Journal of Biomedical Discovery and Collaboration, 2006; 1: 13-13 (más artículos en esta revista)

Lo que hace humano al hombre: trigésimo noveno James Arthur conferencia sobre la evolución del cerebro humano, 1970

BioMed Central
H Karl Pribram (pribramk@georgetown.edu) [1]
[1] Profesor y jefe, Neuropsicología laboratorios, la Universidad de Stanford, EE.UU.

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Resumen

¿Qué hace el hombre humano es su cerebro. Este cerebro es obviamente diferente de las de los primates no humanos. Es más grande, muestra predominio hemisférico y la especialización, y cytoarchitecturally es algo más generalizado. Pero estas son las características esenciales que determinan la humanidad del hombre? Este documento no puede dar una respuesta a esta pregunta la respuesta no se conoce. Pero el problema puede afirmar, más concretamente, las alternativas enunciadas en la base de los resultados de la investigación disponible, e instrucciones dadas para la pregunta. Mi tema será que el cerebro humano está construido de manera que el hombre, y sólo el hombre, siente el impulso de hacer todos los significativa sus experiencias y encuentros. El desarrollo de este tema exige un análisis de los mecanismos cerebrales que hacen sentido-y un intento de definir biológicamente el proceso de significado. En este sentido la búsqueda de una fascinante variedad de temas se centran en: la codificación y recodificación de las operaciones del cerebro, cómo se genera y procesa información y la redundancia y, por la forma en que hace posible los signos y los símbolos y las expresiones preposicional. De estos, los resultados de las investigaciones actuales indican que sólo en la elaboración de propuestas es el hombre único-para que tal vez aquí se encuentran las conferencias magistrales que componer el tema.

Introducción

"El hipopótamo puede muy bien respecto al hombre, con su debilidad física, emocional imprevisible, y la confusión mental como un monstruo. [1]

En la Edad Media los pensadores estaban tratando de descubrir las pruebas de la existencia de dios. Hoy en día parece que para ver la prueba de la existencia del hombre "[1]

¿Qué hace el hombre humano es su cerebro. Este cerebro es obviamente diferente de las de los primates no humanos. Es más grande), muestra predominio hemisférico y la especialización, y es cytoarchitecturally algo más generalizada [2 - 6]. Pero estas son las características esenciales que determinan la humanidad del hombre? Este documento no puede dar una respuesta a esta pregunta la respuesta no se conoce. Pero el problema puede afirmar, más concretamente, las alternativas enunciadas en la base de los resultados de la investigación disponible, e instrucciones dadas para la pregunta.

Mi tema será que el cerebro humano está construido de manera que el hombre, y sólo el hombre, siente el impulso de hacer todos los significativa sus experiencias y encuentros. El desarrollo de este tema exige un análisis de los mecanismos cerebrales que hacen sentido-y un intento de definir biológicamente el proceso de significado. En este sentido la búsqueda de una fascinante variedad de temas se centran en: la codificación y recodificación de las operaciones del cerebro, cómo se genera y procesa información y la redundancia y, por la forma en que hace posible los signos y los símbolos y las expresiones preposicional. De estos, los resultados de las investigaciones actuales indican que sólo en la elaboración de propuestas es el hombre único-para que tal vez aquí se encuentran las conferencias magistrales que componer el tema.

Mi preocupación con sentido se originó en un intento de formular lo que ails el actual proceso educativo [6, 7]. La educación implica la comunicación entre generaciones. Como tal, las instituciones educativas se han creado para transmitir información. Nuestras escuelas han sido ocupadas con razón, con los problemas de almacenamiento y recuperación: lo que debería ser enseñado en qué período de tiempo y cómo se ha recuperado demostrable. Pero, al parecer esto no es suficiente. De aquellos a quienes tratamos de educar oímos rumblings e incluso gritos de descontento de descontento que se plantea, al menos en parte de nuestra incapacidad para satisfacer una necesidad educativa. ¿Qué podría ser esto? Es la mera adquisición de información suficiente? Que la acumulación de información, incluso una causa del problema? ¿No es imprescindible para tratar de difundir algo adicional, algo que hace que la información sea significativa?

Información de medición de la teoría presenta un interesante punto de partida para la investigación sobre esta cuestión. En un organismo dotado de memoria la adquisición de información puede, de vez en cuando, en realidad conducir a un aumento de la incertidumbre. Tome por ejemplo, una familia. La esposa está en casa, lejos de su marido en un viaje, y dos niños están en la universidad. Su marido le informa que va a llamar el jueves su cumpleaños. Cartas de los niños dan la información adicional que también tendrá la palabra. Cuando suene el teléfono a la esposa una cantidad de experiencias de incertidumbre equivalente a la cantidad de información que se dio inicialmente. Ella puede reducir su incertidumbre por la obtención de más "información" - pidiendo que está llamando. Sin embargo, nota que a pesar de que en el momento de la convocatoria la respuesta a su pregunta se proporciona información, cuando se amplió el período de tiempo durante el que todo el episodio ha trascendido es considerada, la respuesta es una repetición de uno de los primeros mensajes. Por lo tanto, con el tiempo, la incertidumbre es contrarrestada, no por algo novedoso, no por la información, sino por la redundancia, es decir, por la repetición. Mi tesis será que el significado de gerundio de una antigua palabra de Inglés intención, dar fin a-ha sido posible gracias a la repetición. Permítaseme explicar esta tesis, primero en general, entonces en el cerebro. La repetición viene en muchas formas. Algunas formas, algunos patrones de repetición, son más significativos que otros. Los patrones de repetición son llamados códigos. Los códigos se construyen para un propósito útil. Cuando un organismo se sabe que tiene dos estrategias alternativas a seguir: uno, que puede reducir la incertidumbre mediante la búsqueda de la novedad real, es decir, información. Esto, como ya se ha señalado, se suele llevar sólo un alivio temporal del hombre, porque la capacidad mnemónica. La otra estrategia consiste en reducir la incertidumbre de codificación-mediante el aumento de la redundancia, repitiendo la familiar. Esto conlleva la pena de aburrimiento a menos que los patrones de repetición son muy variadas. La diversidad de un código resulta ser un poderoso instrumento extraordinariamente eficaz para reducir la incertidumbre, ya que permite utilizar la información de forma inesperada. A partir de mi propia investigación he llegado a la conclusión de que uno de los más generalizada-quizás la más generalizada-de las operaciones del cerebro es decir, cuando la necesidad se hace sentir, activamente a revisar los patrones de redundancia en el que la información está codificada [8]. Hay varios niveles de codificación de estas operaciones, cada útil a su manera. Ante todo, permítaseme decir algo acerca de lo que es un código y, a continuación, describir los tipos de códigos construidos por el cerebro.

¿Qué es un código

"Wonder, asombro o radical, es una forma de ir más allá de lo que se da en cosa y pensamiento. Negarse a dar nada por sentado, nada respecto a las últimas. "[1]

No hace mucho tiempo mi laboratorio entró en el orgulloso poseedor de una computadora. Muy pronto nos enteramos de la diversión de comunicarse con esta mecánica mentor. Nuestro primer encuentro y no implicó a doce misterioso interruptores que tuvo que ser creado (U) o hacia abajo (D) en una secuencia de patrones, cada patrón que se depositará en la computadora antes de reiniciar la memoria los switches. Veinte tales instrucciones o pautas constituyen lo que se denomina el "arranque" del programa. Sólo después de esto se había entrado podríamos "hablar" a la computadora-y que a nosotros-a través de un teletipo adjunto. Por ejemplo:

DUUUUUDDDDUD

DDDDDDDDUUDD

DUUUDDUDUUUD

DUDDUDDDUUDU

DDUDDDDUUUUU y así sucesivamente.

Bootstrapping no es necesariamente un suceso ocasional. Cada vez que un error bastante grave se hace-y se cometen errores a menudo al principio-el ordenador de control de las operaciones se ven perturbadas y debemos comenzar de nuevo de bootstrapping.

Imagine el establecimiento de una docena de interruptores de veinte veces y repetir el proceso desde el principio cada vez que un error se ha comprometido. Imagine nuestra molestia cuando el arranque no funcionó, porque quizás en el siglo XIX un error de instrucción se realizó en el establecimiento de la octava cambiar. Obviamente, esto no es manera de proceder.

Los programadores informáticos han principios de este problema que enfrentan y resuelven simplemente. Conceptualmente, los doce interruptores se dividen en cuatro tríos y cada combinación de arriba o hacia abajo dentro de cada triada se da un número arábigo. Así,

DDD se convirtió 0

DDU se convirtió en 1

Dud se convirtió 2

DUU convirtió 3

UDD se convirtió 4

Udu se convirtió 5

Uud se convirtió en 6

UUU convirtió 7

Conceptualmente, el primer cambio de alternar en el derecho se convierte en un 1, el próximo izquierda se convierte en un 2, el próximo después de esto un 4, y el próximo un 8. Si más de una tríada de interruptores ha sido necesario, si, por ejemplo, nuestro equipo ha llegado con dieciséis interruptores, deben tener conceptualmente dividido la serie en quads. De este modo, el programa de arranque ahora consistía en una secuencia de veinte patrones de cuatro números arábigos, tales como:

3722

0014

3456

2215

1037 etc

y nos sorprendió a la rapidez con que los bootstrapped en repetidas ocasiones, en realidad llegó a conocer el programa de corazón. Ciertamente menos se habían cometido errores en el depósito de las configuraciones necesarias de todo el proceso fue acelerado y se convirtió, en la mayoría de los casos, con rapidez y rutina habitual. Una vez que el ordenador está bootstrapped puede ser referido a través de un teletipo en términos simples alfabético, por ejemplo, JMP para saltar, claro CLA para el acumulador, TAD para añadir, etc Pero cada uno de estos dispositivos mnemotécnico simplemente está a favor de una configuración de interruptores . De hecho, en la computadora manual para el arreglo de cada mnemotécnico se da en notación árabe: por ejemplo, CLA = 7200. Esto, a su vez se traducen fácilmente en UUUDUDDDDDDD debemos ser obligadas a participar en los interruptores en la computadora de mano porque el teletipo ha ido fuera de servicio.

En el primer caso, entonces, la programación se determina que el arte de la elaboración de códigos, los códigos que, cuando jerárquicamente organizado facilitar el aprendizaje, memoria y razonamiento. El poder del proceso de codificación no se debe subestimar. Si usted duda de esto, pruebe el mes que viene, para comprobar su estado de cuenta del banco en contra de su historial de gastos y hacerlo utilizando todos los romanos en lugar de números arábigos. ¿Se imaginan la elaboración de nuestro presupuesto nacional en el sistema romano? A continuación quisiera referirme a un análisis de las clases de los códigos generados por el cerebro. Estas deben dar cuenta de la existencia de estados subjetivos, tales como las percepciones y sentimientos; para la realización de actos en el organismo del medio ambiente, para la construcción de signos y símbolos que los organismos de comunicarse unos con otros, y para la composición de proposiciones, con las herramientas razones que el hombre y ha formado su cultura. La investigación sobre el cerebro los mecanismos pertinentes a cada una de estas clases en los últimos años ha arrojado algunas sorpresas fascinantes (Pribram, 1971) [9]. Permítanme compartir algunas de esas sorpresas con usted en la búsqueda de sentido, aun cuando a veces la conexión entre el cerebro, el comportamiento y el significado que parecen ser remotas. Mi ruta es una deliberada, sin embargo, porque para mí: "Sabiendo [acerca de significado no ha sido] debido a venir a algo, nombrar y explicar las cosas. Conocer se ha debido a algo que obliga a sí mismo [me]. "[1].

La función cerebral en la conciencia

"La experiencia de sentido es una experiencia vital de la participación. No es una experiencia de una empresa privada de referencia de sentido, pero que comparten una dimensión abierta a todos los seres humanos. "[1]

Durante el último decenio una serie de estudios iniciada por Kamiya ha demostrado que las personas puedan discriminar su cerebro estados [10]. Estos estudios utilizan señales eléctricas para indicar la función cerebral y grabable comportamientos como medidas de estado psicológico. Un tema fácilmente adquiere la capacidad de discriminar las ocasiones en que su cerebro le está dando fuera de alfa de los ritmos de su cerebro cuando la actividad eléctrica es desincronizada. Un interesante hallazgo incidental en estos estudios ha sido el hecho de que cuando Zen Yoga y procedimientos de lograr sus objetivos, los temas pueden alcanzar el ritmo alfa cerebral estado a voluntad. Kamiya procedimientos de formación puede y se utilizan como atajo a Nirvana.

Más específicos son algunos de los recientes experimentos de Libet que han explorado un conocido fenómeno [11]. Dado que las manifestaciones en la tarde de 1800 por Fritsch y Hitzig que la estimulación eléctrica de algunas partes del cerebro del hombre se traduce en movimiento [12], neurocirujanos han explorado la totalidad de su superficie para determinar qué estímulos tales reacciones se producen en sus pacientes. Por ejemplo, Foerster mapas regiones en el giro postcentral que dan lugar a la conciencia de una u otra parte del cuerpo [13]. Así, sensaciones de hormigueo, de posicionamiento, etc puede producirse en ausencia de cambios observables en la parte del cuerpo experimentado por el paciente. Libet ha demostrado que el conocimiento producido por la estimulación no es inmediata: un mínimo de medio segundo y, a veces, como un período largo de cinco segundos antes de que transcurra el paciente experimenta nada. Parece ser que la estimulación eléctrica debe configurar algunos estado en el tejido cerebral y sólo cuando ese estado se ha logrado que la experiencia de los pacientes.

¿Qué sabemos sobre la organización de estos estados cerebrales aparentemente tan necesaria para la conciencia? Muestran algunas propiedades curiosas. Uno esperaría que cuando el cerebro ritmos que se correlacionan con el tema del informe se interrumpen, las funciones de comportamiento también se interfirió con. Este no es el caso. Coordinadora de descarga epiléptica en el giro postcentral y en otros lugares, a menos que ésta se convierte en omnipresente y asume la función de una gran parte del cerebro, no perturbar gravemente la conciencia [14]. He densamente epilépticos lesiones dispersas en diversas zonas del cerebro de primates no humanos en una serie de llevarse a cabo cuidadosamente los experimentos y se encontró que, a pesar de las perturbaciones eléctricas producidas, la solución de problemas sigue siendo irreprochable capacidad siempre que la capacidad había sido adquirida antes de la incautación de descarga eléctrica empezó [15 -- 17]. (La adquisición de adecuadas actuaciones después de las descargas se hayan establecido, sin embargo, aproximadamente cinco veces más lento.)

En resumen, el estado del cerebro necesarias para la sensibilización parece ser resistente a ser interrumpido por los daños a que este daño no es demasiado extensa. Una estimación de los límites en la medida en que estas perturbaciones pueden tener lugar sin la influencia indebida sobre el estado proviene de experimentos con tejido cerebral mudanzas. El 85 (o en algunos experimentos aún más) de un sistema neuronal se pueden hacer ineficaces sin menoscabar gravemente las actuaciones que dependen de ese sistema [18 - 20]. ¿Qué tipo de estado es posible que pueda funcionar con eficacia cuando sólo el 10 o el 15 por ciento sigue siendo de todos y de lo que queda no es necesario que se concentren en un solo lugar?

La respuesta es que la eficacia de las unidades debe ser distribuido a través de los tejidos involucrados. Cada unidad o pequeño grupo de unidades debe ser capaz de realizar, en lugar de la general. Hasta hace muy poco era difícil concebir un mecanismo de ese tipo.

Pero así como el procesamiento de la información por ordenador es una ayuda a conceptualizar la forma en que la codificación de las operaciones son jerárquicamente construido, por lo que otro de ingeniería de dominio nos ayuda a comprender el problema de la "distribuido" estado. Este dominio se llama óptica de tratamiento de la información [21] porque los sistemas ópticos funciona de esta manera, o, holografía, porque cada parte de la registrada Estado puede permanecer en su conjunto para el [22].

La característica esencial de un estado holográfico es la codificación de la relación entre los vecinos de recidivas. Esto se conoce técnicamente como una fase de relación espacial. En la óptica, imágenes ordinario codificar sólo la intensidad de iluminación en cualquier lugar; un holograma codifica espaciales en fase de adición.

Los hologramas tienen muchas propiedades de interés para el cerebro científico. La primera de ellas es el hecho de que la información se distribuye en el registro holográfico. De este modo se puede tomar una pequeña parte del holograma y de reconstruir una imagen que en la mayoría de los casos el mismo que el de reconstruir todo el expediente. En segundo lugar, una gran cantidad de información puede almacenarse en un holograma. Varias grandes empresas (IBM, RCA) han sido capaces de codificar más de un millón de bits en un centímetro cuadrado. En tercer lugar, toda una imagen puede ser reconstruido a partir de un holograma cuando se refleja la iluminación de una característica o una parte de la escena originalmente registrada. Esta es la propiedad asociativa de recordar.

Los hologramas fueron construidos matemáticamente por Dennis Gabor crudo y reproducciones se lograron [23, 24]. Más tarde se mejoró enormemente esclarecedora de los objetos con un rayo láser (fig. 1]. Debido a la similitud de las propiedades ópticas de los hologramas y los hechos sobre el cerebro examinado en los pasajes más arriba, me han sugerido que un importante proceso de codificación en el cerebro se ajusta a las reglas matemáticas de la holografía [25]. Mi laboratorio está trabajando sobre el problema de hasta qué punto el holograma se realiza en el tejido neural [7].

El holograma neural es un estado en el que la información está codificada de tal manera que las imágenes se puede construir. Aunque las imágenes son evanescentes, que se produzcan. A pesar de que no puede ser comunicada directamente, que existen. Por lo menos tres tipos de imágenes se pueden discernir subjetivamente, sin embargo, y para cada uno por separado neural sistema ha sido identificado. Las imágenes construidas por las operaciones de los clásicos sistemas sensoriales se refieren a acontecimientos externos al organismo [25]; imágenes construidas por las operaciones de la límbico forebrain monitor en el mundo [26, 27], y, las imágenes construidas por el cerebro del motor mecanismos de estructura los logros de un organismo aspira a lograr [9, 28]. Quiero ahora echar un vistazo a estos mecanismos de motor, ya que sin ellos no podría comportamiento ocurren y no podíamos hacer nuestras imágenes significativas.

El mecanismo de motor y los actos

"La escritura es la destilación de sí mismo." [1]

Los neurocientíficos han participado en un siglo largo de controversia en relación con las funciones de la corteza motora del cerebro. La opinión común a todos los protagonistas ha sido que este tejido sirve mucho al igual que un teclado sobre el que el resto del cerebro o la mente-construye las melodías que será ejecutado por los músculos como el comportamiento [29]. ¿Cuál ha sido controvertido es la naturaleza del teclado. ¿Codificar, es decir, contienen una representación de, los músculos o incluso partes [30, 31], o, ¿el teclado codificar los movimientos, espacial y temporal combinaciones de contracciones musculares, por mucho que hacer más complejo el control de un órgano que codificar los acordes , Timbre, etc [32, 33]?

Hace unos años me puse a ver por mí mismo donde me encontraba en esta controversia. Repetí algunos de los clásicos y los experimentos realizados otros. Los resultados fueron sorprendentes y no he podido comprender plenamente hasta hace muy poco, cuando los datos adicionales de otros laboratorios se dispusiera de ellas.

La primera sorpresa vino con el descubrimiento [34] que los nervios sensoriales de la piel y los músculos enviar señales a la corteza motora por vías no más tortuosa que los de que dichas señales alcanzar la corteza sensorial (gráficos 2 y 3]. Si la corteza motora eran realmente la vía común final de la actividad cerebral, un embudo, lo que las empresas que ha de ser informado de manera directa desde la periferia? El problema se vio agravado por una serie de informes de experimentos de análisis de la organización periférica de control de motor que apareció en este momento [35 - 37]. Los resultados de estos experimentos muestran que un tercio de las fibras, dejando la médula espinal con destino a fin muscular en los músculos y los receptores tienen, en las condiciones experimentales, no inmediata influencia en la contracción muscular. ¿Qué ocurre cuando estas fibras (el llamado sistema Y porque son los más pequeños de diámetro) son estimulados eléctricamente es un cambio que se produce en las señales de ir a la médula espinal de los receptores musculares. Hasta que estos experimentos se informó que se había pensado que las señales de los receptores musculares refleja fielmente los estados de relajación o contracción de los músculos. Ahora se hizo necesario tener en cuenta el hecho de que los mensajes del sistema nervioso central puede influir en el músculo los receptores independientes de cualquier cambio producido en el músculo. Los resultados de estas dos series de experimentos significó el final a un simple estímulo-respuesta modelo de cómo el sistema nervioso controla el comportamiento [38]. En la periferia el reflejo del arco se convirtió en una ficción insostenible; en la corteza del teclado tuvo que ceder el paso a algunos más sofisticados concepción.

La segunda sorpresa en relación con el mecanismo de motor llegó con el descubrimiento de que podía eliminar grandes cantidades de corteza motora con muy poca alteración de la función muscular [28]. Ninguna de esas contracciones musculares ni ningún particular, los movimientos se vieron gravemente alterados por la cirugía. Sin embargo, algo estaba mal. Algunas tareas se realizaron con menos habilidad a pesar de que la cinematografía cámara lenta mostró los movimientos necesarios para realizar la tarea fueron ejecutados sin defecto en otras situaciones. Mi interpretación de este hallazgo es que los actos de comportamiento, no los músculos o movimientos, fueron codificados en la corteza motora. Un acto que se definió como un logro en el medio ambiente que podría lograrse mediante una serie de movimientos que se convirtió en equivalente en relación con el logro. Así, un problema de caja podría ser inaugurada por el uso de un derecho o izquierdo; amputados han aprendido a escribir con sus dedos de los pies. Codificado en la corteza motora son los factores determinantes de la solución de problemas y de la escritura-no el particular, los movimientos que participan en la ejecución.

Lo que yo no podía imaginar en aquel momento era cómo los factores determinantes de un acto puede ser codificada. Dos experimentos recientemente han contribuido a aclarar mi perplejidad. Uno de ellos fue realizado por Bernstein en la Unión Soviética [39]. Bernstein fotografiado personas vestidas de negro leotards llevar a cabo tareas preasignadas contra negro orígenes. Los parches de blanco se adjunta a la leotards en los locales de las principales articulaciones. Ejemplos de las tareas son martillar un clavo y en funcionamiento más de terreno áspero. Cinematografía mostró sólo la manchas blancas, por supuesto. Estos se describe una forma de onda de funcionamiento que puedan ser analizadas matemáticamente. De su análisis Bernstein podría predecir el plazo de 2 mm. donde el próximo movimiento en la acción de terminar cuando el golpe de martillo caería, ¿qué nivel de las huellas que buscamos. Se hizo evidente que si Bernstein podría hacer este cálculo, la corteza motora también podría hacerlo. Curiosamente, las ecuaciones Bernstein utilizados fueron el equivalente temporal de aquellos que describen el holograma.

El segundo experimento da una pista en cuanto a que los factores determinantes de los actos están codificados [40]. Evarts impaled células de la corteza motora de monos con electrodos de multa y se registrará la actividad de estas células, mientras que el mono empujó una palanca. Diferentes pesos se adjunta a la palanca de modo que en mayor o menor fuerza tenía que ser ejercida por el mono con el fin de cumplir la tarea. Evarts, para su sorpresa, encontró que la actividad de las neuronas corticales de la que fue la grabación no variaba en función de la duración o estiramiento de los músculos utilizados para empujar la palanca, sino como una función de la fuerza necesaria para realizar la tarea. Al parecer lo que está codificado en la corteza motora es una representación del campo de fuerzas que describen las condiciones necesarias para lograr una acción.

Ahora los anteriores resultados experimentales comenzaron a tener sentido. El motor se asemeja a un mecanismo conjunto de termostatos en lugar de un teclado [41]. En la periferia los receptores están sujetos a una doble influencia: son sensibles a la tensión muscular, lo que refleja la fuerza ejercida sobre el músculo, y son sensibles a las señales del sistema nervioso central a través de la Y fibras. Esto es muy similar a la sensibilidad del termopar en un termostato que se compone de dos piezas de metal separados cuando se enfríe, pero que se pongan en contacto unos con otros mediante la ampliación cuando calentado. Además de la sensibilidad a la temperatura cambiar el tamaño de la brecha entre las piezas de metal se puede variar por la pequeña rueda en la parte superior del termostato-es decir, el dispositivo puede configurarse para ser más o menos sensibles al calor. Es por ahora un gran cuerpo de evidencia que el sistema motor Y las obras de fijación de los músculos del receptor de la sensibilidad a los cambios en la tensión muscular [42]. También hay una gran cantidad de pruebas de que gran parte del control del cerebro sobre la función muscular se realiza por realizar cambios en conjunto, a sesgar Y el sistema, y no en los músculos haciendo pasar directamente. Tenga en cuenta que el dispositivo de ajuste el termostato está calibrado para la temperatura, que ha codificado en él la información necesaria para controlar la actividad del horno para alcanzar el objetivo fijado para ello y que este objetivo puede ser cumplido en una amplia gama de cambios en la temperatura del medio ambiente. Tenga en cuenta también que el horno no es necesario mostrar cualquier fijo de ritmo en y fuera de este ritmo puede variar en función de las exigencias ambientales. De la misma manera, el cerebro del motor mecanismo puede codificar los puntos de ajuste, la información necesaria para lograr determinados actos. El cerebro no es necesario realizar un seguimiento de los ritmos de contracción y relajación de los músculos individuales necesarias para lograr un acto más que el termostato tiene que hacer un seguimiento de las torneaduras y fuera del horno.

La codificación problema es inmensamente simplificada-sólo los estados finales deben ser especificados. Como ya se ha tomado nota de estas pueden ser calculadas por extrapolación a partir de holográfica-al igual que las ecuaciones que resumen la secuencia (repeticiones) de las fuerzas (tensión muscular estados) ejercieron.

Esta es la manera en que el cerebro logra actos. Sin embargo, todavía no se han llegado a significado. Los actos pueden ser estereotipados, de rutina. Pueden ser exigidas por los cambios ambientales, sólo es necesario para mantener el equilibrio del organismo de cara a dichos cambios. No, no hay más sentido que sólo la acción, ya que hay más de sentido no sólo de imágenes. Significado es cuando los actos derivados de la intención (del latín intendere, para estirar a), es decir, llegar a, por lo que de otro modo evanescente impaling imágenes y mantenerlos lejos de deslizamiento. El cerebro lo hace posible mediante la construcción de signos y símbolos.

Los signos y los símbolos: la asociación o diferenciación?

"El conocimiento es impulsado por la curiosidad, la sabiduría es fomentada por temor. Pavor precede a la fe, es la raíz de la fe. "[1]

Gran parte de mi propia investigación sobre primates no humanos se ha dedicado al problema de cómo el cerebro hace posible los signos y símbolos. Durante muchos años me preguntaba si, de hecho, los primates no humanos podría construir signos y símbolos, pero mis dudas han sido resueltas por el trabajo con dos chimpancés, un estudio por el Gardners en la Universidad de Nevada [43] y uno de Premack en la Universidad de California en Santa Bárbara [44]. El Nevada chimpancé, llamado Washoe (después del condado en el que encuentra Renois), se ha enseñado a comunicarse usando un lenguaje de signos ideado para los sordos y mudos. A principios de los intentos de establecer un sistema de comunicación rica entre chimpancé y el hombre habían fracasado. El Gardners consideró que este fracaso se debió a las limitaciones del chimpancé aparato vocal, por lo que decidió utilizar un sistema gestual lugar. El sistema elegido, el lenguaje de señas americano, ha añadido la característica de que es un icono relativamente más que un sistema fonético, por lo tanto, mucho menos complejo en su estructura que se habla humana.

Washoe ha aprendido a utilizar unos 150 signos. Ella puede cadena de dos o tres signos juntos, pero no en cualquier orden con regularidad predecible. La comparación con los niños sordos humanos de edad comparable muestra marcadas diferencias en la forma en que los signos gestuales se utilizan, pero más de esto más tarde. La cuestión aquí es que ese signo es posible que el primate no humano.

El chimpancé de Santa Bárbara, Sara, está siendo entrenado por un método completamente diferente a un objetivo completamente diferente. Premack ha tomado condicionamiento operante y los métodos aplicados para determinar hasta qué punto un complejo sistema de fichas que se pueden utilizar para guiar el comportamiento de Sarah. Los experimentos realizados en la década de 1930 ya habían demostrado que los chimpancés se fichas de trabajo-de hecho, un chimpomat se había construido para su uso con fichas de póquer. El chimpomat fue fruto de la respuesta tardía tarea, la forma indirecta de que se sirve de un modo temporal para indicar cuando un trozo de comida (un reinforcer) se encuentra posteriormente. La respuesta tardía tarea ha sido concebido para determinar si los animales y los niños pueden salvar un desfase temporal entre una ocurrencia momentánea y posterior respuesta a los contingentes que se produzcan. El puente, el cual los animales y los niños pueden construir, ha sido conceptualizado de diversas maneras en términos de "ideas", "rastros de memoria", "la memoria a corto plazo organización", etc Premack del chimpancé ha demostrado que el comportamiento depende de fichas es no sólo posible, sino que organizaciones jerárquicas de fichas puede ser respondido adecuadamente.

En todos estos experimentos el meollo del problema es que la razón no pone adelante una respuesta uniforme. Dependiendo de la situación, es decir, el contexto en que la razón parece, la razón deben ser detenidos, llevados a otro lugar, insertados en una máquina o dar a alguien, comercializada por otra razón o con cotización oficial en una recompensa. O, como en el original respuesta tardía situación, la razón está a favor de una recompensa que va a aparecer en un lugar al mismo tiempo, otro lugar en otro momento.

Voy a utilizar el término "símbolos" para describir estas contexto dependiente tipos de fichas para diferenciarlos de "signos" que se refieren a eventos independientes del contexto en que aparecen. (Esta distinción está en consonancia con el hecho de que Chomsky, "formal Casas de Gramáticas," [45] y se utiliza aquí para indicar que los primordios de las normas que rigen el lenguaje humano se basan en lo que aquí se llama "sensibles" y "simbólica" procesos.) Existe ahora una gran cantidad de pruebas que demuestran que la corteza se extiende entre las clásicas áreas de proyección sensorial en la parte posterior del cerebro está involucrada en el comportamiento depende de discriminar las señales y que la corteza frontal se extiende anterior al motor se trata de zonas en las actuaciones que dependen de procesos simbólicos.

La sorpresa vino cuando los experimentos se diseñaron para mostrar cómo estas partes del cerebro trabajan en la determinación de signo y símbolo. La opinión común es que cada vez más complejas características se extraen o extraída de la información transmitida a la proyección áreas: la simplificación de las extracciones se producen en las zonas de proyección de por sí, más complejas abstracciones demanda relés más allá de esta corteza primaria adyacentes a las estaciones, donde las asociaciones con información adicional de fuentes (por ejemplo, las áreas de proyección primaria) se ponen a disposición [46]. Por desgracia para este punto de vista hay una buena cantidad de evidencia experimental en contra de ella.

Más directa es el hecho de que si progresivo cortico-corticales relés están involucrados en la posibilidad de utilizar signos y símbolos, entonces la absorción de estos enlaces debe menoscabar la capacidad. Este no es el caso. The posterior and frontal cortices specifically concerned in sign discrimination and in delayed response lie some distance from the primary sensory and motor areas. Complete removal of the tissue that separates the primary areas from those involved in discrimination and delayed response does not permanently impair the performance of these tasks: Fig. 4 [ 20 , 47 , 48 ]. Ergo, cortico-cortical "abstractive" relays cannot be the mechanism at issue.

Two possibilities remain to explain the involvement of those cortical areas remote from the primary projection zones in discrimination and delayed response behavior. Information may reach these areas by routes independent of those that serve the primary projection cortex. This possibility is being actively explored in several laboratories. In the rhesus monkey, however, there is already evidence that these independent routes do not play the desired role: destruction of the pathways does not lead to a deficit in the performance of discriminations or delayed response [ 49 , 50 ].

The third possibility is one that I have been seriously exploring for the past decade and a half [ 51 ]. This alternative holds that sign and symbol are constructed by a mechanism that originates in the cortex and operates on the classical projection systems in some subcortical location. Thus the effects of the functioning of the cortex involved in signing and symbolizing are conceived to be transmitted downstream to a locus where they can preprocess signals projected to the primary sensory and motor cortex. A good deal of evidence has accrued to this third alternative. Perhaps most important is the fact that a large portion of the pathway relays within the basal ganglia, motor structures of the motor mechanism of the brain:Fig 5 [ 52 ]. Sign and symbol manipulation thus involves the same brain structures that are used by the organism in the construction of acts. The suggestion that derives from these anatomical facts is that signifying and symbolizing are acts, albeit acts of a special sort.

There is, of course, a difference in the neuroanatomy involved in signifying and that involved in symbolizing. This difference, as well as the behavioral analysis of the tasks involved, tells a good deal of what these behavioral processes are all about. The pathways for signifying influence the primary sensory systems. Connections have been traced by electrophysiological techniques as far peripheral as the retina [ 53 , 54 ] and the cochlear nucleus [ 55 ], for instance. The connections important to the symbolic process have not as yet been determined as fully, but a good deal of the evidence points to involvement with the limbic systems structures on the innermost boundary of the forebrain [ 56 ].

This connection between limbic and frontal lobe function demands a word or two. Removal of tissue in these systems does not impair sign discrimination but does impair performance on such tasks as delayed alternation [ 57 - 59 ], discrimination reversal [ 60 ], shuttle-box-avoidance [ 61 ] and approach-avoidance, commonly called "passive" avoidance [ 62 ]. In all of these tasks some conflict in response tendencies, conflict among sets, is at issue. The appropriate response is context (ie state) dependent and the context is varied as part of the problem presented to the organism. Thus a set of contexts must become internalized (ie become brain states) before the appropriate response can be made. Building sets of contexts depends on a memory mechanism that embodies self-referral, rehearsal or, technically speaking, the operation of sets of recursive functions. (The formal properties of memory systems of this type have been described fully by Quillian [ 63 ]. The closed loop connectivity of the limbic systems has always been its anatomical hallmark and makes an ideal candidate as a mechanism for context dependency [ 64 , 65 ].

As an aside, it is worth noting that much social-emotional behavior is to a very great extent context dependent. This suggests that the importance of the limbic formations in emotional behavior stems not only from anatomical connectivity with hypothalamic and mesencephalic structures but also from its closed loop, self-referring circuitry. It remains to be shown (although some preliminary evidence is at hand [ 66 , 67 ] that the anterior frontal cortex functions in a corticofugal relation to limbic system signals much as the posterior cortex functions to preprocess sensory signals.

Thus signs and symbols are made by the brain's motor mechanism operating on two classes of images–in the case of signs those that encode sensory signals and in the case of symbols those that monitor various states of the central nervous system. Signs are codes invariant in their reference to events imaged–their meaning is context free. The meaning of symbols, on the other hand, is context dependent and varies with the momentary state induced in the brain by the stimulation. Both signs and symbols convey meaning, make possible a temporal extension of otherwise momentary occurrences.

Man shares the meaning conveyed by sign and symbol with nonhuman animals. This form of meaning, though perhaps more highly developed in man than in other animals, is not what makes him peculiarly human. Our search for man's unique thrust to make all his experiences and encounters meaningful needs to proceed to yet another level of complexity of encoding: only man makes propositions and reasons with them.

Propositions and reasoning: using signs symbolically and symbols significantly

"Man may, indeed, be characterized as a subject in quest of a predicate, as a being in quest of a meaning of life, of all life, not only of particular actions or single episodes which happen now and then." [ 1 ]

A proposition is a sentence. It is made up of nouns and a predicate. Nouns are derived from signs; nouns can be conceived as signs used in sentences. Verbs are not so easy to characterize. Most verbs are also derived from signs; verbs indicate actions instead of things. Adjectives and adverbs also display this property of signification. Thus cow, green, grass, run, chew, stand, trough, drink, water, are all signs depicting events and occurrences. Only when used in sentences do these signs become nouns, verbs, adjectives and adverbs. What then makes a sentence?

Sentences are codes constructed by the mechanism of predication. My hypothesis is that predication is a symbolic process, ie it places linguistic signs into a context dependent frame. Predication depends on the verb "is" in its various grammatical constructions and according to my hypothesis all basic sentences are explicitly or implicitly of the form "X is Y."

As a corollary, predication is conceived to be a statement of belief. (See Ayer, 1946, pp. 8–15 and 91–93, for similar views [ 68 ]). The maker of a proposition is communicating his belief with regard to a relationship among signs. Thus negation, qualification and the like are part of predication. The sentence "the boy runs" is therefore a shorthand statement of the sentence "the boy is running" and indicates certainty on the part of the speaker. "I believe the boy is running"; "I think the boy is running"; "the boy may or may not run" are all qualifiers on the certainty with which the proposition is held. It is this process of making statements of certainty of belief that is unique to man and provides the thrust toward making experiences and encounters meaningful. Propositions power meaning by introducing flexibility into the relationship among signs. A new level of coding emerges, the best formal example of which is the alphabet. Each letter is a linguistic sign, a context-free indicator that can be used as such–for instance, in organizing a dictionary. The symbolic use of the alphabet, on the other hand, provides an infinite richness of meaning through combinations of the self-same letters where context dependent relationships now become paramount. Thus "tap" and "pat" have different meanings.

Man not only uses linguistic signs symbolically, he uses linguistic symbols significantly. This he does when he reasons. He takes a context dependent linguistic symbol and for the duration of a particular purpose assigns to it a context-free meaning. This is accomplished by making explicit a set of rules governing the relationship among linguistic symbols "for the duration." The set of rules is, of course, a set of propositions. Algebra is probably the most familiar formal example of reasoning.

The point at issue is that though animals make signs and symbols, only man appears to use linguistic signs symbolically in making propositions and linguistic symbols significantly in reasoning. What then is different about man's brain that makes possible a reciprocal interaction between sign and symbol?

The common answer to this question is that man's brain is characterized by its massive cortico-cortical connectivity [ 69 ]. This connectivity is conceived to be quantitatively, not qualitatively, different from that of non-human brains. But as we have already seen, the postulated transcortical relay mechanism of sign and symbol construction does not come off well when examined in the light of experimental evidence obtained with nonhuman primates. Instead, signs and symbols are found to be made by virtue of a mechanism that involves cortico- sub cortical connections that relay in structures hitherto conceived to be motor in function. Thus if man's special capability is due to his brain's cortico-cortical connectivity, this difference is qualitative not just quantitative.

The issue is an important one. If, in fact, the cortico-cortical connectivity of man's brain proves to be the source of his power of prepositional language and reasoning, we have an answer to the question of what makes man human. A great deal is being made today of this cortico-cortical connectivity in terms of the "disconnection" syndromes that result in a variety of aphasias and agnosias. But data from the clinic are not always easy to evaluate and misinterpretation due to unqualified preconceptions can readily occur. I have some misgivings about the validity of the common view that cortico-cortical connections are responsible for man's human capabilities. I cannot now fully spell out these misgivings because they are intuitive and constitute the questions directing my research plans for the immediate future. But a few points can be made. Obviously the roots of the misgivings lie in my experience with nonhuman brains. Initially the cortico-cortical hypothesis seemed self-evident. Only when experimental result after experimental result disconfirmed the hypothesis was I driven to search elsewhere to make sense of the data. However, this is not all. The cortico-cortical connection hypothesis implies that information is transmitted by the connections. The largest bundle of connecting fibers, and one that has grown considerably in size when man is compared to monkey, is the corpus callosum which connects the two hemispheres. Yet this increase in the connectivity between hemispheres in man has led to hemispheric specialization, each hemisphere serving widely different functions. The connections seem to make it possible for the hemispheres to go their separate ways to a large extent rather than to duplicate each other as they do in non-human mammals [ 70 , 71 ].

Objections to this view of the functions of the corpus callosum immediately come to mind as a result of Sperry's fascinating split-brain patients [ 72 ]. Sperry demonstrates that each hemisphere can be shown to control awareness independent of the other hemisphere once the callosum is cut. He infers from this that separate consciousnesses, separate minds, exist in one head in these patients. The assumption underlying this inference is that ordinarily consciousness is of a piece and that we are always single-minded. I challenge this assumption. Single-mindedness is an achievement that often demands considerable effort whether one is studying, listening during a conversation, or driving an automobile. Sperry's patients are not unique in being of two minds on occasion.

Other evidence that gives rise to my misgivings with the connectionist hypothesis comes from unilateral brain ablations that produce symptoms which are alleviated by further brain ablation. Thus unilateral ablations of the frontal eye-fields in monkey and man result in a temporary disregard of stimuli in the contralateral visual field [ 73 , 74 ]. Such disregard does not occur if the lesion is bilateralized. Also, unilateral occipital lobectomy in the cat results in a homonymous hemianopia which is relieved when the ipsilateral optic colliculus is removed [ 75 ].

These are but straws in the wind but they prevent me from obtaining too easy and early a closure on the problem of what makes man human. In order that the issue can be faced squarely, however, I must offer an alternative to the cortico-cortical connection hypothesis. My alternative is that man makes meaning through signs, symbols, propositions and reasoning by way of corticofugal-subcortical connections that importantly involve the motor mechanisms of the brain. I propose that man's thrust toward meaning derives from the fact that his brain's motor mechanisms are better developed than those of animals. These motor mechanisms are not to be conceived, as we have seen, merely as movers of muscles. The brain's motor mechanisms are devices that set the sensitivity of receptors and afferent channels, not just of muscle receptors but those of all receptors (including eye and ear) as well. Changes in setpoint regulate awareness and behavior. The changes and their results can relatively simply be encoded in brain tissue and thus serve as guides subsequently.

Conclusión

"Thinking is living and no thought is bred in an isolated cell in the brain." [ 1 ]

The implications for education of this propensity of the brain for encoding and receding its sensitivities are obvious. In order to make information meaningful we must allow pupils to encode in terms of their own sensitivities which are not necessarily ours. They must be given the opportunity to repeat the information given in such a way that it becomes encoded in a context which makes meaning for them. They must be encouraged to remake what we give them in their own image.

This is not as difficult as it sounds. As already noted, even young children who are deaf use signs differently from the way Washoe the chimpanzee uses signs. Human children spontaneously make propositions, their language is productive (Jakobsen, 1966) [ 76 ]. All neural tissue is spontaneously active, nerve cells beat out electrical signals on their own throughout life, much as does the tissue of the heart. In man this spontaneity becomes organized early on so that he produces propositions, makes sentences. And then he begins to play with these sentences, receding them into different forms and reasoning with them. Each new batch of teenagers attests to the human proclivity for productively receding what is given. Why not utilize this marvelous capacity to advantage in our educational effort?

To summarize briefly: man's brain is different in that it makes imperative the productive use of linguistic signs symbolically and linguistic symbols significantly. The flexibility derived from this difference is immense. Given the power of this flexibility man codes and recedes for fun and profit. Every artistic endeavor, every working accomplishment depends for its effectiveness not only on the information conveyed by the theme but on the variations on that theme. Human encounter is sustained not just by an exchange of information but by an infinite variety in familiar communication. Animals use signs and symbols only in special circumstances; man productively propositions all his encounters and he reasons about all his experiences. Thus man and only man shows this thrust to make meaningful his experiences and encounters: he intends, he holds on to his images.

But this is not all. By means of the motor mechanisms of his brain man hopefully and continuously sets and resets his sensitivities so that his images can become actualized in his environment both by virtue of his own behavior and that of socially contiguous others. Man's culture expresses these hopes, this active thrust toward meaning. For to be human is to be incapable of stagnation; to be human is to productively reset, reorganize, recode, and thus to give additional meaning to what is. In short, "to be human is to be a problem." [ 1 ].

Note

Many important aspects of the problem of the brain's coding processes are dealt with here altogether too briefly. But the present paper will serve as a prolegomenon to a more comprehensive study which will appear under the title Languages of the Brain: Experimental Paradoxes and Principles in Neuropsychology , to be published by Prentice-Hall in 1971 [ 9 ].

Other James Arthur lectures on the evolution of the human brain

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Agradecimientos

Thanks to The American Museum of Natural History, New York, NY for permission to publish this lecture. This work has been republished by invitation.