什么是智力的神经建筑?

                                                                       

关键点

  • 一般智能是我们的一般问题解决能力.
  • 智能不存在于大脑的一个特定区域或网络中.
  • 大脑可塑性是一般智能的核心.
  • 一般智能反映了脑网络效率和灵活性的个体差异.

人脑是大约1000亿个神经元的家园.这大约是银河系港口的恒星数量.与大多数喜欢通过寂寞自我飘过银河系的明星相比,我们的神经元是冠军的.他们喜欢建立联系;其中10^15.得益于我们的网络神经元在任何普通的日子都阶段的奇迹化学和电编排,我们能够写情书,计算酬金和治愈疾病.

什么是智力的神经架构?

人类大脑使我们能够感知到周围世界的信息,将其作为知识投入到我们周围的世界,并在各种情况下适应性地使用它?尽管科学家和哲学家已经将大脑的所有四个角落都用于答案(也许是关于大脑的体积,结构或不同地区),但最近的焦点已转移到神经元之间的方式上的方式.

家阿隆·芭比(Aron Barbey)研究智力的神经生物学.他利用网络的方法探索了大脑的信息处理机制,使我们能够代表问题,设计不同的方法来解决它们,评估我们选择的后果,适应我们的策略,最后选择最佳解决方案.毕竟,正如Barbey所指出的那样,智力的核心是人类思想的标志之一:我们解决问题的能力.

这是与芭比的讨论,就神经科学研究的一些见解发现了有关人类智力的奥秘的洞察力.

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大脑如何帮助我们找到解决生活中各种问题的解决方案?

直觉上,我们经常将人类的智力在特定的认知能力和能力方面考虑.逻辑推理或数学问题解决通常会想到.在智力的科学研究中,我们指的是查尔斯·斯皮尔曼(Charles Spearman)在1900年代初期开发的一个特定概念,称为一般情报.总体智力本质上是我们解决问题的能力,我们可以找到解决生活中各种问题的解决方案的能力.通用智能没有提及解决问题的特定类型的问题或方法,而是捕捉了我们找到对所有类型问题的自适应解决方案的能力.这就是为什么通用情报如此强大和重要的原因,就像科学探究的领域一样.了解一般智力的性质和机制将使我们能够应用这种解决方案来解决更具挑战性的生活问题 - 通过设计智能AI,更好的教育计划,对神经系统疾病,疾病的更有效治疗等.赌注很高,影响力是深远的.

大脑可塑性是通用智力的中心吗?

大脑重新配置本身的显着能力使灵活,智能行为的能力成为可能 - 不断根据新信息不断更新先验知识,并积极产生内部预测,以指导自适应行为和决策.当代研究将大脑视为一种动态和活跃的推理发生器,预测传入的感觉输入,形成有关该世界的假设,可以根据到达大脑中的感觉信号进行测试.因此,可塑性对于人类智力的出现至关重要.它提供了一种有力的机制,可以更新先前的信念,产生有关世界的动态预测,并根据环境中的持续变化进行适应.

告诉我们有关解决问题,结晶和流体智能的核心方面.

结晶的智能是解决取决于我们先前知识和经验的问题的能力.当我们遇到熟悉的问题时,我们会应用结晶的智能,并且当我们参与自动识别并配置以解决这些问题的大脑网络时.

相反,流体智能是指适应性推理和解决问题的技能.我们应用流体智能来解决以前从未遇到的新问题,也就是我们不能直接依靠先前的知识和经验.因此,流体智能要求大脑网络通过灵活而动态的信息处理来找到自适应解决方案.

既结晶又流畅的智力,及其在人脑网络体系结构中的起源有助于一般智力.

网络神经科学理论是什么?

我们已经开发了基于这些思想的通用智能的网络神经科学理论.根据该理论,通用智能反映了脑网络的效率灵活性的个体差异.人脑的设计是为了效率,以最大程度地减少信息处理成本,同时最大程度地提高增长能力和适应能力.积累的证据表明,一般智力与全球效率,整合整个大脑的信息的能力有关.

灵活性由大脑可塑性提供.网络灵活性是由大脑的结构和功能组织塑造的,这可能有助于或限制网络从一个状态到另一个状态的过渡.例如,过渡到易于访问 状态需要一条简短的直接路径,而过渡到A 难以到达状态需要一条漫长的绕组路径.

网络神经科学理论提出,结晶的智能可以参与先验知识和经验的高度可访问的表示,并依赖于易于到达的网络状态.相反,流体智能反映了解决新问题并展示适应性,灵活行为的能力.因此,流体智能会参与可以过渡到难以到达的高度灵活状态的网络.因此,这种观点不是将智力归因于固定的大脑区域或网络,而是基于大脑网络的动态重组,并提出智能基于大脑可塑性.

我们的目标是通过将网络神经科学的证据纳入有关人脑的全球拓扑和动态的证据来推进人类智能神经生物学的研究和理论.

智力是否驻留在大脑的一个特定区域或网络中?

从历史上看,神经科学家一直致力于理解特定大脑区域的功能作用,并提出通用智能起源于特定区域,例如背外侧前额叶皮层,或者在最近的工作中,参与了主要的大脑网络,例如额叶网络.

,但我们越来越意识到的是,通用智能不能定位到特定的大脑区域或网络.取而代之的是,大脑似乎可以通过大规模网络交互和全系统范围的机制实现一般智能,以实现高效且灵活的信息处理.因此,通过专注于特定的大脑区域或网络,我们可能错过了树木的森林,未能看到一般智能出现的高阶结构和大规模网络拓扑.

通用情报是否可以训练?

尽管这是一个积极的研究和辩论领域,但似乎并没有显着增强通用情报.但是,当然可以通过实践来提高特定的认知能力,并通过教育磨练我们的解决问题的技能.原则上,如果我们不仅可以教人们如何在特定情况下解决特定问题,还可以教授这些知识在新情况下,这可以促进培训的转移,甚至可以在更广泛的智能方面进行改进.通过了解特定技能与更广泛的能力以及研究全球范围内的大脑网络功能如何相关,现代研究有望在继续努力方面取得新的进步,以深入了解人类智能并有一天改善它.

非常感谢Aron Barbey的时间和见解. Barbey博士是伊利诺伊大学Urbana-Champaign大学的心理学,神经科学和生物工程教授.他是智能系统主要研究主题,情报,学习和可塑性计划的负责人,也是贝克曼高级科学技术研究所决策神经科学实验室主任.

参考

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Toga,A.W.和Thompson,P.M.(2005).大脑结构和智力的遗传学. annu. Rev. Neurosci.,28, 1-23.

Hilger,K.,Winter,N.R.,Leenings,R.,Sassenhagen,J.,Hahn,T.,Basten,U.和Fiebach,C.J.(2020).预测脑灰质体积的智力. 大脑结构和功能,225(7),2111-2129.

                                               

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