Knowing Objects
There is an old baseball story about three umpires calling balls and strikes. One says, “I call them as
I see them.” The second says, “I call them as they are.” The third insists, “They ain't nothing until I
call them.” These attitudes correspond to the philosophical positions of empiricism, realism, and
idealism. For neuroscience to support realism about objects, I need to show that the structures and
processes used by the brain enable it to represent things in the world as they are, at least
approximately.
It is tempting to think about mental representations of the world by analogy to the linguistic
representations that we use to communicate with each other in speech and writing. The philosopher
Jerry Fodor claimed that there is a language of thought with the same kinds of structures as a natural
language such as English or Chinese. Many contemporary philosophers assume that knowing is a
propositional attitude, which is a relation between a person and some kind of sentencelike entity. But
understanding minds as brains requires us to take a much broader view of representations, with
linguistic structures such as sentences serving as only one way that the brain knows the world. You do
not have to be a linguistically sophisticated adult human to have knowledge of objects. Other
language-limited animals such as rats and lizards have perceptions too, as do human infants well
before they have learned to talk. In the previous chapter, I described how we can think of brains as
functioning by using patterns of activity of firing by interconnected neurons. Now I will go into a bit
more detail about how visual perception of objects works in the brain.
When you see an object—say, a duck—light in the form of wavelike particles called photons is
reflected off the object into your eyes. At the back of your eyes, your retina has photoreceptor cells
that convert light energy into chemical signals that travel to your brain via the firing activity of cells
in the optic nerves. These signals are carried to the back of the brain where multiple areas of the
visual cortex are engaged. Cells in the area called V1 respond to basic features such as color, motion,
and orientation, while other areas contain neural populations that are specialized for more elaborate
representations, such as faces. Different neural populations interact to determine what features can be
grouped together, as when you perceive both the color of the duck and the shape of its bill. These
neural interactions can also fill in gaps in your visual information, as when you can see that the object
is a duck even though you can see only part of its bill. The brain manages to tie various features
together, so that you don't perceive separately the duck's bill, its color, and its motion, but rather you
see together a white duck with a yellow bill moving down the road.
These processes driven by sensory information from the physical world are called bottom-up, in
contrast to top-down processes that are driven by knowledge, expectations, and goals. The
importance of top-down processes in visual perception is evident from failures of object recognition
caused by brain damage, called agnosia. People with agnosia can accurately detect features such as
edges and shapes, but cannot put them together to see an object. Such recognition is difficult because
a duck or other object can be presented to us from many different viewpoints, and there are many
different kinds of duck. The initial pattern of firing in the retina is two-dimensional, but somehow we
recognize a duck as a three-dimensional object. The brain is able simultaneously to match features,
components, and configurations to its previous experience through the dynamic interaction of billions
of neurons in several different brain areas. If you suffer damage to parts of the brain that have neurons
with connections constituting your learned knowledge about ducks, then you will not be able to put all
the features and configurations together to recognize an object as a duck. People with damage to the
fusiform face area in the brain may suffer from prosopagnosia, the inability to recognize faces.
The top-down nature of visual processing is also evident in Gestalt figures such as the reversing
duck-rabbit (figure 4.1). If you are expecting to see a duck, then you will see the lines on the left as
constituting a bill, whereas if you shift your focus and look for a rabbit, they will appear as ears. This
kind of inference consists not of serial linguistic steps but rather of the parallel dynamic interaction of
neurons that encode sensory information with neurons that encode expectations and knowledge of
what ducks and rabbits look like.
Perception is a kind of inference, but it is very different from the kind familiar from our use of
language. When we speak or write, we encounter one sentence at a time, and seem to infer the next
sentence from the ones that came before, just as with a proof in mathematics. But inference in the
brain does not operate in this serial, step-by-step way. Each neuron is connected synaptically with
thousands of others, so its firing pattern is affected by all the neurons that excite or inhibit it, and it in
turn affects the firing of all the neurons that it excites or inhibits. Thus inference is parallel, in that
many neurons are firing at around the same time, and asynchronous, in that there is no central clock
that coordinates the waves of firing that spread through the neural populations. Hence perception is
very different from the kind of serial steps of linguistic inference that have served as models of
reasoning since Aristotle identified such syllogisms as A is B, and B is C, so A is C. Because brains
perform inferences using parallel activity of millions of neurons, perception can elegantly integrate
both bottom-up and top-down information. We will see in chapter 5 that emotional feelings involve a
similar kind of dynamic integration of multiple kinds of information.
Our sense of smell also requires a combination of bottom-up and top down processing. When you
inhale, odorants excite subsets of the millions of cellular receptors in your nose, sending patterns of
neural activity to the olfactory bulb on the bottom of your brain. The olfactory bulb also receives
inputs from other brain areas, such as the hippocampus and the neocortex, so that the signals it sends
to the rest of the brain are already a combination of bottom-up sensory information and top-down
processing. Hence when you smell something, like a live duck in a barnyard or a cooked one in a
restaurant, the smell is the result of dynamic interactions of different brain areas involving both
sensory inputs and previous knowledge and expectations.
The complexity of perceptual processing in the brain shows the implausibility of the traditional
empiricist view that our sense experiences are copies of objects in the world. Without previously
acquired or inherited concepts, we would have a very difficult time dealing with the vast number of
sensory signals that our eyes, ears, and other sensors send to our brains. Perception requires brains to
be able to relate inputs from sensory organs with information they have already stored in the form of
synaptic connections between neurons. Ambiguous examples like the duck-rabbit show that
perception is not just the bottom-up processing of sensory inputs; it also involves top-down
interpretation based on what is already known. Because the brain is a parallel processor capable of
assessing many aspects simultaneously, we do not have to choose between hypotheses that perception
is primarily driven by input to sensory receptors or that it is primarily driven by top-down
interpretation. Rather, brains can perform inferences that simultaneously use both kinds of
information
รู้ว่าวัตถุเรื่องเบสบอลเก่าเกี่ยวกับ umpires สามเรียกลูกและนัดหยุดงานได้ หนึ่งกล่าวว่า "ผมเรียกพวกเขาเป็นเห็นพวกเขา" ที่สองกล่าวว่า "ผมเรียกพวกเขาเป็น" ที่สามรมย์ "พวกเขา ain't อะไรจนฉันโทรไป" ทัศนคติเหล่านี้สอดคล้องกับตำแหน่งของ empiricism สมจริง ปรัชญา และidealism สำหรับประสาทการเพื่อสนับสนุนความสมจริงเกี่ยวกับวัตถุ ฉันต้องการแสดงว่าโครงสร้าง และกระบวนใช้สมองใช้แสดงสิ่งต่าง ๆ ในโลก มี น้อยประมาณจึงดึงดูดการคิดนำเสนอจิตของโลก โดยเทียบกับที่ภาษาศาสตร์แทนที่เราใช้สื่อสารกันในคำพูดและการเขียน ที่นักปราชญ์เจอร์รี่ Fodor อ้างว่า มีเป็นภาษาที่คิดกับโครงสร้างประเภทเดียวกันเป็นธรรมชาติภาษาเช่นภาษาอังกฤษหรือภาษาจีน นักปรัชญาร่วมสมัยจำนวนมากถือว่ารู้ว่าเป็นการpropositional ทัศนคติ ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ระหว่างบุคคลและบางชนิดของเอนทิตี sentencelike แต่เข้าใจจิตใจเป็นสมองให้เรารับมากกว้างมุมมองของการนำเสนอโครงสร้างทางภาษาศาสตร์เช่นประโยคที่ให้บริการเป็นวิธีเดียวที่สมองรู้โลก คุณไม่ต้องเป็นมนุษย์ซับซ้อนมีผู้ใหญ่ให้ความรู้ในวัตถุนั้น อื่น ๆจำกัด(มหาชน)ภาษาสัตว์เช่นหนูและกิ้งก่ามีแนวเกินไป ทำทารกมนุษย์ดีก่อนที่พวกเขาได้เรียนรู้พูดคุย ในบทก่อนหน้านี้ ฉันอธิบายวิธีการที่เราสามารถคิดของสมองเป็นทำงาน โดยใช้รูปแบบของการยิงโดย neurons ที่เชื่อมต่อกัน ตอนนี้ฉันจะไปบิตรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการรับรู้ว่าภาพของวัตถุที่ทำงานในสมองเมื่อคุณเห็นวัตถุ – พูด เป็ดซึ่งเป็นแสงในรูปแบบของอนุภาคที่เรียกว่า photons wavelikeสะท้อนจากวัตถุเข้าตา ทางตา เรตินาของคุณมีเซลล์ photoreceptorที่แปลงพลังงานแสงให้เป็นสัญญาณทางเคมีที่เที่ยวผ่านกิจกรรมยิงของเซลล์สมองของคุณในเส้นประสาทจักษุ สัญญาณเหล่านี้จะถูกนำไปด้านหลังของสมองที่หลายพื้นที่ของการภาพคอร์เทกซ์เป็นหมั้น เซลล์ในบริเวณที่เรียกว่า V1 ตอบคุณสมบัติพื้นฐานเช่นสี เคลื่อนไหวและการวาง แนว ในขณะที่พื้นที่อื่น ๆ ประกอบด้วยประชากรประสาทที่เป็นผู้เชี่ยวชาญเพิ่มเติมอย่างประณีตนำเสนอ เช่นใบหน้า ประชากรประสาทแตกต่างกันโต้ตอบเพื่อตรวจสอบว่าคุณลักษณะอะไรที่สามารถจัดกลุ่มกัน เป็นเมื่อคุณสังเกตสีของเป็ดและรูปร่างของรายการของทั้ง เหล่านี้โต้ตอบประสาทยังสามารถเติมในช่องว่างในข้อมูลภาพ เป็นเมื่อคุณสามารถดูได้ที่วัตถุเป็นเป็ดแม้ว่าคุณสามารถดูเฉพาะบางส่วนของรายการ สมองจัดการผูกคุณสมบัติต่าง ๆกัน เพื่อให้คุณไม่สังเกตแยกตั๋วของเป็ด สี และความเคลื่อนไหว แต่คุณดูเป็ดขาวกับตั๋วสีเหลืองที่ย้ายลงอยู่ด้วยกันกระบวนการขับเคลื่อน ด้วยข้อมูลทางประสาทสัมผัสจากโลกเหล่านี้เรียกว่าสายล่าง ในความคมชัดเพื่อลงบนกระบวนการที่ขับเคลื่อน ด้วยความรู้ ความคาดหวัง และเป้าหมาย ที่ความสำคัญของกระบวนการในการรับรู้ภาพบนลงล่างจะเห็นได้จากความล้มเหลวของการรู้จำวัตถุเกิดจากสมอง เรียก agnosia คน agnosia แม่นยำตรวจพบลักษณะการทำงานเช่นขอบ และรูปร่าง แต่ไม่สามารถทำให้พวกเขาเข้าด้วยกันเพื่อดูวัตถุ การรับรู้ดังกล่าวเป็นเรื่องยากเนื่องจากเป็ดหรือวัตถุอื่น ๆ สามารถนำเราจากหลายมุมมองที่แตกต่างกัน และมีเป็นจำนวนมากชนิดต่าง ๆ ของเป็ด รูปแบบเริ่มต้นของการยิงในจอตาเป็นสอง แต่อย่างใดเรารู้จักเป็ดที่เป็นวัตถุสามมิติ สมองจะได้พร้อมกันเพื่อให้ตรงกับลักษณะการทำงานส่วนประกอบ และตั้งค่าคอนฟิกการประสบการณ์ก่อนหน้านี้ผ่านการโต้ตอบแบบไดนามิกพันล้านของ neurons ในสมองที่แตกต่างกัน ถ้าคุณประสบความเสียหายกับส่วนของสมองที่มี neuronsค่าความรู้ที่เรียนรู้เกี่ยวกับการเชื่อมต่อ แล้วคุณจะไม่สามารถใส่ทั้งหมดคุณลักษณะและการกำหนดค่าเพื่อระบุวัตถุเป็นเป็ด คนที่ มีความเสียหายตั้งหน้า fusiform ในสมองอาจทรมานจาก prosopagnosia ไม่สามารถจดจำใบหน้าลักษณะบนลงล่างของการประมวลผลภาพก็ชัดในตัวเลข Gestalt เช่นการกลับเป็ดกระต่าย (รูปที่ 4.1) ถ้าคุณต้องการดูเป็ด แล้วคุณจะเห็นบรรทัดทางด้านซ้ายเป็นconstituting a bill, whereas if you shift your focus and look for a rabbit, they will appear as ears. Thiskind of inference consists not of serial linguistic steps but rather of the parallel dynamic interaction ofneurons that encode sensory information with neurons that encode expectations and knowledge ofwhat ducks and rabbits look like.Perception is a kind of inference, but it is very different from the kind familiar from our use oflanguage. When we speak or write, we encounter one sentence at a time, and seem to infer the nextsentence from the ones that came before, just as with a proof in mathematics. But inference in thebrain does not operate in this serial, step-by-step way. Each neuron is connected synaptically withthousands of others, so its firing pattern is affected by all the neurons that excite or inhibit it, and it inturn affects the firing of all the neurons that it excites or inhibits. Thus inference is parallel, in thatmany neurons are firing at around the same time, and asynchronous, in that there is no central clockthat coordinates the waves of firing that spread through the neural populations. Hence perception isvery different from the kind of serial steps of linguistic inference that have served as models ofreasoning since Aristotle identified such syllogisms as A is B, and B is C, so A is C. Because brainsperform inferences using parallel activity of millions of neurons, perception can elegantly integrateboth bottom-up and top-down information. We will see in chapter 5 that emotional feelings involve asimilar kind of dynamic integration of multiple kinds of information.Our sense of smell also requires a combination of bottom-up and top down processing. When youinhale, odorants excite subsets of the millions of cellular receptors in your nose, sending patterns ofneural activity to the olfactory bulb on the bottom of your brain. The olfactory bulb also receivesinputs from other brain areas, such as the hippocampus and the neocortex, so that the signals it sendsto the rest of the brain are already a combination of bottom-up sensory information and top-downprocessing. Hence when you smell something, like a live duck in a barnyard or a cooked one in arestaurant, the smell is the result of dynamic interactions of different brain areas involving bothsensory inputs and previous knowledge and expectations.The complexity of perceptual processing in the brain shows the implausibility of the traditionalempiricist view that our sense experiences are copies of objects in the world. Without previouslyacquired or inherited concepts, we would have a very difficult time dealing with the vast number ofsensory signals that our eyes, ears, and other sensors send to our brains. Perception requires brains tobe able to relate inputs from sensory organs with information they have already stored in the form ofsynaptic connections between neurons. Ambiguous examples like the duck-rabbit show that
perception is not just the bottom-up processing of sensory inputs; it also involves top-down
interpretation based on what is already known. Because the brain is a parallel processor capable of
assessing many aspects simultaneously, we do not have to choose between hypotheses that perception
is primarily driven by input to sensory receptors or that it is primarily driven by top-down
interpretation. Rather, brains can perform inferences that simultaneously use both kinds of
information
การแปล กรุณารอสักครู่..
