De Filosofie Van De Neurowetenschappen

Toegang navigatie

Inhoud van het item
Bibliografie
Academische hulpmiddelen
Vrienden PDF-voorbeeld
Info over auteur en citaat
Terug naar boven

De filosofie van de neurowetenschappen

Voor het eerst gepubliceerd op 7 juni 1999; inhoudelijke herziening di 6 aug.2019

In de afgelopen vier decennia is de wetenschapsfilosofie steeds meer 'lokaal' geworden. Zorgen zijn overgeschakeld van algemene kenmerken van de wetenschappelijke praktijk naar concepten, problemen en puzzels die specifiek zijn voor bepaalde disciplines. Filosofie van de neurowetenschappen is een natuurlijk resultaat. Dit opkomende gebied werd ook gestimuleerd door opmerkelijke groei in de neurowetenschappen zelf. Cognitieve en computationele neurowetenschap blijft zich rechtstreeks bezighouden met kwesties die traditioneel binnen de geesteswetenschappen worden behandeld, waaronder de aard van bewustzijn, actie, kennis en normativiteit. Cellulaire, moleculaire en gedragsneurowetenschappen maken gebruik van diermodellen en tasten steeds meer het domein van de cognitieve neurowetenschappen aan. Empirische ontdekkingen over hersenstructuur en -functie suggereren manieren waarop "naturalistische" programma's zich in detail zouden kunnen ontwikkelen,voorbij de abstracte filosofische overwegingen in hun voordeel.

De literatuur onderscheidt "filosofie van de neurowetenschappen" al twee decennia van "neurofilosofie". Het eerste betreft fundamentele vraagstukken binnen de neurowetenschappen. Dit laatste betreft de toepassing van neurowetenschappelijke concepten op traditionele filosofische vragen. Het verkennen van verschillende concepten van representatie die worden gebruikt in neurowetenschappelijke theorieën is een voorbeeld van de eerste. Een voorbeeld hiervan is het onderzoeken van de implicaties van neurologische syndromen voor het concept van een verenigd zelf. In deze bijdrage zullen we dit onderscheid verder ontwikkelen en voorbeelden van beide bespreken. Net als in de geschiedenis van het veld is het werk in beide gebieden verspreid over bijna alle onderstaande secties. Overal zullen we proberen te specificeren in welk gebied landmarkwerk valt, wanneer deze locatie niet duidelijk is.

Een opwindend aspect van werken in de filosofie van de neurowetenschappen of neurofilosofie is het voortdurende verrassingselement. Beide velden zijn volledig afhankelijk van de ontwikkelingen in de neurowetenschappen, en je hebt gewoon geen flauw idee wat er op de snoek komt in die ongelooflijk snel bewegende wetenschap. De speculatieve fictie van vorig jaar is de wetenschappelijke realiteit van dit jaar. Maar deze functie maakt het moeilijk om een bijgewerkte encyclopedie-vermelding van anderhalf decennium te beheren. De wetenschappelijke details waarover filosofen nadachten bij eerdere updates kunnen nu jammerlijk gedateerd worden gelezen. Toch wil men ook een stukje geschiedenis vastleggen van de lopende velden. Onze oplossing voor dit dilemma was om eerdere discussies te houden, om die geschiedenis te weerspiegelen, maar om recentere wetenschappelijke en filosofische updates toe te voegen, niet alleen aan delen van dit item die later zijn toegevoegd,maar ook gepeperd door de eerdere discussies. Het is niet altijd een perfecte oplossing, maar het bewaart wel iets van de geschiedenis van de filosofie van neurowetenschappen en neurofilosofie tegen de voortdurende vooruitgang in de wetenschappen waar deze filosofische velden van afhankelijk zijn.

1. Voor en na neurofilosofie
2. Eliminatief materialisme en filosofie neuraal gemaakt
3. Neurowetenschappen en psychosemantiek
4. Bewustzijn uitgelegd?
5. Lokaliseren van cognitieve functies: van laesiestudies tot functionele neuroimaging
6. Een resultaat van de co-evolutionaire onderzoeksideologie: de nadruk van de filosofie op cognitieve en computationele neurowetenschappen
7. Ontwikkelingen in de filosofie van de neurowetenschappen
8. Ontwikkelingen in het tweede decennium van de eenentwintigste eeuw
Bibliografie
Academische hulpmiddelen
Andere internetbronnen
Gerelateerde vermeldingen

1. Voor en na neurofilosofie

Historisch gezien hadden neurowetenschappelijke ontdekkingen weinig invloed op de details van de materialistische filosofieën van de geest. Het 'neurowetenschappelijke milieu' van de afgelopen halve eeuw heeft het voor filosofen moeilijker gemaakt om inhoudelijke dualismen over de geest aan te nemen. Maar zelfs de identiteitstheorieën van het "type-type" of de "centrale staat" die eind jaren vijftig een korte bekendheid kregen (Place 1956; Smart 1959), putten uit weinig feitelijke details van de opkomende neurowetenschappen. Denk aan het favoriete vroege voorbeeld van een psychoneurale identiteitsclaim: "pijn is identiek aan C-fiber firing". De 'C-vezels' bleken slechts verband te houden met één enkel aspect van pijnoverdracht (Hardcastle 1997). Vroege identiteitstheoretici legden geen nadruk op psychoneurale identiteitshypothesen. Hun 'neuro'-termen waren weliswaar tijdelijke aanduidingen voor concepten uit de toekomstige neurowetenschappen. Hun argumenten en drijfveren waren filosofisch, ook al werd de uiteindelijke rechtvaardiging van het programma empirisch geacht.

De verontschuldiging van vroege identiteitstheoretici voor het negeren van wetenschappelijke details was dat de neurowetenschap op dat moment te ontluikend was om enige plausibele identiteit te verschaffen. Maar potentiële identiteiten waren op komst. De elektrofysiologische demonstraties van David Hubel en Torsten Wiesel (1962) van de receptieve veldeigenschappen van visuele neuronen waren met veel tamtam gemeld. Met behulp van hun technieken begonnen neurofysiologen neuronen in de visuele cortex te ontdekken die reageren op steeds abstractere kenmerken van visuele stimuli: van randen tot bewegingsrichting tot kleuren tot eigenschappen van gezichten en handen. Meer in het bijzonder had Donald Hebb meer dan tien jaar eerder The Organization of Behavior (1949) gepubliceerd. Hij had gedetailleerde uitleg gegeven over psychologische verschijnselen in termen van neurale mechanismen en anatomische circuits. Zijn psychologische verklaringen omvatten kenmerken van perceptie, leren, geheugen en zelfs emotionele stoornissen. Hij bood deze verklaringen aan als potentiële identiteiten. (Zie de inleiding tot zijn 1949). Een filosoof die destijds kennis nam van enkele beschikbare neurowetenschappelijke details was Barbara Von Eckardt Klein (Von Eckardt Klein 1975). Ze besprak de identiteitstheorie met betrekking tot sensaties van aanraking en druk, en nam toen-huidige hypothesen op over neurale codering van sensatiemodaliteit, intensiteit, duur en locatie zoals getheoretiseerd door Mountcastle, Libet en Jasper. Toch was ze een opvallende uitzondering. Over het algemeen werd de beschikbare neurowetenschap destijds genegeerd door zowel filosofische vrienden als vijanden van vroege identiteitstheorieën. Hij bood deze verklaringen aan als potentiële identiteiten. (Zie de inleiding tot zijn 1949). Een filosoof die destijds kennis nam van enkele beschikbare neurowetenschappelijke details was Barbara Von Eckardt Klein (Von Eckardt Klein 1975). Ze besprak de identiteitstheorie met betrekking tot sensaties van aanraking en druk, en nam toen-huidige hypothesen op over neurale codering van sensatiemodaliteit, intensiteit, duur en locatie zoals getheoretiseerd door Mountcastle, Libet en Jasper. Toch was ze een opvallende uitzondering. Over het algemeen werd de beschikbare neurowetenschap destijds genegeerd door zowel filosofische vrienden als vijanden van vroege identiteitstheorieën. Hij bood deze verklaringen aan als potentiële identiteiten. (Zie de inleiding tot zijn 1949). Een filosoof die destijds kennis nam van enkele beschikbare neurowetenschappelijke details was Barbara Von Eckardt Klein (Von Eckardt Klein 1975). Ze besprak de identiteitstheorie met betrekking tot sensaties van aanraking en druk, en nam toen-huidige hypothesen op over neurale codering van sensatiemodaliteit, intensiteit, duur en locatie zoals getheoretiseerd door Mountcastle, Libet en Jasper. Toch was ze een opvallende uitzondering. Over het algemeen werd de beschikbare neurowetenschap destijds genegeerd door zowel filosofische vrienden als vijanden van vroege identiteitstheorieën. Ze besprak de identiteitstheorie met betrekking tot sensaties van aanraking en druk, en nam toen-huidige hypothesen op over neurale codering van sensatiemodaliteit, intensiteit, duur en locatie zoals getheoretiseerd door Mountcastle, Libet en Jasper. Toch was ze een opvallende uitzondering. Over het algemeen werd de beschikbare neurowetenschap destijds genegeerd door zowel filosofische vrienden als vijanden van vroege identiteitstheorieën. Ze besprak de identiteitstheorie met betrekking tot sensaties van aanraking en druk, en nam toen-huidige hypothesen op over neurale codering van sensatiemodaliteit, intensiteit, duur en locatie zoals getheoretiseerd door Mountcastle, Libet en Jasper. Toch was ze een opvallende uitzondering. Over het algemeen werd de beschikbare neurowetenschap destijds genegeerd door zowel filosofische vrienden als vijanden van vroege identiteitstheorieën.

Filosofische onverschilligheid voor neurowetenschappelijke details werd 'principieel' met de opkomst en bekendheid van het functionalisme in de jaren zeventig. Het favoriete argument van de functionalisten was gebaseerd op meervoudige realiseerbaarheid: een bepaalde mentale toestand of gebeurtenis kan worden gerealiseerd in een grote verscheidenheid aan fysieke typen (Putnam 1967; Fodor 1974). Bijgevolg zal een gedetailleerd begrip van één type realiserend fysiek systeem (bijv. Hersenen) geen licht werpen op de fundamentele aard van de geest. Psychologie is dus autonoom van elke wetenschap van een van de mogelijke fysieke realisatoren ervan (zie de vermelding over meervoudige realiseerbaarheid in deze encyclopedie). In plaats van neurowetenschappen zochten wetenschappelijk ingestelde filosofen beïnvloed door functionalisme bewijs en inspiratie van cognitieve psychologie en kunstmatige intelligentie. Deze disciplines abstraheren weg van onderliggende fysische mechanismen en benadrukken de "informatiedragende" eigenschappen en capaciteiten van representaties (Haugeland 1985). Tegelijkertijd verdiepte de neurowetenschappen zich echter rechtstreeks in cognitie, vooral leren en geheugen. Zo stelde Eric Kandel (1976) presynaptische mechanismen voor die de afgiftesnelheid van zenders bepalen als een celbiologische verklaring van eenvoudige vormen van associatief leren. Met Robert Hawkins (Hawkins en Kandel 1984) demonstreerde hij hoe cognitivistische aspecten van associatief leren (bijv. Blokkering, conditionering van de tweede orde, overschaduwing) celbiologisch konden worden verklaard door sequenties en combinaties van deze basisvormen geïmplementeerd in hogere neurale anatomieën. Werken aan de postsynaptische kant,neurowetenschappers begonnen de cellulaire mechanismen van langdurige versterking te ontrafelen (LTP; Bliss en Lomo 1973). Fysiologische psychologen merkten al snel het verklaringspotentieel op voor verschillende vormen van leren en geheugen.^[1] Toch schonken weinig 'materialistische' filosofen enige aandacht. Waarom zouden ze? De meesten waren overtuigd functionalisten. Ze waren van mening dat de details van het "implementatieniveau" belangrijk zouden kunnen zijn voor de clinicus, maar dat ze niet relevant waren voor de theoreticus van de geest.

Een belangrijk keerpunt in de belangstelling van filosofen voor neurowetenschappen kwam met de publicatie van Patricia Churchland's Neurophilosophy (1986). De Churchlands (Patricia en Paul) waren al berucht omdat ze pleitten voor eliminatief materialisme (zie de volgende sectie). In haar (1986) boek destilleerde Churchland eliminativistische argumenten van het afgelopen decennium, verenigde de stukjes van de wetenschapsfilosofie die eraan ten grondslag lagen en plaatste de filosofie tussen een inleiding van vijf hoofdstukken over neurowetenschappen en een hoofdstuk van 70 pagina's over drie toenmalige theorieën van hersenfunctie. Ze was niet verontschuldigend over haar bedoeling. Ze introduceerde wetenschapsfilosofie bij neurowetenschappers en neurowetenschappen bij filosofen. Niets kon duidelijker zijn, benadrukte ze, dan de relevantie van empirische feiten over hoe de hersenen werken voor zorgen in de filosofie van de geest. Haar term voor deze interdisciplinaire methode was 'co-evolutie' (ontleend aan de biologie). Deze methode zoekt bronnen en ideeën overal in de theoriehiërarchie boven of onder de vraag in kwestie. Churchland stond op de schouders van filosofen als Quine en Sellars en hield vol dat het specificeren van een punt waar de neurowetenschap eindigt en de wetenschapsfilosofie begint, hopeloos is omdat de grenzen slecht zijn gedefinieerd. Neurofilosofen zouden naar eigen goeddunken middelen uit beide disciplines kiezen en kiezen. Churchland hield vol dat het specificeren van een punt waar de neurowetenschap eindigt en de wetenschapsfilosofie begint, hopeloos is omdat de grenzen slecht zijn gedefinieerd. Neurofilosofen zouden naar eigen goeddunken middelen uit beide disciplines kiezen en kiezen. Churchland hield vol dat het specificeren van een punt waar de neurowetenschap eindigt en de wetenschapsfilosofie begint, hopeloos is omdat de grenzen slecht zijn gedefinieerd. Neurofilosofen zouden naar eigen goeddunken middelen uit beide disciplines kiezen en kiezen.

Drie thema's domineerden de filosofische discussie van Churchland: het ontwikkelen van een alternatief voor de logische empiristische theorie van intertheoretische reductie; reageren op eigenschap-dualistische argumenten op basis van subjectiviteit en sensorische kwaliteiten; en reageren op anti-reductionistische meervoudige argumenten voor realisatie. Deze projecten bleven meer dan tien jaar na het verschijnen van het boek van Churchland centraal staan in de neurofilosofie. John Bickle (1998) breidde het belangrijkste inzicht uit Clifford Hooker's (1981a, b, c) post-empiristische theorie van intertheoretische reductie uit. Hij kwantificeerde sleutelbegrippen met behulp van een model-theoretisch verslag van de theoriestructuur, aangepast van het structuralistische programma in de wetenschapsfilosofie (Balzer, Moulines en Sneed 1987). Hij maakte ook expliciet een vorm van argument om ontologische conclusies te trekken (kruistheoretische identiteiten, herzieningen,of eliminaties) uit de aard van de intertheoretische reductierelaties die in specifieke gevallen worden verkregen. Zo wordt routinematig geconcludeerd dat zichtbaar licht, een theoretisch positief van optica, elektromagnetische straling is binnen gespecificeerde golflengten, een theoretisch positief van elektromagnetisme; in dit geval een kruistheoretische ontologische identiteit. Het is ook routine om te concluderen dat flogiston niet bestaat: een soort eliminatie uit onze wetenschappelijke ontologie. Bickle legde de aard van de reductierelatie uit in een specifiek geval aan de hand van een semi-formeel verslag van "intertheoretische benadering" geïnspireerd door structuralistische resultaten.is elektromagnetische straling binnen gespecificeerde golflengten, een theoretisch voordeel van elektromagnetisme; in dit geval een kruistheoretische ontologische identiteit. Het is ook routine om te concluderen dat flogiston niet bestaat: een soort eliminatie uit onze wetenschappelijke ontologie. Bickle legde de aard van de reductierelatie uit in een specifiek geval aan de hand van een semi-formeel verslag van "intertheoretische benadering" geïnspireerd door structuralistische resultaten.is elektromagnetische straling binnen gespecificeerde golflengten, een theoretisch voordeel van elektromagnetisme; in dit geval een kruistheoretische ontologische identiteit. Het is ook routine om te concluderen dat flogiston niet bestaat: een soort eliminatie uit onze wetenschappelijke ontologie. Bickle legde de aard van de reductierelatie uit in een specifiek geval aan de hand van een semi-formeel verslag van "intertheoretische benadering" geïnspireerd door structuralistische resultaten.

Paul Churchland (1996) zette de aanval voort op dualistische eigenschap-argumenten voor de onherleidbaarheid van bewuste ervaring en sensorische kwaliteiten. Hij betoogde dat het verwerven van enige kennis van de bestaande sensorische neurowetenschappen iemands vermogen vergroot om zich een uitgebreide neurobiologische verklaring van bewustzijn te 'voorstellen' of 'te bedenken'. Hij verdedigde deze conclusie met behulp van een karakteristiek fantasierijk gedachte-experiment gebaseerd op de geschiedenis van optica en elektromagnetisme.

Ten slotte bloeit de kritiek op het meervoudige realiseerbaarheidsargument tot op de dag van vandaag. Hoewel het argument van meervoudige realisatie van invloed blijft op niet-reductieve fysici, dwingt het niet langer de bijna universele acceptatie af die het ooit deed. Er zijn antwoorden verschenen op het argument van meervoudige realiseerbaarheid op basis van neurowetenschappelijke details. Zo beweren William Bechtel en Jennifer Mundale (1999) dat neurowetenschappers psychologische criteria gebruiken in hersenkarterstudies. Dit feit ondermijnt de kans dat psychologische soorten meervoudig worden gerealiseerd (zie voor een overzicht van recente ontwikkelingen de vermelding over meervoudige realiseerbaarheid in deze encyclopedie).

2. Eliminatief materialisme en filosofie neuraal gemaakt

Eliminatief materialisme (EM), in de vorm die door Paul en Patricia Churchland het meest agressief wordt bepleit, is de combinatie van twee claims. Ten eerste is ons concept van 'geloofswens' met gezond verstand van mentale gebeurtenissen en processen, onze 'volkspsychologie', een vals en misleidend verslag van de oorzaken van menselijk gedrag. Ten tweede zal het, net als andere valse conceptuele kaders uit zowel de volkstheorie als de geschiedenis van de wetenschap, worden vervangen door, in plaats van soepel te verminderen of te integreren in, een toekomstige neurowetenschappen. De Churchlands kenmerkte de volkspsychologie als de verzameling van veel voorkomende homilieën die (meestal impliciet) werden ingeroepen om menselijk gedrag causaal te verklaren. U vraagt waarom Marica mij vanavond niet vergezelt. Ik antwoord dat onze kleinzoon moest zitten. Je knikt meelevend. Je begrijpt mijn uitleg omdat je met mij een generalisatie deelt die overtuigingen over het zorgen voor kleinkinderen, verlangens om dochters te helpen en tijd met kleinkinderen door te brengen, deelt met een avondje uit, enzovoort. Dit is slechts een van een enorme verzameling homilieën over de oorzaken van menselijk gedrag waarvan EM beweert dat het na een mogelijke herziening gebrekkig is. Hoewel dit voorbeeld alleen overtuigingen en verlangens omvat, bevat de volkspsychologie een uitgebreid repertoire van propositionele attitudes in haar verklarende nexus: hoop, intenties, angsten, verbeeldingen en meer. EMists voorspellen dat een toekomstige, echt wetenschappelijke psychologie of neurowetenschap deze uiteindelijk allemaal zal schuwen en ze zal vervangen door onvergelijkbare toestanden en dynamiek van neurocognitie.wil dochters helpen en tijd doorbrengen met kleinkinderen in vergelijking met een avondje uit, enzovoort. Dit is slechts een van een enorme verzameling homilieën over de oorzaken van menselijk gedrag waarvan EM beweert dat het na een mogelijke herziening gebrekkig is. Hoewel dit voorbeeld alleen overtuigingen en verlangens omvat, bevat de volkspsychologie een uitgebreid repertoire van propositionele attitudes in haar verklarende nexus: hoop, intenties, angsten, verbeeldingen en meer. EMists voorspellen dat een toekomstige, echt wetenschappelijke psychologie of neurowetenschap deze uiteindelijk allemaal zal schuwen en ze zal vervangen door onvergelijkbare toestanden en dynamiek van neurocognitie.wil dochters helpen en tijd doorbrengen met kleinkinderen in vergelijking met een avondje uit, enzovoort. Dit is slechts een van een enorme verzameling homilieën over de oorzaken van menselijk gedrag waarvan EM beweert dat het na een mogelijke herziening gebrekkig is. Hoewel dit voorbeeld alleen overtuigingen en verlangens omvat, bevat de volkspsychologie een uitgebreid repertoire van propositionele attitudes in haar verklarende nexus: hoop, intenties, angsten, verbeeldingen en meer. EMists voorspellen dat een toekomstige, werkelijk wetenschappelijke psychologie of neurowetenschap deze uiteindelijk allemaal zal schuwen, en ze zal vervangen door onvergelijkbare toestanden en dynamiek van neurocognitie. Hoewel dit voorbeeld alleen overtuigingen en verlangens omvat, bevat de volkspsychologie een uitgebreid repertoire van propositionele attitudes in haar verklarende nexus: hoop, intenties, angsten, verbeeldingen en meer. EMists voorspellen dat een toekomstige, werkelijk wetenschappelijke psychologie of neurowetenschap deze uiteindelijk allemaal zal schuwen, en ze zal vervangen door onvergelijkbare toestanden en dynamiek van neurocognitie. Hoewel dit voorbeeld alleen overtuigingen en verlangens omvat, bevat de volkspsychologie een uitgebreid repertoire van propositionele attitudes in haar verklarende nexus: hoop, intenties, angsten, verbeeldingen en meer. EMists voorspellen dat een toekomstige, werkelijk wetenschappelijke psychologie of neurowetenschap deze uiteindelijk allemaal zal schuwen, en ze zal vervangen door onvergelijkbare toestanden en dynamiek van neurocognitie.

EM is fysicalistisch in één traditionele filosofische zin. Het stelt dat sommige toekomstige hersenwetenschap uiteindelijk het juiste verslag zal zijn van (menselijk) gedrag. Het elimineert de toekomstige afwijzing van folkpsychologische soorten uit onze post-neurowetenschappelijke ontologie. EM-voorstanders gebruiken vaak wetenschappelijke analogieën (Feyerabend 1963; Paul Churchland, 1981). Oxidatieve reacties zoals gekarakteriseerd binnen de elementaire chemie lijken niet op de afgifte van flogiston. Zelfs de 'richting' van de twee processen verschilt. Zuurstof wordt gewonnen wanneer een object brandt (of roest), phlogiston zou verloren zijn gegaan. Het resultaat van deze theoretische verandering was de eliminatie van flogiston uit onze wetenschappelijke ontologie. Zoiets bestaat niet. Om dezelfde redenen, volgens EM,voortdurende ontwikkeling in de neurowetenschappen zal onthullen dat er niet zoiets bestaat als overtuigingen, verlangens en de rest van de propositionele attitudes die worden gekenmerkt door gezond verstand.

Hier richten we ons alleen op de manier waarop neurowetenschappelijke resultaten de argumenten voor EM hebben gevormd. Verrassend genoeg is slechts één argument sterk beïnvloed. (De meeste argumenten voor EM-stressfalen van folkpsychologie als verklarende gedragstheorie.) Dit argument is gebaseerd op een ontwikkeling in cognitieve en computationele neurowetenschappen die een echt alternatief zou kunnen bieden voor de representaties en berekeningen die impliciet zijn in folkpsychologische generalisaties. Veel eliminerende materialisten gaan ervan uit dat de volkspsychologie zich inzet voor propositionele representaties en berekeningen over hun inhoud die logische gevolgtrekkingen nabootsen (Paul Churchland 1981; Stich 1983; Patricia Churchland 1986). ^[2]Hoewel het ontdekken van een alternatief voor deze opvatting al geruime tijd een eliminativistisch doel was, zijn sommige eliminativisten van mening dat de neurowetenschappen dit alternatief de afgelopen dertig jaar pas zijn begonnen. Punten in en trajecten door vectorruimten, als interpretatie van synaptische gebeurtenissen en neurale activiteitspatronen in biologische en kunstmatige neurale netwerken zijn de belangrijkste kenmerken van dit alternatief. De verschillen tussen deze noties van cognitieve representatie en transformaties, en die van de propositionele attitudes van de volkspsychologie, vormen de basis voor één argument voor EM (Paul Churchland 1987). Dit argument zal echter ondoorzichtig zijn voor mensen zonder achtergrond in cognitieve en computationele neurowetenschappen, dus we presenteren een paar details. Met deze details op hun plaats,we komen terug op dit argument voor EM (vijf paragrafen hieronder).

Op een bepaald analyseniveau is het fundamentele rekenelement van een neuraal netwerk, biologisch of kunstmatig, de zenuwcel of het neuron. Wiskundig gezien kunnen neuronen worden weergegeven als eenvoudige computationele apparaten, die invoer omzetten in uitvoer. Zowel inputs als outputs weerspiegelen biologische variabelen. Voor onze discussie gaan we ervan uit dat neuronale inputs frequenties zijn van actiepotentialen (neuronale "pieken") in de axonen waarvan de terminale vertakkingen synaps vormen met het betreffende neuron, terwijl neuronale output de frequentie is van actiepotentialen die in zijn axon worden gegenereerd na verwerking van de inputs. Een neuron berekent daarbij zijn totale invoer, gewoonlijk wiskundig behandeld als de som van de producten van de signaalsterkte langs elke invoerlijn maal het synaptische gewicht op die lijn. Vervolgens berekent het een nieuwe activeringsstatus op basis van zijn totale invoer en huidige activeringsstatus, en een nieuwe uitvoerstatus op basis van zijn nieuwe activeringswaarde. De uitgangstoestand van de neuron wordt als signaalsterkte verzonden naar de neuronen waarop zijn axon synapseert. De outputstatus weerspiegelt systematisch de nieuwe activeringsstatus van de neuron.^[3]

Op deze manier geanalyseerd, worden zowel biologische als kunstmatige neurale netwerken op natuurlijke wijze geïnterpreteerd als vector-naar-vector-transformatoren. De inputvector bestaat uit waarden die activiteitspatronen weerspiegelen in axonen die van buitenaf synapsen op de neuronen van het netwerk (bijvoorbeeld van sensorische transducers of andere neurale netwerken). De outputvector bestaat uit waarden die de activiteitspatronen weerspiegelen die worden gegenereerd in de neuronen van het netwerk die buiten het net uitsteken (bijv. Naar motoreffectoren of andere neurale netwerken). Aangezien de activiteit van elk neuron gedeeltelijk afhangt van hun totale input, en de totale input hangt deels af van synaptische gewichten (bv. Presynaptische vrijgavesnelheid van neurotransmitters, aantal en werkzaamheid van postsynaptische receptoren, beschikbaarheid van enzymen in synaptische spleet),het vermogen van biologische netwerken om hun synaptische gewichten te veranderen, maakt ze tot plastic vector-naar-vector transformatoren. In principe kan een biologisch netwerk met plastic synapsen elke vector-naar-vector-transformatie gaan implementeren die de samenstelling toelaat (aantal invoereenheden, uitvoereenheden, verwerkingslagen, herhaling, kruisverbindingen, enz.) (Besproken in Paul Churchland, 1987, met verwijzingen naar de primaire wetenschappelijke literatuur).

Figuur 1.

De anatomische organisatie van het cerebellum is een duidelijk voorbeeld van een netwerk dat vatbaar is voor deze computationele interpretatie. Overweeg figuur 1. Het cerebellum is de bolvormige ingewikkelde structuur dorsaal van de hersenstam. Een verscheidenheid aan studies (gedrags-, neuropsychologische, eencellige elektrofysiologische) betrekken deze structuur bij motorische integratie en fijne motorische coördinatie. Bemoste vezels (axonen) van neuronen buiten het cerebellum synaps op cerebellaire granulaatcellen, die op hun beurt projecteren op parallelle vezels. Activiteitspatronen over de verzameling van mossige vezels (frequentie van actiepotentialen per tijdseenheid in elke vezel die in het cerebellum steekt) leveren waarden op voor de inputvector. Parallelle vezels maken meerdere synapsen op de dendritische bomen en cellichamen van cerebellulaire Purkinje-neuronen. Elk Purkinje-neuron "somt" zijn post-synaptische potentialen (PSP's) op en zendt een reeks actiepotentialen uit langs zijn axon, gebaseerd (gedeeltelijk) op zijn totale input en eerdere activeringsstatus. Purkinje-axonen projecteren buiten het cerebellum. De outputvector van het netwerk zijn dus de geordende waarden die het activiteitspatroon vertegenwoordigen dat in elk Purkinje-axon wordt gegenereerd. Veranderingen in de werkzaamheid van individuele synapsen op de parallelle vezels en de Purkinje-neuronen veranderen de resulterende PSP's in Purkinje-axonen en genereren verschillende axonale piekfrequenties. Computationeel gezien komt dit neer op een andere outputvector met dezelfde inputactiviteit patroon-plasticiteit. De outputvector van het netwerk zijn dus de geordende waarden die het activiteitspatroon vertegenwoordigen dat in elk Purkinje-axon wordt gegenereerd. Veranderingen in de werkzaamheid van individuele synapsen op de parallelle vezels en de Purkinje-neuronen veranderen de resulterende PSP's in Purkinje-axonen en genereren verschillende axonale piekfrequenties. Computationeel gezien komt dit neer op een andere outputvector met dezelfde inputactiviteit patroon-plasticiteit. De outputvector van het netwerk zijn dus de geordende waarden die het activiteitspatroon vertegenwoordigen dat in elk Purkinje-axon wordt gegenereerd. Veranderingen in de werkzaamheid van individuele synapsen op de parallelle vezels en de Purkinje-neuronen veranderen de resulterende PSP's in Purkinje-axonen en genereren verschillende axonale piekfrequenties. Computationeel gezien komt dit neer op een andere outputvector met dezelfde inputactiviteit patroon-plasticiteit.^[4]

Figuur 2.

Deze interpretatie legt de nuttige wiskundige bronnen van dynamische systemen in handen van computationele neurowetenschappers. Vectorruimten zijn een voorbeeld. Leren kan dan vruchtbaar worden gekarakteriseerd in termen van veranderingen in synaptische gewichten in het netwerk en daaropvolgende vermindering van fouten in netwerkoutput. (Deze benadering van leren gaat terug tot Hebb 1949, hoewel de vectorruimte-interpretatie geen deel uitmaakte van Hebb's account.) Een bruikbare weergave van dit account maakt gebruik van een synaptische ruimte voor gewichtsfouten. Eén dimensie vertegenwoordigt de globale fout in de uitvoer van het netwerk naar een bepaalde taak, en alle andere dimensies vertegenwoordigen de gewichtswaarden van individuele synapsen in het netwerk. Overweeg figuur 2. Punten in deze multidimensionale toestandsruimte vertegenwoordigen de globale prestatiefout gecorreleerd met elke mogelijke verzameling synaptische gewichten in het netwerk. Naarmate de gewichten bij elke uitvoering veranderen, neemt volgens een biologisch geïnspireerd leeralgoritme de wereldwijde fout van netwerkprestaties voortdurend af. De veranderende synaptische gewichten over het netwerk bij elke trainingsperiode verminderen de totale fout van de outputvector van het netwerk, vergeleken met de gewenste outputvector voor de inputvector. Leren wordt voorgesteld als synaptische gewichtsveranderingen gecorreleerd met een afdaling langs de foutdimensie in de ruimte (Churchland en Sejnowski 1992). Representaties (concepten) kunnen worden afgebeeld als partities in multidimensionale vectorruimten. Een voorbeeld is een vectorruimte voor activering van neuronen. Zie figuur 3. Een grafiek van zo'n ruimte bevat één dimensie voor de activeringswaarde van elk neuron in het netwerk (of een specifieke subset van de neuronen van het netwerk, zoals die in een specifieke laag). Een punt in deze ruimte vertegenwoordigt een mogelijk activiteitenpatroon in alle neuronen in het netwerk. Activiteitenpatronen gegenereerd door invoervectoren die het netwerk heeft leren groeperen, zullen rond een (hyper-) punt of subvolume in de activiteitsvectorruimte clusteren. Elk invoerpatroon dat voldoende vergelijkbaar is met deze groep, zal een activiteitenpatroon produceren dat in geometrische nabijheid van dit punt of subvolume ligt. Paul Churchland (1989) voerde aan dat deze interpretatie van netwerkactiviteit een kwantitatieve, neuraal geïnspireerde basis vormde voor prototypetheorieën van concepten die in de laat-twintigste-eeuwse cognitieve psychologie werden ontwikkeld.

Figuur 3.

Met behulp van deze theoretische ontwikkeling, en op het gebied van neurofilosofie, bood Paul Churchland (1987, 1989) een nieuw, neurowetenschappelijk geïnspireerd argument voor EM. Volgens de interpretatie van zojuist geschetste neurale netwerken, zijn activiteitsvectoren het centrale soort representaties en zijn vector-naar-vector-transformaties het centrale soort berekeningen in de hersenen. Dit staat in schril contrast met de propositionele representaties en logische / semantische berekeningen gepostuleerd door de volkspsychologie. Vectoriële inhoud, een geordende reeks van reële getallen, is onbekend en vreemd aan gezond verstand. Dit kruistheoretische conceptuele verschil is minstens zo groot als dat tussen oxidatieve en flogistische concepten, of kinetisch-corpusculaire en calorische vloeistofwarmteconcepten. Flogiston en calorievloeistof zijn twee 'parade'-voorbeelden van soorten die uit onze wetenschappelijke ontologie zijn geëlimineerd vanwege de aard van de intertheoretische relatie die ontstaat tussen de theorieën waarmee ze verbonden zijn en de theorieën die ze hebben vervangen. De structurele en dynamische verschillen tussen de folkpsychologische en toen opkomende cognitieve neurowetenschappelijke soorten suggereerden dat de theorieën die bij de laatste horen, ook de theorie die bij de eerste hoort, zullen vervangen. Maar deze claim was het belangrijkste uitgangspunt van het eliminativistische argument gebaseerd op voorspelde intertheoretische relaties. En met de opkomst van neurale netwerken en parallel gedistribueerde verwerking, waren intertheoretische contrasten met folkpsychologische verklarende soorten niet langer slechts een toekomstige hoop voor een eliminativist. Computationele en cognitieve neurowetenschappen leverden een alternatieve kinematica voor cognitie, een die geen structureel analoog bood voor de propositionele attitudes van de volkspsychologie of logica-achtige berekeningen over propositionele inhoud.

Zeker de vectorruimte-alternatieven van deze interpretatie van neurale netwerken zijn vreemd aan de volkspsychologie. Maar rechtvaardigen ze EM? Zelfs als de propositionele inhoud van folkpsychologische posits geen analogen vindt in één theoretische ontwikkeling in cognitieve en computationele neurowetenschappen (die drie decennia geleden hot was), kunnen er andere aspecten van cognitie zijn die de folkpsychologie goed doet. Binnen het wetenschappelijke realisme dat de vroege neurofilosofie informeerde, en concludeerde dat een cross-theoretische identiteitsclaim waar is (bijv. Folkpsychologische toestand F is identiek aan neurale toestand N) of dat een eliminativistische claim waar is (er bestaat niet zoiets als folkpsychologische toestand F) hing af van de aard van de intertheoretische reductie die wordt verkregen tussen de theorieën die verband houden met de betreffende stellingen (Hooker 1981a, b, c; Churchland 1986; Bickle,1998). Maar de onderliggende verklaring van intertheoretische reductie erkende ook een spectrum van mogelijke reducties, gaande van relatief "soepel" tot "aanzienlijk revisionair" tot "extreem hobbelig".^[5]Zou de reductie van volkspsychologie tot een 'vectoriële' computationele neurowetenschap een middenweg innemen tussen 'gladde' en 'hobbelige' intertheoretische reductie-eindpunten, en dus een 'revisionaire' conclusie suggereren? De reductie van de klassieke evenwichtsthermodynamica tot statistische mechanica leverde hier een mogelijke analogie op. John Bickle (1992, 1998, hoofdstuk 6) stelde op empirische gronden dat een dergelijke uitkomst waarschijnlijk is. Hij specificeerde voorwaarden voor "revisionaire" reducties uit historische voorbeelden en suggereerde dat deze voorwaarden zich voordoen tussen de volkspsychologie en cognitieve neurowetenschappen naarmate de laatste zich ontwikkelt. In het bijzonder lijkt de volkspsychologie het grof gespecificeerde functionele profiel van veel cognitieve toestanden goed te hebben gemaakt, vooral die welke nauw verband houden met sensorische inputs en gedragsoutputs. Het lijkt ook de 'intentionaliteit' van veel cognitieve toestanden - het object waar de toestand over gaat - goed te doen, ook al vermijdt de cognitieve neurowetenschappen zijn impliciete taalkundige uitleg van dit kenmerk. Revisionair fysicalisme voorspelt een significante conceptuele verandering in folkpsychologische concepten, maar ontkent totale eliminatie van de calorische vloeistof-phlogiston-variëteit.

De wetenschapsfilosofie is een ander gebied waarop vectorruimte-interpretaties van neurale netwerkactiviteitspatronen de filosofie hebben beïnvloed. In de Inleiding tot zijn boek (A Neurocomputational Perspective, 1989) beweerde Paul Churchland, onderscheidend neurofilosofisch, dat het binnenkort onmogelijk zal zijn serieus werk te doen in de wetenschapsfilosofie zonder gebruik te maken van empirisch werk in de hersenen en gedragswetenschappen. Om deze bewering te rechtvaardigen, stelde hij in deel II van het boek neurocomputationele herformuleringen van sleutelconcepten uit de wetenschapsfilosofie voor. De kern van zijn herformuleringen is een neurocomputationeel verslag van de structuur van wetenschappelijke theorieën (1989: hoofdstuk 9). Problemen met de orthodoxe "sets van zinnen" -opvatting van wetenschappelijke theorieën zijn al sinds de jaren zestig bekend. Churchland pleitte ervoor om de orthodoxe visie te vervangen door een die is geïnspireerd op de 'vectoriële' interpretatie van neurale netwerkactiviteit. Vertegenwoordigingen geïmplementeerd in neurale netwerken (zoals hierboven geschetst) vormen een systeem dat overeenkomt met belangrijke verschillen in de externe omgeving, niet als zodanig expliciet worden weergegeven binnen het invoercorpus, en stellen het getrainde netwerk in staat om te reageren op invoer op een manier die voortdurend fouten vermindert. Volgens Churchland zijn dit functies van theorieën. Churchland was stoutmoedig in zijn bewering: de theorie van de wereld van een individu is een specifiek punt in de foutsynaptische gewichtsvectorruimte van dat individu. Het is een configuratie van synaptische gewichten die de activeringsvectorruimte van het individu verdeelt in onderverdelingen die toekomstige foutmeldingen naar zowel bekende als nieuwe inputs reduceren.(Overweeg opnieuw figuur 2 en figuur 3.) Deze herformulering roept echter bezwaar op. Churchland gaat er prat op dat zijn theorie van theorieën de voorkeur verdient boven bestaande alternatieven voor de orthodoxe 'sets van zinnen', bijvoorbeeld de semantische opvatting (Suppe 1974; van Fraassen 1980) - omdat hij dichter bij de 'zoemende hersenen' staat die gebruik theorieën. Maar zoals Bickle (1993) opmerkte, zijn neurocomputationele modellen op basis van de hierboven beschreven wiskundige bronnen ver weg in de wereld van wiskundige abstractie. Ze zijn weinig meer dan een nieuwe (zij het suggestieve) toepassing van de wiskunde van quasi-lineaire dynamische systemen op vereenvoudigde schema's van hersencircuits. Neurofilosofen zijn een of ander verslag verschuldigd van identificaties in ontologische categorieën (vectorrepresentaties en transformatie naar wat?) Voordat de filosofie van de wetenschappelijke gemeenschap theorieën zal behandelen als punten in hoogdimensionale toestandsruimten geïmplementeerd in biologische neurale netwerken. (Er zit echter een belangrijke methodologische veronderstelling op de loer in het bezwaar van Bickle, dat we tegen het einde van de volgende paragraaf zullen bespreken.)

Churchland's neurocomputationele herformuleringen van andere wetenschappelijke en epistemologische concepten bouwen voort op dit relaas van theorieën. Hij schetst "neurale" verslagen van de theorie-beladenheid van perceptie, de aard van concept-unificatie, de deugden van theoretische eenvoud, de aard van Kuhniaanse paradigma's, de kinematica van conceptuele verandering, het karakter van ontvoering, de aard van verklaring, en zelfs morele kennis en epistemologische normativiteit. Conceptuele herschikking is bijvoorbeeld de activering van een reeds bestaande prototype-weergave - het middelpunt of gebied van een partitie van een hoogdimensionale vectorruimte in een getraind neuraal netwerk - door een nieuw type invoerpatroon. Het is duidelijk dat we hier geen recht kunnen doen aan de vele en gevarieerde pogingen tot herformulering van Churchland. We dringen er bij de geïntrigeerde lezer op aan zijn suggesties in hun oorspronkelijke vorm te onderzoeken. Maar een woord over filosofische methodologie is op zijn plaats. Churchland probeert geen "conceptuele analyse" in iets dat lijkt op zijn traditionele filosofische betekenis. Noch, typisch, zijn neurofilosofen in geen van hun herformuleringsprojecten. (Dit is de reden waarom een bespreking van neurofilosofische herformuleringen past bij een bespreking van EM.) Er zijn filosofen die de ideale analyses van de discipline beschouwen als een relatief eenvoudige set noodzakelijke en toereikende voorwaarden, uitgedrukt in niet-technische natuurlijke taal, die de toepassing van belangrijke concepten (zoals rechtvaardigheid, kennis, theorie of uitleg). Deze analyses moeten zoveel mogelijk in overeenstemming zijn met pretheoretisch gebruik. Idealiter zouden ze synoniem moeten blijven. Andere filosofen beschouwen dit ideaal als steriel, misplaatst en misschien diep vergist over de onderliggende structuur van menselijke kennis (Ramsey 1992). Neurofilosofen bevinden zich meestal in de laatste groep. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven.en misschien diep vergist over de onderliggende structuur van menselijke kennis (Ramsey 1992). Neurofilosofen bevinden zich meestal in de laatste groep. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven.en misschien diep vergist over de onderliggende structuur van menselijke kennis (Ramsey 1992). Neurofilosofen bevinden zich meestal in de laatste groep. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven. Neurofilosofen bevinden zich meestal in de laatste groep. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven. Neurofilosofen bevinden zich meestal in de laatste groep. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven. Degenen die een hekel hebben aan filosofische speculatie over de belofte en het potentieel van het ontwikkelen van wetenschap om traditionele filosofische concepten te herformuleren ("hervormen"), hebben waarschijnlijk al ontdekt dat neurofilosofie niets voor hen is. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven. Maar de bekende beschuldiging dat neurocomputationele herformuleringen van het soort Churchland-pogingen 'filosofisch oninteressant' of 'irrelevant' zijn omdat ze geen 'analyses' van theorie, uitleg en dergelijke opleveren, zal bij veel hedendaagse 'naturalistische' filosofen doof zijn. die de traditionele filosofische 'analyse' grotendeels hebben opgegeven.

Voordat we het onderwerp van voorgestelde neurofilosofische toepassingen van deze theoretische ontwikkeling van cognitieve / computationele neurowetenschappen in "neurale netwerken" verlaten, wordt nog een laatste punt van feitelijk wetenschappelijk detail genoemd. Deze aanpak bleef niet lang state-of-the-art computationele neurowetenschap. Veel neurale modelbouwers gaven deze benadering snel op om de hersenen te modelleren. Compartimentele modellering stelde computationele neurowetenschappers in staat om activiteit in en interacties tussen patches van neuronale membranen na te bootsen (Bower en Beeman 1995). Deze aanpak stelde modelleurs in staat om verschillende subcellulaire factoren die de actiepotentialen per tijdseenheid bepalen te controleren en te manipuleren, waaronder de topologie van de membraanstructuur in individuele neuronen, variaties in ionenkanalen over membraanpatches,en veldeigenschappen van postsynaptische potentialen, afhankelijk van de locatie van de synaps op de dendrite of soma. Halverwege de jaren negentig begonnen modelleurs al snel de neuronen in hun doelcircuits op maat te bouwen. Door de steeds krachtigere computerhardware konden ze nog steeds circuiteigenschappen van gemodelleerde netwerken bestuderen. Om deze redenen zijn veel serieuze computationele neurowetenschappers overgestapt op het werken op een analyseniveau dat neuronen behandelt als gestructureerde in plaats van eenvoudige computationele apparaten. Met compartimentele modellering werden vector-naar-vector-transformaties veel minder nuttig in serieuze neurobiologische modellen, vervangen door differentiaalvergelijkingen die ionenstromen vertegenwoordigen over patches van neurale membranen. In de resulterende modellen werden veel meer biologische details vastgelegd dan "connectionistische" modellen waren toegestaan. Deze methodologische verandering in de computationele neurowetenschappen betekende dat een neurofilosofie die werd geleid door 'connectionistische' bronnen, niet langer putte uit de stand van de techniek van het wetenschappelijke veld.

Wetenschapsfilosofie en wetenschappelijke epistemologie waren niet de enige gebieden waar neurofilosofen de relevantie van neurowetenschappelijke ontdekkingen voor traditioneel filosofische onderwerpen bepleitten. Een decennium na de publicatie van Neurophilosophy betoogde Kathleen Akins (1996) dat een "traditionele" zintuiglijke visie ten grondslag ligt aan een verscheidenheid aan geavanceerde "naturalistische" programma's over intentionaliteit. (Ze noemt de Churchlands, Daniel Dennett, Fred Dretske, Jerry Fodor, David Papineau, Dennis Stampe en Kim Sterelny als voorbeelden.) Maar het recente neurowetenschappelijke onderzoek naar de mechanismen en coderingsstrategieën die door sensorische receptoren zijn geïmplementeerd, laat zien dat deze traditionele visie is fout. De traditionele opvatting is dat zintuiglijke systemen op ten minste drie manieren 'waarheidsgetrouw' zijn.(1) Elk signaal in het systeem correleert met een klein aantal eigenschappen in de externe (naar het lichaam) omgeving. (2) De structuur in de relevante externe relaties waarvoor de receptoren gevoelig zijn, blijft behouden in de structuur van de interne relaties tussen de resulterende sensorische toestanden. En (3) het sensorische systeem reconstrueert getrouw, zonder fictieve toevoegingen of versieringen, de externe gebeurtenissen. Met behulp van toen-recente neurobiologische ontdekkingen over responseigenschappen van thermische receptoren in de huid (dwz "thermoreceptoren") als illustratie, toonde Akins aan dat zintuiglijke systemen eerder "narcistisch" dan "echt" zijn. Alle drie de traditionele veronderstellingen worden geschonden. Deze neurobiologische details en hun filosofische implicaties openen nieuwe vragen voor de filosofie van perceptie en voor de juiste grondslagen voor naturalistische projecten over intentionaliteit. Gewapend met de bekende neurofysiologie van sensorische receptoren, zal onze 'filosofie van perceptie' of verslag van 'perceptuele intentionaliteit' niet langer focussen op het zoeken naar correlaties tussen toestanden van sensorische systemen en 'veridically gedetecteerde' externe eigenschappen. Dit traditionele filosofische (en wetenschappelijke!) Project berust op een verkeerde "veridicaliteits" kijk op de zintuigen. Neurowetenschappelijke kennis van sensorische receptoractiviteit toont ook aan dat sensorische ervaring de naturalist niet goed van pas komt als een 'eenvoudig paradigma-geval' van een opzettelijke relatie tussen representatie en wereld. Nogmaals,beschikbare wetenschappelijke details toonden de naïviteit van enkele traditionele filosofische projecten.

Valerie Hardcastle (1997), die zich concentreerde op de anatomie en fysiologie van het pijntransmissiesysteem, drong aan op een vergelijkbare negatieve implicatie voor een populaire methodologische veronderstelling. Pijnervaringen zijn al lang de favoriete gevallen van filosofen voor analyse en theoretisering over bewuste ervaringen in het algemeen. Niettemin is elke stellingname over pijnervaringen verdedigd: eliminativisme, een verscheidenheid aan objectivistische opvattingen, relationele opvattingen en subjectivistische opvattingen. Waarom zo weinig overeenstemming, ondanks het feit dat pijnervaringen de plaats zijn om een analyse of bewustzijnstheorie te starten? Hardcastle drong aan op twee antwoorden. Ten eerste hebben filosofen de neiging niet geïnformeerd te zijn over de neuronale complexiteit van onze pijntransmissiesystemen en bouwen ze hun analyses of theorieën op de uitkomst van een enkele component van een meercomponenten systeem. Tweede,zelfs degenen die een deel van de onderliggende neurobiologie van pijn begrijpen, pleiten vaak voor theorieën over poortcontrole.^[6]Maar de beste bestaande theorieën over poortcontrole zijn vaag over de neurale mechanismen van de poorten. In plaats daarvan stelde Hardcastle een dissocieerbaar duaal systeem van pijnoverdracht voor, bestaande uit een pijnzintuiglijk systeem dat analoog is in zijn neurobiologische implementatie aan andere zintuiglijke systemen, en een aflopend pijnremmend systeem. Ze betoogde dat dit duale systeem consistent is met neurowetenschappelijke ontdekkingen en alle pijnverschijnselen verklaart die filosofen hebben verleid tot bepaalde (maar beperkte) theorieën over pijnervaring. De neurobiologische uniciteit van het pijnremmende systeem, in tegenstelling tot de mechanismen van andere sensorische modaliteiten, maakt pijnverwerking atypisch. In het bijzonder distantieert het pijnremmende systeem pijnsensatie van stimulatie van nociceptoren (pijnreceptoren). Hardcastle concludeerde uit de neurobiologische uniciteit van pijnoverdracht dat pijnervaringen atypische bewuste gebeurtenissen zijn en daarom geen goede plek om te beginnen met theoretiseren over of het analyseren van het algemene type.

3. Neurowetenschappen en psychosemantiek

Het ontwikkelen en verdedigen van theorieën over inhoud is een centraal onderwerp in de hedendaagse filosofie van de geest. Een veelvoorkomend desideratum in dit debat is een theorie van cognitieve representatie in overeenstemming met een fysieke of naturalistische ontologie. We beschrijven hier enkele bijdragen die neurofilosofen hebben geleverd aan dit project.

Wanneer iemand waarneemt of onthoudt dat hij geen koffie meer heeft, bezit zijn hersentoestand intentionaliteit of 'overmoed'. De perceptie of herinnering gaat over iemand die geen koffie meer heeft; het stelt iemand voor alsof hij geen koffie meer heeft. De representatieve staat heeft inhoud. Een psychosemanticus probeert uit te leggen wat het is als een representatieve staat ergens over gaat, om een verslag te geven van hoe staten en gebeurtenissen specifieke representatieve inhoud kunnen hebben. Een fysicalistische psychosemanticus streeft ernaar dit uitsluitend te doen met behulp van bronnen uit de natuurwetenschappen. Neurofilosofen hebben bijgedragen aan twee soorten fysicalistische psychosemantiek: de Functional Role-benadering en de Informational-benadering. Voor een beschrijving van deze en andere theorieën over mentale inhoud, zie de vermeldingen over causale theorieën over mentale inhoud, mentale representatie,en teleologische theorieën over mentale inhoud.

De kernclaim van een functionele rolsemantiek is dat een representatie zijn specifieke inhoud heeft dankzij relaties die hij draagt met andere representaties. Zijn paradigma-toepassing is op concepten van waarheid-functionele logica, zoals de conjunctieve "en" of disjunctieve "of". Een fysieke gebeurtenis instantieert de functie "en" voor het geval het twee echte ingangen toewijst aan een enkele echte uitgang. Het zijn dus de relaties die een uitdrukking met anderen heeft, die het de semantische inhoud van "en" geven. Voorstanders van functionele rolsemantiek stellen vergelijkbare analyses voor voor de inhoud van alle representaties (blok 1995). Een fysieke gebeurtenis vertegenwoordigt bijvoorbeeld vogels als deze de juiste relatie heeft met gebeurtenissen die veren vertegenwoordigen en andere die snavels vertegenwoordigen. Daarentegen,informatieve semantiek schrijft inhoud toe aan een staat, afhankelijk van de causale relaties tussen de staat en het object dat het vertegenwoordigt. Een fysieke toestand stelt bijvoorbeeld vogels voor, voor het geval er een passende causale relatie tussen vogels en vogels ontstaat. De kern van informatieve semantiek is een causaal verslag van informatie (Dretske 1981, 1988). Rode vlekken op een gezicht bevatten de informatie dat men mazelen heeft omdat de rode vlekken worden veroorzaakt door het mazelenvirus. Een veelgehoorde kritiek op informatieve semantiek is dat louter causale covariatie onvoldoende is voor representatie, aangezien informatie (in causale zin) per definitie altijd waar is, terwijl representaties een verkeerde voorstelling kunnen geven. Een populaire oplossing voor deze uitdaging roept een teleologische analyse van 'functie' op. Een hersentoestand vertegenwoordigt X omdat het de functie heeft informatie te dragen over het feit dat het door X wordt veroorzaakt (Dretske 1988). Deze twee benaderingen putten de populaire opties voor psychosemantica niet uit, maar zijn de opties waaraan neurofilosofen het meest hebben bijgedragen.

De trouw van Paul Churchland aan de semantiek van functionele rollen gaat terug op zijn vroegste opvattingen over de semantiek van termen in een taal. In zijn (1979) boek benadrukte hij dat de semantische identiteit (inhoud) van een term ontleent aan zijn plaats in het netwerk van zinnen van de hele taal. De functionele economieën die de semantici van de vroege functionele rol voor ogen hadden, waren netwerken met knooppunten die overeenkomen met de objecten en eigenschappen die worden aangeduid met uitdrukkingen in een taal. Dus één knooppunt, op de juiste manier verbonden, kan vogels, een andere veren en een andere snavel vertegenwoordigen. Activering van een van deze heeft de neiging de activering naar de andere te verspreiden. Naarmate zich 'connectistische' neurale netwerkmodellering ontwikkelde (zoals besproken in de vorige paragraaf hierboven), ontstonden er alternatieven voor deze 'localistische' benadering met één representatie per knoop. Tegen de tijd dat Churchland (1989) een neurowetenschappelijke uitwerking leverde van functionele rolsemantiek voor cognitieve representaties in het algemeen, had hij ook de 'localistische' interpretatie opgegeven. In plaats daarvan bood hij een "state-space semantics" aan.

We zagen in de vorige paragraaf hoe (vector) toestandsruimten een interpretatie bieden voor activiteitspatronen in neurale netwerken, zowel biologisch als kunstmatig. Een toestandsruimte-semantiek voor cognitieve representaties is een soort van een functionele rol-semantiek omdat de individuatie van een bepaalde staat afhangt van de relaties die deze verkrijgt tussen die en andere staten. Een representatie is een punt in een geschikte toestandsruimte en punten (of subvolumes) in een ruimte worden geïndividualiseerd door hun relaties met andere punten (locaties, geometrische nabijheid). Paul Churchland (1989, 1995) illustreerde een state-space semantiek voor neurale toestanden door een beroep te doen op sensorische systemen. Een populaire theorie in sensorische neurowetenschappen over hoe de hersenen coderen voor sensorische eigenschappen (zoals kleur) is het procesverslag van de tegenstander (Hardin 1988). Churchland (1995) beschrijft een driedimensionale activeringsvector-toestandsruimte waarin elke door mensen waarneembare kleur wordt voorgesteld als een punt (of subvolume). Elke dimensie komt overeen met activiteitsniveaus in een van de drie klassen fotoreceptoren die aanwezig zijn in het menselijke netvlies en hun efferente paden: het rood-groene tegenstanderpad, geel-blauwe tegenstanderpad en zwart-witte (contrast) tegenstanderpad. Fotonen die het netvlies raken, worden getransduceerd door fotoreceptoren en produceren een activiteitssnelheid in elk van de gescheiden paden. Een gerepresenteerde kleur is daarom een triplet van neuronale activeringsfrequenties. Beschouw ter illustratie nogmaals Figuur 3. Elke dimensie in die driedimensionale ruimte vertegenwoordigt de gemiddelde frequentie van actiepotentialen in de axonen van één klasse ganglioncellen die uit het netvlies steken. Elke door mensen waarneembare kleur zal een deel van die ruimte zijn. Een oranje stimulus produceert bijvoorbeeld een relatief laag activiteitsniveau in zowel de rood-groene als de geel-blauwe tegenstander (x-as en y-as, respectievelijk), en activiteit in het middenbereik in het zwart-wit (contrast) tegenstander pad (z-as). Roze stimuli produceren daarentegen lage activiteit in het rood-groene tegenstanderpad, middenbereikactiviteit in het geel-blauwe tegenstanderpad en hoge activiteit in het zwart-witte (contrast) tegenstanderpad. Aan de andere kant produceren ze een lage activiteit in het rood-groene tegenstanderpad, middenbereikactiviteit in het geel-blauwe tegenstanderpad en hoge activiteit in het zwart-witte (contrast) tegenstanderpad. Aan de andere kant produceren ze een lage activiteit in het rood-groene tegenstanderpad, middenbereikactiviteit in het geel-blauwe tegenstanderpad en hoge activiteit in het zwart-witte (contrast) tegenstanderpad.^[7] De locatie van elke kleur in de ruimte genereert een "vaste kleur". Locatie op de vaste en geometrische nabijheid tussen deze locaties weerspiegelen structurele overeenkomsten tussen de waargenomen kleuren. Menselijke smaakrepresentaties zijn punten in een vierdimensionale toestandsruimte, waarbij elke dimensie codeert voor activiteitsnelheden gegenereerd door smaakstimuli in elk type smaakreceptor (zoet, zout, zuur en bitter) en hun gescheiden efferente paden. Wanneer geïmplementeerd in een neuraal netwerk met structurele bronnen, en dus computationele bronnen die even groot zijn als het menselijk brein, genereert de benadering van de psychosemantiek in de staatsruimte een inhoudstheorie voor een groot aantal cognitieve staten. ^[8]

Jerry Fodor en Ernest LePore (1992) brachten een belangrijke uitdaging voor de psychosemantiek van Churchland naar voren. Locatie in een toestandsruimte alleen lijkt onvoldoende om de representatieve inhoud van een staat te herstellen. Churchland legt nooit uit waarom een punt in een driedimensionale toestandsruimte een kleur vertegenwoordigt, in tegenstelling tot andere kwaliteit, objecten of gebeurtenissen die langs drie dimensies variëren. ^[9]. Het verslag van Churchland bereikt dus zijn verklarende kracht door de interpretatie die aan de dimensies wordt opgelegd. Fodor en LePore beweerden dat Churchland nooit heeft gespecificeerd hoe een dimensie de mate van zoutheid gaat vertegenwoordigen, in tegenstelling tot geel-blauwe golflengte-oppositie. Een voor de hand liggend antwoord spreekt de stimuli aan die de "externe" inputs vormen voor het betreffende neurale netwerk. Dan zijn bijvoorbeeld de individuele omstandigheden op neurale representaties van kleuren dat tegengestelde verwerkende neuronen input ontvangen van een specifieke klasse fotoreceptoren. Deze laatste hebben op hun beurt elektromagnetische straling (van een specifiek deel van het zichtbare spectrum) als hun activerende stimuli. Echter,dit beroep op "externe" stimuli als de ultieme individuele omstandigheden voor representatieve inhoud maakt de resulterende benadering tot een versie van informatieve semantiek. Komt deze benadering overeen met andere neurobiologische details?

Het neurobiologische paradigma voor informatieve semantiek is de kenmerkdetector: een of meer neuronen die (i) maximaal reageren op een bepaald type stimulus en (ii) de functie hebben om de aanwezigheid van dat stimulustype aan te geven. Voorbeelden van dergelijke stimulustypen voor visuele kenmerkdetectoren zijn onder meer contrastrijke randen, bewegingsrichting en kleuren. Een favoriete kenmerkdetector onder filosofen is de vermeende vliegdetector in de kikker. Lettvin et al. (1959) identificeerde cellen in het netvlies van de kikker die maximaal reageerden op kleine vormen die over het gezichtsveld bewegen. Het idee dat de activiteit van deze cellen om vliegen te detecteren, berustte op kennis van het dieet van de kikkers. (Bechtel 1998 geeft een nuttige discussie.) Met behulp van experimentele technieken, variërend van eencellige opname tot geavanceerde functionele beeldvorming,neurowetenschappers ontdekten een groot aantal neuronen die maximaal reageren op verschillende complexe stimuli. Het vaststellen van voorwaarde (ii) op een kenmerkdetector is echter veel moeilijker. Zelfs enkele voorbeelden van paradigma's zijn in twijfel getrokken. Het Nobelprijswinnende werk van David Hubel en Torsten Wiesel (1962) dat de receptieve velden van neuronen in gestreepte (visuele) cortex vaststelt, wordt vaak geïnterpreteerd als het onthullen van cellen waarvan de functie randdetectie is. Lehky en Sejnowski (1988) trokken deze interpretatie echter in twijfel. Ze trainden een kunstmatig neuraal netwerk om de driedimensionale vorm en oriëntatie van een object te onderscheiden van het tweedimensionale schaduwpatroon. Hun netwerk bevat veel kenmerken van de visuele neurofysiologie. Knooppunten in het getrainde netwerk bleken maximaal te reageren op randcontrasten,maar leek niet de functie van randdetectie te hebben. (Zie Churchland en Sejnowski 1992 voor een overzicht.)

Kathleen Akins (1996) bood een andere neurofilosofische uitdaging voor de informatieve semantiek en het daarbij behorende kenmerkdetectiezicht van sensorische representatie. We zagen in de vorige paragraaf dat Akins betoogde dat de fysiologie van thermoreceptie in strijd is met drie noodzakelijke voorwaarden voor "veridische" representatie. Vanuit dit feit deed ze twijfels rijzen over het zoeken naar neuronen met kenmerkende detectie om psychosemantica in het algemeen te aarden, ook voor de inhoud van het denken. Menselijke gedachten over vliegen zijn bijvoorbeeld gevoelig voor numeriek onderscheid tussen bepaalde vliegen en de specifieke locaties die ze kunnen bezetten. Maar de uiteinden van kikkervoeding zijn goed gediend zonder een representatiesysteem dat gevoelig is voor dergelijke ontologische aardigheden. Of een vlieg die nu wordt gezien numeriek identiek is aan een vlieg die zojuist is gezien, hoeft en kan misschien niet,figuur in het kenmerkdetectie-repertoire van de kikker. De kritiek van Akins betwijfelde of details van zintuiglijke transductie opgeschaald zullen worden om een adequate verenigde psychosemantiek voor alle concepten te bieden. Het riep ook nieuwe vragen op over de menselijke intentie. Hoe komen we van activiteitspatronen in "narcistische" sensorische receptoren, die niet zijn afgestemd op "objectieve" omgevingskenmerken, maar eerder alleen op de effecten van de stimuli op het geïnnerveerde stuk weefsel, op menselijke ontologieën vol met duurzame objecten met stabiele configuraties van eigenschappen en relaties, typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?De kritiek van Akins betwijfelde of details van zintuiglijke transductie opgeschaald zullen worden om een adequate verenigde psychosemantiek voor alle concepten te bieden. Het riep ook nieuwe vragen op over de menselijke intentie. Hoe komen we van activiteitspatronen in "narcistische" sensorische receptoren, die niet zijn afgestemd op "objectieve" omgevingskenmerken, maar eerder alleen op de effecten van de stimuli op het geïnnerveerde stuk weefsel, op menselijke ontologieën vol met duurzame objecten met stabiele configuraties van eigenschappen en relaties, typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?De kritiek van Akins betwijfelde of details van zintuiglijke transductie opgeschaald zullen worden om een adequate verenigde psychosemantiek voor alle concepten te bieden. Het riep ook nieuwe vragen op over de menselijke intentie. Hoe komen we van activiteitspatronen in "narcistische" sensorische receptoren, die niet zijn afgestemd op "objectieve" omgevingskenmerken, maar eerder alleen op de effecten van de stimuli op het geïnnerveerde stuk weefsel, op menselijke ontologieën vol met duurzame objecten met stabiele configuraties van eigenschappen en relaties, typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?Hoe komen we van activiteitspatronen in "narcistische" sensorische receptoren, die niet zijn afgestemd op "objectieve" omgevingskenmerken, maar eerder alleen op de effecten van de stimuli op het geïnnerveerde stuk weefsel, op menselijke ontologieën vol met duurzame objecten met stabiele configuraties van eigenschappen en relaties, typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?Hoe komen we van activiteitspatronen in "narcistische" sensorische receptoren, die niet zijn afgestemd op "objectieve" omgevingskenmerken, maar eerder alleen op de effecten van de stimuli op het geïnnerveerde stuk weefsel, op menselijke ontologieën vol met duurzame objecten met stabiele configuraties van eigenschappen en relaties, typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?typen en hun tokens (zoals het hierboven beschreven "fly-thought" -voorbeeld onthult), en de rest? En hoe leverde de ontwikkeling van een stabiele, rijke ontologie overlevingsvoordelen op voorouders van mensen?

4. Bewustzijn uitgelegd?

Bewustzijn is in de afgelopen drie decennia opnieuw naar voren gekomen als een onderwerp van onderzoeksfocus in de filosofie van de geest en in de cognitieve en hersenwetenschappen. In plaats van het te negeren, probeerden veel fysici het uit te leggen (Dennett 1991). Hier richten we ons uitsluitend op manieren waarop neurowetenschappelijke ontdekkingen filosofische debatten hebben beïnvloed over de aard van bewustzijn en de relatie ervan met fysieke mechanismen. (Zie links naar andere vermeldingen in deze encyclopedie hieronder in