refer (Мышление)

МИРЭА

Инженерная психология

Реферат на тему

“Мышление”

Выполнил ст. гр. ВРУ-3-02

2003

МЫШЛЕНИЕ

В качестве отправной точки для формулирования сущности мыш­ления можно принять определение, данное в XVIII в. философа­ми-сенсуалистами (от лат. sensus — чувство): «Nihil est in intellectu, guod non prius fuerit in sensus » («Нет ничего в разуме, чего не было бы раньше в ощущениях »). Сегодня ясно, что в число компонент мышле­ния кроме ощущений входят такие сложные функции, как восприятие, внимание, узнавание и интерпретация, формирование понятий, целе-полагание и планирование, принятие решений, способности к дедук­ции, индукции, проведению сравнений, аналогий и многое другое.

Граница между мышлением и восприятием весьма размыта, или, другими словами, мышление действительно вырастает из процессов восприятия и узнавания (рис. 1). Недаром Герман фон Гельмгольц, немецкий физик, физиолог и психолог середины XIX века, говорил о восприятии как о «бессознательном умозаключении». В чем же заклю­чаются различия процессов восприятия и мышления (если рассматри­вать эти процессы в «чистом» виде вне зоны размытой границы)? В ка­честве примера рассмотрим разницу в сущности зрительных и мысли­тельных понятий.

В обоих случаях под понятием мы подразумеваем некоторую упо­рядоченную иерархическую систему признаков (характеристик, атри­бутов, элементов или других понятий) и правил, связывающих эти признаки. Разница же заключается в типах признаков и правил связи. В восприятии, в частности, в зрительном восприятии, признаками яв­ляются параметры фрагментов изображений, а правилами — характе­ристики взаимных отношений этих фрагментов.

В мышлении типичными являются более абстрактные признаки. Например, в процессе мышления при анализе средств передвижения мы используем такие признаки, как надежность, комфортность, устой­чивость, скорость, приемистость, далеко уходя от признаков формы отдельных средств передвижения.

Можно считать, что, как правило, мыслительные понятия пред­ставляют собой сложные производные от более простых понятий, ис­пользуемых в процессах сенсорного анализа. Другими словами, мы определяем некоторое мыслительное понятие через длинную последо­вательность других понятий, приводящую рано или поздно либо к сен­сорным, либо к моторным (двигательным) признакам. Для иллюстра­ции можно привести простейший случай определения понятия «уско­рение» через такие понятия, как «скорость» и «время», причем во вто­ром цикле процедуры формулирования определения понятия скоро­сти, естественно, выводятся через понятия пути и времени, которые и являются в наших рассуждениях измеряемы­ми, сенсорными параметрами.

Основой условно-рефлекторного поведения является процесс обучения установлению ассоциа­тивных отношений во времени. Под условным рефлексом понимается следующая логическая схема, состоящая из двух блоков: блока безус­ловных рефлексов и блока условных сигналов. Блок безуслов­ных рефлексов представляет собой систему автоматического, обяза­тельного, генетически запрограммированного реагирования организ­ма на некоторые типы особо важных для организма сигналов. Класси­ческие примеры безусловного рефлекса —выделение слюны при виде пищи, моргание на вспышку света, отдергивание руки при прикосно­вении к горячему, учащение сердцебиения при опасности и т.д.

Другими словами, блок безусловного реагирования реализует сформировавшуюся в ходе физиологического развития организма ней­ронную схему типа «стимул — реакция», а точнее, «вполне определен­ный стимул — вполне определенная реакция».

Вся схема условного реагирования включает в себя, кроме блока безусловного рефлекса механизм формирования ассоциативной связи между появлением безусловного сигнала и некоторого, вообще говоря, любого условного сигнала. В качестве такового могут быть использованы свет, звук, изображение или любой другой индифферентный сти­мул, т. е. любой стимул, ранее никак не связанный с точки зрения жи­вотного с данной безусловной реакцией. Важным условием формиро­вания такого ассоциативного обучения является непосредственное предъявление условного (ранее индифферентного) стимула перед без­условным. Увеличение временного интервала между условным и без­условным сигналами резко увеличивает сложность выработки услов­ного рефлекса. Скорость и устойчивость условной ассоциативной свя­зи зависит также от числа сочетаний во времени условного и безуслов­ного сигналов.

Таким образом, в результате формирования условного рефлекса безусловная реакция следует сразу после предъявления условного раз­дражителя. Например, животное направляется к месту кормления сра­зу же после появления условного раздражителя, например вспышки света, не дожидаясь появления пищи.

Очень важно отметить, что условный рефлекс представляет со­бой наиболее универсальную форму зачаточной интеллектуальной деятельности и обучения. В той или иной форме он присутствует практически у всех известных животных, включая беспозвоночных, насекомых и рыб. Например, выработка условного рефлекса у пчел может быть легко достигнута при нескольких повторных предъявле­ниях сладкого сиропа на бумажке определенного цвета. После недолгого периода обучения пчелы выбирают данный цвет из набора всех остальных.

У более сложно организованных животных, таких, как птицы и по­звоночные, легко удается формировать цепи условных рефлексов, что, в частности, лежит в основе процессов дрессировки. Цепи условных рефлексов бывают двух типов:

а) цепи с использованием последова­тельно применяемого ряда условных сигналов (например, вспышка света, звук, мелькающий свет)

б) цепи, сформированные путем объе­динения нескольких простых условных рефлексов (например, прыжок на полку № 1 в ответ на вспышку света, затем прыжок на полку № 2 в ответ на звук и т.д.).

Цепи второго типа представляют собой то, что часто называется инструментальным поведением животного, т. е. поведением аналогич­ным нормальной поисковой или игровой деятельности, которая, как известно, бывает весьма сложной. Особенностью формирования ус­ловно-рефлекторной деятельности является ее гибкость, без чего было бы невозможно любое сложное поведение. Под гибкостью имеется в виду способность к угашению неподкрепляемых условных сигналов: если какие-то условные раздражители несколько раз не будут подкреп­ляться появлением безусловных сигналов (например, вид пищи), то эти сигналы утратят свое положительное значение. При этом угашение может быть полным или неполным, когда по прошествии времени условный рефлекс самовосстанавливается.

Другой элемент гибкости – способность к выработке достаточно тонких различений сигналов: после обучения животное может, напри­мер, различать значимый и незначимые (для достижения цели) звуко­вые сигналы, отличающиеся по частоте на 10—15%.

Показатели гибкости обучения, сложности и длины условно-ре­флекторных цепей характеризуют рассудочные, интеллектуальные способности животных, стоящих на разных уровнях развития. Это ка­сается как отдельных особей, так и животных разного филогенетиче­ского уровня (рыб, земноводных, насекомых, позвоночных). В частно­сти, разные типы животных, так же как и разные особи одного типа, обладают различными ограничениями при образовании сложных це­пей рефлексов. Эти ограничения касаются таких параметров, как коли­чество звеньев рефлекторного или инструментального поведения, вре­мя и число попыток, необходимых для обучения, способность к более или менее тонкому различению положительных и отрицательных сиг­налов и т.д.

В этом смысле стоит отметить существование определенных лич­ностных характеристик отдельных животных. Многочисленные экс­перименты показали, что даже такие относительно простые животные, как крысы, отличаются друг от друга по перечисленным способностям к обучению, по доступной сложности поведения, по личностным каче­ствам. Например, легко выявляются животные, склонные к исследова­тельской деятельности, животные со стабильной или слабой нервной системой, животные лидеры и животные аутсайдеры, склонные к не­врозам, депрессии, нервным срывам, вплоть до инфарктов и инсуль­тов. Такие критические реакции проявляются у животных со слабой нервной системой как следствие трудности решения задач. Например, задачи тонкого различения положительных и отрицательных сигна­лов, когда в ответ на положительный сигнал следует, скажем, нажи­мать лапой на рычаг, а в ответ на отрицательный нельзя. Если живо­тное нажимает на рычаг и на такой сигнал, оно получает удар током.

Способность к формированию ассоциативных условно-рефлек­торных реакций выявляется у живых организмов на уровне механиз­мов функционирования участков нейронных сетей. Процесс образова­ния ассоциативных связей наглядно продемонстрирован в опытах на беспозвоночных животных, в частности, на морском брюхоногом мол­люске аплизии. Большие по размеру нейроны бес­позвоночных (порядка 100 мкм) позволяют проводить эксперименты по их индивидуальному раздражению под визуальным контролем.

Схема ассоциативного обучения в этих экспериментах имела сле­дующий вид. В ходе своего нормального поведения аплизия отвечает слабым втягиванием жабры в ответ на слабое прикосновение к сифону. (Такое воздействие может рассматриваться как аналог условного сиг­нала, если исходить из предположения, что околопороговая сила раз­дражения связана с практическим отсутствием ответа.) С другой сто­роны, в ответ на сильный удар током по «голове» аплизия реагирует сильным втягиванием жабры (что можно рассматривать как аналог безусловного рефлекса). После ряда совместных воздействий живо­тное реагирует на слабое прикосновение к сифону таким же активным втягиванием жабры, как и в ответ на удар током по «голове».

Упрощенная схема участка нейронной сети, реализующей такое поведение, приведена на рис. 2. На рис. 2, А представлен вариант, при котором ассоциативное обучение реализуется на уровне контактов нейронов трех типов: нейрона — датчика касаний сифона (1), нейро­на — датчика болевого воздействия (3) и нейрона, запускающего двигательный акт сжатия мышцы мантии (2). На рис. 17, Б рассмотрен бо­лее сложный вариант, при котором в схему включен дополнительный элемент — интернейрон (4), играющий роль прообраза участка ней­ронной сети, обладающего некоторой интеллектуальной функцией. Группы интернейронов или вставочных нейронов, т.е. нейронов, вставленных между сенсорными и двигательными нейронами, дейст­вительно становятся все более и более сильно развитыми по мере про­движения животных по филогенетической лестнице.

Схема первого упрощенного варианта формирования цепи услов­ного рефлекса такова. Вначале касание сифона не ведет к реакции втя­гивания жабры, но после нескольких десятков сочетаний касания си­фона и последующего удара током по голове появляется условный ре­флекс. Механизм рефлекса заключается в том, что активация нейрона 3 облегчает проведение сигнала через синапсы между нейронами 1 и 2. Во втором варианте механизм рефлекса заключается в активации интернейрона (4), окончания которого увеличивают локальный элект­рический потенциал в определенном районе «командного» нейрона (2). В итоге этого достаточно сложного процесса происходит измене­ние геометрии в области синаптических соединений отростков интер­нейрона (4), командного нейрона (2) и нейрона-датчика касаний (1). Это изменение связано с увеличением размеров так называемых «шипиков», что и представляет собой материальную реализацию процесса обучения.

Места соединения нейронов — синапсы, или синаптические ще­ли – играют важную роль в механизмах обучения. Структуру этих щелей образуют пре- и постсинаптические нейронные мембраны, разделенные межнейронным пространством. Нервный импульс (или, как его часто называют, потенциал действия) передается от пресинаптической мембраны одного нейрона к постсинаптической мемб­ране другого.

При этом сам процесс передачи представляет собой сложное, мно­гоэтапное событие, реализуемое посредством работы электрических и молекулярных механизмов. В результате прохождения нервных им­пульсов по «входному», пресинаптическому нейрону в районе синаптической щели из специализированных структур пресинаптических окончаний выделяются молекулы нейромедиатора, которые пересека­ют синаптическую щель, активируют рецепторы постсинаптической мембраны и вызывают появление постсинаптических потенциалов, рост «шипиков», изменение геометрии участков сети и в конечном сче­те запоминание и ассоциативное обучение.

На основании экспериментальных данных последних десятилетий становится ясно, что материальным субстратом закрепления ассоциативных связей, в частности и запоминания вообще, являются именно синаптические структуры. В результате образования ассоциации, за­поминания или фиксации любой информации происходит формирова­ние новой конфигурации нейронных связей участков нейронных се­тей. Сетевые структуры формируются за счет того, что от тела каждо­го нейрона (нервной клетки) отходит множество веточек дендритов, получающих входные сигналы от других клеток, и один тонкий ветвя­щийся аксон, по которому сигнал после обработки передается к дру­гим нервным клеткам. При таком строении за счет своего ветвящегося дендритного дерева каждый нейрон может получать сигналы от мно­жества других нервных клеток. Обработанный сигнал также может быть передан многим нейронам за счет ветвящихся концевых оконча­ний аксона.

Структура нейронных сетей впервые стала доступна для наблюдения только в конце XIX века, когда анатом из Ми­лана Камилло Гольджи почти что неожиданно для себя открыл метод се­ребрения. Метод позволял окрашивать небольшие участки нервной тка­ни, причем отдельные элементы выделялись настолько четко, что были видны мелкие детали клеточного тела, дендритов и аксонных оконча­ний. Сам Гольджи, будучи уже нобелевским ла­уреатом, не верил в существование отдельных нейронов и представлял нервную ткань как непрерывную сеть. Взгляд на нейронную сеть как на структуру, состоящую из отдельных нервных клеток и разделяющих их синаптических образований, по-видимому, впервые высказал современ­ник Гольджи, тоже нобелевский лауреат нейроанатом Рамон-и-Кахал.