Neurociencias Cognoscitivas

Primer examen

Hipócrates

Sobre la enfermedad sagrada

Galeno (120-210 d.C.)

Cerebro: las funciones psíquicas fundamentales

Corazón: las pasiones apetito irascibles.

Hígado: apetito concupiscible

Lesiones del cerebro dan lugar a la pérdida de algunas función.

René Descartes (1596-1650)

Renacimiento: el alma/espíritu y el cuerpo son dos cosas distintas-glándula pineal. Interaccionista

Dos sustancias según Descartes

Material: extensa (mecanicista) El cerebro se consideró dentro del cuerpo. Se rige por las características, por las leyes. Se puede dividir.

No material: espíritu o alma. No es divisible y no se rige por características o reglas. Nos da la capacidad de razonar.

Cuando se separan, el cuerpo deja sus funciones mecanicistas pero el alma puede preservarse

Método científico del racionalismo

Con la razón podemos verificar el conocimiento o la realidad de los fenómenos. Cuestionar y dudar de todo. Verificar. SOMOS RAZONAMIENTO.

Gilbert Ryle (1900-1976)

“Dogma del fantasma en la Máquina”

¿Es diferente mente y cuerpo?

Hacer la separación nos hace caer en dualismos. Es una función emergente.

Lenguaje

El cerebro construye un modelo interno del modelo externo. Creer, ver, entender. Pseudopalabras.

Monismos

1. Idealista

2. Materialista

Somos pensamiento

Descartes: el pensamiento es aquel razonamiento de lo cual nos damos cuenta. Podemos acceder a ello.

Epifenomenismo

Eficacia causal de los estados conscientes

Toda la actividad mental es consicente

-5%

Psicología popular (folk psychology)

Poseemos propiedades físicas y mentales y son distintas entre sí.

Las propiedades mentales tienen eficacia sobre las propiedades físicas y viceversa.

¿Qué es lo que caracteriza de manera esencial a los fenómenos mentales?

La naturaleza de los fenómenos mentales (procesamiento de la información) vis a vis la naturaleza de los fenómenos físicos (fisicoquímico, eléctrico, etc).

Fibras C (físico) Dolor (mental)-Habituación

No hay relación vis a vis necesariamente

¿Lo mental es un ámbito propio de la realidad, distinto al físico?

El estatus ontológico de los fenómenos mentales. Lo mental es experiencia. No hay que ser individualistas. Propiedad funcional

¿Relación causal?

La eventual relación de los fenómenos mentales con los fenómenos físicos.

No siempre hay una relación causar.

Hay una diversidad en lo mental de fenómenos que puede haber y es imposible mapear.

Son sistemas dinámicos.

¿Qué es lo que hace al cerebro tan radicalmente distinto de los otros órganos del cuerpo?

No es superior

Conductismo

Metodológico (los estados mentales son atribuciones disposicionales) y lógico (filosófico). Las atribuciones de estados mentales son similares a la atribución de disposiciones (la conducta que podría llevar a cabo si…).

H. Putman

Los estados mentales no están constituidos por disposiciones a la conducta, sino que las disposiciones son sólo un resultado de los mismos. Superespartanos

Holismo mental de Putman

Los estados mentales…son causas de las disposiciones…

Es posible concebir la presencia de estados mentales aún en ausencia de sus resultados.

Teoría de la identidad 60´

Los fenómenos mentales son (numéricamente idénticos a) estados físicos (estados cerebrales) y, a fortiori (a fuerza), que la mente es (numéricamente idéntica a) el cerebro. Relación uno a uno. Al estudiar uno, estudias el otro.

Evita el problema de la interacción…. pero…. es reduccionista.

Matriz teórica de la teoría de la identidad

1. Los fenómenos mentales son fenómenos internos.

2. Los fenómenos mentales son idénticos a estados neurológicos del SNC: El dolor es (numéricamente idéntico a) Disparos de las fibras C. Relación uno a uno. Cuando hay uno a hay otro a, no b. +

3. Verdades contingentes, sintéticas y a posteriori: los genes son segmentos de la molécula de ADN.-identidad de fenómenos mentales tipo con estados neuronales tipo-.

4. Significado de los fenómenos mentales; cuando se reporta dolor, se está reportando un estado cerebral (disparos de las fibras c).

5. Noción estándar de causalidad.

6. Reduccionismo (con teorías puente).

7. Las neurociencias apoyará y generará las teorías puente.

Críticas a la teoría de la identidad

1. La neutralidad tópica (significado del reporte). Cómo vamos a medir el estado mental?

2. Las propiedades fenoménicas (quale-María-experiencia del rojo). Cualidad de la experiencia. Picante o dolor, lo vivimos diferente.

3. Las identidades necesarias (convencionalismo lingüístico vs cerebro). “Pon atención”.

4. La realizabilidad variable (restrictiva e irreal VS plasticidad cerebral).

   Si muere una neurona ya no estaría el mismo estado mental

Teoría de la identidad vs Eliminativismo

X es un proceso mental de tipo A si y sólo si X es un proceso de tipo a del SNC.

Los fenómenos psicológicos en la manera corriente de hablar, no existen.

La neurociencia brindará conocimiento… i.e. Epilepsia – Enfermedad sagrada.

Teoría de la identidad VS Funcionalismo

Las propiedades psicológicas se realizan (instancian, implementan, ejemplifican) en bases físicas heterogéneas. Es decir, un proceso cognitivo o una propiedad como procesamiento del lenguaje bien se puede dar en el HI y en el HD o en otras propiedades. Lo que importan es la función.

Los miembros de una especie E (humano) tienen x (un estado psicológico tipo) cuando están en el estado cerebral c?

O

Pueden tener x cuando están en estados cerebrales distintos? Sí. Lenguaje sin HI.

Funcionalismo

Estado (mentales)= factores causales… entidades a las que suponemos el poder para causar y ser causadas.

Acaecimientos: cambios de duración corta (e.g. percepción de flash).

Procesos: cambios prolongados (e.g. toma de decisión).

Estados: el cambio no está presente (e.g. opinión de…).

Autores de Funcinonalismo 60’

H. Putman

Dacid Lewis

Descripción funcional=

Descripción de un proceso causal (poco detallado).

La descripción de cómo una serie de inputs convenientemente identificados dan lugar a una serie de outputs a través de un cierto tipo de procesos.

Descripción F-S1

Input ($100) se mantiene en el estado 1 y obtiene un ticket (output)

Input ($50) del estado 1 causa el estado 2 (output). Cambia el estado.

Descripción F S2 estado 2

Input ($100) nos da un ticket, $50 pesos y cambia al estado 1

Input ($50) nos da un ticket y causa el estado 1.

Es el mismo sistema.

El sistema funcionalmente está determinado por….

el estado en el que está, el input y esto determina el output. El mismo sistema a la entrada de un input puede tener una variedad de resultados o output.

¿Qué es el estado en los sistemas funcionales?

Pasos intermedios con los cuales se procesa la información.

Sistema funcional

Tiene diferentes estados funcionales y estos son reglas de cómputo o de procesamiento de la info diferencial entre estados del sistema.

Estados internos

que pueden ser especificados a partir de descripciones los estados internos son estados intermedios de programas. Estructura funcional→ IA

Luria

Define al SN como un sistema funcional completo-complejo (se puede modificar a sí mismo. El mismo estado funcional puede tener distintos estados funcionales. No es lineal, los resultados son adaptativos.

Cuando un objeto satisface una descripción funcional se dice que….

la realiza, la implementa o la pone en obra.

H. Putman

Un estado mental es uno de los estados intermedios especificados por una descripción funcional capaz de dar cuenta de comportamientos detrás de los cuales característicamente suponemos una mente.

D. Lewis

Teorías científicas = descripciones funcionales, en donde los términos teóricos están funcionalmente definidos por el papel causal que se les asigna en su teoría… Teorías científicas – Teorías Folk

Mecanismo dominio-específicos. Cosmides y Tooby (2002) Origines de la especificidad de dominio….

Evolución y adaptación… Adaptaciones producidas por el proceso evolucionario actuó sobre nuestros ancestros cazadores y recolectores. Función de un diseño: modo en que (el diseño) contribuyó a su propia propagación en ambientes ancestrales.

Dominio-especifidad vs Dominio-general

Mecanismos especializados permiten lograr:

• Velocidad

• Fiabilidad

• Eficiencia

  Maquinaria computacional especializada que permite al individuo representarse la noción de que los agentes pueden tener actitudes respecto de proposiciones (“Mary” puede “creer” que “X”) (Leslie, 2002).

Mecanismos cognitivos

• Conjunto inicial de procedimientos.

• Conjunto inicial de representaciones.

• Formatos representacionales.

• Entorno en el cual opera esta arquitectura.

• Manera en que los procedimientos establecen la relación entre los inputs y los outputs representacionales.

  Modulo ToM

¿Función abstracta relacional?

Posición ingenua adaptacionista. Usamos el sistema, hay un estado funcional emergente.

Funcionalismo no-teleológico es…

el disposicional

Funcionalismo teleológico:

biologicista….

Lo que la estructura realiza, o hace, o tiene la capacidad para hacer y lo que se supone que tiene que hacer. Historia: La función de X es aquella consecuencia particular de su estar donde está que explica por qué está ahí.

Función: X (cosas de tipo X) tienen la función F si y sólo si (1) X (cosas de tipo X) causa(n) F y (2) X (cosas de tipo X) existe(n) (“están ahí”) porque causa(n) F. Tautológico???

Limitaciones del funcionalismo

Propuestas vagas e imprecisas. La caja negra (no la conocemos): sistema funcional-puede ser biológico o no (artificiales)

Historia-Ceteris paribus

Consolidación de X

• Selección natural

• Aprendizaje-cambio de función… i.e. Plumas.cubrir, aislar a vuelo

¿Qué es la función?

Distingue entre lo que un estado o estructura de un cierto tipo hace efectivamente y lo que se supone que debe hacer

Normatividad naturalista…

Nos habla de cómo sabemos qué funciona bien o mal, sino sabemos cómo se supone debe funcionar

Función → entorno

Los estados mentales se dirigen a algo o están dotados de “intencionalidad”, de “representaciones” del contenido o significado (Brentano).

Funcionalismo teleológico

¿Todos los estado mentales innatos son benéficos para el organismo en que se dan?

Posición adaptacionista ingenua… Debe explicar la aparición de estados y procesos no adaptativos. No es lo mejor

Realista intencional - J. Fodor.

Arquitectura de lo mental

I. A.

Marvin Minsky (1927-2016). La ciencia cognitiva es cuestión de diseño de ingeniería.

Instancias. Accionar, comité de mentes que conversan entre sí. La mente humana es un accionar de un comité- inteligencia es resolución de problemas.

Algoritmo: es una secuencia de instrucciones factibles en el sistema.

Inteligencia según John Mc Carthy

En 1956, incluye el término IA. Capacidad que tiene el ser humano de adaptarse eficazmente al cambio de circunstancias (medio ambiente) mediante el uso de información sobre esos cambios.

IA enfoque heurístico

La IA concebida como el intento por desarrollar una tecnología capaz de proveer al ordenador capacidades de razonamiento similares a los de la inteligencia humana. Que los mecanismos simulen o emulen a los del SN.

IA enforque algorítmico

La IA en su concepción como investigación relativa a los mecanismos de la inteligencia humana que se emplean en la simulación de validación de teorías.

El cerebro es una máquina-Marvin Minsky

• Ninguna parte del cerebro aislada es inteligente

• “la sociedad de la mente” es muchas máquinas que se ocupan de una función particular.

Diferencias entre cerebro y computadoras:

1. Computadoras= procesamiento serial / Cerebro= procesamiento

2. Velocidad de procesamiento. Computadoras=nanosegundos / Cerebro= milisegundos

3. Computadoras= ensamble modular/ Cerebro= ensambre “poco” modular”

4. Computadoras= indepencia entre hardware & software/ Cerebro= dependencial entre hardwware & software.

   El cerebro tiene el 2% del peso corporal y consume el 20% de energía.

IA

• Todo sistema inteligente es un procesador de información.

• Todo procesador de información (e. g. computadora) es inteligente? NO

  Fodor y Chomsky: es necesario renunciar a la IA…

Noción de arquitectura

La arquitectura proporciona el marco dentro del cual tiene tiene lugar todo procesamiento de información y por consiguiente es responsable de todas las restricciones fundamentales de la conducta inteligente del sistema.

i.e. cómo y por qué lo hacemos…

¿Qué es arquitectura?

• Estructura del mecanismo

• Conjunto de especificaciones fundamentales del sistema

• Estructura función: una función dada se realiza en una estructura dada…

  … PROPORCIONA EL MARCO DENTRO DEL CUAL TIENE LUGAR EL PROCESAMIENTO COGNITIVO

Flujos de la teoría modular de la mente

Psicología: busca postular los mecanismo internos que dan cuenta de la conducta de los organismos bajo estudio.

Mentes/cerebros hacen (o creemos que hacen):

Manipulación consciente de la información-Chunk: cuando una información se logra ensamblar con otra, tiene sentido. P. ej. Memoria declarativa (hechos y eventos).

Uso de la información sin control consciente-Productions- Escribir

… conducta variada… a emular.

Múltiple instanciación…

… la noción de arquitectura no aporta nada para la caracterización de los sistemas cognitivos.

Arquitecturas cognitivas (David Marr-1982 y Zenon Pylyshyn-1984)

1. Niel computacional (semántico). I.e. Conductas sin control consciente (Qué se computa y Por qué).

2. Nivel algorítmimco-representacional (sintáctico)- esto es la arquitectura. I. e. Reglas (cómo se computa entre unidades funcionales).

3. Nivel de implementación (mecanismo físico) al olvido de las CC. I.e. Redes neuronales, nodos, sinapsis…molecular, etc. Se implementa el algoritmo. Puede tener errores, variables y funciones de implementación. Ej. El tostador genera calor (función de implementación) pero después de tiempo se puede convertir en un problema (errores de implementación).

   -Características epifenomenológicas.

La ___ determina la clase de ___ directamente en ella, en lugar de sólo simular.

1. Arquitectura

2. Algoritmos que son ejecutables

Ejecutar vs Simular

¿Qué está simulando y qué son meros detalles de implementación?

“La sintaxis sola no es suficiente para la semántica y los ordenadores digitales en tanto que son ordenadores tienen, por definición, solamente sintaxis” J. Searle.

Ejecutar- hacer la función, cumplirlo.

Las IA simulan lo que el SN ejecuta

Implementación vs especificación

Implementación-el más básico siempre implementa al menos básico. Un sistema funcional debe tener varios niveles funcionales y va a aumentar una complejidad.

La noción de complejidad de un sistema siempre es creciente

Luria-sistemas complejo-completo

La presencia de una tarea/input constante fijo va a ser ejecutado (un algoritmo) una serie de procesos a ese input por mecanismo variables para generar un output invariable.

Input→ invariable

Mecanismos → variable

Output → Invariable

3 leyes del procesamiento de info

1. Ley de la jerarquía de zonas corticales

2. Ley de especificidad decreciente

3. Ley de lateralización progresiva

Requisitos para una arquitectura cognitiva humana

1. Comportarse de forma flexible en función del entorno.

2. Exhibir conducta adaptativa (racional, orientada a mentas).

3. Funcionar en tiempo real.

4. Operar en contextos ricos, complejos y detallados:

   1. Percibir detalles cambiantes.

   2. Utilizar grandes cantidades de conocimiento.

   3. Controlo un sistema motor con muchos grados de libertad.

5. Utilizar símbolos y abstracciones.

6. Utilizar lenguajes (naturales y artificiales).

7. Aprender del entorno y de la experiencia.

8. Adquirir capacidades en el curso de desarrollo.

9. Vivir de forma autónoma dentro de una comunidad social.

10. Exhibir auto-consciencia y sentido del “yo”.

Restricciones de la arquitectura cognitiva humana

1. Limitada memoria a corto plazo (7 ± 2). Chunks

2. El cerebro trabaja de modo muy lento. Un millón de veces más lento que una computadora Neurona 10-3 Computadora 10-9

3. No seguimos reglas de forma precisa. Lapsus en memoria, atención… Somos imprecisos

4. Ante fatiga (lesión) no para de funcionar el cerebro. Graceful degradation

La tesis de modularidad J. Fodor.

Contra la noción de un módulo general o unitario. La IA NO tiene posibilidad alguna de modelar una arquitectura cognitiva general o unitaria.

¿Qué es un módulo?

Fodor:

• hardwired (bases neurológicas, filogenia) Hay recursos físicos para cada módulo

• arquitectura neuronal fijo (geneticamente - innato)

• dominio específico (un módulo computa una clase específica de inputs bottom-up, enfocandose sólo en las entidades relevantes de sus capacidades de procesamiento particulares)

• rápido, independiente y mandatory (un procesamiento de un módulo se echa a andar siempre que los datos sean relevantes por sí mismos)

• automático, el procso de a de acuerdo al inputo y no es sensible a las metas cognitivas centrales.

• La información está encapsulada. (otras partes de la mente de ninguna manera pueden influir o tener acceso al trabajo interno de un módulo, sólo a sus outputs –top-down –expectativas, deseos, creencias, etc.- viola este punto). Modularidad de la mente, anátomica, funcional, psicológica

Fodor (1987) Sistemas computacionales

• Especificidad de dominio e.g. Lenguaje -módulo fonético-.

• Automaticidad i.e. Sin control consciente.

• Encapsulación i.e. Acceso a una cantidad menor de información que la disponible en el entorno.

• Rapidez i.e. Ventajas biológicas-adaptativas.

Sistemas centrales de producción y solución de problemas

Componentes (reglas)

1. Estados de conocimiento-Memoria de trabajo, permite discriminar la meta

2. Operaciones mentales la base de reglas –operadores (si… entonces).

3. Toma de decisiones El interpretador del sistema de producción.

   1. Satisfacción.

   2. Resolución de conflictos.

   3. Acción.

   4. Vuelve al paso 1

Production rules

condition-action pair

For example:

triángulo- si tiene tres lados, entonces es un triángulo

Chunks

En esta sintaxis, los fragmentos tienen una representación tipo esquema que contiene un campo "isa" que especifica la categoría de conocimiento, y campos adicionales para codificar el conocimiento.

Son sensibles a las decisiones

8×7=56

Si * suma 7, entonces hay que sumar 7 ocho veces.

Características de sistemas centrales de producción y solución de problemas

• Flexibles

• Modukares

• Psicológicamente plausibles

  • Dependiente de contexto

  • Memoria asociativa (paralela)

Arquitectura Adaptive Control of Thought

La cognición de alto nivel constituye un sistema unitario.

Módulos especializados en

• Matemáticas

• Ajedrez

• Pintura

• Programación

  Implausibles

  Nos hacemos expertos en actividades de las que no es razonable pensar que han sido anticipadas en nuestra historia evolutiva. Gracias a las propiedades esenciales (y plásticas) del intelecto podemos adquirirlas.

Marco general de adaptative control of Thought

CAT-R PM (Perceptual-Motor)

Supuestos de Adaptative Control of Thought

1. Distinción entre conocimiento declarativo y procedimental.

2. Representación declarativa (chunks).

3. Activación (MT).

4. Fuerza (asociación entre nodos).

5. Difusión de activación (continua-decaimiento).

6. Mantenimiento de la activación.

7. Decrecimiento de la activación.

8. Estructura de las producciones (condición-acción).

9. Almacenamiento de estructuras temporales.

10. Fuerza de las producciones.

11. Selección de producciones mediante satisfacción de patrones.

12. Procesamiento dirigido a metas.

13. Compilación de producciones.

14. Ajuste de producciones

Evaluación (empírica) de arquitecturas: mecanismos que soportan la actividad inteligente

• Establecimiento de parámetros generales.

• Determinación de la conducta cognitiva simple.

• Conexiones ocultas.

• Despejar grados de libertad.

El modelo

Tiempo para realizar la tarea, precisión en la tarea, y (más recientemente) datos neurológicos como los obtenidos a partir de IRMf.

ACT-R se ha utilizado con éxito para crear modelos en dominios como: aprendizaje y memoria, resolución de problemas y toma de decisiones, lenguaje y comunicación, percepción y atención, desarrollo cognitivo, o diferencias individuales.

Método

Aquitectura ACT-R 5.0

ACT-R y BOLD

Módulos de un modelo de ecuaciones ACT-R tal que 7x+3=38

Procedural: una acción Mental es seleccionada Apropiada al estado actual. Meta: metas acorde al paso actual (submetas). Control interno (ind contex). Recuperación: recuperar información de la memoria declarativa (chunks). Imagen: actualización del la información – representación del problema.

Último modelo