- Das Kleinhirn ist nicht nur ein Gleichgewichtsorgan, sondern koordiniert Bewegungen flüssig und ist auch an kognitiven Funktionen beteiligt; selbst wenn es fehlt, tritt keine Lähmung auf, aber die Genauigkeit der motorischen, sprachlichen und kognitiven Entwicklung nimmt ab
- Das menschliche Kleinhirn ist eine dicht gepackte Struktur aus Purkinje-Zellen und Körnerzellen, enthält etwa 80 % aller Neuronen des gesamten Gehirns und wuchs in der Evolution der Primaten und des Menschen schneller als das Gesamtgehirn
- Für die Lidschlusskonditionierung bei Wirbeltieren ist das Kleinhirn erforderlich, und sogar eine einzelne Purkinje-Zelle kann das Zeitintervall zwischen Reizen erlernen
- Dysmetrie, Intentionstremor, logische Fehler im Satzbau und Störungen beim Aufmerksamkeitswechsel bei Kleinhirnschäden passen zu der Deutung, dass das Kleinhirn an Messen, Vorhersagen und Vorbereitung beteiligt ist
- Beispiele aus der Elektrorezeption und Echoortung bei Tieren sowie die Verbindungsstruktur zwischen Kleinhirn und Großhirn stützen die Erklärung, dass das Kleinhirn als schnelles Vorwärtsmodell (forward model) Handlungsergebnisse vorhersagt und zuerst Korrektursignale bereitstellt
Die Rolle des Kleinhirns über das Gleichgewicht hinaus
- Das Kleinhirn ist, wie der Name sagt, das „kleine Gehirn“ und eine eigenständige Struktur unterhalb des Großhirns
- Es wird häufig mit Gleichgewicht verbunden, doch bei Patienten mit Kleinhirnerkrankungen zeigen sich weiterreichende Probleme der Bewegungssteuerung
- Beim Führen des Fingers zur Nase oder beim Klatschen schwankt die Bewegung vor und zurück
- Es tritt Nystagmus auf, also ein Zittern der Augen
- Beim Stehen oder Gehen schwanken Betroffene vor und zurück, geraten fast zu Fall und brauchen einen breitbeinigen Gang
- Ein typisches Symptom ist die Unfähigkeit, Stärke und Distanz einer Bewegung richtig anzupassen
- Verminderter Muskeltonus lässt den Körper „schlaff herabhängen“
- Teilbewegungen werden voneinander getrennt, sodass Bewegungen nicht flüssig sind
- Dysmetrie: Distanzen oder Ziele werden falsch eingeschätzt, sodass man überschießt oder zu kurz greift
- Intentionstremor: ein langsames Zittern, das beim Beginn einer Bewegung stärker wird
- Selbst bei Fällen von cerebellar agenesis, also angeborenem Fehlen des Kleinhirns, sind Bewegungen an sich möglich
- Die motorische und sprachliche Entwicklung in der Kindheit verläuft langsamer
- Es treten Ausspracheprobleme, Zittern der Gliedmaßen und leichte bis mittlere intellektuelle Beeinträchtigungen auf
- Es handelt sich nicht um eine Lähmung; es gibt auch Fälle mit selbstständigem Leben und Berufstätigkeit
Warum ist eine so komplexe Struktur nötig?
- Im Kleinhirn gibt es Purkinje-Zellen, große Neuronen, die nur dort vorkommen
- Jede Purkinje-Zelle besitzt jeweils Hunderte Synapsen
- Neuronen im Großhirn haben gewöhnlich weniger Synapsen
- Auch die kleinen Körnerzellen sind ein zentraler Bestandteil des Kleinhirns und kommen in enormer Zahl vor
- Körnerzellen machen mehr als die Hälfte aller Neuronen im menschlichen Gehirn aus
- Das gesamte Kleinhirn enthält etwa 80 % der Neuronen des menschlichen Gehirns
- Die Größe des Kleinhirns nahm im Verlauf der Primatenevolution und der menschlichen Vorgeschichte schneller zu als die Gesamtgröße des Gehirns
- Menschenaffen haben im Vergleich zu Affen größere Frontallappen und ein größeres Kleinhirn
- Neandertaler hatten ein größeres Gehirn als moderne Menschen, aber ein kleineres Kleinhirn
- Moderne Menschen haben ein deutlich größeres Kleinhirn als Cro-Magnon-Menschen vor etwa 50.000 Jahren, während die Großhirnhemisphären relativ kleiner sind
Konditionierung und Lernen einzelner Neuronen
- Konditionierung ist eine niedrigstufige Form des Lernens, etwa wenn ein Hund Speichelfluss mit dem Klang einer Glocke und Futter verknüpft
- Selbst die Meeresschnecke Aplysia mit 20.000 Neuronen ist zu Konditionierung fähig
- Auch Einzeller wie der Schleimpilz Physarum können darauf „trainiert“ werden, schädliche Abschnitte zu überqueren, um Nahrung zu erreichen
- Das Lernen konditionierter Reaktionen bei Wirbeltieren ist stark im Kleinhirn lokalisiert
- Lidschlusskonditionierung, bei der ein Luftstoß ins Auge mit einem neutralen Reiz verknüpft wird, ist ein Standardexperiment
- Wird das Kleinhirn eines Tieres geschädigt, verschwindet die Lidschlusskonditionierung
- Auch Menschen mit Kleinhirnschäden zeigen keine Lidschlusskonditionierung
- 2007 isolierte ein schwedisches Forschungsteam in einem Experiment mit dezererbrierten Frettchen die Reaktionen von Purkinje-Zellen
- Eine Stimulation der climbing fiber wirkt wie ein unkonditionierter Reiz und unterdrückt das Feuern der Purkinje-Zelle vorübergehend
- Eine Stimulation der mossy fiber allein erzeugt diese Unterdrückung nicht
- Wenn mossy fiber wiederholt kurz vor der climbing fiber stimuliert werden, „lernt“ die Purkinje-Zelle, ihr Feuern schon durch die mossy-fiber-Stimulation allein zu unterdrücken
- Dieses Ergebnis zeigt, dass zumindest ein Teil des Lernens innerhalb einzelner Neuronen stattfindet
- Das passt nicht zu Erklärungen, die Lernen primär über Long-term potentiation und die Verstärkung von Synapsen zwischen Neuronen erklären
- Der Simulationsaufwand für das Gehirn könnte höher sein als bei Connectionism, das biologische Neuronen wie einfache Knoten künstlicher neuronaler Netze behandelt
- Wenn Lernen in einem einzelnen Neuron stattfindet, müsste auch das Engramm als physische Veränderung, die neu gelernte Information repräsentiert, innerhalb dieses Neurons liegen
Purkinje-Zellen lernen Zeit und Menge
- Purkinje-Zellen können auch das Zeitintervall zwischen einem konditionierten und einem unkonditionierten Reiz lernen
- Wenn sich der Abstand zwischen beiden Reizen ändert, passen Purkinje-Zellen auch den Zeitpunkt an, zu dem sie ihr Feuern einstellen
- Wenn zum Beispiel gelernt wird, dass ein unangenehmer Reiz 50 ms nach einem neutralen Reiz kommt, wartet die Zelle ungefähr so lange und stellt dann ihr Feuern ein
- Dieses Phänomen deutet darauf hin, dass Purkinje-Zellen intern Zahlen, Mengen und Zeit repräsentieren können
- Die Dysmetrie bei Kleinhirnschäden lässt sich aus dieser Perspektive gut verstehen
- Wenn Distanz oder Geschwindigkeit einer Bewegung nicht geschätzt werden können, wird das Ziel über- oder unterschritten
- Ein Intentionstremor kann daraus entstehen, dass nach einer zu starken Anfangsbewegung auch die Korrekturbewegung wieder überschießt und so ein Zittern in die Gegenrichtung entsteht
- Nystagmus könnte auf dieselbe Weise in den Augenmuskeln entstehen
- Auch kognitive Symptome wurden als „Dysmetrie des Denkens“ interpretiert
- Kleinhirnpatienten haben Schwierigkeiten bei Tower of Hanoi, räumlichem Schlussfolgern und Aufgaben der Exekutivfunktion
- Abschätzen, wie viel Zeit benötigt wird, Teilaufgaben mit dem Ganzen zu verknüpfen oder räumliche Beziehungen zwischen Objekten zu verstehen, könnte mit mentalem Messen zusammenhängen
- Kleinhirnpatienten können grammatisch korrekte Sätze bilden, aber die logische Verbindung zwischen Teilsätzen kann unpassend werden
- Konjunktionen wie „but“, „although“, „because“ und „if“ drücken logische Beziehungen zwischen Teilsätzen aus
- Wenn wie in „It’s a big job, but it’s not easy“ nach „but“ ein Inhalt folgt, der den ersten Teilsatz eher verstärkt, wird die erwartete logische Beziehung gebrochen
- Das Kleinhirn ist nicht das einzige Organ des Messens
- Visuelle Areale messen räumliche Distanzen
- Auditorische Areale messen Tonhöhe und Rhythmus
- Mehrere Bereiche des Kortex sind an Kopfrechnen beteiligt
- Dennoch arbeiten auch im Kleinhirn Funktionen, die mit Messen zusammenhängen
Das Kleinhirn als Instanz für Vorhersage und Vorbereitung
- Es gibt auch Theorien, die die Funktion des Kleinhirns als Vorhersage oder Vorbereitung verstehen
- Konditionierung ist Lernen, bei dem nach einem Reiz ein anderer Reiz erwartet und schon im Voraus darauf reagiert wird
- Flüssige Bewegung ist nur möglich, wenn mehrere Teilbewegungen nacheinander vorbereitet werden; müsste man bei jedem Schritt anhalten und nachdenken, wäre die Bewegung abgehackt
- Ein von Gordon Holmes 1939 zitierter Patient mit Kleinhirnschaden sagte, er müsse über jede Bewegung des betroffenen Arms nachdenken und beim Drehen des Körpers vollständig anhalten, bevor er neu beginnen könne
- Kleinhirnschäden lassen sich als Versagen der automatischen Vorbereitung des nächsten Schritts verstehen, bevor der vorherige abgeschlossen ist
- Auch beim Wechsel der Aufmerksamkeit zeigt sich die Rolle des Kleinhirns
- Patienten mit Kleinhirnschäden sind beeinträchtigt, wenn sie den Aufmerksamkeitsfokus zwischen einer visuellen und einer auditiven Hinweisaufgabe wechseln sollen
- Die Leistung bei ähnlichen Aufgaben ohne nötigen Fokuswechsel bleibt erhalten
- Bei Patienten mit Läsionen außerhalb des Kleinhirns zeigte sich dieses Problem beim Aufgabenwechsel nicht
- Wird das Kleinhirn bei Tieren experimentell stimuliert, reagieren sie anschließend empfindlicher auf sensorische Reize
- Das passt zu der Deutung, dass das Kleinhirn hilft, „auf Aufmerksamkeit vorbereitet“ zu sein
- Purkinje-Zellen sind auch an vorbereitender motorischer Anpassung beteiligt, etwa wenn die Greifkraft schon im Voraus verändert wird, weil sich ein Objekt bewegen dürfte
Das Kleinhirn als Vorwärtsmodell
- Das Kleinhirn kann als Vorwärtsmodell verstanden werden, das die Folgen einer Handlung im Voraus berechnet
- Es erhält eine Efference copy des vom motorischen Kortex erzeugten Bewegungsbefehls
- Mithilfe dieses Modells sagt es sensorische Folgen voraus
- Vorhersage und reale Daten werden verglichen, um Fehler zu korrigieren
- Schnelle, unbewusste sensomotorische Vorhersage- und Lernpfade sind auf das Kleinhirn beschränkt
- Langsamere Pfade umfassen gemeinsam Kleinhirn und Großhirn
- Bewusste sensorische Wahrnehmung braucht mehrere hundert ms und ist für die Feinabstimmung von Bewegungen in Echtzeit zu langsam
- Ohne Feedback würden Bewegungen grob und abgehackt; das Kleinhirn könnte daher ein prädiktives Weltmodell bereitstellen, das schneller arbeitet als die Sinnesverarbeitung
Aktive Sensorik und das Kleinhirn bei anderen Tieren
- Alle Wirbeltiere besitzen ein Kleinhirn
- Selbst wenn bei einem Dornhai das Kleinhirn entfernt wird, kann er noch schwimmen, zögert aber, schätzt Drehungen falsch ein und stößt gegen die Wände des Beckens
- Bei Fischen mit Elektroortung ist das Kleinhirn besonders groß
- Peters’ Rüsselfisch Gnathonemus petersii erkundet Hindernisse mit elektrischen Sensorrezeptoren über den ganzen Körper
- Die Purkinje-Zellen im Kleinhirn dieses Fisches reagieren empfindlich auf bestimmte Zieldistanzen und Geschwindigkeiten
- Auch Kloakentiere wie das Schnabeltier haben ein ungewöhnlich großes Kleinhirn
- Das Schnabeltier erkennt Beute unter Wasser über Elektrorezeption im Schnabel
- Auch bei Meeressäugern ist eine Vergrößerung des Kleinhirns auffällig
- Wale, Delfine, Robben und Seelöwen haben ein großes Kleinhirn
- Besonders ausgeprägt ist dies bei Bartenwalen
- Das Kleinhirn von Meeressäugern wird für Echoortung genutzt
- Auch echolokalisierende Fledermäuse nutzen das Kleinhirn zur Navigation, doch sein Anteil am Gesamtgehirn ist kleiner
- Bei mehreren Säugetieren sind große Bereiche des Kleinhirns der sensorischen und motorischen Verarbeitung von Körperteilen gewidmet, die zur Erkundung und Feinmanipulation dienen
- die Schnauze von Nagetieren
- die Hand von Primaten
- die Schwanzspitze baumbewohnender Affen
- Elektrorezeption und Echoortung gehören zu active sensory systems
- Das Tier sendet elektrische oder akustische Signale aus
- Es registriert die Muster, in denen diese Signale durch Objekte in der Umgebung gestört werden
- Stärke, Richtung und Zeitpunkt des Signals kann das Tier selbst steuern
- Diese Beispiele stützen die Deutung, dass das Kleinhirn nicht nur ein Organ der Motorik ist, sondern auch an räumlicher Modellierung und Vorhersage der Umwelt beteiligt ist
Struktur des Kleinhirns und Verbindungen zum Großhirn
- Wenn man das Kleinhirn nach Funktion und funktioneller Konnektivität kartiert, zeigt sich fast eine Eins-zu-eins-Entsprechung zum Großhirn
- Auch Sprachareale entsprechen sich im Großhirn und Kleinhirn jeweils in der gegenüberliegenden Hemisphäre
- Die Sprachfunktion der linken Großhirnhemisphäre entspricht der rechten Kleinhirnhemisphäre
- Bereiche des Kortex ohne Entsprechung im Kleinhirn sind nur der auditorische und der visuelle Kortex
- Da Hören und Sehen passive Sinne sind, passt dies zu der möglichen Verbindung zwischen aktiver Sensorik und Kleinhirn
- Das Kleinhirn besitzt eine sich wiederholende, fast kristallartige Struktur
- Es ist in mehrere identische parallele Module gegliedert
- Der wichtigste feedforward-Pfad verläuft von Eingangsneuronen → mossy fiber → Körnerzellen → parallel fiber → Purkinje-Zellen → Ausgang
- Hinzu kommen mehrere inhibitorische Feedback-Schleifen
- Diese zentrale feedforward-Kette ist ein Kandidat für ein schnelles Vorwärtsmodell, das Verhalten steuert, bevor sensorische Verarbeitung bewusste Wahrnehmung erzeugt
- Benachbarte Neuronenfelder im Kleinhirn arbeiten wie voneinander unabhängige Module und haben nur wenige Verbindungen zu anderen Modulen
- Im Kortex unterscheidet sich die Zellzusammensetzung zwischen Arealen stark, und es gibt viele rekursive Schleifen und Querverbindungen
- Das Kleinhirn ähnelt eher einer Struktur, in die Information hineingeht und über Purkinje-Zellen wieder hinausläuft
- Kleinhirnmodule bilden Schleifen mit verschiedenen Bereichen des Großhirns
- Die Schleife mit dem Parietallappen ist an visuomotorischer Koordination beim Greifen beteiligt
- Die Schleife mit dem okulomotorischen Kortex ist an der Steuerung von Augenbewegungen beteiligt
- Die Schleife mit dem präfrontalen Kortex ist an Aufmerksamkeits- und Arbeitsgedächtniskontrolle, dem Lernen der Furchtextinktion, der mentalen Vorbereitung auf unmittelbar bevorstehende Handlungen und am prozeduralen Lernen beteiligt
Eine andere Perspektive auf Intelligenz
- Das Bild, wonach „höhere“ Intelligenz nur im Kortex, besonders im Frontallappen, sitzt, trifft nicht zu
- Der moderne Homo sapiens zeichnet sich ebenso sehr durch ein großes Kleinhirn wie durch große Frontallappen aus
- Auch die phonological loop, also innere Sprache oder imaginierter Sprachklang, verläuft gemeinsam über Großhirn und Kleinhirn
- Sprache ist Bewegung, und auch vorgestellte Sprache ist simulierte Bewegung
- Viele Verhaltensweisen haben eine kleinhirnbezogene Komponente
- Einige Neurowissenschaftler nennen dies die cerebellar transform
- Das Kleinhirn koordiniert grundlegende Fähigkeiten des Großhirns wie sensorische Wahrnehmung, Bewegung und Verstehen flüssig und sorgt für reibungslose Übergänge
- Das Kleinhirn reguliert Geschwindigkeit, Rhythmus und Kontextangemessenheit
- Bei Schäden sind grundlegende Verhaltensweisen weiterhin möglich, wirken aber unbeholfen und unverhältnismäßig
- Diese Sichtweise passt auch zu embodied cognition, wonach sensomotorische und kognitive Funktionen auf einem Kontinuum liegen
- Für KI, besonders in Robotik und Regelungstechnik, könnte ein Ansatz nützlich sein, der ein schnelles feedforward-Vorhersagemodell für Verhalten in Echtzeit mit langsameren Pfaden für Training und Aktualisierung kombiniert
1 Kommentare
Hacker-News-Meinungen
Was diesen Artikel besonders interessant macht: Die Punkte, die der Autor dem Kleinhirn zuschreibt, decken sich fast genau mit der Liste der Dinge, die ich auf merkwürdige Weise schlecht kann.
Meine Koordination ist nicht gut und ein Intentionstremor ist deutlich zu sehen; außerdem bin ich schwach darin, die Abhängigkeitsreihenfolge von Projekten, Besorgungen und Hausarbeiten festzulegen, sodass ich selbst ziemlich einfache Teilaufgaben aufschreiben muss, sonst gerate ich in eine Yak-Shaving-Schleife.
Wenn ich in Verlegenheit gerate, geraten Flexionen oder die Satzreihenfolge beim Sprechen auf eigentümliche Weise durcheinander, und auch beim Schreiben arbeite ich eher bottom-up: Ich bilde erst Teilsätze und verschiebe sie dann, um Sätze zusammenzusetzen.
Es beeinträchtigt mein Leben nicht stark, aber ich frage mich, ob all diese Dinge eine gemeinsame Grundlage in einer schwachen Kleinhirnfunktion haben könnten.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3677555/
Zum Beispiel ist der präfrontale Kortex stark an der Handlungsplanung einschließlich Bewegungen beteiligt, und die Basalganglien spielen eine große Rolle bei flüssigen Bewegungen und der Unterdrückung von Zittern.
Probleme im Dopaminsystem wirken sich ebenfalls auf Dinge wie Planung (ADHS) oder Zittern (Parkinson) aus.
Wenn verschiedene Teile des Gehirns um Ressourcen konkurrieren müssen und man bedenkt, was das Kleinhirn tut, könnte ein weniger entwickeltes Kleinhirn sogar den Vorteil haben, Ressourcen für Gehirnareale freizugeben, die in dieser Zeit wichtiger sind.
Ein hervorragender Artikel.
Ich hatte nie richtig darüber nachgedacht, wie nützlich Körperbewegungen in der Neurowissenschaft als Debugging-Schicht sein können.
Wenn man beim Ausführen einer Aufgabe Gang, Zittern, Geschwindigkeit, Genauigkeit usw. beobachtet, kann man tiefer verstehen, wie Kognition bei nicht-motorischen Aufgaben funktioniert.
Letztlich fühlt es sich so an, als wäre Kognition auch nur Bewegung, nur nicht auf einer physischen, sondern auf einer konzeptuellen Ebene.
Wir werfen Ideen in den Ring, kauen sie durch und verfeinern sie, bevor wir sie in die Praxis überführen oder als nutzlos verwerfen.
Zumindest die sprachlichen Metaphern, die wir für Ideen und Abstraktionen verwenden, sind höchstens ein oder zwei Schritte davon entfernt, dass Hände etwas bewegen oder neu anordnen.
Es hat mich viel über Bewegungsstörungen nachdenken lassen, die Lage der Betroffenen besser verstehen lassen und dazu gebracht, bestehende Vorurteile zu hinterfragen.
https://www.youtube.com/watch?v=FFki8FtaByw
Meine Schwester, die Choreografin ist, hatte die interessante Ansicht, dass Bewegung, insbesondere grundlegende Bewegungen wie Krabbeln, als Therapie eingesetzt werden kann.
Anfangs wirkte das auf mich wie Pseudowissenschaft, aber später las ich einen Artikel, dem zufolge es dafür eine gewisse medizinische Grundlage gibt.
Die Passage, dass „das Kleinhirn Ansätze in der künstlichen Intelligenz inspirieren könnte, insbesondere in Robotik oder Regelungstechnik“, ist in der Regelungstechnik tatsächlich schon recht verbreitet.
Bei beinbehafteten Robotern ist die dominierende Regelungsmethode Model Predictive Control (MPC), bei der ein Vorhersagemodell explizit verwendet wird, um die optimalen Eingaben für die Aktuatoren zu bestimmen.
Es gibt auch Menschen ohne Kleinhirn, und in diesem Fall hat das Auswirkungen auf Denken und Emotionen.
https://www.npr.org/sections/health-shots/2015/03/16/3927897...
https://www.youtube.com/watch?v=rjWZJQyykeM
Für einen Laien, der viel Neurowissenschaft gelesen hat, war das ein hervorragender Artikel mit genau dem richtigen Schwierigkeitsgrad.
Allerdings verstehe ich zwar die Stelle, dass „für eine Gehirnsimulation möglicherweise viel mehr Rechenressourcen nötig sind als im konnektionistischen Paradigma, das ein biologisches Neuron wie ein Neuron in einem neuronalen Netz behandelt“, aber sie wirkt wie ein unnötiger Umweg, um ein anderes KI-Lager abzuwerten.
Konnektionismus ist keine Sekte oder Institution, sondern ein Paradigma, das den Nutzen großer Netzwerke betont, in denen kleine Komponenten miteinander verbunden sind.
Jemand, der sich selbst als Konnektionist bezeichnet, könnte zurückweichen und sagen: „Gut, dann beziehen wir eben das Netzwerk der Gehirnzellen und die kleineren intrazellulären Netzwerke mit ein“, und darauf scheint es nicht wirklich eine Entgegnung zu geben.
Beim Konnektionismus ging es nie darum, biologische neuronale Netze oder andere anatomische Strukturen eins zu eins zu simulieren, und darum geht es auch heute nicht.
Der Kern liegt darin, Netzwerke und emergente Phänomene stärker zu betonen als isolierte Einzelteile, etwa ein „Großmutter-Neuron“, oder eine strikte funktionale Lokalisation.
Auf der Ebene der Informationsverarbeitung richtet sich der Gegensatz gegen Klassizismus bzw. Symbolismus, die Kognition als atomare, modulare Symbolmanipulation erklären wollen.
Der ganze Artikel war in einem guten Geist geschrieben, aber an dieser Stelle geriet der Fluss ins Stocken.
Unsere Modelle werden lediglich aktualisiert, damit sie nützlicher werden, und jede Ingenieurdisziplin baut Modelle der Realität.
Ich frage mich, wer hier mit Konnektionisten gemeint ist und ob das nicht wie ein Etikett für ein „sie“ verwendet wird, vor dem allgemeine Leser Angst haben sollen.
Es ist gut möglich, dass die Einheiten, die wir derzeit verwenden, zu abstrakt sind, aber das heißt nicht, dass das Paradigma selbst falsch ist.
Als Software Engineer, der Assistenzarzt in der Neurochirurgie war, habe ich intuitiv das Gefühl, dass das Kleinhirn so etwas wie das FPGA des Gehirns ist.
Das Großhirn ist extrem komplex und gut bei neuen Aufgaben, kostet aber viel Zeit und Energie.
Das Kleinhirn dagegen ist darauf spezialisiert, häufig genutzte Aufgaben so zu codieren, dass sie schnell und effizient ausgeführt werden können; ein großer Teil des motorischen Lernens besteht tatsächlich darin, das Kleinhirn richtig zu verdrahten.
Deshalb kann es zu interessanten Formen von Amnesie kommen, bei denen jemand eine Fähigkeit erlernen kann, sich aber nicht daran erinnert, diese Fähigkeit gelernt zu haben.
Das heißt, jemand könnte glauben, nie einen Basketballkorb oder Ball gesehen zu haben, und trotzdem mühelos einen Layup, Dunk oder Dreipunktewurf ausführen.
Ich erinnerte mich nicht genug, um Arbeitsabläufe erklären zu können, aber weil es wiederkehrende Tätigkeiten waren, steckten sie noch in Intuition oder Muskelgedächtnis, sodass ich sie ausführen konnte, ohne zu wissen, warum.
Ich war Supervisor in einem sehr kompetitiven Unternehmen, und es gab Leute, die meinen Posten wollten; deshalb war es während der Rezession schwierig, meine Beeinträchtigung offenzulegen.
Ich versuchte, die Verletzung zu verbergen und mich zu erholen, und die Leute schrieben gelegentliche Vergesslichkeit dem Stress und den vielen Partys zu, die damals alle erlebten.
Eine meiner Erholungsstrategien war, die konkreten Handlungen aufzuschreiben, die ich instinktiv ausführte, und dann darüber nachzudenken, warum ich sie tat, um mein mentales Modell wieder aufzubauen.
Menschen, die ich früher selbst geschult hatte, brachten mir die Techniken wieder bei; so konnte ich das Arbeitsmodell neu lernen und mit der instinktiven Verdrahtung verbinden.
Ich erreichte nie wieder ganz mein früheres Leistungsniveau, aber zu lernen, den Unterschied zwischen intuitivem und bewusstem Gedächtnis zu nutzen, hat mir später an vielen Stellen geholfen.
Wenn man bedenkt, dass beim Menschenaffen die Größenzunahme des Kleinhirns schneller verlief als die des ohnehin schon vergrößerten Gehirns, frage ich mich, ob soziale Reaktionen, Impulse und komplexe Bedürfnisse dieses FPGA zur Optimierung mitnutzen.
Es wirkt, als würde das Großhirn trainieren und das Kleinhirn und andere Strukturen bewerten.
Mein Gesamteindruck von diesem Text ist, dass die Behauptungen wahrscheinlich übermäßig selbstsicher sind.
Er ist interessant, aber es fühlt sich so an, als würden aus einigen Ergebnissen große Aussagen darüber abgeleitet, wie das Kleinhirn an der gesamten Kognition beteiligt ist; in diesem Bereich sollte man im Allgemeinen sehr viel bescheidener sein.
Einfache, apodiktische Aussagen werden später oft von unzähligen Einschränkungen und unerklärten Verhaltensweisen überdeckt.
Tatsächlich wissen wir nicht wirklich, was vor sich geht.
Wenn jemand nur die „richtigen“ Studien und die „richtigen“ Leute auswählt, kann man praktisch zu jeder Behauptung eine ebenso starke Gegenbehauptung und plausibel wirkende Evidenz finden.
Das, was wir Neurowissenschaft nennen, ist noch eher in einer vornewtonschen Ära.
Ein interessanter Artikel, aber man sollte wohl die Stellen herausfiltern, an denen der Autor aus den Studien extrapoliert.
HN-Leser dürften auch das Economist-Weihnachtsspecial mögen, das ich vor einiger Zeit über den Teenager Ethan geschrieben habe, der ohne Kleinhirn geboren wurde.
https://www.economist.com/christmas-specials/2018/12/18/the-...
Eine interessante Perspektive.
Ich stimme zu, dass der Fortschritt in der Neurowissenschaft langsamer ist als in der KI, aber wichtig ist, dass das Verständnis des Gehirns ein grundlegend anderes Problem ist als der Bau intelligenter Maschinen.
Das menschliche Gehirn ist ein extrem komplexes System aus Milliarden miteinander verbundener Neuronen, und bis wir seine Funktionsweise vollständig verstehen, ist es noch ein weiter Weg.
KI dagegen wird so entworfen, dass sie bestimmte Probleme effizient löst, und sie kann technisch so gebaut werden, dass sie einige Aspekte menschlicher Kognition nachahmt, ohne dass man die zugrunde liegenden Mechanismen zwingend verstehen muss.
Eines Tages könnte KI zwar dabei helfen, das Gehirn besser zu verstehen, doch Fortschritte in der Neurowissenschaft beim Verständnis dessen, wie das Gehirn Informationen verarbeitet, lernt und Entscheidungen trifft, werden weiterhin wichtig sein, um ausgefeiltere und menschenähnlichere KI zu entwickeln.
Der Überblick über das Kleinhirn am Anfang des Textes hat mir ziemlich gut gefallen, ebenso die Erklärung, dass das Kleinhirn der Ort unbewussten Lernens ist.
Danach geht es aber schnell in schwache Spekulation über.
Das gilt für den Sprung von „Purkinje-Zellen lernen individuell, andere Zellen aber nicht“ zu „neuronale Konnektivität allein reicht nicht aus, um Gehirnaktivität zu simulieren“, und man muss auch berücksichtigen, dass höhere geistige Aktivitäten auch ohne Kleinhirn existieren.
Nur weil Purkinje-Zellen Reaktionszeiten abstimmen können, wird nahegelegt, das Kleinhirn könne das Zentrum der Messung sein; später scheint das dann sogar auf den Ort von Erwartungen und Sinneswahrnehmungen ausgeweitet zu werden.
Das Kleinhirn ist schon für sich genommen interessant genug; es wirkt nicht nötig, gleich bis zu „Intelligenz neu denken“ zu gehen.
Zumindest ein Teil des Lernens scheint innerhalb einzelner Neuronen stattzufinden.
Das sind schlechte Nachrichten für Leute, die das Gehirn digital simulieren wollen, denn es bedeutet, dass man viel mehr relevante Faktoren simulieren muss als im konnektionistischen Paradigma, das ein biologisches Neuron wie ein einzelnes „Neuron“ in einem neuronalen Netz behandelt.
Ich erinnere mich, vor fast zehn Jahren im NPR-Radio gehört zu haben, dass Forschende Grund zu der Annahme hatten, dass es viel mehr Verarbeitung innerhalb von Synapsen gibt.