2 Vrijheid

...

2.1 Principes

Het onderzoek naar het menselijk denkvermogen kunnen we op verschillende manieren benaderden. In afbeelding 2 worden een beperkt aantal theorieën weergegeven. De vraag is welke principes geschikt zijn als basis voor een gedragstheorie.

Afbeelding 2: The free-energy principle and other theories.

Onderzoekers beschrijven vaak de werking van ons brein aan de hand van de levensduur van waarnemingen en herinneringen, zoals het korte- en langetermijngeheugen. Daarnaast belichten ze de specifieke locatie van deze processen in het brein, bijvoorbeeld in de hippocampus of amygdala. deze benaderingen beantwoorden echter niet de kernvraag: wat onthouden we precies en waarom? In welke eenheden, beelden en termen bewaren we informatie, en hoe combineren we deze tot een enkelvoudige beslissing?

De vraag wat we denken is afhankelijk van de situatie. Een visser denkt aan andere zaken dan een bergbeklimmer, simpelweg omdat hun doelen en situaties verschillen. Door de enorme diversiteit lijkt het aantal situaties en doelen te groot om er vat op te krijgen. Toch is dit schijn. Door te kijken naar de onderliggende principes kunnen we wel degelijk afleiden hoe ons brein eenvoud en samenhang ontdekt in deze verscheidenheid. Wetenschappers hebben al verschillende principes voorgesteld, maar ze zijn het nog niet eens over de fundamentele basisprincipes. Twee principes vallen op, omdat ze zich richten van de vraag wat we onthouden.

Het eerste principe is het Free Energy Principle van Andy Clark. Dit beschrijft voorspelling en foutcorrectie als bovenliggende principes van het brein.^2-1Whatever Next? Predictive Brains, Situated Agents, and the Future of Cognitive Science. Andy Clark 2013 Behavioural and Brain Sciences Het brein minimaliseert de eigen voorspellingsfouten door de zintuiglijke indrukken met verwachtingen te laten overeenkomen. Een theekopje in één keer oppakken zonder te morsen bijvoorbeeld. Deze voorspelling is voor het brein een eenheid die wel of niet uitkomt. Leren is hierbij het voorspellen dat een handeling uitkomt. Om te leren heeft het brein een doel nodig – het vastpakken van het theekopje –, zintuigen om het theekopje waar te nemen en een route om dit doel te bereiken – beweeg de linkerhand naar voren. Het brein past de verwachtingen aan de waarnemingen aan en de waarnemingen aan de verwachtingen. Het brein structureert de werkelijkheid zo dat de voorspellingen uitkomen, zowel in de realiteit (materieel) als in het bewustzijn (mentaal). Een voorspelling is gericht op het bereiken van een doel.

Fouten zijn voorspellingen van het brein die niet uitkomen. De foutkans is een inschatting op basis van een persoonlijke overtuiging, een eigen opvatting. In de wiskunde noemen we deze foutkans de Bayesiaanse methode voor bewijsvoering en omgang met onzekerheid. Het brein minimaliseert de negatieve uitkomsten zoals verrassingen, voorspellingsfouten of verwachte kosten. Deze voorspellingen zijn persoonlijk en staan los van de objectieve waarheid.

Het twee principe beantwoordt de vraag in welke eenheden we denken. Joe Tsien beschrijft het principe om eenheden te maken als een groep zenuwcellen (klieks) zich richten op het uitvoeren van een basistaak zoals het herkennen van voedsel, vrienden en vijanden.^2-2Joe Z. Tsien el al Brain Computation Is Organized via Power-of-Two-Based Permutation Logic http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fnsys.2016.00095/full Meerdere eenheden vormen een bouwblok om specifieke invoer om te zetten naar een algemene uitvoer.^2-3Tsien, J. Z. (2015b). Principles of intelligence: on evolutionary logic of the brain. Front. Syst. Neurosci. 9:186. doi: 10.3389/fnsys.2015.00186 Hoe complexer de gedachte, hoe meer bouwblokken mee doen. Dit staat bekend onder de naam «Theorie van Connectiviteit». Het beschrijft het fundamentele principe hoe miljarden zenuwcellen kennis categoriseren en generaliseren en op basis daarvan beslissingen nemen.

We generaliseren door de doorslaggevende kenmerken in een hiërarchie te plaatsen. Elke categorie vat de onderliggende categorieën samen. Bijvoorbeeld, een boom kent een stam, takken en bladeren. We onthouden deze gelijke kenmerken één keer en plaatsen het in een categorie bomen. Boven de categorie bomen ligt de categorie bos, meerdere bomen. We ontlasten hiermee ons geheugen, omdat we minder kenmerken hoeven te onthouden. Elke boom heeft een stam, takken en bladeren. Kent een plant alleen takken en bladeren dan is het een struik. Volgens de laatste algemeen aanvaarde inzichten is de hersenschors inderdaad hiërarchisch georganiseerd.^2-4Canonical Microcircuits for Predictive Coding 2012 Andre M. Bastos, W. Martin Usrey, Rick A. Adams, George R. Mangun, Pascal Fries, and Karl J. Friston

Naast de twee principes die uitleggen wat we onthouden, beantwoordt een derde principe de vraag hoe we onze weg vinden in de routes naar een doel en de algemene denkblokken. Dit principe is afgeleid van de ontdekking van plaats- en rastercellen in de hersenen van dieren en mensen. Beide celtypes leggen onze positie op aarde vast. In bijvoorbeeld een zoektocht naar voedsel laat elke positie in een ruimte een uniek patroon in deze cellen zien. We maken met de plaats- en rastercellen een kaart van de omgeving, slaan die op en activeren die tijdens latere bezoeken. We navigeren niet alleen door geografische ruimten, maar ook maar ook relaties tussen voorwerpen en ervaringen.^2-5Jacob L.S. Bellmund, Peter Gärdenfors, Edvard I. Moser, Christian F. Doeller (2018) Navigating Cognition: Spatial Codes for Human Thinking We maken een coördinatensysteem om alle gedachten te rangschikken. Onze hersenen slaan deze kenniskaart op, zowel voor echte ruimtes als denkbeeldige ruimtes. In een kennisruimte ordenen we onze ervaringen zoals we doen op een landkaart. Elke eigenschap krijgt een eigen plaats in de kennisruimte. We delen onze familie en vrienden bijvoorbeeld in naar lengte, humor of inkomen. Afhankelijk van de belangrijkheid van een eigenschap slaan we deze mensen in ons hoofd dichter bij elkaar of verder van elkaar vandaan op.

Deze navigatie is vooral handig bij nieuwe voorwerpen en situaties. Door de kenniskaarten kunnen we vooruitlopen op vergelijkbare voorwerpen en situaties. Als we weten dat een hond bijt, dan blijven we uit de buurt.^2-6In Nederland worden elk jaar zo’n 150.000 mensen door een hond gebeten. Een Indiër loopt met een grote boog om een olifant heen. In het algemeen plaatsen we nieuwe situaties in een bekende kennisruimte en hieruit leiden af hoe we ons moeten gedragen.

Voor het brein is leren is het minimaliseren van de voorspellingsfouten, het maken van denkblokken om de wereld te begrijpen en snel navigeren door kennisruimte. Of zoals Dr. Tsien zegt “Intelligentie gaat in de kern over het omgaan met onzekerheden en oneindige mogelijkheden”.^2-7Xie K, Fox GE, Liu J, Lyu C, Lee JC, Kuang H, Jacobs S, Li M, Liu T, Song S and Tsien JZ (2016) Brain Computation Is Organized via Power-of-Two-Based Permutation Logic. Front. Syst. Neurosci. 10:95. doi: 10.3389/fnsys.2016.00095 Het nut van het brein is de onzekerheden terug te brengen en een keuze te maken uit de vele alternatieven die er zijn. Leren maakt de keuzes in de toekomst doeltreffender en doelmatiger, zodat we het doel met minder inspanning kunnen bereiken.