Ақыл-ес кванттық деңгейде қалай жұмыс істейді? Голографиялық ми теориясы, нейробиология, сана, кванттық эффекттер, және Pribram-ның зерттеулері туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кванттық нейробиологияның түсіндірмесі
Quantum interpretation of neuroscience
Холономиялық ми теориясы – адам санасы ми жасушаларының ішінде немесе олардың арасындағы кванттық эффектілер арқылы қалыптасады деген идеяны зерттейтін нейробиологияның бір саласы. Холономиялық – бұл спектрлік және кеңістік-уақыт координаттарымен анықталатын Гильберт фазалық кеңістігіндегі бейнелеулерді білдіреді. Холономиялық ми теориясына дәстүрлі нейробиология қарсы тұрады, ол мидың қызметін нейрондардың үлгілері мен оларды қоршаған химиялық процестерді қарастыру арқылы зерттейді. Кванттық сананың бұл нақты теориясын нейробиолог Карл Прибрам физик Дэвид Боммен бірлесіп, алғашқыда Денис Габор ұсынған голограммалар теориясына сүйене отырып әзірлеген. Ол адамның танымдық процестерін миды голографиялық сақтау желісі ретінде модельдеу арқылы сипаттайды. Габор, Прибрам және басқалар ми процестері мен голограммада ақпарат сақтау арасындағы ұқсастықтарды атап өтті, оларды Фурье түрлендіруі арқылы да талдауға болады.
Holonomic brain theory is a branch of neuroscience investigating the idea that human consciousness is formed by quantum effects in or between brain cells. Holonomic refers to representations in a Hilbert phase space defined by both spectral and space time coordinates. Holonomic brain theory is opposed by traditional neuroscience, which investigates the brain's behavior by looking at patterns of neurons and the surrounding chemistry. This specific theory of quantum consciousness was developed by neuroscientist Karl Pribram initially in collaboration with physicist David Bohm building on the initial theories of holograms originally formulated by Dennis Gabor. It describes human cognition by modeling the brain as a holographic storage network. Gabor, Pribram and others noted the similarities between these brain processes and the storage of information in a hologram, which can also be analyzed with a Fourier transform.
Шығуы мен дамуы
1946 жылы Денис Габор голограмманы математикалық тұрғыдан ойлап тапты, ол бейнені голограмманың ішінде сақталған ақпарат арқылы қайта құруға болатын жүйені сипаттады. Ол үш өлшемді нысанның ақпараттық үлгісін көбінесе екі өлшемді жарық сәулесінде кодтауға болатынын көрсетті. Габор сондай-ақ голографиялық ассоциативтік жадты көрсету үшін математикалық модельді әзірледі. Габордың әріптесі Питер Якобус Ван Херден де 1963 жылы осыған байланысты голографиялық математикалық жад моделін жасады. Бұл модельдегі негізгі ерекшелік – локальдық емес қасиет, ол бірнеше жылдан кейін маңызды болды, 1967 жылы Брайтенберг пен Киршфилдтің тәжірибелері мидағы жадтың нақты орналасуы бұрыс екенін көрсетті. Карл Прибрам психолог Карл Лэшлимен Лэшлидің энграмдық тәжірибелері бойынша жұмыс істеді, ол приматтардың миындағы нақты естеліктердің орнын анықтау үшін зақымдануларды пайдаланды. Лэшли миға кішкентай зақымдар келтіріп, олардың естелікке тигізетін әсері шамалы екенін анықтады. Ал Прибрам ми қабығының үлкен бөліктерін алып тастады, бұл жад пен танымдық функцияның бірнеше ауыр кемшіліктеріне әкелді. Естеліктер жеке нейронда немесе нақты жерде сақталмайды, олар бүкіл нейрондық желіге таралады. Лэшли мидың интерференциялық үлгілері қабылдау процесінде рөл атқара алатынын айтты, бірақ мұндай үлгілер мида қалай пайда болатынын және олардың мидың жұмысына қалай әкелетінін білмеді. Бірнеше жылдан кейін нейрофизиолог Джон Экклздің мақаласында пресинаптикалық аксондардың тармақталу ұштарында толқынның қалай пайда болатыны сипатталды. Мұндай толқындардың көп саны интерференциялық үлгілерді тудыруы мүмкін. Содан кейін Эметт Лейт лазерлік сәулелердің интерференциялық үлгілері арқылы визуалды бейнелерді сақтауда сәттілікке жетті, бұл Габордың бұрын Фурье түрлендірулерін голограммада ақпаратты сақтау үшін қолдануынан шабыттанды. Экклз бен Лейттің еңбектерін зерттегеннен кейін, 1980 жылы физик Дэвид Бом өзінің голоқозғалыс және жасырын және ашық тәртіп туралы идеяларын ұсынды. Прибрам 1975 жылы Бомның жұмысымен танысып, голограмма интерференциялық үлгілерде ақпаратты сақтай алатындығы және белсендірілген кезде сол ақпаратты қайта жасай алатындығы себепті, ол мидың жұмысы үшін берік метафора бола алатынын түсінді. Олар бірлесіп "көрнекі қабықтың жасушалары көрсететін кеңістіктік жиілік кодтауын кіріс үлгісінің Фурье түрлендіруі ретінде ең жақсы сипаттауға болады" деп анықтады.
In 1946 Dennis Gabor invented the hologram mathematically, describing a system where an image can be reconstructed through information that is stored throughout the hologram. He demonstrated that the information pattern of a three dimensional object can be encoded in a beam of light, which is more or less two dimensional. Gabor also developed a mathematical model for demonstrating a holographic associative memory. One of Gabor's colleagues, Pieter Jacobus Van Heerden, also developed a related holographic mathematical memory model in 1963. This model contained the key aspect of non locality, which became important years later when, in 1967, experiments by both Braitenberg and Kirschfield showed that exact localization of memory in the brain was false. Karl Pribram had worked with psychologist Karl Lashley on Lashley's engram experiments, which used lesions to determine the exact location of specific memories in primate brains. Lashley made small lesions in the brains and found that these had little effect on memory. On the other hand, Pribram removed large areas of cortex, leading to multiple serious deficits in memory and cognitive function. Memories were not stored in a single neuron or exact location, but were spread over the entirety of a neural network. Lashley suggested that brain interference patterns could play a role in perception, but was unsure how such patterns might be generated in the brain or how they would lead to brain function. Several years later an article by neurophysiologist John Eccles described how a wave could be generated at the branching ends of pre synaptic axons. Multiple of these waves could create interference patterns. Soon after, Emmett Leith was successful in storing visual images through the interference patterns of laser beams, inspired by Gabor's previous use of Fourier transformations to store information within a hologram. After studying the work of Eccles and that of Leith, In 1980, physicist David Bohm presented his ideas of holomovement and Implicate and explicate order. Pribram became aware of Bohm's work in 1975 and realized that, since a hologram could store information within patterns of interference and then recreate that information when activated, it could serve as a strong metaphor for brain function. together established "the spatial frequency encoding displayed by cells of the visual cortex was best described as a Fourier transform of the input pattern."
Голограмма және голономия
Голограмманың басты ерекшелігі – сақталған ақпараттың кез келген бөлігі бүкіл голограмма бойынша таратылғандығында. Сақтау және алу процестері Фурье түрлендіру теңдеулерімен сипатталғандай жүзеге асырылады. Голограмманың бір бөлігі кедергі үлгісін қамти алуға жеткілікті болса, ол бөлік сақталған бейненің толығымен қайта құруы мүмкін, бірақ бейнеде «шу» деп аталатын қосымша өзгерістер болуы мүмкін. Бұған радиоантеннаның тарату аймағын мысалға келтіруге болады. Аймақтың кез келген кішірек бөлігінде барлық каналдарға қол жеткізуге болады, бұл голограмма ақпаратының бір бөлігінде толығымен қамтылғандығына ұқсас. Бұл мидың зақымдалған жағдайда да функциясын және жадын сақтауға мүмкіндік береді. Ақпаратты ұсыну – дендриттік микропроцестердің таратылған желісіндегі динамикалық түрлендіру ретінде жүзеге асырылады. Голономикалық ми мен голографиялық ми арасындағы айырмашылықты атап өту маңызды. Прибрам мидың бір ғана голограмма ретінде жұмыс істейтінін айтпайды. Керісінше, кіші нейрондық желілердегі толқындар мидың үлкен жұмысының ішіндегі жергілікті голограммаларды жасайды. Мұндай жапсырмалы голография холономия немесе терезелі Фурье түрлендірулері деп аталады. Голографиялық модель дәстүрлі модельдерге көтерілмейтін жадтың басқа да ерекшеліктерін түсіндіре алады. Хопфилд жады моделінде жадтың қанығуының ерте нүктесі бар, одан кейін жадты алу күрт баяулап, сенімсіз болады. Бұл процестер дендриттік ағашқа – теледендриттер мен дендриттер желісіне, белсенділік потенциалдарымен байланысты таралған жүйке импульстарына емес, ұсақ талшықты дендриттердің мембранасындағы поляризацияның тербелістеріне байланысты. Кешігу неғұрлым қысқа болса, әрекет соғұрлым бейсана болады, ал кешігу ұзарса – сананың ұзақтығы артады. Дэвид Алконның зерттеуі көрсеткендей, бейсана Павловтық шарттанудан кейін дендриттік арбордың көлемі пропорционалды түрде азайды, бұл тәжірибе әрекеттің автоматтылығын арттырғанда синапс жоюға ұқсас. Жадыны сақтауға қабілетті жүйелерде мұндай өзара әрекеттесулер өзіндік шешім қабылдауға прогрессивті түрде әкеледі. Бірнеше зерттеулер көрсеткендей, голографиялық жад модельдерінде қолданылатын операциялардың сол сериясы уақытша жадқа және оптомоторлық реакцияларға қатысты белгілі бір процестерде орындалады. Бұл кем дегенде, белгілі бір голономиялық қасиеттері бар неврологиялық құрылымдардың болуы мүмкін екенін көрсетеді. Олар жасушалық байланыста және мидың ұйқыны қоса алғандағы кейбір процестерінде рөл атқара алады, бірақ қазіргі зерттеулерді нығайту үшін қосымша зерттеулер қажет.
A main characteristic of a hologram is that every part of the stored information is distributed over the entire hologram. Both processes of storage and retrieval are carried out in a way described by Fourier transformation equations. As long as a part of the hologram is large enough to contain the interference pattern, that part can recreate the entirety of the stored image, but the image may have unwanted changes, called noise. An analogy to this is the broadcasting region of a radio antenna. In each smaller individual location within the entire area it is possible to access every channel, similar to how the entirety of the information of a hologram is contained within a part. This allows the brain to maintain function and memory even when it is damaged. Representation occurs as a dynamical transformation in a distributed network of dendritic microprocesses. It is important to note the difference between the idea of a holonomic brain and a holographic one. Pribram does not suggest that the brain functions as a single hologram. Rather, the waves within smaller neural networks create localized holograms within the larger workings of the brain. This patch holography is called holonomy or windowed Fourier transformations. A holographic model can also account for other features of memory that more traditional models cannot. The Hopfield memory model has an early memory saturation point before which memory retrieval drastically slows and becomes unreliable. Processes in this dendritic arbor, the network of teledendrons and dendrites, occur due to the oscillations of polarizations in the membrane of the fine fibered dendrites, not due to the propagated nerve impulses associated with action potentials. The shorter the delay the more unconscious the action, while a longer delay indicates a longer period of awareness. A study by David Alkon showed that after unconscious Pavlovian conditioning there was a proportionally greater reduction in the volume of the dendritic arbor, akin to synaptic elimination when experience increases the automaticity of an action. In systems endowed with memory storage, these interactions therefore lead to progressively more self determination. Several studies have shown that the same series of operations used in holographic memory models are performed in certain processes concerning temporal memory and optomotor responses. This indicates at least the possibility of the existence of neurological structures with certain holonomic properties. These may play a role in cell communication and certain brain processes including sleep, but further studies are needed to strengthen current ones.
Сын-пикирлер мен баламалы модельдер
Прибрамның ми қызметінің голономикалық моделі сол кезде кеңінен назар аударған жоқ, бірақ содан бері басқа кванттық модельдер жасалды, соның ішінде Джибу мен Ясуэдің ми динамикасы және Витиеллоның диссипативтік кванттық ми динамикасы. Бұл модель голономиялық модельмен тікелей байланысты болмаса да, классикалық ми теориясына ғана негізделген тәсілдерден асып түсуді жалғастырады. Содан кейін олар модельді коррелографтан ары қарай ассоциативтік желіге кеңейтті, онда нүктелер торда орналасқан параллель сызықтарға айналды. Көлденең сызықтар кіріс нейрондарының аксондарын, ал тік сызықтар – шығыс нейрондарының аксондарын көрсетеді. Әр қиылыс өзгертілетін синапсты білдіреді. Бұл модель ығыстырылған бейнелерді тануға қабілетсіз болғанымен, сақтау сыйымдылығы жоғары. Бұл міндетті түрде мидың қалай құрылғанын көрсету емес, Габордың бастапқы моделін жақсарту мүмкіндігін көрсету мақсатында жасалды. П. Ван Хирден бұл модельге математикалық тұрғыдан қарсы дәлел келтіріп, голограмманың сигнал-шу арақатынасы идеалды көрсеткіштің 50%-ына жете алатынын көрсетті. Ол сондай-ақ үлкен сақтау сыйымдылығы үшін 3D желіге енгізілген жылдам іздеуге арналған 2D нейрондық голограммалық желісі бар модельді пайдаланды. Бұл модельдің маңызды ерекшелігі – сақталған ақпараттың бағытын өзгерту және бұрмалауларды түзету мүмкіндігі, бұл бізге әртүрлі бұрыштар мен орналасудан бірдей нысан ретінде тануға мүмкіндік береді, ал коррелограф және ассоциативтік желі модельдерінде мұндай мүмкіндік жоқ.
Pribram's holonomic model of brain function did not receive widespread attention at the time, but other quantum models have been developed since, including brain dynamics by Jibu & Yasue and Vitiello's dissipative quantum brain dynamics. Though not directly related to the holonomic model, they continue to move beyond approaches based solely in classic brain theory. They then expanded the model beyond the correlograph to an associative net where the points become parallel lines arranged in a grid. Horizontal lines represent axons of input neurons while vertical lines represent output neurons. Each intersection represents a modifiable synapse. Though this cannot recognize displaced patterns, it has a greater potential storage capacity. This was not necessarily meant to show how the brain is organized, but instead to show the possibility of improving on Gabor's original model. P. Van Heerden countered this model by demonstrating mathematically that the signal noise ratio of a hologram could reach 50% of ideal. He also used a model with a 2D neural hologram network for fast searching imposed upon a 3D network for large storage capacity. A key quality of this model was its flexibility to change the orientation and fix distortions of stored information, which is important for our ability to recognize an object as the same entity from different angles and positions, something the correlograph and association network models lack.