Kirjoitukset avainsanalla myytit

"Ajatus kymmenen prosentin aivotehosta on myytti, jolla ei ole mitään yhteyttä todellisuuteen", väittää uusimman Tiede-lehden (12/17) pääkirjoitus Epäile vain. No minähän epäilen, tätäkin.

Elämänhallintakonsulttien ja työelämävalmentajien kauppaamilla kikoilla, joiden väitetään moninkertaistavan aivojen hyötyteho, ei tietenkään ole yhteyttä todellisuuteen.

Mutta yhdessä kiinnostavassa mielessä väite heikosta aivotehosta on yhteydessä todellisuuteen, ja sen tutkiminen opettaa fysiikkaa ja biologiaa.

Nimittäin aivot ovat sähköllä toimiva kone. Ja jokaisen koneen tavoin aivoillakin on rajallinen hyötysuhteensa: syötetystä energiasta vain murto-osa valjastuu hyötykäyttöön eli koneen varsinaiseen käyttötarkoitukseen. Loppu menee hukkaan, viime kädessä lämmöksi. Se on lämpöliikkeen fysiikkaa, jonka edessä nokkelimmankin konsultin on taivuttava.

Aivojen tehtävä on liike: ne lähettävät hermostoa pitkin sähkeitä, jotka saavat lihaksemme työskentelemään. Vedenpohjaan kiinnittyvä merieläin syö ensitöikseen omat aivonsa, koska ne käyvät paikalleen asettuvalle eläimelle turhaksi. Ajattelunkin perimmäinen tarkoitus on liike, lyhemmällä tai pidemmällä viiveellä. Voit lukea tätä täysin paikallasi, mutta lukeminen vaikuttaa siihen miten liikutat suuta ja raajojasi kun keskustelet aiheesta tunteja, päiviä tai jopa vuosia myöhemmin.

Joidenkin arvioiden mukaan sähkeet voivat kulkea hermosoluissa jopa 80% hyötysuhteella. Tiedonsiirto on kuitenkin vain yksi osa aivotoimintaa, joten hermoimpulssien kulku antaa aivojen hyötyteholle ainoastaan ylärajan. Jokainen toiminto tai vaihe voi pelkästään laskea kokonaishyötysuhdetta, sillä hyötysuhdetta kasvattava osa olisi lämpöfysiikan toista pääsääntöä rikkova ikiliikkuja.

Koneen toimintaketjun joka vaiheessa menee hukkaan oma osuutensa, mikä kertautuu yhä pienemmäksi kokonaishyötysuhteeksi. Hyötysuhde on sitä pienempi, mitä useampia ja monimutkaisempia tehtäviä koneen täytyy toteuttaa. Jos sähkön tuotannon hyötysuhde on 40%, sähkön siirron hyötysuhde 80% ja sähkölaitteen hyötysuhde 30%, kertautuu kokonaishyötysuhteeksi 0.4 x 0.8 x 0.3 = 0.1 eli vaivaiset 10% alkuperäisestä energiasta tekee sitä, mitä halutaan.

Ihminen saa sähköenergiansa syömällä ruokaa. Ruoka on orgaanista polttoainetta, jonka molekyylien sähköisiin kytkentöihin ravintoenergiamme on varastoitunut. Kun ihmisen tekemä työ jaetaan kulutetun orgaanisen polttoaineen ravintoenergialla, saadaan kokonaishyötysuhteeksi mekaanisessakin työssä parhaimmillaan vain 20%. Monimutkaisessa työssä jäädään moninkertaisesti tämän alle. Hyötysuhde laskee entisestään, jos huomioidaan ettei elimistömme edes hyödynnä kaikkea vapaata energiaa esim. kuitupitoisesta ruoasta.

Aivot ovat monimutkaisemmat ja kuluttavat painoon suhteutettuna jopa kymmenkertaisesti enemmän energiaa kuin muu keho, joten aivojen hyötysuhde jää vielä koko ihmiskehon hyötysuhdettakin alhaisemmaksi. Myytti kymmenen prosentin aivotehosta onkin väärin ennemmin siksi, että se liioittelee kuin vähättelee aivojen todellista hyötytehoa.

Aivojen tarkkaa hyötysuhdetta on mahdoton määrittää yksikäsitteisesti, koska se riippuu niiden käyttötarkoituksesta ja -tavasta ja on vieläpä yksilöllistä. Saman asianhan voi tunnetusti tehdä enemmän tai vähemmän tehokkaasti. Esimerkiksi go-pelilaudan ruudut voi laskea kertomalla laudan leveyden sen korkeudella "18 x 18 = 324" tai yksi kerrallaan "1, 2, 3, ... , 323, 324". Jälkimmäinen tapa on paljon työläämpi ja antaa jo samasta tehtävästä samankin henkilön aivoille täysin eri hyötysuhteen.

On myös vaikea määritellä, mikä kaikki aivotyö on hyödyllistä. Onko myytteihin uskominen hyödyllistä? Onko vaikkapa tietoisuuden vaikean ongelman tai muiden mielettömyyksien pohtiminen hyödyllistä?

Aivot ovat evoluution tuote. Mutta evoluutiokin tottelee fysiikan lakeja. Vaikka hyötyisimme aivoista, joiden hyötysuhde on 100%, lämpöfysiikan pääsääntö estää evoluutiota sellaisia kehittämästä.

Kommentit (12)

Käyttäjä4499
Liittynyt21.7.2017
Viestejä5192

"Aivojen tehtävä on liike: ne lähettävät hermostoa pitkin sähkeitä, jotka saavat lihaksemme työskentelemään. Vedenpohjaan kiinnittyvä merieläin syö ensitöikseen omat aivonsa, koska ne käyvät paikalleen asettuvalle eläimelle turhaksi. Ajattelunkin perimmäinen tarkoitus on liike, lyhemmällä tai pidemmällä viiveellä. Voit lukea tätä täysin paikallasi, mutta lukeminen vaikuttaa siihen miten liikutat suuta ja raajojasi kun keskustelet aiheesta tunteja, päiviä tai jopa vuosia myöhemmin.

Mieletöntä… kirjaimellisesti. Siinä taitaa muuten olla paras hyötysuhde, syödä turhat aivot pois!

MEET THE CREATURE THAT EATS ITS OWN BRAIN!

https://goodheartextremescience.wordpress.com/2010/01/27/meet-the-creatu...

Ja miksi seuraava ote Wikipediasta muuten kuulostaa Hikipedian tekstiltä? (vrt. http://hikipedia.info/wiki/Hylje )

Aikuiset meritupet ovat sessiilejä eli paikoilleen kiinnittyneitä. Ne voivat liimautua mihin tahansa merenalaiseen rakenteeseen, kuten kookkaisiin leviin, öljynporauslauttaan tai laivan pohjaan. Meritupet eivät kestä kuivumista, joten ne elävät vuorovesirajan alapuolella. 

VVM = varhainen vuorovaikutusmalli

Käyttäjä4499
Liittynyt21.7.2017
Viestejä5192

"On myös vaikea määritellä, mikä kaikki aivotyö on hyödyllistä."

On muuten hyvä pointti. Mielestäni hyödyllinen aivotyö edellyttää, älykkyydestä riippumatta, kahta asiaa. Ensinnäkin, aivojen huoltoa: säännöllinen ja terveellinen ruokavalio, säännöllinen nukkuminen, ulkoilu, monipuoliset virikkeet, omien tarpeiden mukainen rytmitys  kaikessa tekemisessä. (miksi tämä ei kuulosta kovin tutulta!?)

Toiseksi, tarvitaan henkistä kypsyyttä ("laajaa tietoisuutta"). Höntti (ei kasvatusta saanut/ vammaisesti kohdeltu) ei pysty kanavoimaan potentiaaliaan siten, että hyöty ilmenisi konkreettisella tasolla parhaimmalla tavalla (hmm...) Tosin hyödyllisyydellä kai tarkoitetaan tässä vain sitä, miten aivot toimivat mahdollisimman virkeästi - mitä ikinä se sitten tarkoittaakin.

Lohduttavaa, ettei vireys aamusta iltaan edes ole realistista. Aivojen hyödyllisyysaste on kaiken kaikkiaan hyvää, vaikka ei täysillä kävisi - ja ehkä juuri sen vuoksi. Pitää olla luovia taukoja. Tai ihan vain taukoja. Piipahdus ulkona voi joskus olla hyödyllisempää.

VVM = varhainen vuorovaikutusmalli

Kasvisruoka2
Liittynyt29.8.2015
Viestejä4412

Muistaakseni joku lintulaji harrasteli sellaista, että ensin se rakentaa pesän, munii munat ja sen jälkeen se sulattaa aivoistaan jonkin osan pois turhaa energiaa syöpöttelemästä ja keskittyy poikastensa ruokkimiseen.

Ruhollah.

käyttäjä-3779
Liittynyt12.5.2014
Viestejä1718

Elämyksellisen tietoisuuden pohtiminen voi olla aivojen tehtävistä kaikkein tärkein. Sen selvittyä  voi edessämme olla huomattava ymmärrystason nousu.

Pohtimisen tueksi voidaan aivojen ulkonaisen rakenteen tuntemusta kasvattaa, kuten seuraavassa tehdään:

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170612094100.htm

Algebrallinen topologia –niminen matematiikan haara on aivoihin sovellettuna paljastanut aivojen hienorakenteen koostuvan moniulotteisista geometrisista hermoyhdelmistä, joita ei ennen tiedetty lainkaan olevan olemassa.

Nämä rakenteet syntyvät, kun ryhmä hermosoluja kytkeytyy keskenään tietyllä tavalla ja muodostaa täysin täsmällisen geometrisen rakennelman, klikin. Näin muodostuneen geometrisen klikin ulottuvuusluku on sitä suurempi mitä enemmän hermosoluja klikki sisältää.

”We found a world that we had never imagined,” sanoo Sveitsissä professorina toimiva tutkimuksen johtaja Henry Markram. ”there are tens of millions of these objects even in a small speck of the brain, up through seven dimensions. In some networks, we even found structures with up to eleven dimensions.”

Tämän löydöksen jälkeen ei tunnu mitenkään ihmeeltä, että emme ole tahtoneet oikein ymmärtää aivojen toimintaa, toteaa Markram. Mikään aivojen toiminnan tutkimisessa aiemmin käytetty matematiikka ei voi paljastaa korkeaulotteisia hermoklikkejä eikä niitä ympäröivää avaruutta siellä esiintyvine onkaloineen, jotka nyt ilmenevät
meille selvästi.

Tutkimus osoittaa, että kehittyvät aivot jatkuvasti luovat uusia verkkoja, jotka ovat täynnä geometrisia, mahdollisimman moniulotteisia (max.dim.11?) klikkejä ja onkaloita.

Lopuksi Markram pohtii, johtuuko kykymme ajatella hyvinkin monimutkaisia asioita juuri tästä aivoissamme olevasta suunnattomasta määrästä eriulotteisia klikkejä. Myös mieleen painetut muistot voisivat kätkeytyä klikkeihin ja niiden kanssa vuorovaikuttaviin moniulotteisiin onkaloihin.

Väistämättä tulee mieleen mahdollisuus, että kaikkien aivosolujen genomien keskinäisellä erilaisuudella on jotain tekemistä klikkien ja onkaloiden tehokkaan toiminnan kannalta.

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160912122600.htm

Kannattaa katsoa myös alkuperäisjulkaisu ”Frontiers in Computational Neuroscience”, jossa on klikkien luonnoksia..

Käyttäjä4499
Liittynyt21.7.2017
Viestejä5192

Kasvisruoka2 kirjoitti:
Muistaakseni joku lintulaji harrasteli sellaista, että ensin se rakentaa pesän, munii munat ja sen jälkeen se sulattaa aivoistaan jonkin osan pois turhaa energiaa syöpöttelemästä ja keskittyy poikastensa ruokkimiseen.

Päästäisellä ja näädällä aivojen koko muuttuu, liittyen talvehtimiseen.

http://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(17)31093-X

Hautovista emoista en tiedä,  onko  ”use it or loose it.” Vai parempi ettei  turhia ajattele ja energiaa kuluta, kun täytyy kuitenkin vain päivästä toiseen pesällä istua, siihen keskittyä ja emoksi valmistautua (uutta tilaa pääkoppaan?)

VVM = varhainen vuorovaikutusmalli

Käyttäjä4499
Liittynyt21.7.2017
Viestejä5192

käyttäjä-3779 kirjoitti:
Elämyksellisen tietoisuuden pohtiminen voi olla aivojen tehtävistä kaikkein tärkein. Sen selvittyä  voi edessämme olla huomattava ymmärrystason nousu.

Pohtimisen tueksi voidaan aivojen ulkonaisen rakenteen tuntemusta kasvattaa, kuten seuraavassa tehdään:

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170612094100.htm

Algebrallinen topologia –niminen matematiikan haara on aivoihin sovellettuna paljastanut aivojen hienorakenteen koostuvan moniulotteisista geometrisista hermoyhdelmistä, joita ei ennen tiedetty lainkaan olevan olemassa.

Nämä rakenteet syntyvät, kun ryhmä hermosoluja kytkeytyy keskenään tietyllä tavalla ja muodostaa täysin täsmällisen geometrisen rakennelman, klikin. Näin muodostuneen geometrisen klikin ulottuvuusluku on sitä suurempi mitä enemmän hermosoluja klikki sisältää.

”We found a world that we had never imagined,” sanoo Sveitsissä professorina toimiva tutkimuksen johtaja Henry Markram. ”there are tens of millions of these objects even in a small speck of the brain, up through seven dimensions. In some networks, we even found structures with up to eleven dimensions.”

Tämän löydöksen jälkeen ei tunnu mitenkään ihmeeltä, että emme ole tahtoneet oikein ymmärtää aivojen toimintaa, toteaa Markram. Mikään aivojen toiminnan tutkimisessa aiemmin käytetty matematiikka ei voi paljastaa korkeaulotteisia hermoklikkejä eikä niitä ympäröivää avaruutta siellä esiintyvine onkaloineen, jotka nyt ilmenevät
meille selvästi.

Tutkimus osoittaa, että kehittyvät aivot jatkuvasti luovat uusia verkkoja, jotka ovat täynnä geometrisia, mahdollisimman moniulotteisia (max.dim.11?) klikkejä ja onkaloita.

Lopuksi Markram pohtii, johtuuko kykymme ajatella hyvinkin monimutkaisia asioita juuri tästä aivoissamme olevasta suunnattomasta määrästä eriulotteisia klikkejä. Myös mieleen painetut muistot voisivat kätkeytyä klikkeihin ja niiden kanssa vuorovaikuttaviin moniulotteisiin onkaloihin.

Väistämättä tulee mieleen mahdollisuus, että kaikkien aivosolujen genomien keskinäisellä erilaisuudella on jotain tekemistä klikkien ja onkaloiden tehokkaan toiminnan kannalta.

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160912122600.htm

Kannattaa katsoa myös alkuperäisjulkaisu ”Frontiers in Computational Neuroscience”, jossa on klikkien luonnoksia..

Wow... Aluksi aattelin että tutkimuksia riittää, mutta tämä oli mielenkiintoista: 

"It is as if the brain reacts to a stimulus by building then razing a tower of multi-dimensional blocks, starting with rods (1D), then planks (2D), then cubes (3D), and then more complex geometries with 4D, 5D, etc. The progression of activity through the brain resembles a multi-dimensional sandcastle that materializes out of the sand and then disintegrates."

Koska olen miettinyt samaa itsekseni.

(Tutustun näihin myöhemmin lisää.)

VVM = varhainen vuorovaikutusmalli

kaddak
Liittynyt18.12.2017
Viestejä2

Joo, on aika hakemalla haettu näkökulma blogikirjoitukseen, mutta eihän siinä mitään. Aina pitää pyrkiä katsomaan asioita mahdollisimman monista eri näkökulmista. Tarkoitus kai oli tuoda esille kontrasti meidän ja tämän ihmeellisen luontokappaleen selviytymiskeinoissa. Tämä 10% myytti on itseasiassa aika hyvin pistänyt ihmisiä ajattelemaan vuosien varrella. Mielestäni tässä yhteydessä olisi osuvaa tuoda esille myös klassinen 20/80 suhde mikä esiintyy kaikkialla läpi universumin hierarkioiden. Varsinkin kun kirjoittaja toteaa vielä: "Kun ihmisen tekemä työ jaetaan kulutetun orgaanisen polttoaineen ravintoenergialla, saadaan kokonaishyötysuhteeksi mekaanisessakin työssä parhaimmillaan vain 20%".

(Zipfin laki/jakauma ja Pareton jakauma - https://www.youtube.com/watch?v=fCn8zs912OE)

Eli tottakai biologinen kehomme joutuu tekemään (...automaatiolla - zanggg) 8 kybällä hommia, jotta saa puristettua ulos edes 2 kybän tulokset. Toisaalta puristetut 20% 'syillä' ollaan luotu 80% tuloksista -> sivilisaatiomme saavutukset.

Nyt jos kuitenkin verrataan biologisten aivojen energiatehokkuutta tietokoneeseen niin taas liikutaan eri planeetoilla. 

Itsekin törmäsin tuohon 'Algebraic topology' linkkiin kesällä ja todellakin ollaan mielenkiintoisen tiedon äärellä. Mistä onkin luonnolista jatkaa tähän: https://www.quantamagazine.org/a-brain-built-from-atomic-switches-can-le...

Suurin hävikkihän tehdään tiedonsiirrossa ja aivommehan eivät erota muistia laskentatehosta kuten tietokoneemme.

"literally, you could run France on the electricity that it would take to simulate a full human brain at moderate resolution."

Samaa jatkuu vielä sivuilla 'Black Box of Deep Learning' otsikon alla (ei nyt laiteta liikaa linkkejä tähän).

Halusin vielä maininnan syvistä sympatioistani lämpöopin sääntöihin ja niiden erilaisiin derivaatioihin (Shannon entropiasta Principle of least actionin kautta Bejan'in Constructal law'n), joiden skaalariippumattomat kyvyt kuvata maailmaamme ovat häkellyttäviä.

Vierailija

Mitenkäs tämä nyt on. En epäile aivojen virransyötön hyötysuhdetta, mutta onko tässä nyt siitä kysymys. Ei tietokonettakaan arvioida sen virtahäviöiden mukaan, vaan  katsotaan laskentateho.

Viracocha

Että semmosta... Nyt sitte ihmisiltä vaan sulatetaan turhat aivoista, niin kaikki on hyvin... eiku

Käyttäjä4499
Liittynyt21.7.2017
Viestejä5192

Viracocha kirjoitti:
Että semmosta... Nyt sitte ihmisiltä vaan sulatetaan turhat aivoista, niin kaikki on hyvin... eiku

Blogi-kirjoituksessa luki:

”Myytti kymmenen prosentin aivotehosta onkin väärin ennemmin siksi, että se liioittelee kuin vähättelee aivojen todellista hyötytehoa.”

Niin. Jos hyvä hyötyteho merkitsee riittävää keskittymistä koko vuorokauden aikana (kyky päätellä, oppia ja luoda uutta nopeasti, parhaimman potentiaalin mukaisesti) niin 10 % ON paljon. On päiviä, jolloin yksikin % olisi saavutus.

Jotta aivojen hyötyteho olisi edes 10%, fyysinen hyvinvointi on edellytys. Se ei tarkoita ylirasittamista, vaan säännöllisyyttä ja maltillisia muutoksia. Joskus tuloksia ei synny, kun yrittää liian kovaa yhtäjaksoisesti. Tämä pätee niin liikunnassa, opiskelussa, kuin millä tahansa elämän osa-alueella.

Taitava opettaja saa oppilaissa erinomaisen hyötytehon, koska hän osaa (palkitsevan vuorovaikutuksen kautta) ylläpitää motivaatiota, rytmittää informaation tarjoamista ja haastaa sopivasti ajattelemaan. Sen sijaan ”mumina-saarnat” taitaa sammuttaa aivotoimintaa, vaikka tietoa miten tehokkaasti pakottaisi.

Ajatella, kuinka suuren osan elämästään ihminen tarvitsee unta, jotta aivot (ja kroppa) toimii. Lisäksi ihmisissä on synnynnäisiä eroja siinä, millä ehdoilla he pystyvät hyödyntämään aivokapasiteettiaan: esim. yksi lapsi pärjää 9 tunnin unilla vrk:ssa, kun toinen samanikäinen tarvitsee 12 tuntia + päiväunet, saman vireystason ylläpitämiseksi. (Sitä en tosin tiedä, vaikuttaako unen laatu asiaan. Esim. kuorsaako aikuinen tai onko lapsen arki levotonta / puutteellista, ja nukkuminen siksi huonompaa.) Se että ihminen tarvitsee niin paljon unta ja muutenkin ”latautumista”, kertoo paljon aivojen luonteesta. Hyötyteho on hyvä kun toiminta on palkitsevaa, muuten ponnistelu ottaa voimille. Pitää kitata kahvia ym. ja olo on silti riittämätön. Ehkä jostain on tullut illuusio, että aivojen pitäisi toimia kuin kone.

Varsinaista suunnittelua ja oivallusten hetkiä on pieni murto-osa päivästä... Ne on niitä hetkiä, jolloin myös passiivisesti saatua informaatiota tulee yhtäkkiä hyödynnettyä. Sinä aikana muodostuu yleensä toimintasuunnitelma, ja sen toteuttaminen voi olla robottimaisempaa: työnteko on tehokasta, mutta tehokkain aivotoiminta on oikeastaan jo tehty. "Ihmisrobotti" toteuttaa tehtävälistaansa osissa.

Koska mieli toimii monella tasolla (alitajunta, tietoinen päättely,..), ihmisen on mahdollista keskittyä sopivalla intensiteetillä. Alitajunta on kuin tuntosarvet, eikä kaikki havainnot tempaise ihmistä automaattisesti keskittymään, vaan se on hyvin hienovaraisesti säädeltävissä.

Ihmisen aivojen hyötytehon nostaminen geneettisesti vaatisi systemaattisuutta: että tehokkaat aivot olisivat valintakriteeri suvunjatkamiselle, useamman sukupolven ajan. (Edes yhden suvun puolelta,  sillä ”sekarotuinen” kumppani voi välillä olla jopa parempi ”maasto” dominoivan ominaisuuden rikastuttamisessa?) Juutalaiset harjoittivat rotunsa jalostusta, selkeillä arvoillaan – natsit puolestaan pyrkivät poisjalostamaan…! Sitten olisi geeniteknologia. Mutta se onkin eettisesti kinkkisempi juttu.

Jos olisi aivojen tavoin toimiva kone, mahdollistaisiko ”suora energiansaanti” huipputehon? Aivot ovat nimittäin pohjimmiltaan tunteellinen elin… ehkä tekoaivot ”nukkuisivat” (eheytys) lyhyen ajan tietyin aikavälein. Toisaalta, voi olla ettei niihin edes muodostuisi moista sälää, joka eheytystä vaatii.

VVM = varhainen vuorovaikutusmalli

PMLJ
Liittynyt18.11.2015
Viestejä10

Kaikki "ylimääräinen" energiankulutus aivoissa muutuu lämmöksi, joka kulkeutuu verenkierron mukana lämmittämään koko kehoa. Koska ihminen on tasalämpöinen, tuo aivojen tuottama lämpö on tarpeellista lämmitystä siihen saakka kun esim. liikunnan takia joudutaan hikoilemaan liikalämpöä pois.

Seuraa 

Rajankäyntiä

Teppo Mattsson on kosmologiaan ja suhteellisuusteoriaan erikoistunut teoreettisen fysiikan tutkija, joka harrastaa matkailua tieteenalojen välisillä rajaseuduilla. Blogi on matkakertomus näiltä retkiltä.

Teemat

Blogiarkisto

Kategoriat