WERELD & DENKEN
 
 

Neurologie: neurale netwerken

.2014

De werking van de functie van het denken verricht door de hersenen is een bekend raadsel. Dat raadsel is voor een belangrijk veroorzaakt door het feit dat men een enigszins geïnflateerd idee heeft van wat denken nu in feite inhoudt. Een inflatie die men aanzienlijk kan terugdringen door een vrij bekende truc te gebruiken: alleen te kijken naar de input en output, iets dat psychologen "behaviorisme" noemen, en technici de "zwarte doos"-aanpak  .

De input van de hersenen is duidelijk: dat is wat hij via zijn waarnemingsorganen binnen krijgt. De output ook: dat heet "gedrag'. Wat je ook ruimer kan nemen door wat iemand uit zijn mond laat komen te beschrijven als "gedrag" - hoewel het gebruikelijker is het te onderscheiden als "taal" en het aparte status te geven. Wat we hier ook voorlopig doen omdat er met taal niets materieels verbonden is behalve wisselingen in luchtdruk of kleurpatronen op een wit vlak.

Beperk je jezelf tot waarnemingen en gedrag, kan je je aangaande de hersenen en het denken voorlopig ook beperken tot ruggemerg, hersenstam, en emotie-organen. De meeste mensen rekenen wat er daar plaats vindt niet tot "denken", maar dat is dus de reden dat men zo veel moeite heeft om het denken te begrijpen: men denkt dat het alleen te maken heeft met die luchtdrukwisselingen en kleurpatronen. En van die luchtdrukwisselingen en kleurpatronen bestaat er zo ontzettend veel en is zodanig veel variatie, dat het moeilijk is om daar enige zin en regelmaat in te ontdekken.

En daar is het zenuwstelsel wel voor bedoelt: het vinden van zin en regelmaat. "Zin" zijnde voedsel en voortplanting, en regelmaat om het individu te verzekeren van een optimale kans daarop, volgens het eenvoudige schema: wat werkt doen we nog een keer, en wat niet werkt doen we niet meer.

Er zijn ongetwijfeld mensen die dat een wat armoedige vorm van zin vinden en een nog armoediger term van denken, maar deze mensen zijn er aan herinnerd dat het meest bezochte en gekochte op nieuw medium altijd seks en porno is, en dat de groep mensen die de neiging heeft om niet-werkende recepten te herhalen in ieder geval een meerderheid der mensheid betreft, van alle maatschappelijke en intellectuele klassen - de wat lager geplaatsten noemen het "religie", en voor de hogeren is het "ideologie". Beide groepen zijn er bijzonder hardnekkig in.

Er is dus alle reden om te kijken naar en te beginnen met hoe de natuur haar pogingen om zin en regelmaat te vinden heeft ingericht op het niveau van ruggemerg, hersenstam en emotie-organen.

Het vinden van zin en regelmaat is niet gelijkmatig verdeeld over het zenuwstelsel. Binnen het ruggemerg wordt er nauwelijks tot niet aan gedaan, binnen de hersenstam  een beetje, binnen de emotie-organen  veel meer, en het is het vermoedelijke hoofddoel van de cortex  .

Die verdeling is redelijk makkelijk te maken, als je uitgaat van een veronderstelling die redelijk lijkt op grond van de globaal bekende feiten: die neurologische stricturen die voornamelijk bolvormig zijn of in ieder geval duidelijk centrum hebben,m zijn gericht op meer automatische en vastgelegde functies - die structuren die platter of meer gelaagderder zijn, zij degene die doen aan beslisngesvorming en interpretatie.

Dit komt overeen met de veronderstelde mate van ontdekking van zin en regelmaat: het ruggemerg heeft nauwelijks tot geen gelaagde structuren - daarin zijn de ganglia, zenuwknopen, degene die het coordinatie-werk doen. In de hersenstam vindt je de eerste gelaagde structuren: het centrum ervan heeft de "reticular formation", reticular" staande voor "netvormig", qua uiterlijk. Een net- of hokjesvorm ontstaat door het door elkaar lopen van twee gelaagde structuren.

 Naast de hersenstam en functioneel daar deel van uitmakende ligt het cerebellum, de kleine hersenen. Het cerebellum bestaat uit voornamelijk uit één groot veelvuldig opgevouwen vel met een buitenkant bestaande een netwerk met ongeveer drie lagen van verschillende neuronen. Het cerebellum bestuurt de fijnbeweging en dat doet het al lerende.

Vervolgens komen de emotie-organen, die weer voornamelijk "bolvormig" zijn, ieder weer bestaande uit vele "bolvormige" kernen. Maar een paar onderdelen ervan, het striatum, heten zo vanwege hun gestreepte uiterlijk - dus vermoedelijk hebbende een interne lagenstructuur. Verder is bekende dat de hippocampus intern een lagenstructuur heeft.

En tenslotte de cortex: die bestaat net als het cerebellum uit een groot opgevouwen vel en bijbehorend neurale netwerk, nu met vijf en zes lagen.

De conclusie is dus: het nemen van beslissingen vindt vermoedelijk plaats in neurologische lagenstructuren, op alle niveaus van het zenuwstelsel. En al eerder is gesteld en is sowieso een bekend en vruchtbaar uitgangspunt: begin met de simpele gevallen, en bouw van daaruit voort. Wat je ook de evolutionaire aanpak kan noemen.

Dus om te komen tot begrip van het denken, kan je dus beginnen met wat er bij basale waarnemingen, zeg maar aan het begin van de evolutie, gebeurt.

Waarna er meteen een aantal stappen overgeslagen kunnen worden tot aan het punt dat er voor het eerst sprake is van grote hoeveelheden informatie in korte tijd, dat wil zeggen: bij de verder voortgeschreden ontwikkelingen van het oog  . Wanneer er dus al sprake is van grote hoeveelheden lichtgevoelige cellen waarvan de licht-donker impressies vertaald moeten worden naar zin en regelmaat.

Wat betreft de factor "zin" moet er, omdat er door de stappen omlaag op de evolutionaire ladder niet sprake is van een humane omgeving, een factor aan "voedsel" en "seks" worden toegevoegd, namelijk "gevaar". Dat "voedsel" betreft in veel gevallen namelijk ook het eigen individu, maar dan als voedsel in de ogen van andere individuen, veelal van een andere soort. Er mag veilig worden aangenomen dat één van de redenen voor het door de natuur veelvuldig ontwikkelen van iets met een oog-functie vooral haar waarde ligt in het vermijden van gevaar.

Veel zo niet alle van dat gevaar komt van soorten op dezelfde zijtak van de evolutie: de bewegers, oftewel dieren in tegenstelling tot planten. Kenmerk dus: beweging. Oftewel: "Beweging is een potentieel gevaar - stilstand minder". Volkomen in overeenstemming met de basale werkelijkheid is het oog en de aanverwante systemen dus volkomen gebouwd op het waarnemen van beweging. Beweging in het patroon van cellen die ieder individueel alleen maar licht-donker waarnemen. Oftewel: beweging is alleen naar waar te nemen in de gezamenlijkheid van het patroon van alle lichtgevoelige cellen. Er is dus een plaats nodig waar de informatie van alle individuele cellen wordt gebundeld, en de beweging eruit gefilterd.

Waar nog een ding bij komt: die beweging moet dus iets zijn dat onderscheidbaar is ten opzichte van het beeld als geheel: een beweging in een volkomen chaos is niet waarneembaar omdat in een volkomen chaos alle bewegingen al zitten. Gelukkig is de werkelijkheid voorzien van een grote hoeveelheid niet-chaotische dingen die zich toch van elkaar onderscheiden, zoals aarde en hemel, boom en struik, enzovoort. Beweging is iets dat plaatsvindt tegen dit min of meer constante patroon op de achtergrond. De waarneming van beweging bestaat dus uit het waarnemen van een snellere verandering binnen een min of meer constant achtergrondpatroon. Welk achtergrondpatroon-plus-beweging dus zit op die plaats waar de gezamenlijke informatie van talloze individuele lichtgevoelige cellen wordt opgeslagen. in dit artikel gaat het niet over het detecteren van beweging, maar over dat van het achtengrondpatroon, en de manieren om daar zin en regelmaat in te ontdekken

Uit de wiskunde is bekend dat je regelmaat haalt uit willekeurig lijkende signalen met iets dat Fourier-analyse  heet en veel rekenen inhoudt - Fourier-analyse is, afgekort, het vergelijken van een signaal of patroon met bekende volkomen regelmatige patronen genaamd sinusgolven. De natuur kan echter niet rekenen, althans: kan niet vermenigvuldigen en delen en hoger. Net als computers trouwens - vermenigvuldigen doet dat apparaat door veelvuldig optellen (of aftrekken) - en uiteindelijk de mens ook, maar die gebruikt dus liever allerlei geheugen- en andere trucjes en afkortingen die hij "rekenen" en "wiskunde" noemt.

Het primitieve leven heeft geen tijd voor rekentrucjes: het moet snel weg zien te komen als er roofdieren in de buurt zijn dus hij moet snel weten of er roofdieren in de buurt zijn. Tezamen met de ontwikkeling van de lichtgevoelige cel en veel lichtgevoelige cellen is er dus een circuit gekomen die zo snel mogelijk de visuele signalen een betekenis geeft. In de mens is dat bekend als het netvlies: een neuraal netwerk liggende achteraan het oog  (de link bevat al veel van de volgende stappen), bestaande uit drie lagen van neuronen met twee lagen van verbindingen ertussen. En een bundel uitgangen richting hersenen genaamd "oogzenuw". Dat "hersenen" is meer precies de hersenstam  , want daar moet je zijn voor de snelste beslissingen. Het netvlies doet daarbij de eerste laag van interpretatie, want bijvoorbeeld krijgt "beweging" voorrang voor transpost richting hersenstam - omdat "beweging" gepaard blijkt te gaan met "gevaar".

Tot de taken van interpretatie van het netvlies behoort ook het vinden van regelmaat. Het heeft weinig zin om van iedere lichtgevoelige cel door te geven of deze licht of donker is, het gaat om de patronen van licht en donker die zaken als "boom" of "tijger" kunnen betekenen. Dit dan natuurlijk te halen uit meer primitieve patronen, want de natuur is een kwestie van evolutie: eerst pak je de simpele dingen aan voordat je aan de moeilijke gaat beginnen - die bijna altijd of misschien wel altijd bestaan uit combinaties van simpele dingen.

Voor het halen van simpele vormen van regelmaat uit het lichtpatroon dat op het oog valt heeft de natuur iets ontwikkelt dat een simpele vorm van Fourier-analyse lijkt, en ook in de techniek is ontdekt en daar "Fast Fourier analyse" of "Fast Fourier transformatie" wordt genoemd - of FFT. FFT bestaat uit niets meer dan veelvuldig optellen en aftrekken - iets dat de natuur wél kan leren. Neuronen doen dat door elkaar te exciteren en inhiberen => .

Dat veelvuldig optellen moet wel gaan volgens een vast patroon, en bij FFT gaat het om dat patroon. Hoe dit werkt is in volledig detail uitgewerkt elders, en wie dat hoogst interessante volledige detail wil weten, moet naar de demonstratie ervan gaan staande hier  . Wat je daar gedemonstreerd krijgt, is dat aan het begin van het netwerk een stel schakelaars (zeg: lichtcellen en aanhangende neuronen) wordt ingesteld op een regelmatig patroon, en aan het einde één enkele schakelaar (zeg: één enkel neuron), een signaal krijgt: "er is een regelmatig patroon van die en die soort". En die ene schakaar of dat ene neuron kan dan een signaal sturen naar elders (zeg: de hersenen) met de boodschap: er is een regelmatig patroon (van die en die soort). En dit dus voor een aantal regelmatige patronen afhankelijk van de ingewikkeldheid van het netwerk.

Het cruciale punt om op te merken is dit: je ontdekt de regelmaat met behulp van een vooraf in het netwerk ingebouwde regelmaat. De natuur kan zo'n regelmatig patroon opbouwen door evolutie, als de losse stappen maar voordeel geven in overleven. Zoals dat met de rest van het oog ook is gebeurd  .

Dit is een mogelijkheid voor het ontdekken van een basale vorm van regelmaat. Vraag: hoe ontwikkel je hieruit het ontdekken van meer ingewikkeldere vormen van regelmaat? Daarvoor zijn meerdere mogelijkheden, zoals het ingewikkelder maken van het netwerk. Een tweede mogelijkheid is de hiërarchische aanpak: je neemt de resultaten van het ontdekken van de basale regelmaat, en je gaat op dezelfde manier regelmaat ontdekken in die resultaten. Enzovoort. Het tweede is waarschijnlijk langer vol te houden (in technische termen: schaalbaarder), maar de natuur ontwerpt niet, het gaat slechts verder met wat op dat moment meer voordeel biedt onafhankelijk van lange-termijn overwegingen.

Vermoedelijk is er een gebruik van vormen van hiërarchisch herevalueren, want het signaal komende van het netvlies middels de oogzenuw gaat via wat tussenstappen betrekking hebbende op diepte-zien naar wat bij dieren heet het tectum en bij mensen de superior colliculus  , ook hebbende een duidelijke lagenstructuur, en gaat vervolgens naar andere kernen voor verdere evaluatie en integratie met overige waarnemingen.

Maar er is zeker ook een "ingewikkelder maken" aanpak, want bij het cerebellum of kleine hersenen  is duidelijk sprake van een neuraal netwerk met een ietwat ingewikkelder lagenstructuur tellende ongeveer drie en een halve laag als je de ingangskernen meetelt als een laag, terwijl de meest zichtbare neurale netwerken, die van de cingulate cortex  en de neocortex  respectievelijk vijf en zes lagen van neuronen hebben.

Met de toename van complexiteit gaat een andere stijging gepaard, namelijk die in flexibiliteit. De structuur van het netvlies is iets dat vrijwel volledig of misschien helemaal volledig is vastgelegd in de genen. Dat zijn zaken die bij de grootte al geregeld zijn, vanwege te belangrijk. Dat moet meteen werken. Het netwerk van het cerebellum is al een andere kwestie. van het cerebellum is wel redelijk duidelijk dat het voornamelijk of slechts één functie heeft: de fijnbesturing - problemen met het cerebellum leiden voornamelijk tot slechte coördinatie in de fijnbewegingen. Dit is duidelijk geen kwestie van aangeleerd zijn, want je ziet de nieuwgeborene langdurig onhandig zijn in zijn bewegingen, en dat steeds beter gaan doen, gedurende vele jaren. Er bestaat een redelijk vermoeden dat de langdurige training die topsporters doen voor een flink deel zit het trainen van het cerebellum - bekend is dat "er bij gaan nadenken", dat wil zeggen je cortex gebruiken, een remmende werking heeft op de sportprestatie.

Ook is duidelijk dat de mensheid een sterk verbeterde capaciteit tot leren heeft ten opzicht van mensapen, daar waar het verschil tussen de twee voornamelijk zit in de stormachtige ontwikkeling van de neocortex ten opzicht van de cingulate cortex (en de rest). De neocortex met zijn ingewikkelder lagenstructuur is kennelijk veel beter in staat tot korte-termijn leren dan de cingulate cortex.

En ook binnen de neocortex zijn er soortgelijke stappen te maken, want het is bekend dat de meest succesvolle voorloper van homo sapiens, homo erectus (de eerste van de genus homo die zich globaal verspreidde), als eerste gereedschap maakte in de vorm van vuistbijlen, maar daarin geen ontwikkeling vertoonde gedurende circa een miljoen jaar - die kwam pas bij de opvolgers (homo heidelbergensis enzovoort) uitleg of detail .

De voorgaande stappen laten zien dat het bij de ontwikkeling van het zenuwstelsel, het brein, in hoge mate gaat om de capaciteit tot leren - op te splitsten in, in eerste instantie: hoe snel, en ten tweede hoeveel (wie niet snel kan leren kan zeker niet veel leren - gemiddeld). Waar wat betreft neurale netwerken het aanvangspunt dus is hoe dit zit met het oog - het neurale netwerk van het netvlies.

Hoewel de ontwikkeling daarvan gedaan is door de evolutie, kan je dit ook zien als een vorm van leren. De evolutie heeft geleerd dat om de meest zinvolle resultaten uit de ruwe waarneming  te halen je het moet vergelijken met als bestaande regelmatige patronen. Je zou dat ook kunnen modelleren. Dan begin je met redelijk willekeurige stricturen, die je blootstel aan redelijk willekeurige veranderingen, waarna je er gefingeerde beelden van een werkelijkheid doorheen stuurt, en die variaties die een significatie output geven, een significant sterker signaal op één van outputs, vast te houden. Wat natuurlijk een stuk sneller gaat als je al kan beginnen met regelmatige signalen. Beide methoden worden gebruikt om kunstmatige neurale netwerken, die kunnen keren, te laten leren. Het zijn kunstmatige neurale netwerken die in staat zijn om menselijke handschrift zoals op formuleren te lezen, door ze eerste een grote hoeveelheid inputs te laten verwerken en het netwerk te vertellen wat datgene dat ze detecteren aan regelmaat betekent. De meest bekende van die kunstmatige netwerken zijn ook drie-lagen structuren.

 De toepassing van de voorgaande kennis op de daadwerkelijke structuur van het menselijke denken is, bij gebrek aan experimentele mogelijkheden, voornamelijk een kwestie van vermoeden. De meest belangrijke aanwijzingen zijn nog steeds verkregen op een oude manier: door het bestuderen wat er gebeurt bij uitval. In de meest vruchtbare gevallen door kleine, gelokaliseerde, hersenbloedingen, aangezien dan volkomen duidelijk is welk gebied is beschadigd of zelfs is uitgevallen.

In verband met die onzekerheden gebruiken we nu een andere aanpak, namelijk die van De Greep: we veronderstellen iets op grond van wat nu bekend is, en kijken in hoeverre het in overeenstemming is met wat we verder waarnemen.

Hier is de suggestie: het menselijke denken werkt grotendeels volgens het schema al neergelegd in de structuur van het neurale netwerk van het netvlies. Dat wil zeggen: in de normale situatie wordt het bestaande netwerk gebruikt om uit de signalen komende uit de werkelijkheid zin en regelmaat te ontdekken.

Maar dit wordt afgewisseld met andere periodes waarin hetzelfde netwerk wordt onderworpen aan regelmatige signalen, en de structuur van het netwerk wordt aangepast zodanig dat er de meest duidelijke uitkomsten uit komen - in het kunstmatige netwerk van de FFT-demonstrator: tot je 8 krijgt op één van de uitgangen en nul op de rest.

Conclusie nummer 1: deze twee activiteiten gaan niet samen. Ervan uitgaande dat de periode van gebruik als evaluator samenvalt met de periode van activiteit, en activiteit terwijl de evaluator niet werkzaam is, gevaarlijk is, zou de periode van ijking dus moeten samengegaan met een periode van inactiviteit.
    In de werkelijkheid is er zo'n periode - dat is "slaap".

Conclusie 2: na de periode van ijking zou de evaluator gemiddeld genomen beter moeten functioneren dan ervoor (er zijn natuurlijk vele van deze periodes en ze hoeven niet allemaal positief uit te pakken).
    In de werkelijkheid blijkt bij een mens na een periode van slaap vele problemen makkelijker oplosbaar.

Conclusie 3: het gebruik van periodieke signalen ter ijking van de neurale netwerken is van groot belang.
    In de werkelijkheid heeft de mens een grote fascinatie met periodieke signalen - de belangrijkste uiting ervan staat bekend als "muziek".

Er zit dus iets in de suggestie dat het denken werkt met neurale netwerken. Daarom nog wat pogingen tot verdere uitwerking van het model.

Naast het direct analyseren en evalueren van situaties en gedrag, staat er natuurlijk een sterke premie op het kunnen voorspellen van situaties en gedrag: wie weet wat er komen gaat, kan daarop anticiperen en gevaar vermijden - en ook, maar slechts al tweede item, voordelen (voedsel, voortplanting) opzoeken. Dat zit eigenlijk al in het vinden van regelmatige patronen: als die patronen ook een tijdsfactor inhouden, zegt de regelmaat erin dat er in een (nabije) toekomst iets dergelijks te verwachten staat. En hoe regelmatiger het patroon, hoe verder weg in de toekomst men iets kan zeggen over wat er gebeuren gaat.

Ook hier zien we iets uit de werkelijkheid, namelijk de fascinatie van de menselijkheid met periodieke verschijnselen in de natuur, met al eerste natuurlijk de seizoenen, maar als tweede en opvallend omdat het in de bewuste hersenprocessen plaatsvindt: de regelmaat van de hemelverschijnselen. Alle primitieve culturen die zodanig gefunctioneerd hebben dat ze bekend zijn geworden in het heden, hebben sporen nagelaten waaruit fascinatie met de hemelverschijnselen blijkt.

Helaas zijn de meeste verschijnselen in de natuur lang niet zo regelmatig als de hemelverschijnselen. Bijvoorbeeld de paden die de roofdieren nemen. Toch is het uiterst belangrijk daar regelmaat in te ontdekken. Om ook voor die verschijnselen iets te kunnen zeggen over de toekomst.

Dat wil zeggen: er moet uit een ruime variatie van verschijnselen regelmaat gehaald worden. Dat is lastiger dan uit een echte regelmaat. Dit kan dan ook niet allemaal gebeuren terwijl het leven nog aan de gang is. Een voorlopige evaluatie moet maar volstaan, en de meer nauwkeurige evaluatie komt later.

Omdat dit zo'n belangrijke functie is, is deze stap al genomen gaande van hersenstam naar emotionele hersenen of emotie-organen. Het element dat patronen detecteert in de werkelijkheid als hogere orde tegenhanger van de FFT-transformator in het netvlies is redelijk recent, schrijvende 2014  , bekend geworden als zijnde de hippocampus  , zie de illustratie rechts - deze is wat van verderaf genomen dan de overige zodat de nadruk lijkt te liggen op de ronde structuur, maar dat zijn dus ook zichtbaar in feite opgerolde lagen, zie de afbeelding eronder (van hier uitleg of detail ) , die ook overzichtelijker dan elders de namen van de diverse onderdelen van het hippocampus-complex benoemt.

Waar men voor het artikel uit 2014 de hippocampus associeert puur met het geheugen, blijkt deze in ieder geval als nevenfunctie te hebben om abstracties te halen uit de waargenomen verschijnselen, en abstracties zijn de voorstellingen van hogere orde patronen: de netvlies-FFT geeft als uitkomst: "ik zie een lijn", en een "lijn" is een hogere orde abstractie van de verzameling lichtgevoelige punten die het oog zelf is. Idem voor alle andere patronen die het netvlies doorgeeft via de optische zenuw aan de hersenstam. Een redelijk vermoeden is dat dit abstractiefilteren de enige functie is van de hippocampus.

Het abstractiefilteren door de hippocampus wordt gebruikt voor een snelle analyse op grond van de meest opvallend patronen dicht bij de waarnemingen, en op grond daarvan wordt gedrag bepaald - in menselijke en bewuste termen: een besluit genomen. En feite neemt de hersenstam ook al besluiten, maar die hebben de uitkomst "vechten, vluchten of bevriezen", en dus hoeft en kan (in verband met de gewenste snelheid) de besluitvorming alleen een basale vorm hebben. De besluiten van de hersenstam worden doorgegeven middels neurotransmitters  werkende tussen de neuronen (de secundaire neurotransmitters - de primaire zijn die van het ruggemerg), en de emotie-organen voegen daar met hun "tweede" oordeel hun eigen neurotransmitters aan toe - dat zijn de stoffen wier werking de mens aanduidt met "emoties".

Na het toevoegen van de evaluaties zijn de scenario's rijp voor opslag - die opslag dient uitsluitend en alleen voor hergebruik in de toekomst. Opslag alleen voor de opslag is onzin. Geheugen of opslag is er voor hergebruik. En hergebruik betekent hier "gebruik als scenario". En zo'n oud scenario ophalen kan maar één enkel doel hebben: vergelijking met zaken en scenario's in het heden.

Voor het proces van vergelijken geldt hetzelfde als voor het proces van waarnemen middels het oog: puntje voor puntje de twee: actueel scenario en oude scenario naast elkaar leggen is in de praktijk zinloos: voor dat proces ver genoeg gevorderd is, zit de tijger al op je nek. Zeker als je in aanmerking neemt dat je niet met één, maar met zeer veel scenario's moet vergelijken.

De oplossing daarvan is, in het licht van het voorgaande, voor de hand liggend: je gaat op zoek naar meer algemene kenmerken van de situatie die die situatie adequaat genoeg beschrijven om een oordeel te kunnen vellen: "geel-zwart kleurpatroon": alarm - wegwezen (om dat laatste oordeel gaat het hier nog niet).

Dat is, is de veronderstelling, wat de hippocampus doet: op algemene kenmerken filteren van scenario's in de werkelijkheid. En het op basis van een zo algemeen mogelijk want zo snel mogelijk patroon beslissen wat er het geval hand is, vergelijkend met het verleden, en meenemend de beoordeling van de betreffende situatie uit het verleden. Wie die capaciteiten heeft, heeft een voordeel ten opzichte van individuen die alles opnieuw moeten uitzoeken.

In het vellen van het oordeel over de huidige situatie draait alles om snelheid - ten einde zo snel mogelijk adequaat te kunnen handelen: wie de tijger van een afstandje herkent, hoeft niet meteen hard te rennen maar kan zich bijvoorbeeld verstoppen. Dat wil zegen dat niet alle aspecten van een situatie meegewogen kunnen worden, terwijl er ongetwijfeld aspecten zijn die wel van belang zijn. Maar die moeten dan maar even wachten. Kan je theoretiseren maar inmiddels is van het onmenselijke geheugen al vrij lang bekend dat het zo werkt: er is een korte-termijn geheugen van enkele tientallen seconden, een middellange-termijn geheugen van enkele tientallen minuten, en het lange-termijn geheugen wat in principe onbeperkt lijkt in duur - mogelijkerwijs niet wat betreft de capaciteit tot ophalen, maar wel van de duur..

Vraag: wat moet er met al die onverwekte aspecten van de werkelijkheid die opgeslagen zijn? Antwoord: die wil je graag verwerken om van te leren. Maar ondertussen gaat het leven door, dus die mogelijkheid tot verwerken is er niet.

Iedereen is bekend met de oplossing van dit vraagstuk: de slaap. Er is toch een nacht waarin je weinig kan zien, dus waarom die niet gebruiken voor het verwerken van de opgeslagen gegevens. En dat is dus ongetwijfeld wat er gebeurt, en tot het proces van dat verwerken behoren zoals iedereen kan vermoeden, de dromen.

Maar waarom zijn die dromen zo eigenaardig dat ze vaak heel weinig met de werkelijkheid van doen lijken te hebben?

Ook dit is verklaarbaar met het eenvoudige voorbeeld van het netvlies.

Op de pagina FFT-demonstrator is getoond hoe met behulp van het eenvoudige optellen en aftrekken van signalen van schakelporten of neuronen er regelmaat opgespoord kan worden in signalen. Maar doorvoor is een regelmatig patroon in het circuit ingebouwd. De levende natuur kan wel regelmaat ontwikkelen, maar dat dan volgens het evolutionaire model van trial and error  : wat werkt, heeft meer overlevingskans en wordt doorgegeven. Dat is de manier waarop het neurale netwerk van het oog is gegroeid.

Deze methode werkt voor alles dat bij de "constructie" al is vastgelegd - dat wordt genetisch ("in de bouwtekening") doorgegeven. Het kan dus niet werken voor leren uit de dagelijkse ervaringen - dagelijkse ervaringen kunnen niet genetisch worden doorgegeven.

De manier om in ervaringen uit het dagelijkse leven patronen te kunnen vinden moet dus na de constructie van het neurale netwerk in het netwerk worden ingebouwd. Oftewel: er moet een manier zijn om iets te construeren binnen het neurale netwerk dat het regelmatige patroon als ingebouwd in het netvlies-FFT nadoet. Dat kan, door een combinatie van twee dingen: ten eerste voer je een bekend regelmatig patroon in in het netwerk, en ten tweede maakt je wijzingen in het netwerk op een enigszins willekeurige manier, en houdt die wijzingen vast die een significante output geven. In het netvlies-FFT-model: je voert het netwerk een volkomen regelmatige golf, en verandert met trial and error zoveel aan het verbindingenpatroon tot je op één van de uitgangen een maximaal signaal krijgt, en op de rest niets. Voor het gegeven model met acht in- en uitgangen is dit een relatief simpele opdracht qua computerprogrammeren.

Dit is dus, vrijwel zeker, de manier waarop de natuur de manier heeft ontwikkeld om te leren van dagelijkse ervaringen: de hippocampus is een neuraal netwerk dat filtert op algemene concepten (dus veelvoorkomende of regelmatige patronen), dat geijkt wordt door het regelmatige patronen voor te toveren. Waarna je met het herijkte netwerk de opgeslagen ervaringen kunt evalueren.

Dat is dus wat er gebeurt tijdens de slaap: het neurale netwerk, hoogstvermoedelijk dus dat van de hippocampus, wordt geijkt aan de hand van de opgeslagen ervaringen, ten einde zo veel mogelijk regelmaat uit die ervaringen te kunnen halen. En met die gevonden regelmaat kan dan dat uiterst belangrijke gedaan worden: het voorspellen van de afloop van toekomstige ervaringen. Zodat je weet wat je moet doen in een gegeven situatie, en dit niet ter plekke hoeft te bedenken.

Aan het ijken van aan de hand van opgeslagen ervaringen zit vast het maken van een oordeel omtrent die ervaringen. Dit is waar de emotie-organen zich onderscheiden van de hersenstam: dat oordeel zijn de emoties, gebruik makende van de betreffende neurotransmitters stammende uit de hersenstam: afkeuring en vermijding: acetylcholine (vermoedelijk), goedkeuring en aantrekking: dopamine (zeker).



En om die voorspellingen te ijken, zijn er de dromen: zo vele mogelijk scenario's worden aan het netwerk gevoerd, ten einde zo goed mogelijk voorbereid te zijn op de vele en dus eigenlijk oneindige variaties van de werkelijkheid om die proberen voor te zijn. Dromen komen niet overeen met de werkelijkheid, omdat ze daar absoluut niet voor bedoeld zijn. Dromen staan voor de oneindige variaties van mogelijke werkelijkheden, om voorbereid te zijn op degene die zich ooit daadwerkelijk voordoet. En wie daar goed in is, overleeft meer.

Er zijn dus op zijn minst twee functies voor de slaapperiode: het ijken van het netwerk door middel van regelmatige signalen, het voorspellen van toekomstige ervaringen door middel van min of meer willekeurige wijze uit bestaande scenario's samengestelde nieuwe scenario's oftewel "dromen", en het verwerken van min of meer tijdelijk opgeslagen ervaringen - welke twee laatste mogelijkerwijs ook tegelijk kunnen plaatsvinden. Dit komt overeen met de op zijn minst twee duidelijk onderscheiden vormen van slaap: de diepe slaap zonder merkbare activiteit, en de REM-slaap => gepaard gaande met snelle bewegingen van de ogen.








Dit speelt zich dus allemaal af binnen wat op deze website is gedefinieerd als de emotie-organen. Terwijl er bij de mens daar nog bovenop die zo veel grotere cortex zit. Die dus veel taken van de onderliggende structuren heeft overgenomen. Maar deze, die van het directe filteren van de waarnemingen en ervaringen, dus niet, want haal de hippocampus eruit, en het maken van herinneringen verdwijnt uitleg of detail . Net als voor onderdelen als de anterieure thalamische kern en de mammilary bodies. In het geval van de hippocampus: vroegere herinneringen blijven keurig opgeslagen en oproepbaar. Die herinneringen worden dus niet daar opgeslagen, en de daadwerkelijke plaats zou dus heel wel de cortex kunnen zijn.

En dit geldt ook voor op zijn minst een deel van de verwerkingsprocessen, want dieren hebben net als mensen dromen, af te leiden het het overeenkomstige verschijnselen van REM-slaap (en iedere honden-eigenaar die naast zijn hond slaapt weet dat ook omdat ook honden angstig wakker kunnen worden uit hun slaap).







Maar de capaciteit tot het evalueren van bekende ervaringen is iets dat waarschijnlijk wel wordt herhaald door de cortex - dat blijkt uit het succes van de soort homo sapiens met zijn grote cortex ten opzichte van andere diersoorten met een (zeer) veel kleinere cortex. Hoewel hierover niets definitiefs bekend is, is het waarschijnlijk dat deze processen in aanzienlijke mate lijken op die in het netvlies en de hippocampus.


Naar Neurologie, organisatie  , Psychologie lijst  , Psychologie overzicht  , of site home  .