maybe, then, only the positive findings get reported, within each study. /…/

There’s only one way to prevent this: researchers would have to publicly pre-register what areas they plan to measure, before they begin, and report all findings. In the absence of that process, the entire field might be distorted, by a form of exaggeration that is – we trust – honest and unconscious, but more interestingly, collective and disseminated.

Arvestades, et tuvide lendamise juures on teiste tuvide lendamise äratundmise tähtsus piiratud, võiks põnevam olla ehitada masinat, mis lendab nii hästi, et petab teised haned ära ja kutsub nad kaasa lendama.

Starker tsiteeris:

Russell and Norvig toovad võrdluseks analoogia lennunduse ajaloost: lennukeid testitakse selle põhjal kui hästi nad lendavad, mitte neid lindudega võrreldes. Nende sõnul: “Lennundustehnika alased raamatud ei määratle oma ala eesmärgiks valmistada masinaid, mis lendaksid tuvidega niivõrd sarnaselt, et suudaks teised tuvid ära petta”

Vahel tuleb ka kõige paadunumal skeptikul oma sõnu süüa. Selles videos (~6 min, inglise keeles) demonstreerivad oma töö tulemust insenerid, kelle eesmärgiks oli valmistada robot, mis lendaks võimalikult sarnaselt linnuga. Videost ei selgu küll, kui hästi antud lennumasin tuvisid petta suudab, aga esimene samm on tehtud.

Leiti, kuskohas ajus registreerub selline suhteline omadus nagu ‘ilu’.

A region at the front of the brain ‘lights up’ when we experience beauty in a piece of art or a musical excerpt, according to new research funded by the Wellcome Trust. The study /…/ suggests that the one characteristic that all works of art, whatever their nature, have in common is that they lead to activity in that same region of the brain, and goes some way to supporting the views of David Hume and others that beauty lies in the beholder rather than in the object.

Järelikult saab tulevikus hakata kindlaks tegema, kas objekt on taies või ei…

@Tavaline Inimene:
Naljakas võib olla, kui tuntakse end robotina. (Kuigi siis on asi naljast kaugel, sest robot ei tunne nalja.) Aga arusaam endast avardub, kui saad KOGEMUSE. Ma ei saa ju olla väljapool oma teadvust. Kui see nii oleks, poleks see minu teadvus. Küll aga on võimalik kogemus, et olen olnud väljapool oma keha. See ei kesta kaua, sest kehas on ikka kindlam elada. See oli üks õnnetus, mis aga hästi lõppes.
Aga edasi mõeldes, kui kehavigastused on suured, siis ei saa teadvus enam oma kehasse minna. Variandid – hakkab rändama või pikapeale hajub, kuna puuduvad piirid. Et kehata teadvus füüsilisi asju liikuma paneks (poltergeist), on raske mõista.

Tähelepanu piirid Ulrich Schnabel, füüsik ja teadusajakirjanik (Die Zeit)
“Eesti Päevaleht”

Mida rohkem sõnumeid meieni tungib, seda vähem aega jääb nende töötlemiseks. Tänapäeval teatakse, et suurim pudelikael on seejuures niinimetatud töömälu.

See on meie aju keskne instants, mis – täpselt nagu arvuti vahemälu – hoiab meie jaoks kättesaadavana kogu info, mida me parajasti kasutame ja vajame. (See on sama ajuosa, mille kaudu te ka praegu selle artikli sisu vastu võtate.) Meie mõtlemiskiirus, võime keskenduda, valikuid langetada ja otsustada – kõik sõltub töömälust. Kahjuks on töömälul piirid. Ja peale info töötlemise nõuab ajult ressursse ka ebaolulise ja olulise eristamine. Sest selleks, et me saaksime ebavajaliku info kõrvale jätta, peame me selle kõigepealt ebaoluliseks klassifitseerima.

Artikkel peab võimalikuks ka vastupidist.

Kriku ütles:

Aju struktuur mõjutab inimese poliitilisi tõekspidamisi

Kas põhjuslik seos jookseb tingimata sedapidi?

Aju struktuur mõjutab inimese poliitilisi tõekspidamisi

Ajakirja Current Biology võrguväljaandes avaldatud uuringu järgi on erinevused inimeste poliitilises orientatsioonis seotud erinevustega aju struktuuris.

Inimestel, kes end liberaalideks nimetavad, on enamasti keskmisest suurem aju eesmine vöötmekäär ning konservatiividel jällegi suurem mandelkeha.

Tuginedes nende aju kahe piirkonna teadaolevatele funktsioonidele, on teadlaste sõnul aju struktuursed erinevused kooskõlas uuringutega, mis näitavad, et liberaalid suudavad paremini toime tulla vastukäiva informatsiooniga ning konservatiividel on jällegi parem ohutunnetus.

Esimene kommentaar on klassikaline näide väärtõlgendusest:

11.04.2011 13:48
otse allikast

Ja olgu siis tapsustuseks oeldud, et liberaalid Eesti kontekstis on sotsdemmid ja konservatiivid on oravad ja IRL. LIberaalidel on arenenud hallollus, st. nad on targemad, intelligentsemad. Konservatiividel on arenenud mandelkeha, st. neil on hea enesekaitse, nad on agressiivsemad ja nad ei salli endast erinevaid inimesi.

Salki bioloogiainstituudi teadlased on välja töötanud matemaatilise raamistiku, mis aitab mõista, kuidas võrkkestaneuronid nähtavaid signaale šifreerivad. Sellest võiks aju “töökeele” lahtimuukimisel ometi kasu olla?

Now a team of physicists at the Salk Institute for Biological Studies has developed a general mathematical framework that makes optimal use of limited measurements, bringing them a step closer to deciphering the “language of the brain.” The approach, described in the current issue of the Public Library of Science, Computational Biology, reveals for the first time that only information about pairs of temporal stimulus patterns is relayed to the brain. /…/

“However, over the last decade or so, it has become apparent that neurons actually encode information about several features at the same time,” says graduate student and first author Jeffrey D. Fitzgerald.

“Up to this point, most of the work has been focused on identifying the features the cell responds to,” he says. “The question of what kind of information about these features the cell is encoding had been ignored. The direct measurements of stimulus-response relationships often yielded weird shapes, and people didn’t have a mathematical framework for analyzing it.”

To overcome those limitations, Fitzgerald and colleagues developed a so-called minimal model of the nonlinear relationships of information processing systems by maximizing a quantity that is referred to as noise entropy. The latter describes the uncertainty about a neuron’s probability to spike in response to a stimulus.

When Fitzgerald applied this approach to recordings of visual neurons probed with flickering movies, which co-author Lawrence Sincich and Jonathan Horton at the University of California, San Francisco, had made, he discovered that on average, first-order correlations accounted for 78 percent of the encoded information, while second-order correlations accounted for more than 92 percent. Thus, the brain received very little information about correlations that were higher than second order.

@Mart K.:

õige märkus, erialakeeles kasutatakse “aktsioonipotentsiaali” või “närviimpulssi”, aga digi “elektriimpulss” sobib põhimõtteliselt ka. omavahelises vestluses räägitakse vahel ka “spaikidest”, aga “ogadest” ma veel pole kuulnud :-)

keskkonnatingimuste muutumine on normaalne protsess, teised ütlevad, et inimteguri mõjul need protsessid kiirenevad liigtempos.

Võime ühel hetkel olla ka sellises paradoksaal­ses olukorras, kus tehnoloogia on tipptasemel, kiire, efektiivne, paindlik, kuid meie keskkonnatingimused muudavad selle naeruväärseks ja mõttetuks, sest enamik inimesi peab jälle hakkama rändama, kaevama, toitu otsima.

Teine oht, mida ma näen, on see, et unifitseerunud kommunikatsioonivõrgustiku tingimustes muutuvad alguses suhtlusstiilid, seejärel juba mõtted sarnaseks. Edasi lähevad kogu psüühika ja teadvus üheülbaliseks.

Loovus ja uue loomise võime taan­duvad tühisele väikesele vormilisele erinevusele. Optimistid muidugi ütlevad, et kui informatsiooni on rohkem, on ka kombinatsioone rohkem. See võib olla jällegi tasakaalustaja, sest infohulk ja selle kiire kättesaadavus loovad võimaluse seni mitte kasutatud kombinatsioonideks ja seosteks.

Absoluutselt loov ei ole keegi. Ikkagi tuginetakse varem kuuldule, loetule, nähtule, kujunditele, sõnadele, mõistetele. Neid omavahel kombineerides avaldubki loovus.

Siiski, minule näitab kunsti ja kultuuri areng praegu seda, et sügava tippmeisterlikkuse osakaal väheneb. See on see käsitööoskus, mida varem õpiti aastakümneid, kuni jõuti tõeliste oskusteni. Nüüd hakatakse loovust näitama juba tehnikate ja meisterlikkuseni jõudmata. Loovust ei kanna meisterlikkus. See on massiühiskonna ja virtuaalse pealiskaudsuse mõju.

(või nähtav sisutu sigrimigri). See mõjub, tõstab aju üldaktivatsiooni, võib ka stressi suurendada.

Teine on organiseeritud müra: valimisplakatid, reklaam, tähendust omavad hõiked, mida inimene tõlgendab informatsioonina. Aga kui infot on palju, ent see on ebavajalik, on samuti tegemist müraga. Nii üks kui teine koormab psüühikat. Küsimus on, kas inimesed, eriti noorem põlvkond, on sellega juba ära harjunud. Ma arvan, et suur osa inimesi siiski tahaks, et igasugust müra oleks vähem.

Võib-olla tulevad ühel hetkel uued geneetiliselt suunitletud psühholoogia andmed, millest hakkab ilmnema, et mõned geneetilised kombinatsioonid on paremini sobivad uude maailma, kus lisaks mittehäirivale infomürale ja -rohkusele on ka sobivad töö- ja suhtlusstiilid absoluutselt erinevad.

Töötatakse kodus, ollakse võrgu kaudu kontaktis umbes 20 inimesega, hüpeldakse ühelt tegevuselt teisele ja jälle tagasi. Kui mingi inimese uus «alamliik» sellega hästi hakkama saab ja seda isegi naudib – siis nii ongi.

Lugesin, et Jaapanis on järjest rohkem selliseid inimesi, kes elavad mõneruutmeetrises ruumis, aastas paar korda käivad väljas, aga on võrgus kogu aeg ja suhtlevad maailmaga sealt. Põhiliselt istuvad paigal.

Kujutame nüüd ette inimest saja aasta pärast: tal on tohutult hea tähelepanu jagamise võime, ta sööb surrogaattoitu ja suhtleb vahendatult virtuaalmaailmas. Paraku ta küll liigub füüsiliselt väga vähe. Mina siiski arvan, et hüpertrofeerunud, mürataluva ja siia-sinna tähelepanu hüpitava ajuga, aga nõdra kehaga subjekt sureb välja.

Kuidas see maailmapilti mõjutada võib?

Inimliik on kujunenud tuhandete aastate jooksul ja muutused on olnud väga aeglased. Meie geneetika, meie aju, meie närvisüsteem on suutnud sellele mõistliku ajaga reageerida.

Praegused muutused on aga nii kiired, et kas me ikka jõuame kohaneda? Põlvkondade vahetus nii sotsiaalses kui geneetilises mõttes on tunduvalt aeglasem võrreldes tehnoloogiliste põlvkondade vahetusega. Inforohkus ja võimalused mugavalt mitmekesist infot saada ei korva infostressi ja desinformatsiooni rohkust.

Aga ma pole ka enam üliõpilane, nii et võib-olla kardan liialt. Kui sama küsimus esitada mõnele nooremale inimesele, siis ilmselt arvab ta teisiti.

Aga kas meie võrratu kohanemisvõime meid ei aita?

Sellele võib muidugi loota. Aga mõned protsessid võivad olla ka pöördumatud. Kui on tegemist sellise pöördumatu protsessiga, mis hakkab inimliiki ähvardama ja tagasiteed enam ei ole, võib hind sellise eksperimendi eest osutuda liiga kõrgeks.

See elustiil hakkab lõpuks meie bioloogilist reprodutseerimisvõimet ja närvisüsteemi taluvust sedavõrd ruineerima, et negatiivsete tagajärgede hulk ületab positiivsete oma. Ühel hetkel tekivad käärid tehnoloogiliste võimaluste ja inimliigi taluvuse vahel.

Keegi ei suuda ju sedagi ennustada, mida loodus teeb. Ühed ütlevad, et ilma- ja…

on ette antud kindlad ajuarengu programmid ja sellest tulenevalt ka mõned sellised inimese psüühika individuaalsed erisused, mida on peetud eelkõige kasvatuse, õppimise ja hariduse tulemiks. Või et kas inimese geenikoodi järgi võib ennustada tema tõenäolisi valikuid ja käitumist. Eks selliseid avastusi veidi juba ka on.

Näiteks see, et inimese välimuse ja temperamendi vahel on seosed. Kunagi arvati, et inimese iseloom peitub välimuses. Siis heideti see üle parda kui ebateadus. Viimasel kümnel aastal on aga jälle hakanud tulema tõendeid, mis näitavad, et päris ebateadus see ei ole. Kuid neid uurimusi on veel vähe, et midagi kindlat öelda.

Kas uuem teadus tõestab ära, et näiteks suurte kõrvadega inimesed on ihned?

Ei, midagi sellist ilmselt mitte. Kõik see, mida omistatakse üksiktunnustele – väikestele silmadele, kitsastele huultele jne –, pole endiselt kinnitust leidnud. Küll on aga leitud seoseid tunnuste kombinatsioonide ja inimese psühholoogiliste omaduste vahel.

Tuleb välja, et nende tunnuste põhjal suudavad inimesed intuitiivselt eristada teiste inimeste iseloomu. Mitte täielikult, kuid ikkagi juhuslikust suurema tõenäosusega. Need on kuidagi peidus näo konfiguratsioonis, ent kuidas inimene selle hinnangu annab, seda me jällegi täpselt ei tea.

See on tegelikult väga sensitiivne valdkond, sest see on suure rakenduspotentsiaaliga nii poliitikas, partnerivalikus, igapäevatöös kui ka äris. Samuti hakatakse seda kohe seostama inimeste «kastidesse» paigutamisega, kes milleks kõlbab. See võib kaasa tuua soovi maast madalast valida tublisid sportlasi, teadlasi, väejuhte. Me ei tea, milleni nii ühel hetkel jõuame.

Nende teemade uurimata jätmine oleks nagu põõsasse pugemine, arvestamata, et mina poen küll põõsasse, aga teised jätkavad. Aga võib-olla on nende teiste moraalsed kaalutlused küsitavamad?

Tuleb uurida juba kas või seepärast, et helged jõud valitseksid teadmiste ja tehnoloogiate üle.
Sada aastat tagasi uuriti pooljuhte ja tehti midagi geneetikas, ent reaalsetest rakendustest oli see väga kaugel. Aga nüüd ei kujuta me ette maailma ilma mikrokiipideta või meditsiini ilma moodsa geneetikata. Ilmselt tuleb ka minu valdkonna massiline väljund praktikasse kümnete, aga võib-olla isegi alles sadade aastate pärast.

Nii et te olete leppinud, et teete ära tohutu eeltöö, aga Nobeli preemia saab keegi teine, kas või mõni teie õpilane?

Oo jaa. Pealegi, Nobeli preemia saamise tõenäosus on Eestis äärmiselt väike. Vähemalt selles valdkonnas saab selle tõenäolisemalt mõni Saksamaa, Inglismaa, Ameerika või Hollandi teaduskeskus, kus on palju raha, palju erinevaid spetsialiste, võimas sünergia.

Maailm, öeldakse, muutuvat tohutu kiirusega, infoküllusest on saamas juba müra. Kuidas see inimest mõjutab?

Kindlasti mõjutab. Müra üldmõiste alla käib mitmeid asju. Müra otseses mõttes on infovaene kaootiline helifoon…

Talis Bachmann: geneetika üllatab meid veel

Kas teadvuse suure probleemi lahendus on juba paistmas?

Eks vahel ollakse optimistid, vahel mitte. Ei öelda, et toimumas oleks mõni suur avastus, mis oleks võrreldav geeni põhimõttelise struktuuri avastamisega. Andmeid üha täpsustatakse, kuid uued andmed toovad kaasa uusi probleeme, mis pahatihti pole eelmistest vähem keerulised. See on nagu eesli sörk, kes püüab napsata õuna, mida ratsanik tema ees kepiga hoiab.

Teadvuse olemus on endiselt suur probleem. Ühe ja sama ajuga inimene magab ja on ärkvel. Aga ühel juhul – vaikses unes – ei teadvusta ta midagi. Teisel juhul, isegi kui me silmad kinni paneme, me ikkagi kujutame ette ruumi, kuuleme. Nii et teadvuslik olek on päris raskesti mõistetav. Mis ajus ikkagi kvalitatiivselt muutub, kui see läheb mitteteadvuslikust seisundist üle teadvuslikku? Selle saladuse avastamise nimel töötavad paljud teadlased.

Aga suurele põnevale probleemile lisaks tuleb teha ka rutiinset uurimistööd, sest teadmata täpselt, kuidas aju teadvust tagab, saame ikkagi uurida reageeringute ja toimingute seaduspärasusi ja reegleid. Näiteks kui täpselt, kui kiiresti, mis tingimustel aju mingeid otsuseid vastu võtab. Või millest ta end kallutada laseb, kuidas emotsioonid tekivad.

Usun, et üks oluline läbimurre tuleb siis, kui õpitakse ajukuvamisel registreeritud signaale väga täpselt tõlgendama. Ilmselt saab see olema suure töömahuga protsess, mida arvutiteta edukalt teha ei saa. Need tulevased algoritmid aitavad ajukuva info tõlkida inimese mõtete, seisundite ja kavatsuste keelde.

Aju protsesside kuvandeid uurivad spetsialistid on praegu nagu kaks nädalat hiina keelt õppinud inimesed, kes mõnda märki teavad, oskavad natuke midagi öelda, aga ülejäänu on müstika. Ent põhimõttelistelt on nad varsti võimelised seda teksti juba vabalt lugema. Ajukuvas võib olla juba kogu vajalik info sees, aga veel ei osata seda tõlgendada.

Kas see tähendab, et varsti suudetakse inimeste mõtteid lugeda?

Ei. See tähendab ikkagi seadmete kasutamist ja katsealuse vabatahtlikku osalemist. Ma ei usu, et näiteks mobiiltelefonidesse integreeritud tehnoloogia abil hakkaks eales keegi mõtete lugemisega tegelema. See eeldaks tohutut hulka infotöötlust. Pealegi võivad kaose ja juhuse mõjud olla selles kõiges liiga suured.

Aga ma arvan hoopis, et geneetikal on meile palju üllatusi varuks. Geneetika on üha rohkem seotud psühholoogiliste isiksusuuringutega, inimeste suhtlusringide uuringutega, ajaloouuringutega, terviseuuringutest rääkimata.

«Genoomimaastiku» mõõtmine läheb aina täpsemaks ja kiiremaks. Veidi veel ja ühe inimese geenistruktuuri väljaprint muutub üsna odavaks ja usaldusväärseks. Aga mida see kõik tähendab, see saabki olema üllatus, eriti mis puutub neurogeneetikasse.

Näiteks kas on võimalik, et juba sünnipäraselt…