Det finns även en massa andra fenomen i ett neuralt nätverk. Decay är en tendens hos noder att återgå till viloläget.

Transkript

1 Kognitiv modellering Med hjälp av datorer försöker man simulera den mänskliga hjärnans arbetssätt. Detta kan användas för att simulera teorier och sedan ha möjlighet att undersöka teorin inifrån. Man kan använda det till att se vilka aspekter av ett problem som är viktiga och vilka som är irrelevanta, genom att se hur modellen fungerar. Neurala nätverk byggs upp av enkla noder som simulerar en enskild neuron i hjärnan. I den mest komplexa modellen av NN kan kopplingar mellan noderna gå åt båda hållen, dvs. både framåt och bakåt i nätet. En nod kan få insignaler från andra noder som till slut gör att den aktuella noden går över sitt gränsvärde och aktiveras. Den skickar då en utsignal vidare i nätet, som i sin tur aktiverar andra noder etc. I ett NN kan även negativa signaler förekomma, som trycker ner en nod och gör att den har mindre chans att aktiveras. Detta kan till exempel användas inom modelleringen när kontexten hjälper till att avgöra vilken input man fått. (Minns uppgiften i kognitiv modellering där man skrev in bokstäver och modellen gissade vilket ord som stämde in på det. Kontexten är då ordboken som trycker ner vissa bokstavsalternativ för att de inte finns i något ord.) Det finns även en massa andra fenomen i ett neuralt nätverk. Decay är en tendens hos noder att återgå till viloläget. Experimentell metodik Experimentell metodik används för att testa olika teorier på personer i smågrupper under laboratorieliknande former. Man vill att så mycket som möjligt av omgivningen ska vara kontrollerad. För att ha någon nytta av experimentell metodik måste man ha några grundantaganden för att de resultat man får fram ska ses som allmängiltiga. - Determinism (mänskligt beteende är lagbundet) - Multipel kausalitet (ett beteende kan ha flera orsaker) - Permanens (ett resultat är bevarat över tid)??? - Empirisk evidens (att man verkligen kan visa kognitiva fenomen genom datainsamling och observationer) - Prediktiv potential (att resultaten kan användas för att förutse beteenden) När man gör en undersökning enligt experimentell metodik så följer man oftast fyra processteg: - Deskription (beskrivning av undersökningen/frågeställningen, oftast i samband med utvärderingar) - Diagnos (vilka variabler ger bästa förklaringen till ett beteende) - Förklaring (förklara varför just dessa variabler påverkar beteendet) - Prognos (förutse andra beteenden och andra implikationer av resultaten) Det finns olika sätt att genomföra datainsamlingen. Observationer kan göras på följande sätt: - Aktionsbetonad intervention (aktiv inblandning) - Deltagande observationer - Anonyma observationer - Dolda kameran Man kan även göra datainsamling genom enkäter, då skiljer man på: - strukturerade enkäter - ostrukturerade enkäter

2 Datainsamling kan även ske genom intervjuer. Den experimentella processen delas upp i 8 faser. - Fas 1: Kvalitativ analys (Problemställning, Relevans, Forskningsbarhet, Konsekvenser, Litteraturgenomgång) - Fas 2: Hypotesgenerering (en hypotes är en relation mellan variabler, exv. Ju större A desto mindre B) - Fas 3: Operationalisering (man definierar begrepp m.h.a. mätbara operationer, exv. Rädsla mäts med svettkörtelaktivitet. Detta leder till striktare experiment och minskar ofta antalet begrepp. Det ökar även reproducerbarheten (chansen att göra om samma experiment med samma resultat)) - Fas 4: Val av oberoende variabler (OV är de variabler som manipuleras i ett experiment. Det finns olika typer av OV: - Urvalsvariabler (varierar på kön, grupp, erfarenhet, etc.) - Experimentvariabler (presentationshastighet, stressnivå, storlek etc.) - Störningsvariabler (fysikaliskt brus, missuppfattade instruktioner, etc.) - Slumpvariabler (Variabler som uppträder slumpmässigt, kan ibland vara uttryck för våran okunskap inom området) - Fas 5: Val av beroende variabler (BV är de mätvariabler som används, t.ex. svettkörtlarnas aktivitet om man vill mäta rädsla. Problem att tänka på är BV s: - Reliabilitet (ger mätinstrumentet samma värde vid olika mättillfällen) - Validitet (mäter man det man avser att mäta, exv. Är svettkörtelaktivitet bara ett tecken på rädsla, eller kanske även värme?) - Fas 6: Val av matchningsvariabler (Val av variabler som ej manipuleras men som kan tänkas påverka BV, exv. Kön, ålder, utbildning, etc) - Fas 7: Design (olika sätt att lägga upp försök) - Fas 8: Kontroll av störningsvariabler - Kända (Eliminering, konstanthållande, balansering) - Okända (konstanthållande av bakgrund, försöksledare, isolering, homogenisering störningsvariablerna kommer vara slumpmässiga för alla försökspersoner, och därför kommer det jämna ut sig i längden) Kognitiv neurovetenskap Kognitiv neurovetenskap handlar om att undersöka hjärnan (neurovetenskap) för att förstå människans beteende och kognition. Man söker svar på varför vi tänker, hur vårt tänkande fungerar, hur saker som perception, minne, etc. fungerar. Man vill helst koppla de olika kognitiva funktionerna till olika delar i hjärnan, i en övergripande arkitektur av hjärnan. Man har fått fram resultat som vid en första anblick kan verka motsägelsefulla. Skador på en specifik del av hjärnan verkar därför dels ha en generell påverkan, men även en väldigt specifik. Detta kan dock bero på att något som vi ser som en tämligen enkel sak, kan bestå av en mängd olika saker för hjärnan. Exempelvis en motorisk rörelse, där vi använder olika delar av hjärnan för att genomföra rörelsen. Frontalloben: övergripande mål med rörelsen, Pre-motor: initierar rörelsen, Postcentral: feedback från musklerna, Parieto-occipital zon: rumslig samordning. Det visar sig alltså att hjärnan har olika centra som har olika funktioner, men dessa centra samarbetar för att åstadkomma det mesta. Det har också visat sig att ett

3 centra inte har en entydigt bestämd plats utan kan flyttas vid behov. Om hjärnan exempelvis har fått en skada finns det tillfällen då centra byter plats till ett område som inte är skadat. Samarbetet mellan olika områden är ofta förvånande, då hjärnan ofta har lösningar på problem som vi inte alls skulle vänta oss. Hjärnan har också ett stort mått redundans, det vill säga att samma sak beräknas på flera olika ställen. De olika beräkningsvägarna tävlar då mot varandra och den som blir klar först får mest genomslag. Detta kan dock korrigeras i efterhand när beräkningar från andra vägar kommer in. Redundans är även bra för hjärnan när det kommer till skador på hjärnan, eftersom en sak som beräknas på ett ställe i hjärnan då även kan skötas av andra delar, fast eventuellt mindre effektivt. Hjärnan löser även de flesta problem med hjälp av parallell beräkning. Den delar upp ett problem i många mindre delar, och beräknar varje enskild del för sig, parallellt, för att få en så snabb lösning som möjligt. Alla dessa egenskaper gör att hjärnan ofta har en uppfattning av helheten långt innan den bearbetat alla delarna till fullo. Detta beror på hjärnans parallellism, dess redundans och även på att den beräknar i kaskad (det finns alltid info där, och den förändras lite beroende på input snarare än beräknar från början). Detta märks t.ex. när man läser en text och kan tolka texten innan alla ord har bearbetats. Visuell perception Perception innebär att man tolkar olika stimuli som hjärnan får. Exempelvis beror vår syn på perception av stimuli från ögonen till hjärnan. Percept är den interna representationen som tolkningen av stimuli resulterar i. Det sensoriska minnet är en tidig otolkad lagring av det stimuli vi behandlar, innehåller saker som färg, form, retinal position m.m. Visuella stimuli -> sensoriska minnet -> särdragsanalys -> mönsterigenkänning -> segmentering i ytor -> objektigenkänning -> semantisk kategorisering -> högre kognition Det sensoriska minnet kan ta in mycket information parallellt. Ca bokstäver vid en läsning. Det sensoriska minnet är dock starkt tidsbegränsat och/eller väldigt känsligt för interferens. Man har inte hittat någon övre gräns för det sensoriska minnet, men däremot tynar det bort väldigt snabbt. Detta kan bero på att vi får in ny visuell information, eller att man i tester måste försöka verbalisera innehållet i minnet, något som i sig kanske påverkar minnet negativt. Alltså, vi kan minnas väldigt mycket i det sensoriska minnet, men om vi försöker koncentrera oss på det vi minns så töms det lättare. Det verkar också som att hjärnan bearbetar alla stimuli den får in, även om försökspersonen inte är medveten om den eller om personen inte kan beskriva vad det är han/hon ser. Denna effekt kallas priming, och visar sig genom att hjärnan reagerar snabbare på ett stimuli om det haft ett liknande stimuli innan. Detta i sin tur beror på att neuronerna har lättare att aktiveras om de varit aktiverade tidigare. Man kan exempelvis se att försökspersoner som får se bilder av bilar och djur, reagerar snabbare om det är flera bilder på djur i rad (även om det är olika djur).

4 Det är ofta skillnad mellan bilden vi registrerar och hur vårt medvetna uppfattar stimuli. Till exempel försöker hjärnan hålla storlekskonstans. Föremål kan exempelvis uppfattas som lika stora även om det ena är mycket mindre på näthinnan, om det samtidigt är längre bort. Detta är också baserat på kognitiv erfarenhet, att man har en prototyp i hjärnan som säger något om storleken på det objekt vi ser. Ser man då en häst långt borta, så antar hjärnan att den har den prototypiska storleken och tolkar bilden utifrån det. När hjärnan ska tolka stimuli är det två krafter i perception som står mot varandra, logisk vs. visuell. (se slide för exempel). Detta kan jämföras med top-down förväntningar och bottom-up perceptuell information när man exempelvis läser en text. Man har förväntningar på vilket nästa ord ska bli, och dessa står i kontrast med vilken visuell information vi får. Vid objektigenkänningen används ofta en särdragsanalys. För att känna igen ett A så vill hjärnan känna igen två lutande pinnar med en tredje emellan dem. Det som tyder på att det är så här hjärnan arbetar är att man ofta av misstag tror sig läst ett H istället för ett A, och de har ju väldigt liknande särdrag. Troligtvis använder sig hjärnan av analys och syntes samtidigt när den ska bearbeta stimuli. Dvs. den har samtidig top-down och bottom-up bearbetning. Detta märker man när man efter att ha sett djurbilder lättare ser en djurbild i en bild som lika gärna kan tolkas som en människoansikte (och som tolkas som människoansikte om man fått se bilder på ansikten tidigare) (se slide). Selektiv uppmärksamhet Uppmärksamhet kan delas upp i lite olika typer, man kan koncentrera sig, man kan anstränga sig för att stänga ute ovidkommande information, man kan vara allmänt vaken, och man kan vara förberedd på att reagera snabbt (t.ex. bilkörning med bromsen). Man kan antingen bestämma sig för vad man vill rikta uppmärksamheten mot, detta är centralt styrt, och kallas top-down val. Man kan också få uppmärksamheten riktadmot något som sticker ut, en stimulusbaserad fångst av uppmärksamheten. Detta kallas bottom-up fångst. Bristande uppmärksamhet kan i sin tur också bero på ett medvetet val, att man har valt att inte fokusera på något. Det kan också bero på att man blivit distraherad, att det är något som dragit till sig ens uppmärksamhet, och detta kan man inte kontrollera. Uppmärksamheten har olika lätt att bli fångad av olika stimulus. T.ex. så uppfattar man knappt en grupp, delarna blir svåra att uppmärksamma. Sticker något ut däremot så är det lättare att uppfatta det. Skiljer sig något från mängden med exv. Fet stil, så uppfattar man det, men skiljer det sig i färg är det lättare att uppfatta det. Allra lättast att uppfatta är rörelse då vår uppmärksamhet automatiskt dras till det. Uppmärksamhet yttrar sig i experiment genom snabbare reaktionstider och mer korrekta svar. Man har också i modernare teori börjat tro att hjärnan när den är förberedd på vad som ska komma, föraktiverar bearbetningskanalerna så att neuronerna avfyrar väldigt mycket snabbare när ett givet stimuli väl kommer. Detta

5 upplever man exv. Vid bilkörning när man är beredd att bromsa, speciellt vid exempelvis omkörning av en buss och man förväntar sig en fotgängare eller liknande. Selektiv uppmärksamhet är när man gör ett medvetet val att koncentrera sig på något speciellt. Detta gör dock att uppmärksamheten på andra områden minskar, man kan se uppmärksamheten som en resurs som måste fördelas. Uppmärksamhet Medel för att snabbt kunna reagera på valda stimuli genom valda responshandlingar. När man riktar sin uppmärksamhet mot ett specifikt område, mot en speciell kanal, så dämpas de andra kanalerna så att man inte uppmärksammar dem / störs av dem. Men saker kan ändå bryta igenom, t.ex. om man hör sitt namn sägas av någon i ett annat samtal. Vi kan aldrig vara medvetna om hela vår visuella omgivning, medvetandet är snarare som ett sökljus där man endast kan bearbeta en liten fläck åt gången. Medvetande av perceptuell information kommer väldigt sent i bearbetningen, och endast om det är något som vi måste uppmärksammas på. Vi blir lätt medvetna om förändringar i inkommande information, störande inslag i våra automatiserade handlingar och oväntad information som inte matchar vad vi förväntade oss. Korttidsminne arbetsminne Man brukar säga att man i korttidsminnet kan lagra 7±2 enheter. Detta innebär exempelvis att man kan komma ihåg ca 7 slumpvalda bokstäver i korttidsminnet. Det är framförallt tre områden av hjärnan som är inblandade i minnesfunktioner. Hjärnbarken (som tar hand om slutlagring av deklarativa minnen), lillhjärnan (som sköter motoriska minnen) och hippocampus (som fungerar som ett bollplank för hjärnbarken). När man pratar om 7±2 enheter så är det lite otydligt vad en enhet är för något. Det har visat sig att man kan gruppera information i större grupper (s.k. chunking) och på så sätt öka antalet enheter. Till exempel kan man lätt komma ihåg orden FBI CIA CSI SAS, även fast det egentligen är 12 bokstäver att komma ihåg. Hjärnan ser det dock som 4 kända förkortningar och därför är det bara 4 enheter att minnas. Man har också märkt att antalet enheter man minns minskar om man inte har chans att repetera dem. Baddeley har en teori som bygger på arbetsminne istället för korttidsminne. Hans teori menar att hur mycket man kan komma ihåg på kort sikt, handlar om hur mycket man har chans att repetera. En verbal eller inte mental repetition av enheterna ger återkopplingar i hjärnan, och för varje återkoppling aktiveras neuronerna igen och gör det lite lättare att minnas. Med denna teori har man kunnat visa att man minns färre antal enheter om enheterna tar längre till att uttala, vilket resulterar i att det är skillnad mellan olika språk. På samma sätt använder man mentala bilder för att repetera innehållet i arbetsminnet och där tar mer komplex information längre tid att visualisera.

6 Baddeley menar alltså att arbetsminnet använder sig av både visuella och verbala koder för att minnas. I Baddeley s modell finns det tre komponenter; Central enhet (sammanställer informationen), Visuo-spatiell sketchpad (tar fram en mental bild) och det fonologiska minnet (uttalar enheten). Den centrala enheten kör sedan de två andra i varsin loop och på så sätt repeteras informationen. Det är två fenomen som orsakar att vi inte kan hålla information i korttidsminnet någon längre stund. Det ena kallas Avklingning (decay) och det andra Interferens. Avklingning innebär att informationen tynar bort av sig själv, interferens innebär att återgivning av en sak gör att man suddar bort de andra minnena. Det går därför inte att mäta minnet riktigt, eftersom vi när vi återger den första saken, då gör det svårare att minnas de andra. Det har även visats att man förutom med hjälp av auditiva koder och visuella koder, även använder semantiska koder och associativa koder i arbetsminnet. När man mäter korttidsminnet finns det två vanliga effekter som man ser, primacyeffekten och recency-effekten. Primacy innebär att försökspersoner oftast kommer ihåg det som kommer allra först i en slinga av enheter. Recency innebär att försökspersonerna å andra även kommer ihåg de allra sista enheterna också. Det verkar också som att vi söker igenom arbetsminnet sekventiellt, eftersom det tar längre tid att svara på om en viss sak finns där ju mer vi har försökt komma ihåg. Dessutom tar det lika lång tid att hitta ett data som när det inte fanns där, vilket tyder på att man söker igenom alla oavsett om man hittar det man söker efter eller inte. Långtidsminne kunskapsrepresentation Man brukar i dessa sammanhang skilja på två typer av kunskap, deklarativ kunskap och procedurell kunskap. Deklarativ kunskap är faktakunskap, t.ex. man vet var New York ligger (kan peka ut det på en karta), men inte hur man tar sig dit. Procedurell kunskap är hantverksmässig kunskap, men vet hur man gör något, men inte varför man gör på det viset. Det kan exempelvis vara att man vet hur man snabbast tar sig till tåget, men inte varför det är snabbaste vägen. Deklarativ kunskap är man ofta medveten om och man kan resonera kring den. Procedurell kunskap däremot är ofta omedveten, implicit. Utifrån detta brukar man dela upp minnen i tre typer av minnen. Procedurellt minne motsvaras av den procedurella kunskapen, man minns/vet hur man ska utföra en rörelse eller en uppgift. Semantiskt minne motsvaras av den deklarativa kunskapen, man minns/vet olika fakta, egenskaper hos föremål, abstrakta begrepp etc. Episodiskt minne består av ens egna upplevelser som man minns, det lagras som egocentriska minnen. När man lär sig saker så är det olika processer som sker i hjärnan. LTP (Long Term Potentiation) är en kemisk process som gör att kommunikationen mellan två neuroner underlättas när dessa är aktiveras samtidigt. Neural plasticitet är när hjärnan skapar nya förgreningar av synaptiska kopplingar, dvs. nya neuroner kopplas ihop.

7 VLTM (Very Long Term Memory) är den typen av minnen som varar livet ut, exempelvis språkkunskap, autobiografiska minnen etc. Detta kallas även permastore eftersom det handlar om en permanent lagring. När det gäller denna typ av minnen ser man att hågkomsten minskar de tre första åren, men att den sedan stabiliseras. Det finns dock faktorer som påverkar hågkomst från VLTM. T.ex. är det lättare att komma ihåg autobiografiska minnen (saker som man själv gjort) om man får ledtrådar vid återgivning, såsom att man är i en liknande situation eller har tillgång till relaterad information. Det är också lättare att minnas sådant som engagerade oss när vi lärde oss det. Minnen förvanskas ofta av förväntningar och annan information som man fått utifrån. Detta visar sig ofta i vittnesförhör då olika personer minns helt olika saker och när de an påverka mycket av att ha läst i tidningen om brottet. De olika minnena lagras på olika ställen i hjärnan. De minnen som hänger ihop med perception och intryck vi fått lagras i de delar av hjärnan som behandlar denna typ av stimuli, medan den del av minnet som inte är kopplat till någon direkt stimuli, t.ex. faktakunskap framförallt finns i främre delen av hjärnbarken. Denna del av hjärnan kopplar även ihop de olika minnena i andra delar av hjärnan till ett komplett minne. Minnena är också ordnade enligt tid men även semantiskt, så vill man exempelvis komma ihåg vad man gjorde i söndags kan man tänka på vad man gjorde i lördags och sedan gå framåt i tiden. Men man kan också komma ihåg saker genom att tänka på något med semantiskt liknande information. Det har också visats att den mänskliga hjärnan troligen bygger upp mentala bilder. Om man blir tillfrågad att tänka sig en tiger inne i en liten ruta, så kommer man inte kunna beskriva den särskilt detaljerat, medan om man ska tänka sig den inne i en stor ruta så kan man räkna dess ränder på svansen. Språk Språket är något av ett mysterium. Det är oändligt, men människan kan ändå lära sig det. Att det är oändligt beror på att det är regelbundet, produktivt och rekursivt. Man kan alltså ta reglerna och tillämpa på olika ord och på så vis skapa nya ord. Chomsky menar att språk måste vara delvis medfött, eftersom barn kan lära sig ett språk genom att bara få positiv respons när de säger rätt och ingen negativ respons när de säger fel. Då borde det vara omöjligt att lära sig alla regler. Chomsky menar att det finns vissa universella regler som finns i alla språk, som vi har sedan födseln och som anpassas till språket vi lär oss. Något som stödjer denna teori om en universell grammatik är såkallade universalier, saker som ser likadana ut i alla språk. Exempelvis ser färghierarkin likadan ut i alla språk, dvs. färger räknas upp i samma ordning i alla språk, och exempelvis färgen orange kommer alltid på samma ställe i skalan. Språket styrs av vår omgivning och av vår kognition. I vissa språk saknas stora delar av just färghierarkin. Detta beror dock inte på att folket inte kan uppfatta de andra

8 färgerna, utan att de inte har haft något behov av att kommunicera detta. På samma sätt finns det långt norrut många ord för olika typer av snö eftersom det funnits ett behov av att kommunicera skillnaden. Två viktiga hjärnområden finns när det gäller tal. Temporalloben sköter tal (sammansättning, planering) och förståelse. Frontalloben sköter det associativa minnet och högnivåplaneringen av vad man säger. Frontalloben sköter alltså syftet och innehållet i talet, medan temporalloben sätter ihop formuleringen av det. Det såkallade Garden Path fenomenet är att en läsare förleds att dra förhastade slutsatser om vad som ska komma i texten. Till exempel: Det feta affärsbiträdet vägde upp ett kilo godis.. Det är lätt att dra slutsatsen att man ska få feta något om biträdets vikt, medan meningen egentligen handlade om något annat. Läsning sker ofta i såkallade sakader. Det är alltså ingen mjuk och kontinuerlig rörelse vi gör med ögonen, utan flyttar dem i stora hopp. Det visar sig att vi tar in ca bokstäver under en fixering. Den gula fläcken täcker dock bara 1-2 bokstäver, medan resten tas in av det mer perifera seendet och får därför betydligt sämre upplösning. Man får då ingen perfekt bild av vad som står, utan endast en uppfattning om vad det kan vara. Genom överlappning av sackaderna undersöks tecknen två gånger (först höger utkant av synen, sedan vänster utkant av synen) och då kan man mycket tydligare urskilja vad som stod där. När vi läser en text så bygger vi upp ett semantiskt nätverk med betydelser som blir våran förståelse för texten. Detta visar sig tydligt i att man ofta har lätt att komma ihåg andemeningen i en text, men svårt att komma ihåg detaljer eller exakta formuleringar. Här uppträder även samma fenomen som med minnen, att man blandar in egna upplevelser, förväntningar och liknande. Problemlösning, kreativitet För att lösa problem krävs ofta att man använder sig av kunskap till något som man inte använt den till tidigare. Till exempel kanske man måste komma på hur man kan använda ett föremål till något annat än vad man brukar använda det till. Ett exempel är att man kan komma på att man kan använda en tegelsten till för att mäta med. Gestaltpsykologi handlar om problemlösning. Man skiljer på lätta, rutinmässiga, svåra och kreativitetskrävande problem. Man brukar tala om två olika typer av problem, produktiva och reproduktiva problem. Produktiva problem handlar om problem som kräver någon form av kreativitet för att lösas. När man hittar en lösning till denna typ av problem beror det ofta på representationen av problemet, att man har lyckats se det ur en annan vinkel där man lättare kan se lösningen. Reproduktiva problem som kan lösas med algoritmer, eller som har en känd lösningsgång. Dessa går oftast att lösa med datorer och på ett systematiskt vis, t.ex. Tower of Hanoi. Det finns olika problemlösningsfaser; regelmässig problemlösning (tillämpning av invanda problemlösningssteg), inkubation (man utför andra aktiviteter och låter tanken gro lite i bakhuvudet), illumination (Aha-upplevelse), verifiering och uppföljning (testa idén, se om den kan generaliseras).

9 Ett hinder för problemlösning är bland annat; functional fixedness (man fastnar i att vissa saker bara kan användas till en viss funktion), set (man fastnar i en speciell problemlösningsstrategi), inbillade ramar/begränsningar (man tror att problemet innebär vissa begränsningar, som kanske inte alls finns där). Beslutsfattande