Тема форума: «Нейронаука о насекомых. Разумны ли насекомые?»

>>> Подвергать критике "жёсткое ядро" запрещено

Клон, я читал работы Имре Лакатоса и всего Карла Поппера, возможно, за исключением его работы по мозгу, в силу того, что пока категорически не согласен с дуалистами - считаю, что имею на это право.

Действительно, есть философские школы, которые утверждают, что существующие естественно-научные теории можно описать с помощью некоего аксиоматического ядра, защитного поля и прогностической силы этих теорий.

Прошу обратить твоё внимание на то, что у Имре Лакатоса речь шла о конкурирующих научных теориях, в дальнейшем его критиками и исследователями указывалось на то, что более или менее развитые теоретические системы редко исчезают, скорее вымирают их носители. Хорошая аксиоматическая система с точки зрения Лакатоса обладает ядром, которое обеспечивает ей достаточную гибкость. Объяснения, которые такая теория способна давать со временем становятся всё более сложными и бесполезными по сравнению с альтернативными теориями.  Поэтому со временем всё больше людей переключаются на альтернативные теории, которые дают более простые объяснения и надёжные прогнозы в значимых для научного сообщества вопросах.

Эта часть философии Имре Лакатоса описательная. Это взгляд историка науки. Имре Лакатос занимался историей науки и разработал свою систему описания истории естественно-научного знания. У него есть замечательная книга по истории развития доказательства теоремы Эйлера о многогранниках, советую читать со сносками. Даже больше, главное в этой его книге - сноски.

>>>  (Клон) Ядро [...] Это программы: наиболее общие представления о реальности, которую описывают входящие в программу теории

Тут имеется ввиду прямо обратное написанному. Речь об аксиоматической базе теории. То есть наиболее слабом и уязвимом месте теории, а вовсе не о том, что нечто принимается на веру и не может подлежать сомнению.

Например, ты физик начала 20-го века и наблюдаешь некие искажения в движении планет, ты можешь попытаться объяснить эти искажения с помощью ньютоновской механики и предположить существование некоего абсолютного черного тела, которое вносит искажения в движения планеты, а можешь предложить объяснение с помощью общей теории относительности. Со временем становится понятно, что общая теория относительности даёт больше удачных прогнозов, а ньютоновская механика принуждена городить всё более сложные построения для объяснения тех же явлений. Прогностическая сила ньютоновской механики постепенно падает, и она приобретает инструментальный характер в головах "наивных реалистов". Такова реальная жизнь теорий, они вымирают вместе со своими носителями.

Аксиоматическое ядро - это вовсе не последний уровень защиты. Это финал. Это иголка в яйце - смерть Кащея. Не нечто бессмертное, а самая что ни на есть эффективная точка удара, чтобы разрушить теорию до самого основания. Если получится нанести удар в аксиоматику, то теория должна превратиться в пшик. Но защитное поле теории, эдакая "генерация черных тел" (см. пример выше), обычно позволяет оберегать ядро вплоть до смерти носителей теории, и потери интереса к ней со стороны молодых поколений ученых.

Защитное поле вокруг аксиоматики - риторика (ad hoc) - суть представляет проблему - важно не защищать взгляды, а давать правильные прогнозы и инструментарий для фальсификации собственных представлений.

Карл Поппер в своих ранних работах предпринял попытку предложить математическую оценку ценности конкурирующих теорий. В его время это была ньютоновская космология и теория относительности Эйнштейна.

Так же Карл Поппер предложил, что авторы теории, их критики, должны предполагать методы фальсификации своих взглядов. Именно по этой причине твои взгляды на методологию: "на первых порах можно довериться  мнению специалистов, чтобы потом в процессе обучения чужие сведения (проверяя , сопоставляя, сравнивая) сделать своими собственными знаниями" и "раз и навсегда провести границу, даже если мало знаком" не имеют никакого отношения к науке по Попперу.

>>> Какое "жёсткое ядро" предлагается для рассмотрения субъективного опыта у насекомых?

Стоит отметить, что аксиоматика подобных теорий всё ещё разрабатывается и находится в зачаточном состоянии. На сегодня убедительное аксиоматическое ядро смог предложить только Тонони и не случайно именно его теорию Анохин выбирает, как конкурирующую на своих семинарах.

Я могу выделить какие-то базовые аргументы авторов статьи, но стоит отметить, что исторически естественно-научное аксиоматическое ядро, к которому ты аппелируешь должно (в идеале) обладать рядом свойств - это малое число положений и математический язык, который бы позволил в удобной форме фальсифицировать конкурирующие гипотезы и построить прогнозы. Создание верных теорий такого уровня  редкость в истории науки, такие теории характерны в первую очередь для физики. Имре Лакатос и Карл Поппер вдохновлялись революцией в физике своего времени при разработке своих философских  представлений. Собственно, Анохин пытается сделать нечто подобное: простое в положениях, с математическим ядром, прогнозами, у фальсифицирующими утверждениями (для своей и чужих гипотез).

Мы посмотрим какие аргументы предлагают авторы статьи, я поделюсь своими взглядами. Но, соглашусь, что это поле для дискуссий. В том числе в том, насколько вообще целесообразно использовать термины "субъективное", "сознание". С моей точки зрения этих терминов следует избегать. Мы это обсудим.

Я никуда не спишу, я думаю, что может потребоваться несколько лет, прежде чем я буду делать какие-то устойчивые выводы по вопросам, которые мы тут обсуждаем. Сейчас я просматриваю наукоемкие рецензированные работы и знакомлюсь с нейрофизиологией насекомых. Собираю фактическую базу и рассматриваю аргументы сторон.

Перевожу на русский статью:

https://animalstudiesrepository.org/cgi/viewcontent.cgi?article=1113&context=animsent

(начало перевода выше) 

Insects have the capacity for subjective experience, Colin Klein & Andrew B. Barron 

Мой перевод не заменит внимательного прочтения англоязычной статьи. Я не переводчик, делаю перевод на коленке и выделяю значимые для себя элементы статьи.

4. The Evolutionary Origins of Subjective Experience 

Мы утверждали, что субъективный опыт появился в результате работы интегрированных систем поведенческого контроля для эффективного принятия решений и выбора действий. Как в линиях позвоночных, так и в линиях насекомых описанные нами системы управления сильно консервативны и фундаментальны  (базальны) для обоих групп (Feinberg & Mallatt, 2016; Strausfeld, 2012). Ранняя эволюция и высокая степень сохранности этих нервных систем вполне объяснимы, учитывая, что они решают фундаментальные проблемы для подвижных животных. Но если эти унифицированные системы управления поведением являются древними, то вполне возможно, что и сам субъективный опыт - древний.

Все ключевые структурные элементы ядра системы управления поведением присутствуют и функционируют у миногах (существующая примитивная рыба без челюстей) (Feinberg & Mallatt, 2013; Grillner, Robertson, & Stephenson-Jones, 2013; Merker, 2005; Stephenson-Jones , Samuelsson, Ericsson, Robertson, & Grillner, 2011; IC Zompa & Dubuc, 1996; Iolanda C. Zompa & Dubuc, 1998). Такие структуры присутствуют у основных (базальных) позвоночных и сохраняются во всех существующих группах. Также было предложено, что подобные структуры могли присутствовать у ископаемых позвоночных, например, Haikouichthys из Кембрия (Feinberg & Mallatt, 2013; Feinberg & Mallatt, 2016). Haikouichthys - рыбоподобный активный пловец с большими глазками, формирующими изображение (Shu et al., 2003). Если это так, то субъективный опыт у позвоночных, по крайней мере, такой же старый, как Кембрий (Feinberg & Mallatt, 2013; Feinberg & Mallatt, 2016)

Ядро системы управления поведением имеет столь же древние истоки. CX является базальным для насекомых. CX почти наверняка предшествует дивергенции насекомых, ракообразных и паукообразных, поскольку гомологичные структуры встречаются во всех трех группах (Homberg, 2008; Loesel, Nässel, & Strausfeld, 2002; Pfeiffer & Homberg, 2014). Некоторые кембрийские членистоногие имели хорошо развитые головные ганглии структурно похожие на мозги современных ракообразных и насекомых (Ma, Hou, Edgecombe, & Strausfeld, 2012). Разумно предположить, что по крайней мере у некоторых кембрийских членистоногих существовала продвинутое ядро системы управления поведением для поддержания их предполагаемого активного образа жизни, связанного с добычей пищи и охотой (Trestman, 2013).

В настоящее время неясно, развивались ли ядра систем управления поведением насекомых и позвоночных независимо друг от друга. Штраусфельд и Хирт (Strausfeld and Hirth, 2013) доказывали глубокую гомологию между СХ насекомого и ассоциированными структурами и базальными ганглиями позвоночных. Если их интерпретация верна, то она подразумевает, что некая форма ядра системы управления поведением может предшествовать расхождению этих групп.

5. Defending the Insect Brain 

Наши аргументы зависят от функциональных утверждений о мозге насекомых. Многое из эти утверждений - новейшая наука. Мозги насекомых постоянно недооценивались, и стоит обратить внимание на некоторые из недоразумений, которые приводили к таким оценкам.

Некоторые отрицают, что насекомые обладают необходимой функциональной организацией для субъективного опыта. Это относится и к самому Меркеру (Merker, 2007), который цитирует Альтмана (Altman, 1989), характеризующего мозг насекомого как децентрализованную систему с головным ганглием-локусом для сенсорного ввода, но с выбором действия, работающим локально в моторных системах сегментарных ганглиев. Взгляд Альтмана (1989) на нервную систему насекомых сам по себе был вдохновлен разработанными Бруксом (1989) архитектурами субсумпции (архитектура управления роботом предполагающая разделение компетенций на различных уровнях принятия решений -   https://en.wikipedia.org/wiki/Subsumption_architecture - прим. пер.) для поведенческого управления шагающим роботом.

Этот взгляд на мозг насекомого устарел. Головной ганглий явно выполняет командную функцию над поведенческой системой, поскольку достаточно небольшие и нейрохимически специфичные повреждения протоцеребры около СХ могут полностью вывести насекомое из строя, устраняя волевой поведенческий контроль (Libersat & Gal, 2014).

Другие сосредоточились не на организации, а на количестве нейронов. Пропасть между размерами мозга насекомого и млекопитающего действительно огромна. Медоносная пчела имеет менее миллиона нейронов в головном ганглии - и это очень большой мозг для насекомого. Для сравнения, у мыши (Mus musculus) в мозге имеется 68 миллионов нейронов, у обезьяны-резуса (Macaca mullata) - 6,4 миллиарда, а у человека-86 миллиардов (Herculano-Houzel, 2016).

Таким образом, многие авторы, пишущие о насекомых, сосредоточились на ограничениях, накладываемых их сравнительно крошечным мозгом. Файнберг и Маллатт (2013) утверждают, что большинство позвоночных обладают способностью к субъективному опыту. Тем не менее они сомневаются относительно того, обладают ли насекомые такой способностью, именно из-за числа нейронов (Feinberg & Mallatt, 2016).

Мы считаем, что нецелесообразно сосредотачиваться только на количестве нейронов. Главное - это функциональная организация. Число нейронов важно лишь постольку, поскольку оно может влиять на функциональную организацию. Мозг насекомого невелик, но у него достаточно нейронов для выполнения этой работы, и это все, что имеет значение.

Мозг насекомых также чрезвычайно экономичен в использовании нейронов. В то время как высшие позвоночные имеют большие нервные локусы для обработки внутренних состояний и мотиваций, насекомые выполняют аналогичные функции с кластерами всего из нескольких нейронов (Andretic et al., 2005; Burke et al., 2012; Krashes et al., 2009; нем соавт., 2015). Прилежащее ядро человека (часть системы вознаграждения мозга позвоночных) больше, чем весь мозг медоносной пчелы, но медоносные пчелы организуют функции, которые аналогичны усиливающим функциям прилежащего ядра, с помощью кластеров всего лишь нескольких широковещательных нейромодуляторных нейронов (Perry & Barron, 2013; Søvik et al., 2015).

Более крупные мозги позвоночных, скорее всего, более устойчивы, вырождены и точны, а также имеют большую емкость для хранения и параллельной обработки, чем небольшие и экономичные мозги насекомых (Chittka & Niven, 2009). Но мы согласны с Читткой и Нивеном (chittka and Niven, 2009) в том, что качественные различия в обрабатывающей способности мозга у насекомых и позвоночных не так велики, как это может показаться, учитывая различия в количестве нейронов.

Перевожу на русский статью:

https://animalstudiesrepository.org/cgi/viewcontent.cgi?article=1113&context=animsent

(начало перевода выше) 

Insects have the capacity for subjective experience, Colin Klein & Andrew B. Barron 

Мой перевод не заменит внимательного прочтения англоязычной статьи. Я не переводчик, делаю перевод на коленке и выделяю значимые для себя элементы статьи.

6. Why There Is a Lower Bound 

Наконец, некоторые постулировали субъективный опыт у насекомых, потому что они думают, что сознание распространено еще более широко. Например, авторы постулировали субъективный опыт в растениях (Pelizzon & Gagliano, 2015), в любой достаточно сложной системе (см. Tononi, 2004) или даже то, что это фундаментальная особенность вселенной, родственная спину и электрическому заряду (Strawson, 2006). Такие взгляды, очевидно, подразумевают, что насекомые обладают сознанием (хотя это далеко не самое поразительное их предсказание).

Мы не согласны. Мы думаем, что есть отсечение. Многие животные, все растения и (насколько нам известно) все существующие в настоящее время искусственные артефакты попадают ниже этой черты. Без правильной централизованной интеграции и моделирования организм не может быть сознательным.

Коробчатые медузы, например, очень подвижны и используют хорошо развитые линзовые глаза и хемосенсоры для активной охоты на добычу (Garm, Oskarsson, & Nilsson, 2011; Kingsford & Mooney, 2014). Однако у них (как и у всех Книдарианцев) есть децентрализованная нервная система и полностью децентрализованная система управления поведением. Органы чувств самостоятельно модулируют активность в локальных областях сенсорной сети и мышечных стенках, чтобы управлять животным (Petie, Garm, & Nilsson, 2011).

В то время как централизованная обработка всей доступной экстероцептивной и интероцептивной сенсорной информации необходима для субъективного опыта, одной централизации недостаточно. То, что обрабатывается и как это обрабатывается, также имеет значение. Это требование само по себе может показаться грубым. Зайдя так далеко, зачем отрицать сознательный опыт для (скажем) червей?

Мы думаем, что этот ответ на этот вопрос будет поучителен. Рассмотрим нематоду Caenorhabditis elegans. Нервная система нематоды централизована и, как известно, хорошо описана. Она включает в себя термо -, механо -, хемо-и ноцицепторы ("болевые" рецепторы - прим. пер.), а также интероцептивные чувства, связанные с физиологическим состоянием (Gordus, Pokala, Levy, Flavell, & Bargmann, 2015) и течением времени (de Bono & Maricq, 2005). Они интегрируются на уровне массива интернейронов, которые активируют моторные нейроны (de Bono & Maricq, 2005; Kato et al., 2015). Таким образом, нематоды способны интегрировать различные формы сенсорного ввода, используя централизованную нервную систему. Выбор действия у нематод обусловлен сдвигами в глобальной динамике мозга (Kato et al., 2015).

Нематоды могут учиться и, следовательно, могут изменять свою реакцию на стимулы (Gordus et al., 2015). Они также обладают базовой памятью и могут сохранять усвоенные поведенческие изменения (Ardiel & Rankin, 2010). Но у нематод нет пространственных чувств. Они не обладают способностью определять свое местоположение в окружающей среде или определять относительное положение окружающих их объектов. Это имеет значительные последствия. Поскольку в сенсорном мире нематоды нет пространственных измерений, единственный способ, которым нематоды могут взаимодействовать с сенсорной информацией, - это соприкосновение. Это поддерживается их нейронной сетью и основными формами обучения и памяти (Ardiel & Rankin, 2010; Gordus et al., 2015).

Эта непосредственная реактивность резко контрастирует с поведением голодных грызунов, муравьев и пчел, которые будут перемещаться в места, где они ранее встречали пищу, когда были голодны (Oades & Isaacson, 1978; Seeley, 1995; Wehner, 2013). Таким образом, у млекопитающих и насекомых гомеостатические стимулы направляют поведение непосредственно туда, где должны находиться ресурсы, даже если их там в данный момент нет. Такое предвосхищающее поведение невозможно для нематод, которые не способны формировать какие-либо пространственные отношения между произвольными объектами.

Последнее замечание очень важно. Ключевая особенность ядра интегрированной системы управления поведением заключается в том, что она позволяет взаимодействовать разнообразными элементами, в том числе новыми, в едином процессе. Именно это делает ощущение и действие интегрированными. Вот почему основная способность к субъективному опыту может быть расширена и включать в себя все более сложные содержания по мере расширения мозга. Она позволяет организмам извлекать синтетические взаимосвязи между элементами. И конечно, именно это позволяет организму представлять себя и свое место в более широком представлении мира.

Мы подчеркивали важность механизмов, поддерживающих комплексное моделирование окружающей среды. Понятие “моделирование”, которое мы имеем в виду, является относительно легковесным. Важно отметить, что оно не требует построения автономных, нединамических представлений. Модели могут быть построены динамически, а не храниться статически. Главное для наших целей - это процесс интеграции, а не статическое представление. Таким образом, наша точка зрения совместима (например) с критикой репрезентативного мышления в нейробиологии насекомых Барбарой Уэбб (2004, 2006).

Тем не менее, мы считаем, что этот интегративный процесс является репрезентативным в прямом смысле этого слова. У нас нет особого интереса спорить о терминах “репрезентация” и “модель". Важным фактом для наших целей является то, что организмы, подобные нематодам, не обладают такой способностью. Как следствие, нематода не может ни расположиться в пространстве, ни расположиться относительно окружающих ее вещей, ни соотнести себя со своим собственным далеким прошлым, ни произвольно соотнести свои текущие потребности с чем-либо из этого, чтобы придать им смысл и контекст. Нервная система нематоды просто преобразует непосредственную сенсорную среду в непосредственные двигательные реакции. Конечно, для простых сред, к которым нематоды привязаны, и для простых реакций, которые они могут вызвать, эта форма системы поведенческого контроля более чем достаточна. Но мы не считаем, что при почти полном отсутствии способности к взаимодействию сенсорной информации нервная система нематоды поддерживает способность к субъективному опыту.

>>> (ArefievPV) Бактерии неплохо выживают и безо всякого личного опыта – только на одном наследственном. Однако, я приводил ссылки, в которых имеется информация о возможном обладании одноклеточными организмами личного опыта.

Спасибо, что поделился ссылками. Я завтра их посмотрю, сегодня уже не успею. В главе "6. Why There Is a Lower Bound", которая находится чуть выше, есть рассуждения авторов работы по твоему вопросу. Но, в целом, по этой теме можно сказать больше.

Обрати внимание, что обсуждаемая авторами нематода - это многоклеточная эукариота, обладающая небольшой хорошо изученной нервной системой. Нервная система нематоды Caenorhabditis elegans состоит из 302 нейронов, связи между которыми более или менее хорошо описаны (насколько я знаю, были какие-то проблемы с описанием синапсов, с ними не всё понятно). На примере её обсуждения примерно будет понятно, каковы требования, где по мнению авторов находится нижняя граница.

К сожалению, поиск материалов по этой теме потребует времени. Я всё ещё не удосужился организовать личный склад интересных статей на эту тему. Можем обсудить позже.

На сегодня я, наверное, всё. Переключусь на другие дела. Всем хорошего вечера.

Перевожу на русский статью:

https://animalstudiesrepository.org/cgi/viewcontent.cgi?article=1113&context=animsent

(начало перевода выше) 

Insects have the capacity for subjective experience, Colin Klein & Andrew B. Barron 

Мой перевод не заменит внимательного прочтения англоязычной статьи. Я не переводчик, делаю перевод на коленке и выделяю значимые для себя элементы статьи.

7. Conclusion: Making Progress on Hard Problems 

Мы постоянно подчеркивали важность мобильного образа жизни в управлении эволюцией сознания. Важность мобильности для движущей силы нейронной эволюции не является новой идеей,но ее стоит подчеркнуть. Мобильность представляла собой принципиально новый вид вызова организмам, который современный ИИ до сих пор считает чрезвычайно трудным (Brooks, 1999). Как выразился Моравец (1984),

Я прихожу к выводу, что мобильный образ жизни благоприятствует общим решениям, которые тяготеют к интеллекту, в то время как неподвижность благоприятствует глубокой специализации. Неподвижный организм постоянно сталкивается с ограниченным набором проблем и возможностей, и в конечном счете он будет работать лучше, если научится справляться с этим ограниченным диапазоном. Блуждающее существо сталкивается с меньшим количеством примеров разнообразия в конкретных средах и лучше справляется с общими методами, даже если такая общность стоит дороже или приводит к более низкой производительности в конкретных случаях.

Совокупный эффект этой разницы в давлении отбора огромен, о чем свидетельствуют моллюски и осьминоги, или растения и животные. Деревья столь же успешны и доминируют в своей нише, как и люди в своей, но жизнь дерева не требует высокоскоростного восприятия общего назначения, гибкого планирования и точно контролируемых действий.

Централизация в отборе действий - это, как мы утверждали, тот сдвиг вперед, который позволил эволюционировать субъективному опыту.

Конечно, мы можем и ошибаться. Многие отвергают теорию Меркера или даже основную предпосылку о том, что средний мозг является ключом к субъективному опыту. Альтернативы Меркеру, возможно, не удастся обобщить на беспозвоночных. Мы подчеркивали важность единого взгляда на мир как ключевого признака субъективного опыта (Christoff et al., 2011). Так же, возможно, мы упустили другие нейронные особенности, необходимые для субъективного опыта, такие как эксплицитное представление временного измерения (Kant, 1999). У насекомых они могут отсутствовать (хотя см. Skorupski & Chittka, 2006).

Тем не менее, мы подчеркиваем, что разногласия такого рода должны в конечном счете основываться на эмпирических фактах, то есть на структурных, функциональных и сравнительных гипотезах о мозге. В этом смысле наша позиция полностью натуралистична. Мы не пытались ничего сказать о трудной проблеме сознания (Чалмерс, 1996). Вместо этого мы следуем совету Пенфилда и Расмуссена (Penfield & Rasmussen, 1950) о том, что:

...неврологи должны продолжать свои исследования неврологического механизма, связанного с сознанием, и должны тщательно исследовать локализацию этого механизма, не оправдываясь и не беря на себя ответственность за теорию сознания (Penfield & Rasmussen, 1950).

Мы думаем, что современное изучение сознания напоминает изучение жизненных сил до современной физиологии (Cruse & Schilling, 2015). То, что казалось огромным разрывом между органическим и неорганическим, в конечном счете было преодолено развитием соответствующих научных концепций.

У нас похожий взгляд на трудную проблему: это трудна, потому что у нас еще нет концепций для оценки того, как мог бы выглядеть удовлетворительный ответ. Решение, однако, состоит в том, чтобы продолжать, насколько это возможно, эмпирическое исследование, пересматривая наши концепции по ходу дела. Мы предложили остенсивное определение (определение предмета путём непосредственного показа интересующего нас феномена прим. пер.) и дали механистический рассказ о том, как этот феномен реализуется. В начале поиск механизмов не требует наличия ясной концепции (Craver, 2007). Скорее, поиск механизмов может быть средством прояснения наших концепций (Wimsatt, 2007) и тем самым преодоления кажущихся неразрешимыми трудностей. Мы надеемся, что это также будет иметь место и при изучении сознания. Насекомые и вообще беспозвоночные часто упускались из виду как потенциальные участники этой истории. Мы надеемся исправить эту оплошность.

[ на этом статья заканчивается ]

К статье есть критика и ответ на критику. Наиболее интересные моменты критического обсуждения статьи приведу чуть позже:

 Начало скрываемого блока