脳はどのように情報を処理しますか？

脳に関する多くの質問は、今日も神経科学者の興味をそそり続けています。 この器官はどのように発達しますか？ 脳の発達の段階はありますか？ 脳が正常に発達するために特定のイベントが発生しなければならない重要な時期はありますか？ そして、おそらく最も重要なのは、脳はどのように情報を処理するのかということです。

この記事全体を通して、後者を理解しようとします。 私たちの脳が外部から受け取った情報をどのように処理するか、およびそのような情報をどのように保存および取得するか。 しかし、最初に、この素​​晴らしく複雑な器官の機能をよりよく理解するのに役立ついくつかの基本的な概念について説明します。

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いくつかの基本

私たちの脳が環境から受け取った情報をどのように処理できるかを理解するには、まず脳が内部でどのように機能するかを知る必要があります。 神経細胞またはニューロンは、他の神経細胞または感覚器官から情報を受け取るものです。 これらのニューロンは、細胞体、一種の代謝心臓、およびニューロンの入力側である樹状突起フィールドと呼ばれる巨大な木のような構造を備えています。

情報は軸索と呼ばれる突起から細胞に到達します. 興奮性情報のほとんどは、樹状突起フィールドから、しばしば棘と呼ばれる小さな樹状突起を介して細胞に到達します。 情報が1つのニューロンから別のニューロンに渡される接合部はシナプスと呼ばれ、本質的に興奮性または抑制性である可能性があります。

シナプス接続はさまざまな方法で脳に追加されます。 それらの1つは、シナプスの過剰生産とそれに続く選択的喪失によるものです。 シナプスの過剰産生と喪失は、脳が使用する基本的なメカニズムです 経験からの情報を取り入れ、最初の期間に発生する傾向があります 成長。

たとえば、視覚野、つまり視力を制御する脳の大脳皮質の領域では、成人期よりも生後6か月ではるかに多くのシナプスがあります。 これは、人生の最初の数ヶ月でますます多くのシナプスが形成され、その後、時には大量に消えてしまうためです。 この現象が進行するのに必要な時間は、脳のさまざまな部分で異なり、人間の視覚野では2〜3年、前頭葉の一部では8〜10年です。

神経系は多くのつながりを作ります; エクスペリエンスはこのネットワークで再現され、適切な接続を選択して不適切な接続を削除します。 残っているのは、発達の後の段階のための感覚的およびおそらく認知的基盤を形成する洗練された最終形態です。 シナプス形成の2番目の方法は、新しいシナプスを追加することです。

シナプスの過剰生産や喪失とは異なり、シナプスの追加のこのプロセスは、人間の人生を通して機能し、後の人生で特に重要です。 このプロセスは経験に敏感であるだけでなく、実際にはそれによって推進されます。 シナプスの追加は、いくつかの、またはほとんどの形式の記憶の基礎にある可能性があります. しかし、情報を保存して処理する前に、脳はそれをエンコードしてフィルタリングする必要があります。 方法を見てみましょう。

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脳はどのように情報を処理しますか？

情報処理は感覚器官の入力から始まります、タッチ、熱、音波、光の光子などの物理的刺激を電気化学的信号に変換します。 感覚情報は、ボトムアップ処理とボトムアップ処理の両方で、脳のアルゴリズムによって繰り返し変換されます。

たとえば、白い背景の黒いボックスの画像を見るとき、ボトムアップ処理は色などの非常に単純な情報を収集します。 方向とオブジェクトのエッジがどこにあるか、短いスペースで色が大幅に変化する場所（あなたが見ていることを決定するために ボックス）。 トップダウン処理では、ボトムアッププロセスのいくつかのステップで行われた決定を使用して、オブジェクトの認識を高速化します。

情報がある程度処理されると、アテンションフィルタは、信号の重要性と利用可能な認知プロセスを決定します。 たとえば、靴を見ると、脳は草の葉をすべて処理しますが、 特定のアテンションフィルターは、それらに個別に気付くことを防ぎます. それどころか、あなたが騒がしい部屋にいるときでさえ、あなたの脳はあなたの名前を認識して聞くことができます。

処理には多くの段階があり、処理の結果は注意によって繰り返し変調されます。 ただし、脳が情報を処理するには、最初に情報を保存する必要があります。 それがどのように行われるか見てみましょう。

情報ストレージ

脳が情報を処理するには、最初に情報を保存する必要があります。 記憶には、感覚記憶と短期記憶、作業記憶、長期記憶など、複数の種類があります。 まず、情報をエンコードする必要があり、さまざまなタイプの感覚入力に対してさまざまなタイプの特定のエンコードがあります。

たとえば、口頭での入力は、印刷された単語がどのように見えるかを参照して、構造的にエンコードできます。 音韻論的に、単語がどのように聞こえるかを参照します。 または意味的に、単語の意味を参照します。 情報が保存されたら、それを維持する必要があります。 いくつかの動物研究は、約20の情報を保存するワーキングメモリを示唆しています 数秒で、特定の一連のニューロンを短時間通過する電気信号によって維持されます。 天気。

長期記憶に関しては、この店で何とか統合することができる情報は、特定の種類のタンパク質の構造に保持されていることが示唆されています。 すべてで、 知識が脳内でどのように組織化されているかについては、数多くのモデルがあります、人間の被験者が記憶を取得する方法に基づくもの、コンピューティングとコンピューティングに基づくもの、神経生理学に基づくものがあります。

たとえば、セマンティックネットワークモデルは、概念を表すノードがあり、これらのノードはそれらの関係に基づいてリンクされていると述べています。 たとえば、セマンティックネットワークでは、「椅子」という単語を「テーブル」にリンクし、「テーブル」を「木」にリンクすることができます。 別のモデルはコネクショニストであり、知識の一部は意味ではなく単に神経活性化のパターンによって表されると述べています。

普遍的に受け入れられている知識組織モデルはまだありません、それぞれに長所と短所があるため、この点に関してさらなる研究が必要です。

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情報の回復

保存されたメモリは、最終的にメモリストアから取得する必要があります。 過去の出来事を思い出すことは、ビデオ録画を見るようなものではありません。 実際、それは、脳が保存することを選択し、記憶することができた詳細に基づいて起こったかもしれないことを再構築するプロセスともっと関係があります。

情報検索は、信号、環境刺激によってトリガーされます それは脳に問題の記憶を検索するように促します。 証拠は、回復信号が優れているほど、何かを思い出す可能性が高くなることを示しています。 回復信号はまた、人が誤って記憶を再構築する原因となる可能性があることに注意することが重要です。

記憶のゆがみは、質問の言い回しを変えるなど、さまざまな方法で発生する可能性があります。 たとえば、黒い車がシーンを離れたかどうかを誰かに尋ねるだけです。 犯罪は、尋問中に黒い車を見たことを思い出させる可能性があります 後で。 これは、虚偽の記憶を操作して埋め込むことがいかに簡単であるかを示した訴訟の証人研究で一貫して観察されています。

この分野の研究はまた、 精神は単なる受動的なイベントレコーダーではありませんむしろ、情報の保存と取得の両方に積極的に機能します。 調査によると、一連のイベントがランダムな順序で発生すると、人々はそれらを覚えようとするときに意味のある順序に再配置します。

したがって、記憶の想起には、神経経路の再検討が必要です。 メモリをエンコードすることによって形成され、それらの経路の強さがそれがどれだけ速くなるかを決定します 取得できます。 上記の回復 長期保存メモリを短期記憶または作業メモリに効果的に戻します、エンコードプロセスの一種の鏡像で、再度アクセスできる場所。

結局のところ、記憶は長期記憶に戻され、再び統合および強化されます。 最終的に、私たちのメモリシステムは効率的であると同時に複雑ですが、調査することはまだたくさんあります。

書誌参照：

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