Start
  Bakgrund
     Kunskap
     Trovärdighet
     Perception
  Skepticism
  Rationalism
     Definition av
   "kunskap"
     a priori
  Vetenskaplig
metod
  Resonemang
     Syntes
        Begrepp
        Induktion
        Syllogism
     Analys
        Abstraktion
        Tolkning
  Tänkande
   
  Om k-teori.se
   
 
 
Kunskapsteori
☰ MENY

 

Tankeprocessen

Tankeprocessen - vår tankeverksamhet inklusive det vi kallar kunskap - byggs av de två processerna syntes och analys. Dessa processer är tillräckliga för att skapa mycket komplexa resonemang, vilket jag försöker visa nedan.

 
 

Att hjärnan skulle fungera med hjälp av endast två processer kan tyckas alltför förenklat, men när de genomförs med hög hastighet och omfattar mycket information blir de oerhört kraftfulla.

En liknande företeelse ses när en dator egentligen använder endast ettor eller nollor. Trots denna andefattiga aktivitet kan datorn, genom att processa ettorna och nollorna med hög hastighet, återge vacker musik eller en händelserik film.

Genom syntes av premisser skapas ett sammansatt begrepp, och från detta kan vi genom analys komma fram till mindre sammansatta idéer, alltså till mindre sammansatta begrepp eller till minnen av perceptioner.

Komplexiteten skapas genom att några av dessa enklare begrepp kan vara annorlunda än de ursprungliga premisserna, d.v.s. att analysen inte innebär en tautologi.

De nyskapade begreppen kan sedan syntetiseras till ett nytt sammansatt begrepp som är annorlunda än det tidigare, och processen kan sedan upprepas blixtsnabbt.

 

Hur snabb är hjärnan?

Anledningen till att vi inte är medvetna om dessa upprepade synteser och analyser är förmodligen att det inte behövs för vår överlevnad. Vi har inte behov att känna till processerna utan endast slutsatserna.

De lägre nivåerna när hjärnan associerar är förmodligen snabba och de högre nivåerna lite långsammare. Men hur snabb är hjärnan, egentligen?

Här är en kommentar:

its hundred billion (10^11) neurons
and several hundred trillion synaptic connections can process and exchange prodigious amounts of information over a distributed neural network in the matter of milliseconds.

Marois R & Ivanoff J - Capacity limits of information processing in the brain, Trends in Cognitive Sci 9 (2005) s.296-305.

Ok, men hur snabb är den? Som en utanför fältet kanske jag får göra en sorts beräkning:

 
 

10 000 filmer per sekund

Vår hjärna är otroligt duktig på att utföra resonemang, alltså synteser och analyser.

Mätningar eller beräkningar av dess snabbhet är svåra eller omöjliga, men nedanstående uppskattning - att hjärnan har en kapacitet som motsvarar informationsbehandling av 10 000 filmer per sekund - kan förhoppningsvis åtminstone bidra till ökad fascination av dess verksamhet.

I uppskattningen nedan används en beteckning som "x10^9". Den anger att 9 nollor ska skrivas efter det föregående talet. "2 x10^2" betyder alltså 200.

I neocortex (yttre hjärnbarken) är antalet neuroner ungefär 20 miljarder (20 x10^9) [Pakkenberg, Karlsen]. Totalt finns i hjärnan 80-90 miljarder neuroner, och cirka 80% av dem finns i Cerebellum (lillhjärnan) [Herculano-Houzel, Zorzetto].

Varje neuron har i genomsnitt 7 000 synapser [Drachman]. Varje synaps ger signal 1-200 gånger per sekund [Churchland], och i denna uppskattning antar jag försiktigt värdet 5. Jag antar också att signalen är binär, alltså att den är "på" eller "av".

Tillsammans ger detta hjärnbarkens aktivitet till 20 miljarder x 7 000 x 5 = 7 x10^14 signaler/sekund. Med binära signaler och en Byte = 7 bits, motsvarar aktiviteten 100 miljoner MegaByte per sekund (1 x10^8 MByte/s).

Informationsmängden i en film utgör c:a tio GigaByte eller tio tusen MegaByte (1 x10^4 MByte). Hjärnans informationshantering, uttryckt i filmer per sekund, blir då aktiviteten (1 x10^8 MByte/s) dividerat med filmstorleken (1 x10^4 MByte) som blir 10^4 MByte/s.

Uppskattningen ger alltså att hjärnans aktivitet motsvarar 10 000 filmer per sekund.

 

 

 

 

Exempel: Vissen krukväxt

Ett mycket förenklat exempel på hur resonemang kan växla mellan syntes och analys, och på så sätt skapa ny kunskap, påbörjas när jag ser en "vissen krukväxt". Diskussionen illustreras med bilden nedan.

 

Syntes av begreppet "vissen krukväxt"

Jag känner sedan tidigare till begreppet "krukväxt" genom resonemang som baseras på till exempel "blomblad", "grönt på fönsterbänken", "pelargon luktar", "kaktusen i fönstret sticks", "blomkruka", "mormor". Någon har sagt till mig att detta heter "krukväxt".

Några av dessa begrepp har skapats genom direkt perception, och några skapades genom syntes eller genom analys av premisser som ytterst bygger på perception.

"Väldigt många" premisser ingår egentligen i resonemanget, varav några få antyds i bilden. Notera gärna diskussionen om att ett begrepp, till exempel "blomkruka", i vårt minne existerar som ett nätverk, inte som ett objekt. Begreppet "krukväxt" innebär då många kopplingar mellan olika nätverk.

Också begreppet "vissen" har jag skapat sedan tidigare, genom resonemang från till exempel "hängande blad", "böjd stjälk", "grå blommor" o.s.v.

Syntes av de två begreppen "vissen" och "krukväxt" ger en tolkning av det som jag just nu ser.

 
 

Analys följer associationsbanor

Vid analys av det nyligen bildade begreppet "vissen krukväxt" finner jag tidigare bildade associationsbanor och följer dem, i en riktning motsatt den vid syntes, till andra delvis glömda perceptioner och mindre sammansatta begrepp.

En associationsbana kommer till "behöver vatten", en annan till "fått ohyra" eller kanske någon känsla säger att katten kan vara involverad (igen!) i ett ofördelaktigt sammanhang.

Den orsak som jag oftast upplevt i liknande situationer aktiveras starkast, och jag följer därför associationsbanan "behöver vatten" och skapar då denna hypotes.

Hypotesen testas genom att jag känner med fingret i plantjorden och observerar att den är torr.

De två perceptionerna "vissen krukväxt" och "torr jord" syntetiseras då till slutsatsen "krukväxten behöver vatten" (och att den mysiga, trevliga och gulliga lilla katten var helt oskyldig).

Den ytterligare premissen i det totala resonemanget ökade alltså trovärdigheten i slutsatsen.

I detta exempel användes alltså perception, syntes, analys och hypotestestning för att komma fram till en trovärdig slutsats.

 
 

 

 

Komplexitet

Den fantastiska komplexiteten i vår tankeförmåga kan illustreras med ett tänkt exempel:

Om vi nu ser en äldre trött person kan vi, genom nätverket av synteser och analyser enligt ovan, koppla samman "mormor" och "vatten". "Mormor" kan sedan associeras till "äldre person" och "vatten" till "näring" till "mental näring" till "stimulans". På detta sätt kan vi få idén att den äldre personen kanske skulle bli mindre trött om den känner sig stimulerad.

 
 

På ett liknande sätt, fast mycket mer omfattande, kan nätverket av synteser och analyser skapa nya idéer från våra perceptioner och minnen.

Processen som föreslås här ger också en enkel förklaring till falska minnen [Brewin, Otgaar]:

Vi kan lägga till både relevanta och fiktiva premisser till vårt nätverk så snart det blir aktiverat.

 
 
 
 

Bilder av hjärnan

En detaljerad bild av en mänsklig hjärna, med 80-90 miljarder (tusen miljoner) neuroner blir spännande att se någon gång i framtiden.

 
 

En liten hjärna

Till dess får vi nöja oss med bilder av mindre hjärnor, som från den 1 millimeter långa fruktflugan Drosophila med ungefär 10 000 neuroner i hjärnan eller C. elegans med 302 neuroner.

Bilden nedan visar nätverket mellan olika centra i hjärnan hos Drosophilia och ett stort antal kopplingar mellan neuroner inne i dem.

 
 
Elektronmikroskopi bild av hela hjärnan hos fruktflugan Drosophila [Zheng] (courtesy of Philipp Schegel). (Större bild)

 

 

Go small!

C. elegans [Wormatlas] är en liten (1 mm) rundmask med 302 neuroner i sin hjärna.

Trots att hjärnan är så liten kan den förflytta sig, känna "lukt" av attraherande och repellerande ämnen (chemotaxi), undvika uttorkande miljöer, söka sig till en optimal temperatur, och flytta sig bort om den blir berörd [White].

 
 

Forskning om C. elegans har givit åtminstone två nobelpris [wiki].

"... will be surprised at the complex environmental contingencies that slugs and bugs are capable of learning."

Sweatt JD, Learning and Memory, comprehensive reference vol.4 (2008) s.4.
 

Bilden nedan visar hjärnan hos C. elegans som består av en nervring samt en grupp neuroner på maskens buksida.

 
Hjärnan hos en färdigvuxen C. elegans [Witvliet]. (Större bild)
 
 
Referenser
Brewin CR & Andrews B - Creating Memories for False Autobiographical Events in Childhood: A Systematic Review, Appl. Cognit. Psychol. 31 (2017) 2–23.
Churchland et al., Variance as a Signature of Neural Computations during Decision Making, Neuron 69 (2011) 818-831.
Drachman DA - Do we have a brain to spare?, Neurology 64 (2005) 22004-2005.
Herculano-Houzel S - The remarkable, yet not extraordinary, human brain as a scaled-up primate brain and its associated cost, Proc Natl Acad Sci USA 109 (2012) 10661-10668. TED Talks 2013.
Packenberg B & Gundersen HJ - Neocortical Neuron Number in Humans: Effect of Sex and Age, J Comparative Neurology 284 (1997) 312-320.
Karlsen AS & Pakkenberg B - Total Numbers of Neurons and Glial Cells in Cortex and Basal Ganglia of Aged Brains with Down Syndrome - A Stereological Study, Cerebral Cortex 21 (2011) 2519-2524.
Otgaar et al. - The Potential for False Memories is Bigger than What Brewin and Andrews Suggest, Appl. Cognit. Psychol. 31 (2017) 24–25.
White JG et al. - The Structure of the Nervous System of the Nematode Caenorhabditis Elegans, Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 314 (1986) 1-340.
wikipedia.
Witvliet 2021 -Connectomes across development reveal principles of brain maturation, bioRxiv preprint. Also in Nature 596 (2021) 257–261.
Wormatlas
Zheng et al. - A Complete Electron Microscopy Volume of the Brain of Adult Drosophila melanogaster, Cell 174 (2018) 730–743. Video Abstract.
Zorzetto R - Numbers under review, Pesquisa FAPESP 192 (2012) 27-31.
 
 
2022-01-04