Внешние и внутренние компоненты деятельности в психологии: 1.4 Внутренние и внешние компоненты деятельности

1.4 Внутренние и внешние компоненты деятельности

Всякая человеческая деятельность имеет внешние и внутренние компоненты. Внутренний компонент человеческой деятельности: анатомо-физиологические структуры и процессы, участвующие в управлении деятельностью со стороны центральной нервной системы, а также психологические процессы и состояния, включенные в регуляцию деятельности. К внешним компонентам можно отнести разнообразные движения, связанные с практическим выполнением деятельности.

Соотношение внутренних и внешних компонентов деятельности не является постоянным. По мере развития и преобразования деятельности осуществляется систематический переход внешних компонентов во внутренние. Он сопровождается их интериоризацией иавтоматизацией. При возникновении каких-либо затруднений в деятельности, при ее восстановлении, связанном с нарушениями внутренних компонентов, происходит обратный переход — экстериоризация: сокращенные, автоматизированные компоненты деятельности разворачиваются, проявляются вовне, внутренние вновь становятся внешними, сознательно контролируемыми.

10. Понятие об общении. Структура общения.

Общение — это многоплановый процесс развития контактов между людьми, порождаемый потребностями совместной деятельности. Общение включает в себя обмен информацией между ее участниками, который может быть охарактеризован в качестве коммуникативной стороны общения.  Вторая сторона общения — взаимодействие общающихся — обмен в процессе речи не только словами, но и действиями, поступками. И, наконец, третья сторона общения предполагает восприятие общающимися друг друга.

Категория «общение» является одной из центральных в психологической науке наряду с категориями «мышление», «деятельность», «личность», «отношения».

Учитывая сложность общения, необходимо каким-то образом обозначить его структуру, чтобы затем возможен был анализ каждого элемента. К структуре общения можно подойти по-разному, как и к определению его функций. Мы предлагаем характеризовать структуру общения путем выделения в нем трех взаимосвязанных сторон: коммуникативной, интерактивной и перцептивной.

Коммуникативная сторона общения, или коммуникация в узком смысле слова, состоит в обмене информацией между общающимися индивидами.

Интерактивная сторона заключается в организации взаимодействия между общающимися индивидами, т.е. в обмене не только знаниями, идеями, но и действиями.

Перцептивная сторона общения означает процесс восприятия и познания друг друга партнерами по общению и установления на этой основе взаимопонимания.

15. Понятие об ощущениях, виды ощущений.

Ощущение — это простейший психический процесс, состоящий в отражении отдельных свойств предметов и явлений материаль­ного мира, а также внутренних состояний организма при непосред­ственном воздействии раздражителей на соответствующие рецеп­торы.

Органы чувств получают, отбирают, накапливают информацию и передают ее в мозг, ежесекундно получающий и перерабаты­вающий этот огромный и неиссякаемый поток. В результате возникает адекватное отражение окружающего мира и состояния самого организма. На этой основе формируются нервные импульсы, поступающие к исполнительным органам, ответствен­ным за регуляцию температуры тела, работу органов пищева­рения, органов движения, желез внутренней секреции, за на­стройку самих органов чувств и т.п. И вся эта чрезвычайно сложная работа, состоящая из многих тысяч операций в секунду, совершается непрерывно.

Компоненты деятельности

Деятельность человека имеет следующие основные характеристики: 

мотив, цель, предмет,  средства. Мотивом деятельности называется то, что побуждает ее, ради чего она осуществляется. В качестве мотива обычно выступает конкретная потребность, которая в ходе и с помощью данной деятельности удовлетворяется.

Побудительными причинами деятельности человека являются мотивы — со­вокупность внешних и внутренних условий, вызывающих активность субъекта и определяющих направленность деятельности. Именно мотив, побуждая к деятель­ности, определяет ее направленность, т. е. определяет ее цели и задачи.

Мотивы человеческой деятельности могут быть самыми различными; органическими, функциональными, материальными, социальными, духовными. Органические мотивы направлены на удовлетворение естественных потребностей организма (у человека — на создание условий, в наибольшей степени этому способствующих). Такие мотивы связаны с ростом, самосохранением и развитием организма. Это — производство продуктов питания, жилища, одежды и т.п. Функциональные мотивы удовлетворяются с помощью разного рода культурных форм активности, например игр и занятий спортом. Материальные мотивы побуждают человека к деятельности, направленной на создание предметов домашнего обихода, различных вещей и инструментов, непосредственно в виде продуктов, обслуживающих естественные потребности. Социальные мотивы порождают различные виды деятельности, направленные на то, чтобы занять определенное место в обществе, получить признание и уважение со стороны окружающих людей.

Духовные мотивы лежат в основе тех видов деятельности, которые связаны с самосовершенствованием человека. Тип деятельности обычно определяется по ее доминирующему мотиву (доминирующему потому, что всякая человеческая деятельность полимотивирована, т.е. побуждается несколькими различными мотивами).

Цель — это осознанный образ предвосхищенного результата, на достижение которого направлено действие человека. Целью может быть какой-либо предмет, явление или определенное действие. Задача — это заданная в определенных усло­виях (например, в проблемной ситуации) цель деятельности, которая должна быть достигнута путем преобразования этих условий согласно определенной процеду­ре. Любая задача всегда включает в себя следующее: требования, или цель, кото­рой надо достичь; условия, т. е. известный компонент постановки задачи; иско­мое — неизвестное, которое надо найти, чтобы достигнуть цели. Задачей может быть конкретная цель, которой надо достичь. Однако в сложных видах деятельно­сти чаще всего задачи выступают как частные цели, без достижения которых нельзя достичь главной цели.

Например, для того чтобы овладеть какой-либо спе­циальностью, человек должен вначале изучить ее теоретические аспекты, т. е. ре­шить определенные учебные задачи, а затем реализовать эти знания на практике и получить практические навыки, т. е. решить ряд задач практической деятельности.

В качестве цели деятельности может выступать ее продукт. Он может представлять собой реальный физический предмет, создаваемый человеком, определенные знания, умения и навыки,

приобретаемые в ходе деятельности, творческий результат (мысль, идея, теория, произведение искусства).

Цель деятельности не равнозначна ее мотиву, хотя иногда мотив и цель деятельности могут совпадать друг с другом. Различные виды деятельности, имеющие одну и ту же цель (конечный результат), могут побуждаться и поддерживаться различными мотивами. Напротив, в основе ряда деятельностей с разными конечными целями могут лежать одни и те же мотивы. Например, чтение книги для человека может выступить как средство удовлетворения материальных (продемонстрировать знания и за это получить высокооплачиваемую работу), социальных (блеснуть познаниями в кругу значимых людей, добиться их расположения), духовных (расширить свой кругозор, подняться на более высокий уровень нравственного развития) потребностей.

Такие разные виды деятельности, как приобретение модных, престижных вещей, чтение литературы, забота о внешнем виде, выработка умения себя вести, могут в конечном счете преследовать одну и ту же цель: добиться во что бы то ни стало чьего-либо расположения.

Предметом деятельности называется то, с чем она непосредственно имеет дело. Так, например, предметом познавательной деятельности является всякого рода информация, предметом учебной деятельности — знания, умения и навыки, предметом трудовой деятельности — создаваемый материальный продукт.

Всякая деятельность имеет определенную структуру. В ней обычно выделяют действия и операции как основные составляющие деятельности. Действием называют часть деятельности, имеющую вполне самостоятельную, осознанную человеком цель. Например, действием, включенным в структуру познавательной деятельности, можно назвать получение книги, ее чтение; действиями, входящими в состав трудовой деятельности, можно считать знакомство с задачей, поиск необходимых инструментов и материалов, разработку проекта, технологии изготовления предмета и т. п.; действиями, связанными с творчеством, являются формулировка замысла, поэтапная его реализация в продукте творческой работы.

Операцией именуют способ осуществления действия. Сколько есть различных способов выполнения действия, столько можно выделить различных операций. Характер операции зависит от условий выполнения действия, от имеющихся у человека умений и навыков, от наличных инструментов и средств осуществления действия. Разные люди, к примеру, запоминают информацию и пишут по-разному. Это значит, что действие по написанию текста или запоминанию материала они осуществляют при помощи различных операций. Предпочитаемые человеком операции характеризуют его индивидуальный стиль деятельности.

 качестве средств осуществления деятельности для человека выступают те инструменты, которыми он пользуется, выполняя те или иные действия и операции. Развитие средств деятельности ведет к ее совершенствованию, в результате чего деятельность становится более продуктивной и качественной.

Мотивация деятельности в ходе ее развития не остается неизменной. Так, например, у трудовой или творческой деятельности со временем могут появиться другие мотивы, а прежние отойти на второй план. Иногда действие, ранее включенное в состав деятельности, может выделиться из нее и приобрести самостоятельный статус, превратиться в деятельность с собственным мотивом. В этом случае мы отмечаем факт рождения новой деятельности.

С возрастом по мере развития человека происходит изменение мотивации его деятельности. Если человек изменяется как личность, то мотивы его деятельности преобразуются. Прогрессивное развитие человека характеризуется движением мотивов в сторону их все большего одухотворения (от органических к материальным, от материальных к социальным, от социальных к творческим, от творческих к нравственным).

Всякая человеческая деятельность имеет внешние и внутренние компоненты. К внутренним относятся анатомо-физиологические структуры и процессы, участвующие в управлении деятельностью со стороны центральной нервной системы, а также психологические процессы’ и состояния, включенные в регуляцию деятельности. К внешним компонентам можно отнести разнообразные движения, связанные с практическим выполнением деятельности.

Соотношение внутренних и внешних компонентов деятельности не является постоянным. По мере развития и преобразования деятельности осуществляется систематический переход внешних компонентов во внутренние. Он сопровождается их интериоризацией и автоматизацией. При возникновении каких-либо затруднений в деятельности, при ее восстановлении, связанном с нарушениями внутренних компонентов, происходит обратный переход —экстериоризация: сокращенные, автоматизированные компоненты деятельности разворачиваются, проявляются вовне, внутренние вновь становятся внешними, сознательно контролируемыми.

Внутренняя и внешняя валидность | Понимание различий и угроз

Опубликован в 15 мая 2019 г. к Раймо Стрифкерк. Отредактировано 19 декабря 2022 г.

Внутренняя и внешняя валидность — это два способа проверки причинно-следственных связей.

Внутренняя валидность относится к степени уверенности в том, что проверяемая причинно-следственная связь является достоверной и не подвержена влиянию других факторов или переменных.

Внешняя валидность относится к степени, в которой результаты исследования могут быть применены (обобщены) к другим ситуациям, группам или событиям.

Достоверность исследования во многом определяется планом эксперимента. Чтобы гарантировать достоверность инструментов или тестов, которые вы используете, вы также должны учитывать достоверность измерений.

Содержание

1. Компромисс между внутренней и внешней валидностью
2. Угрозы внутренней валидности
3. Угрозы внешней валидности
4. Часто задаваемые вопросы о внутренней и внешней валидности

Компромисс между внутренней и внешней валидностью

Лучшая внутренняя валидность часто достигается за счет внешней валидности (и наоборот). Тип исследования, который вы выбираете, отражает приоритеты вашего исследования.

Пример компромисса
Причинно-следственная связь может быть проверена в искусственных лабораторных условиях или в реальном мире. Лабораторная настройка обеспечивает более высокую внутреннюю достоверность, поскольку внешние влияния могут быть сведены к минимуму. Однако внешняя валидность снижается, потому что лабораторная среда отличается от внешнего мира (в котором есть внешние факторы влияния).

Решение этого компромисса состоит в том, чтобы сначала провести исследование в контролируемой (искусственной) среде, чтобы установить наличие причинно-следственной связи, а затем провести полевой эксперимент, чтобы проанализировать, верны ли результаты в реальном мире.

Угрозы внутренней действительности

Есть восемь факторов, которые могут поставить под угрозу внутреннюю достоверность вашего исследования. Они объясняются ниже на следующем примере:

Пример исследования
Руководство популярной джинсовой компании хочет узнать, повысит ли гибкий график работы удовлетворенность сотрудников работой. Они поставили эксперимент с двумя группами: 1) контрольная группа сотрудников с фиксированным рабочим днем ​​2) экспериментальная группа с сотрудниками с гибким графиком работы. Эксперимент продлится шесть месяцев. Все сотрудники заполняют анкету, измеряющую их удовлетворенность работой до эксперимента (предварительное тестирование) и после эксперимента (посттестирование).

Угрозы внутренней действительности

Угроза	Пояснение	Пример
История	Непредвиденные события изменяют условия исследования и влияют на результат.	Новый (лучший) менеджер запускается во время учебы, что повышает удовлетворенность работой.
Созревание	Течение времени влияет на зависимую переменную (удовлетворенность работой).	Во время шестимесячного эксперимента сотрудники становятся более опытными и лучше выполняют свою работу. Таким образом, удовлетворенность работой может улучшиться.
Тестирование	Предварительное тестирование (используемое для установления базового уровня) влияет на результаты последующего тестирования.	Сотрудники чувствуют необходимость быть последовательными в своих ответах во время предварительного и последующего тестирования.
Выбор участников	Участники контрольной и экспериментальной групп существенно различаются, поэтому их нельзя сравнивать.	Вместо случайного распределения сотрудников по одной из двух групп сотрудники могут добровольно принять участие в эксперименте по повышению удовлетворенности работой. Экспериментальная группа теперь состоит из более вовлеченных (более удовлетворенных) сотрудников, но это может привести к предвзятости самоотбора.
Истощение	В ходе (более длительного) исследования участники могут выйти из него. Если отсев вызван экспериментальным лечением (а не совпадением), это может поставить под угрозу внутреннюю валидность и привести к систематической ошибке отсева.	Действительно недовольные сотрудники уволились с работы во время исследования. Средняя удовлетворенность работой теперь улучшится не потому, что «лечение» сработало, а потому, что неудовлетворенные сотрудники не включаются в пост-тест.
Регрессия к среднему	Экстремальные значения, как правило, ближе к среднему значению при втором измерении.	Сотрудники, набравшие очень низкие баллы в первом опросе об удовлетворенности работой, вероятно, демонстрируют больший прирост удовлетворенности работой, чем сотрудники, набравшие средние баллы.
Приборы	Изменился способ измерения зависимой переменной в ходе исследования.	Анкета в пост-тесте содержит дополнительные вопросы по сравнению с анкетой, используемой для предварительного теста. Это приводит к искажению информации.
Социальное взаимодействие	Взаимодействие между участниками из разных групп влияет на результат.	Группа сотрудников с фиксированным рабочим днем ​​обижается на группу с гибким рабочим днем, в результате чего снижается их удовлетворенность работой.

Угрозы внешней валидности

Есть три основных фактора, которые могут угрожать внешней валидности примера нашего исследования.

Угрозы внешней валидности

Угроза	Пояснение	Пример
Тестирование	Участие в предварительном тесте влияет на реакцию на лечение.	Анкета об удовлетворенности работой, использованная в предварительном тесте, побуждает сотрудников более осознанно размышлять об удовлетворенности своей работой, что приводит к характеристикам спроса.
Систематическая ошибка выборки	Участники исследования существенно отличаются от населения.	Сотрудники, участвующие в эксперименте, значительно моложе сотрудников других отделов, поэтому результаты нельзя обобщать.
Эффект Хоторна	Участники меняют свое поведение, потому что знают, что их изучают.	Сотрудники прилагают дополнительные усилия на своей работе и испытывают большее удовлетворение от работы, потому что знают, что участвуют в эксперименте.

Существуют различные другие угрозы внешней валидности, которые могут относиться к различным видам экспериментов.

Часто задаваемые вопросы о внутренней и внешней валидности

Каковы угрозы внутренней валидности?

Существует восемь угроз внутренней валидности: история, созревание, инструментирование, тестирование, систематическая ошибка отбора, регрессия к среднему, социальное взаимодействие и истощение.

Каковы угрозы внешней валидности?

Существует семь угроз внешней валидности: предвзятость выбора, история, эффект экспериментатора, эффект Хоторна, эффект тестирования, обработка со способностями и эффект ситуации.

Что такое экспериментальный дизайн?

Планирование эксперимента означает планирование набора процедур для исследования связи между переменными. Для разработки контролируемого эксперимента вам понадобятся:

• Поддающаяся проверке гипотеза
• Хотя бы одна независимая переменная, которой можно точно управлять
• Хотя бы одна зависимая переменная, которую можно точно измерить

При планировании эксперимента вы решаете:

• Как вы будете манипулировать переменной (переменными)
• Как вы будете контролировать любые потенциальные смешанные переменные
• Сколько субъектов или образцов будет включено в исследование
• Как субъекты будут назначены на уровни лечения

Экспериментальный план необходим для внутренней и внешней достоверности вашего эксперимента.

 

Процитировать эту статью Scribbr

Если вы хотите процитировать этот источник, вы можете скопировать и вставить цитату или нажать кнопку «Цитировать эту статью Scribbr», чтобы автоматически добавить цитату в наш бесплатный генератор цитирования.

Стрифкерк, Р. (2022, 19 декабря). Внутренняя и внешняя проверка | Понимание различий и угроз. Скриббр. Проверено 9 февраля 2023 г., с https://www.scribbr.com/methodology/internal-vs-external-validity/

Процитировать эту статью

Полезна ли эта статья?

Вы уже проголосовали. Спасибо 🙂 Ваш голос сохранен 🙂 Обработка вашего голоса. ..

Раймо пишет статьи для Scribbr с 2017 года. Его специализация — плагиат и цитирование. Помимо написания статей, Раймо неустанно работает над улучшением инструментов Scribbr Citation Generator и Plagiarism Checker.

Как мозг «конструирует» внешний мир

Будучи молодым инструктором на семинарах для студентов-медиков, я добросовестно преподавал нейрофизиологию по книге, с энтузиазмом объясняя, как мозг воспринимает мир и управляет телом. Сенсорные стимулы от глаз, ушей и т. д. преобразуются в электрические сигналы и затем передаются в соответствующие части сенсорной коры, которые обрабатывают эти входы и вызывают восприятие. Чтобы инициировать движение, импульсы из моторной коры дают указание нейронам спинного мозга произвести мышечное сокращение.

Большинство студентов были довольны моими объяснениями в учебнике механизмов ввода-вывода мозга. И все же меньшинство — умные — всегда задавало ряд неудобных вопросов. «Где в мозгу происходит восприятие?» «Что инициирует движение пальца до того, как активируются клетки моторной коры?» Я всегда отвечал на их вопросы простым ответом: «Все это происходит в неокортексе». Затем я искусно менял тему или использовал несколько малопонятных латинских терминов, которые мои ученики на самом деле не понимали, но которые казались достаточно научными, так что мои авторитетные отчеты временно удовлетворяли их.

Как и другие молодые исследователи, я начал свои исследования мозга, особо не беспокоясь о том, правильна или нет эта теоретическая схема восприятия-действия. В течение многих лет я был счастлив своим собственным прогрессом и впечатляющими открытиями, которые постепенно превратились в то, что в 1960-х стало известно как область «нейробиологии». Однако с тех пор моя неспособность дать удовлетворительные ответы на законные вопросы моих самых умных учеников преследует меня. Мне пришлось бороться с трудностями, пытаясь объяснить то, чего я на самом деле не понимал.

С годами я понял, что это разочарование было не только моим собственным. Многие мои коллеги, признавали они это или нет, чувствовали то же самое. Однако была и светлая сторона, потому что эти разочарования подпитывали мою карьеру. На протяжении многих лет они подталкивали меня к разработке точки зрения, которая дает альтернативное описание того, как мозг взаимодействует с внешним миром.

Задача для меня и других нейробиологов связана с серьезным вопросом о том, что же такое разум. Еще со времен Аристотеля мыслители исходили из того, что душа или разум изначально представляют собой чистый лист, tabula rasa, на котором нарисованы переживания. Эта точка зрения повлияла на мышление в христианской и персидской философии, британском эмпиризме и марксистской доктрине. В прошлом столетии она также проникла в психологию и когнитивную науку. Этот взгляд «снаружи внутрь» изображает разум как инструмент для познания истинной природы мира. Альтернативная точка зрения — та, которая определила мое исследование — утверждает, что основная задача мозговых сетей — поддерживать собственную внутреннюю динамику и постоянно генерировать множество бессмысленных паттернов нейронной активности. Когда кажущееся случайным действие приносит пользу выживанию организма, нейронный паттерн, приводящий к этому действию, приобретает значение. Когда младенец произносит «тэ-тэ», родитель с радостью предлагает малышу «Тедди», так звук «тэ-тэ» приобретает значение мишки Тедди. Недавний прогресс в нейробиологии поддержал эту схему.

Мозг «представляет» мир?

Нейронаука унаследовала структуру чистого листа через тысячелетия после того, как ранние мыслители дали имена, такие как tabula rasa, умственным операциям. Даже сегодня мы все еще ищем нейронные механизмы, которые могли бы иметь отношение к их придуманным идеям. Доминирование схемы снаружи-внутри иллюстрируется выдающимися открытиями легендарного научного дуэта Дэвида Хьюбеля и Торстена Визеля, которые ввели запись отдельных нейронов для изучения зрительной системы и были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1919 году.81. В своих фирменных экспериментах они регистрировали нейронную активность у животных, показывая им изображения различной формы. Движущиеся линии, края, светлые или темные области и другие физические качества вызывали возбуждение в разных наборах нейронов. Предполагалось, что нейронные вычисления начинаются с простых паттернов, которые синтезируются в более сложные. Затем эти функции объединяются где-то в мозгу, чтобы представить объект. Активного участия не требуется. Мозг автоматически выполняет это упражнение.

Модель «снаружи-внутри» предполагает, что основной функцией мозга является восприятие «сигналов» из мира и их правильная интерпретация. Но если это предположение верно, то для реагирования на эти сигналы необходима дополнительная операция. Между перцептивными входами и выходами находится гипотетический центральный процессор, который принимает сенсорные представления из окружающей среды и принимает решения о том, что с ними делать, чтобы выполнить правильное действие.

Так что же является центральным процессором в этой парадигме снаружи-внутри? Эта малопонятная и спекулятивная сущность носит разные названия: свобода воли, гомункул, лицо, принимающее решения, исполнительная функция, промежуточные переменные или просто «черный ящик». Все зависит от философских наклонностей экспериментатора и от того, применяется ли рассматриваемая мыслительная операция к человеческому мозгу, мозгу других животных или компьютерным моделям. Однако все эти понятия относятся к одному и тому же.

Неявное практическое значение концепции снаружи-внутри заключается в том, что следующим рубежом прогресса в современной нейронауке должно стать определение того, где в мозгу находится предполагаемый центральный процессор, и систематическая разработка нейронных механизмов принятия решений. Действительно, физиология принятия решений стала одним из самых популярных направлений в современной нейронауке. Области мозга более высокого порядка, такие как префронтальная кора, постулируются как место, где «все вещи собираются вместе» и «инициируются все выходные данные». Однако, если мы присмотримся повнимательнее, то увидим, что структура снаружи-внутри не держится вместе.

Такой подход не может объяснить, как фотоны, падающие на сетчатку, трансформируются в воспоминание о летнем пикнике. Структура снаружи-внутри требует искусственного введения человека-экспериментатора, который наблюдает за этим событием [ см. рисунок ниже ]. Экспериментатор посередине необходим, потому что даже если нейроны изменяют свои паттерны возбуждения, когда рецепторы на органах чувств стимулируются — например, светом или звуком, — эти изменения по своей сути не «представляют» ничего, что может быть поглощено и интегрировано нейронами. мозг. Нейроны в зрительной коре, которые реагируют на изображение, скажем, розы, ничего не знают. Они не «видят» появления цветка. Они просто генерируют электрические колебания в ответ на входные данные из других частей мозга, в том числе поступающие по множеству сложных путей от сетчатки.

Другими словами, нейроны в сенсорных областях коры и даже в гипотетическом центральном процессоре не могут «видеть» события, происходящие в мире. В мозгу нет интерпретатора, который мог бы придать значение этим изменениям в паттернах возбуждения нейронов. За исключением волшебного гомункула, наблюдающего за активностью всех нейронов в мозгу со всеведением экспериментатора, нейроны, которые принимают все это, не подозревают о событиях, вызвавших эти изменения в их паттернах возбуждения. Колебания активности нейронов имеют значение только для ученого, который находится в привилегированном положении, наблюдая как за событиями в мозгу, так и за событиями во внешнем мире, а затем сравнивая эти две точки зрения.

Предоставлено: Brown Bird Design

Восприятие — это то, чем мы занимаемся

Поскольку нейроны не имеют прямого доступа к внешнему миру, им нужен способ сравнивать или «приземлять» свои паттерны возбуждения к чему-то другому. Термин «заземление» относится к способности цепей мозга придавать значение изменениям в паттернах возбуждения нейронов, возникающим в результате сенсорных входов. Они выполняют эту задачу, связывая эту деятельность с чем-то другим. Образец азбуки Морзе «тире-тире-точка» становится значимым только тогда, когда он ранее был связан с буквой «G». В мозгу единственный доступный источник второго мнения появляется, когда мы инициируем какое-то действие.

Мы узнали, что палки, которые кажутся согнутыми в воде, не ломаются при движении. Точно так же расстояние между двумя деревьями и двумя горными вершинами может показаться одинаковым, но, перемещаясь и меняя угол обзора, мы познаем разницу.

Структура снаружи-внутри следует цепочке событий от восприятия до решения и действия. В этой модели нейроны в выделенных сенсорных областях «управляются» сигналами окружающей среды и, таким образом, не могут связать свою активность с чем-то другим. Но мозг — это не последовательная единица обработки; он не проходит один за другим через каждый из этих шагов. Вместо этого любое действие, которое предпринимает человек, включает в себя двигательные области мозга, информирующие остальную часть коры головного мозга о начатом действии — сообщение, известное как последующая разрядка.

Нейронные цепи, инициирующие действие, посвящают себя двум задачам. Первый — послать команду мышцам, которые контролируют глаза и другие телесные сенсоры (среди прочего, пальцы и язык). Эти цепи ориентируют телесные датчики в оптимальном направлении для углубленного исследования источника входных данных и повышают способность мозга идентифицировать природу и местоположение изначально неоднозначных входящих сигналов от органов чувств.

Вторая задача тех же контуров действия включает в себя отправку уведомлений — последовательных разрядов — в сенсорные области и области мозга более высокого порядка. Думайте о них как о заказных почтовых квитанциях. Нейроны, которые инициируют движение глаз, также уведомляют зрительные сенсорные области коры о том, что происходит, и устраняют неоднозначность, например, движется ли цветок на ветру или его держит человек, наблюдающий за ним.

Это последующее сообщение обеспечивает сенсорным цепям второго мнения потребность в заземлении — подтверждение того, что «мои собственные действия являются агентом изменений». Подобные последующие сообщения отправляются в остальную часть мозга, когда человек предпринимает действия для исследования цветка и его отношения к себе и другим объектам. Без такого исследования стимулы только от цветка — фотоны, поступающие на сетчатку, связанную с неопытным мозгом, — никогда не стали бы сигналами, дающими осмысленное описание размера и формы цветка. Тогда восприятие можно определить как то, что мы do — не то, что мы пассивно воспринимаем через наши чувства.

Вы можете продемонстрировать простую версию механизма последовательного разряда. Закройте один глаз одной рукой и кончиком пальца осторожно двигайте другой глаз сбоку примерно три раза в секунду, читая этот текст. Вы сразу увидите, что страница перемещается вперед и назад. Для сравнения, когда вы читаете или осматриваете комнату, кажется, что ничего не движется. Это постоянство происходит потому, что нейроны, которые инициируют движения глаз для просмотра предложений, также посылают в зрительную систему соответствующий сигнал, чтобы указать, движется ли мир или глазное яблоко, тем самым стабилизируя восприятие вашего окружения.

Обучение путем сопоставления

Контраст между подходами «снаружи внутрь» и «изнутри наружу» становится наиболее разительным, когда они используются для объяснения механизмов обучения. Негласное предположение модели «чистого листа» состоит в том, что сложность мозга растет с увеличением количества опыта. По мере того, как мы узнаем, взаимодействия мозговых цепей должны становиться все более сложными. Однако в рамках концепции «изнутри наружу» опыт не является основным источником сложности мозга.

Вместо этого мозг самоорганизуется в обширный репертуар предварительно сформированных паттернов возбуждения, известных как нейронные траектории. Эту самоорганизующуюся модель мозга можно сравнить со словарем, первоначально заполненным бессмысленными словами. Новый опыт не меняет того, как функционируют эти сети — например, их общий уровень активности. Обучение происходит, скорее, в процессе сопоставления ранее существовавших нейронных траекторий с событиями в мире.

Чтобы понять процесс сопоставления, нам нужно изучить преимущества и ограничения, которые динамика мозга накладывает на опыт. В своей базовой версии модели нейронных сетей с чистого листа предполагают набор во многом похожих, случайно связанных нейронов. Предполагается, что мозговые цепи очень пластичны и любой произвольный ввод может изменить активность нейронных цепей. Ошибочность такого подхода мы можем увидеть, рассмотрев пример из области искусственного интеллекта. Классические исследования искусственного интеллекта, особенно направление, известное как коннекционизм, основа искусственных нейронных сетей, придерживаются модели снаружи-внутри, tabula rasa. Эта господствующая точка зрения, пожалуй, наиболее явно пропагандировалась в 20-м веке Аланом Тьюрингом, великим пионером моделирования сознания: «По-видимому, детский мозг — это что-то вроде блокнота, который можно купить в магазине канцтоваров», — писал он.

Искусственные нейронные сети, созданные для «записи» входных данных в нейронную цепь, часто дают сбой, потому что каждый новый ввод неизбежно изменяет соединения и динамику цепи. Говорят, что схема обладает пластичностью. Но есть подводный камень. Постоянно настраивая соединения в своих сетях во время обучения, система ИИ в непредсказуемый момент может стереть все сохраненные воспоминания — ошибка, известная как катастрофическая интерференция, событие, которое реальный мозг никогда не испытывает.

Модель «изнутри наружу», напротив, предполагает, что самоорганизующиеся мозговые сети должны сопротивляться таким возмущениям. Тем не менее, они также должны проявлять пластичность выборочно, когда это необходимо. То, как мозг достигает этого баланса, связано с огромными различиями в силе связи различных групп нейронов. Связи между нейронами существуют в континууме. Большинство нейронов слабо связаны с другими, тогда как меньшее подмножество сохраняет прочные связи. Меньшинство с сильными связями всегда начеку. Он быстро срабатывает, с готовностью делится информацией внутри своей группы и упрямо сопротивляется любым модификациям схемы нейронов. Из-за множества соединений и высокой скорости передачи данных эти элитные подсети, иногда называемые «клубом богатых», остаются хорошо информированными о событиях, происходящих в нейронах по всему мозгу.

Клуб трудолюбивых богачей составляет примерно 20 процентов от общей популяции нейронов, но он отвечает почти за половину активности мозга. В отличие от клуба богатых, большинство нейронов мозга — нейронный «клуб бедняков» — обычно возбуждаются медленно и слабо связаны с другими нейронами. Но они также очень пластичны и способны физически изменять точки соединения между нейронами, известные как синапсы.

Клубы как богатых, так и бедных важны для поддержания динамики мозга. Члены клуба всегда готовых к действию богачей сходным образом реагируют на различные переживания. Они предлагают быстрые, достаточно хорошие решения для большинства условий. Мы можем делать хорошие предположения о неизвестном не потому, что помним его, а потому, что наш мозг всегда делает предположение о новом, незнакомом событии. Ничто не является совершенно новым для мозга, потому что он всегда связывает новое со старым. Это обобщает. Даже неопытный мозг имеет наготове огромный запас нейронных траекторий, что дает возможность сопоставлять события в мире с ранее существовавшими мозговыми паттернами, не требуя существенной перенастройки связей. Мозг, который постоянно переделывает себя, не сможет быстро адаптироваться к быстро меняющимся событиям во внешнем мире.

Но также важную роль играют пластичные, медленные нейроны. Эти нейроны вступают в игру, когда обнаруживается что-то важное для организма, и это необходимо записать для дальнейшего использования. Затем они мобилизуют свои обширные резервы, чтобы улавливать тонкие различия между одним и другим, изменяя силу некоторых связей с другими нейронами. Дети узнают значение слова «собака», увидев различные виды клыков. Когда ребенок впервые видит овцу, он может сказать «собака». Только когда различие имеет значение — понимание разницы между домашним животным и домашним скотом — они научатся различать.

Авторы и права: Brown Bird Design

Познание как интернализованное действие

Как экспериментатор я не собирался строить теорию, противостоящую схеме «внешнее-внутри». Только спустя десятилетия после того, как я начал свою работу по изучению самоорганизации мозговых цепей и ритмической активации популяций нейронов в гиппокампе, я понял, что мозг больше занят собой, чем тем, что происходит вокруг него. Это осознание привело к совершенно новой программе исследований для моей лаборатории. Наши эксперименты, наряду с выводами других групп, показали, что нейроны посвящают большую часть своей активности поддержанию постоянно меняющихся внутренних состояний мозга, а не контролируются стимулами, воздействующими на наши органы чувств.

В ходе естественного отбора организмы приспосабливаются к экологическим нишам, в которых они живут, и учатся предсказывать вероятные результаты своих действий в этих нишах. По мере того, как сложность мозга возрастает, все более сложные связи и нейронные вычисления вставляются между моторными выводами и сенсорными входами. Эти инвестиции позволяют прогнозировать запланированные действия в более сложных и изменяющихся условиях и в долгосрочных масштабах в далеком будущем. Более сложные мозги также самоорганизуются, позволяя продолжать вычисления, когда сенсорные входные данные временно исчезают и действия животного прекращаются. Когда вы закрываете глаза, вы все равно знаете, где находитесь, потому что многое из того, что определяет «видение», коренится в самой мозговой деятельности. Этот невовлеченный режим нейронной активности обеспечивает доступ к интернализованному виртуальному миру замещающего или воображаемого опыта и служит воротами для множества когнитивных процессов.

Позвольте мне привести пример такого автономного режима работы мозга из нашей работы с височной долей мозга, областью, которая включает гиппокамп, близлежащую энторинальную кору и связанные с ней структуры, связанные с несколькими аспектами навигации (отслеживание направления, скорость, пройденное расстояние, границы окружающей среды и т. д.).

Наше исследование основано на передовых теориях функций гиппокампальной системы, таких как впечатляющее открытие Джона О’Кифа из Университетского колледжа Лондона, получившее Нобелевскую премию. О’Киф обнаружил, что возбуждение нейронов гиппокампа во время навигации совпадает с пространственным положением животного. По этой причине эти нейроны известны как клетки места.

Когда крыса идет по лабиринту, различные наборы клеток места становятся активными в последовательной цепочке, соответствующей тому, где крыса находится в своем путешествии. Из этого наблюдения можно сделать предварительный вывод, что постоянно меняющиеся сенсорные входы из окружающей среды осуществляют контроль над возбуждением нейронов в соответствии с моделью снаружи-внутри.

Другие эксперименты, в том числе на людях, показывают, что те же самые сети используются для нашего внутреннего мира, который отслеживает личные воспоминания, участвует в планировании и воображении будущих действий. Если подойти к познанию изнутри наружу, становится ясно, что навигация в физическом пространстве или ландшафте, существующем только в воображении, обрабатывается идентичными нейронными механизмами.

Пятнадцать лет назад моя лаборатория приступила к изучению механизмов пространственной навигации и памяти в гиппокампе, чтобы противопоставить структуры «снаружи внутрь» и «изнутри наружу». В 2008 году Ева Пасталкова, аспирант, и я научили крыс чередовать левый и правый рукава лабиринта в поисках воды. В начале каждого обхода лабиринта крыса должна была бегать в колесе в течение 15 секунд, что помогало гарантировать, что только память о маршрутах лабиринта, а не сигналы окружающей среды и тела, позволяла ей выбирать конкретный путь. рука лабиринта. Мы пришли к выводу, что если нейроны гиппокампа «представляют» места в коридорах лабиринта и в колесе, как предсказывает теория пространственной навигации О’Кифа, несколько нейронов должны непрерывно возбуждаться в каждом месте, независимо от того, находится ли крыса в коридорах или в колесе. Напротив, если возбуждение нейронов генерируется внутренними мозговыми механизмами, которые могут поддерживать как навигацию, так и память, продолжительность возбуждения нейронов должна быть одинаковой во всех местах, в том числе внутри колеса.

Результаты этих экспериментов не поддаются внешнему объяснению. Ни один из сотен зарегистрированных нейронов не активировался непрерывно во время вращения колеса. Вместо этого многие нейроны кратковременно срабатывали один за другим в непрерывной последовательности.

Очевидно, эти нейроны нельзя было назвать клетками места, потому что тело животного не смещалось в одном месте бегового колеса. Более того, паттерны возбуждения отдельных нейронов на этой нейронной траектории нельзя было отличить от нейронов, активных, когда крыса пересекала ответвления лабиринта.

Когда мы отсортировали отдельные испытания в соответствии с будущим выбором крысы левой или правой руки, нейронные траектории были однозначно разными. Отличительные траектории исключали возможность того, что эти нейронные последовательности возникли в результате подсчета шагов, оценки мышечного усилия или каких-либо других необнаруженных стимулов обратной связи от тела. Кроме того, уникальные нейронные траектории позволили нам предсказать выбор животного лабиринтной руки с момента, когда оно входит в колесо, и на протяжении всего движения колеса, периода, в течение которого крыса должна была помнить ранее посещенную руку. Животным нужно было каждый раз правильно выбирать альтернативный рукав лабиринта, чтобы получить свою награду [ см. рисунок выше ].

Эти эксперименты приводят нас к мысли, что нейронные алгоритмы, которые мы можем использовать, чтобы дойти до супермаркета, управляют интернализованными мысленными путешествиями. Беспристрастная навигация проводит нас через ряд событий, составляющих личные воспоминания, известные как эпизодические воспоминания.

По правде говоря, эпизодические воспоминания — это больше, чем воспоминания о прошлых событиях. Они также позволяют нам смотреть вперед, чтобы планировать будущее. Они функционируют как своего рода «поисковик», который позволяет нам исследовать как прошлое, так и будущее. Это осознание также предвещает расширение номенклатуры. Эти эксперименты показывают, что процессы активности клеток места генерируются внутри в виде предварительно сконфигурированных последовательностей, выбранных для каждого коридора лабиринта. Один и тот же механизм, несколько обозначений — поэтому их можно назвать ячейками места, ячейками памяти или ячейками планирования, в зависимости от обстоятельств.

Дальнейшее подтверждение важности операций разъединенных цепей исходит из «автономной» активности мозга, когда животное слоняется без дела, потребляет вознаграждение или просто спит. Когда крыса отдыхает в домашней клетке после исследования лабиринта, ее гиппокамп генерирует короткие самоорганизующиеся нейронные траектории. Эти острые волны, как их называют, возникают в 100-миллисекундных окнах времени и повторно активируют те же самые нейроны, которые возбуждались в течение нескольких секунд бега по лабиринту, повторяя последовательности нейронов, которые возникали во время обхода лабиринта. Острые последовательности волн-рябей помогают формировать наши долговременные воспоминания и необходимы для нормального функционирования мозга. На самом деле, изменение острых волновых событий экспериментальными манипуляциями или болезнью приводит к серьезным нарушениям памяти [9].0259 см. рисунок ниже ].

Умные эксперименты, проведенные на людях и животных за последнее десятилетие, показывают, что сжатые во времени волновые события представляют собой интернализированный процесс проб и ошибок, который подсознательно создает реальные или вымышленные альтернативы для принятия решений об оптимальной стратегии, построения новых выводов и заранее планировать будущие действия без необходимости немедленно проверять их, предпринимая реальные действия. В этом смысле наши мысли и планы — это отложенные действия, а свободная деятельность мозга — это активная, необходимая работа мозга. Напротив, теория снаружи-внутри не делает никаких попыток приписать роль отключенному мозгу, когда он находится в состоянии покоя или даже в разгар сна.

Предоставлено: Brown Bird Design

Значение принципа «изнутри наружу»

В дополнение к своим теоретическим последствиям подход «изнутри наружу» имеет ряд практических применений. Это может помочь в поиске лучших диагностических инструментов для заболеваний головного мозга. Современная терминология часто не может точно описать лежащие в основе биологические механизмы психических и неврологических заболеваний. Психиатры знают об этой проблеме, но им мешает ограниченное понимание патологических механизмов и их связь с симптомами и реакцией на лекарства.

Теорию «наизнанку» также следует рассматривать как альтернативу некоторым наиболее распространенным коннекционистским моделям проведения исследований ИИ. Их замена может создавать модели, поддерживающие свою собственную самоорганизованную деятельность и обучающиеся путем «сопоставления», а не путем постоянной корректировки своих схем. Машины, построенные таким образом, могут отделить свои операции от входных данных электронных датчиков и создавать новые формы вычислений, которые напоминают внутренние когнитивные процессы.

В реальном мозгу нейронные процессы, которые осуществляются за счет отключения от органов чувств, идут рука об руку с механизмами, обеспечивающими взаимодействие с окружающим миром. Все мозги, простые или сложные, используют одни и те же основные принципы. Отключенная нейронная активность, одновременно калибруемая внешним опытом, является сущностью познания. Жаль, что у меня не было этих знаний, когда мои умные студенты-медики задавали законные вопросы, от которых я слишком быстро отмахивался.

Первоначально эта статья была опубликована под названием «Построение мира изнутри наружу» в журнале Scientific American 326, 6, 36–43 (июнь 2022 г.