Wieści ze świata nauki to cykl tekstów skupiających się na najnowszych doniesieniach naukowo-badawczych z różnorodnych dziedzin. W tekstach tych omawiane są bieżące artykuły publikowane w prestiżowych czasopismach naukowych, a także ich znaczenie dla stanu współczesnej wiedzy. Powszechnie znana jest sentencja autorstwa Newtona, zgodnie z którą to, „co my wiemy, to tylko kropelka. Czego nie wiemy, to cały ocean.” Celem tekstów publikowanych w tym dziale jest przybliżenie czytelnikom właśnie tych kropelek.
Wszystko, co dzieje się w naszym zewnętrznym środowisku, może mieć wpływ na nasze życie wewnętrzne (np. wypadek komunikacyjny na drodze może spowodować reakcję stresową). Podobnie to, co się dzieje wewnątrz nas, może mieć konsekwencje w środowisku zewnętrznym (np. w głowie powstaje określony projekt konstrukcji, która następnie zostaje zbudowana). Na tych mechanizmach opiera się również m.in. psychosomatyka, która bada, w jaki sposób problemy natury psychicznej (np. stres, frustracja) mogą wpływać na biologiczne struktury naszego ciała. W somatopsychologii zaś zwraca się uwagę na wszelkie interakcje pomiędzy ciałem a umysłem1. Współczesna neuronauka interesuje się nie tylko samą neurofizjologią procesów myślowych, ale również ich podłożem molekularnym, ich konsekwencjami dla całego ciała oraz ich interakcją ze światem zewnętrznym (materią czy społeczeństwem). Przykładem takiego interdyscyplinarnego podejścia do procesów umysłowych jest wieloaspektowe badanie podejmowania decyzji, biorące pod uwagę zarówno aspekty neurobiologiczne, jak i psychologiczne, socjologiczne czy moralne2.
W jaki sposób podejmujemy decyzje?
Wydaje się, że procesy decyzyjne to prozaiczna część naszego życia, ponieważ nieustannie stajemy przed jakimś wyborem lub musimy zdecydować, jak rozwiązać określoną sytuację. Decyzje mogą dotyczyć zarówno najprostszych sytuacji, jak i tych bardzo problematycznych. Dokonuje się wówczas analizy korzyści i strat płynących z określonych wariantów i na jej podstawie podejmuje się konkretną decyzję. Na poziomie neuronalnym istnieje różnica już w dostępności gratyfikacji związanej z podejmowaną decyzją. Jeśli bowiem podjęcie decyzji ma skutkować natychmiastową korzyścią lub stratą, zaangażowane są struktury neuroanatomiczne odpowiedzialne za emocje i motywację, czyli głównie układ limbiczny i okołolimbiczny. Jeśli jednak skutek podjętej decyzji ma być odroczony (np. podjęcie studiów teraz spowoduje otrzymanie dyplomu dopiero za kilka lat), angażowane są struktury związane z procesami pamięciowymi, procesami uwagi, tworzeniem reprezentacji bodźców ilościowych czy planowaniem i rozwiązywaniem problemów3. Decyzje, które są obwarowane natychmiastową gratyfikacją, są więc często podejmowane emocjonalnie, zaś odroczenie gratyfikacji wymaga kontroli poznawczej i racjonalności. Według teorii dwóch systemów myślenia Daniela Kahnemana, następuje tutaj naturalny konflikt pomiędzy systemem szybkim (emocjonalnym) a systemem wolnym (logicznym/racjonalnym)4. Procesy decyzyjne wpływają również na nasze zachowania społeczne, w tym te związane z zachowaniem w tłumie.
Dynamika tłumu i samoorganizacja w przestrzeni
W dotychczasowych badaniach naukowych zwraca się uwagę, że z punktu widzenia dynamiki interakcji społecznych, samoorganizacja tłumu jest w znacznej mierze zależna od tego, czy uwaga poznawcza przechodniów jest rozproszona, czy skupiona. Piesi, którzy są rozproszeni (np. przez telefon komórkowy), znacznie gorzej radzą sobie z unikaniem ewentualnych kolizji, ponieważ ich zasoby uwagi poznawczej są w tej sytuacji bardzo ograniczone. Autorzy badania zwracają uwagę, że w tłumie – ze względu na jego dynamikę – nie jest możliwy typowy algorytm „decyzja, a następnie działanie”, ale konieczne jest podejście „decyzja w trakcie działania” w taki sposób, aby unikać przeszkód, co ma na celu optymalizację czasu dotarcia do celu5. Należy przy tym wspomnieć, że w zachowaniu się w tłumie równie ważne jak skupienie uwagi poznawczej, jest prawidłowe działanie tzw. GPS mózgu znajdującego się w hipokampie, który pozwala odnaleźć się w przestrzeni oraz poszukiwać alternatywnych dróg6. Badania nad samoorganizacją tłumu mogą mieć znaczenie nie tylko w kierowaniu ruchem, ale również w badaniach nad procesami decyzyjnymi, bowiem indywidualne interakcje leżą u podstaw zachowań zbiorowości7.
Geometria przestrzenna podejmowania decyzji przez zwierzęta
Zbiorowiska zwierząt, podobnie jak ludzie, angażują się w różnorodne zachowania podlegające samoorganizacji, tworząc np. stado krów, klucz ptaków, watahę wilków, ławicę ryb czy rój owadów. Każda z tych zbiorowości podlega samoorganizacji i jest zależna od indywidualnych interakcji. U zwierząt bowiem, podobnie jak u ludzi, uwarunkowania neurobiologiczne i psychologiczne wpływają na interakcje międzyosobnicze, a osobowość oraz sprawność procesów decyzyjnych na zajmowane przez zwierzęta terytoria8. Interakcje międzyosobnicze oraz zachowania stadne mogą mieć wpływ na budowanie systemów społecznych wśród zwierząt, a zrozumienie dynamiki procesów ich kształtowania się oraz płynących z nich konsekwencji demograficznych może przynieść szereg korzyści dla ochrony oraz zarządzania populacjami zwierząt9.
Aby zorientować się w przestrzeni, zwierzęta również korzystają ze swojego GPS mózgu, co umożliwia im nie tylko tworzenie w mózgu reprezentacji swojej pozycji w przestrzeni, ale także ukierunkowanie się na określony cel10. Niektórzy badacze zauważają, że przestrzenna lokalizacja dostępnych opcji może być przedstawiona w mózgu zwierzęcia wektorowo, tzn. zespół neuronów w hipokampie może kodować kierunek oraz odległość do celu. W tym świetle podejmowanie decyzji w trakcie działania przez zwierzęta może wynikać z konsensusu wśród neuronów, jednak mechanizm za tym stojący może być nieco bardziej złożony, ponieważ decyzje dotyczące tego, gdzie znaleźć pożywienie czy schronienie wpływają na przeżycie danego zwierzęcia oraz jego sukces reprodukcyjny11.
Zespół badaczy z Niemiec, Węgier, Izraela i Kanady opublikował artykuł zatytułowany The Geometry of Decision-Making in Individuals and Collectives [Geometria podejmowania decyzji w jednostkach i zbiorowości], który ukazał się na łamach „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” w grudniu 2021 roku12. Badacze zauważają, że zdecydowana większość zwierząt musi podejmować decyzje w ruchu i podczas działania. Wybór spośród opcji rozmieszczonych przestrzennie jest jednym z głównych wyzwań dla zwierząt, bowiem muszą podejmować decyzje dotyczące alternatywnych potencjalnych źródeł pożywienia, schronienia czy partnerów do rozrodu. W przeprowadzonym badaniu zastosowano zintegrowane podejście teoretyczne i eksperymentalne z wykorzystaniem wirtualnej rzeczywistości, aby zbadać interakcje pomiędzy ruchem a wewnętrzną reprezentacją przestrzeni przez organizmy. Obserwacje ujawniły, że istnieją podstawowe zasady geometryczne, które rządzą samoorganizacją jednostek oraz zbiorowości w przestrzeni. Uczeni zauważyli występowanie spontanicznych i nagłych zmian trajektorii ruchu, w wyniku których zwierzęta przełączają się z automatycznego uśredniania informacji wektorowych w GPS mózgu na proces decyzyjny polegający na eliminowaniu określonych opcji. Zaobserwowano, że zwierzęta spontanicznie redukują dostępne opcje do serii sekwencyjnych decyzji binarnych, aby następnie wykluczyć jedną z opcji i zostawić tę ostatecznie wybraną13.
Procesy decyzyjne u zwierząt mają swoje konsekwencje na wszystkich poziomach organizacji biologicznej, od indywidualnego do zbiorowego. Podejmowanie decyzji przez określone osobniki wpływa bowiem na ich trajektorię ruchu, co z kolei oddziałuje na proces ogólnej samoorganizacji zbiorowości. Zaprezentowane badanie interdyscyplinarne pokazuje przede wszystkim, że zwierzęta są zdolne do podejmowania decyzji w trakcie działania i ujawnia neuronalne korelaty tych procesów decyzyjnych oraz wskazuje, jakie skutki wypływają z nich dla dynamiki całej zbiorowości. Zachowania więc zwierząt w stadzie czy w innego rodzaju kolektywie, choć mogą wydawać się chaotyczne, wynikają z indywidualnych uwarunkowań poszczególnych jednostek oraz podejmowania spontanicznych decyzji, co rzuca także nowe światło na zdolności analityczne zwierzęcych mózgów14 lub ich analogów u bezkręgowców.
Norweski pisarz, Jostein Gaarder, w swojej słynnej powieści Świat Zofii pisał, że gdybyśmy mieli mózgi na tyle proste, abyśmy byli w stanie je zrozumieć, bylibyśmy na tyle głupi, że nie dalibyśmy rady. W świetle obecnych badań naukowych okazuje się, że nie tylko złożoność ludzkiego mózgu jest trudna do jednoznacznego wyjaśnienia, ale również mózgi i aparaty poznawcze zwierząt nieustannie stawiają przed nami kolejne pytania, na które neuronauka cały czas poszukuje kompleksowych odpowiedzi.
Bartosz Bagrowski
Źródło zdjęcia: Pixabay
Ikonka cyklu: Pixabay
Ostatnia aktualizacja strony: 23.01.2022
Przypisy
- Por. D. Dudek, M. Siwek, Współistnienie chorób somatycznych i depresji, „Psychiatria” 2007, t. 4, nr 1, s. 17–24 [dostęp 07 I 2022].
- Por. M. Jaracz, A. Borkowska, Podejmowanie decyzji w świetle badań neurobiologicznych i teorii psychologicznych, „Psychiatria” 2010, t. 7, nr 2, s. 68–73 [dostęp 07 I 2022]; A. Wawrzyniak, B. Wąsikowska, Metody neuroobrazowania mózgu w badaniach procesów podejmowania decyzji w zarządzaniu, „Organizacja i Kierowanie” 2016, t. 171, nr 1, s. 49–63 [dostęp 07 I 2022]; D. Majewska-Bielecka, R. Nowak-Lewandowska, Neuronaukowe implikacje w podejmowaniu decyzji, „Zeszyty Naukowe Zachodniopomorskie Szkoły Biznesu – Firma i Rynek” 2019, t. 55, nr 1, s. 173–180 [dostęp 07 I 2022].
- Por. V. Faralla et al., Neural Correlates in Intertemporal Choice of Gains and Losses, „Journal of Neuroscience, Psychology, and Economics” 2015, Vol. 8, No. 1, s. 27–47; A. Szymczak, Podejmowanie decyzji z perspektywy neurobiologii, „Neuropsychologia.org” 2015 [dostęp 07 I 2022].
- Por. Daniel Kahneman Explains The Machinery of Thought, „Farnam Street Media” 2021 [dostęp 07 I 2022].
- Por. H. Murakami et al., Mutual Anticipation Can Contribute to Self-Organization in Human Crowds, „Science Advances” 2021, Vol. 7, No. 12 [dostęp 07 I 2022]; Q. Moreau et al., Dynamics of Social Interaction: Kinematic Analysis of a Joint Action, „Frontiers in Psychology” 2016, Vol. 7, No. 2016 [dostęp 07 I 2022]; I. Couzin, Collective Minds, „Nature” 2007, Vol. 445, No. 715 [dostęp 07 I 2022].
- Por. B. Bagrowski, Neuronalny detektor granic – czyli o tym, jak mózg tworzy mapy, „W Poszukiwaniu Projektu” 10.01.2021 [dostęp 07 I 2022].
- Por. Murakami et al., Mutual Anticipation.
- Por. B. Bagrowski, Czy zwierzęta mogą zachowywać się jak ludzie? – czyli o życiu społecznym oraz typach osobowości u wiewiórek, „W Poszukiwaniu Projektu” 10.10.2021 [dostęp 07 I 2022].
- Por. T. Clutton-Brock, Social Evolution in Mammals, „Science” 2021, Vol. 373, No. 6561 [dostęp 07 I 2022].
- Por. A. Sarel et al., Vectorial Representation of Spatial Goals in the Hippocampus of Bats, „Science” 2017, Vol. 355, No. 6321, s. 176–180 [dostęp 07 I 2022].
- Por. V.H. Sridhar et al., The Geometry of Decision-Making, „Bernstein Conference” 2019 [dostęp 07 I 2022].
- Por. V.H. Sridhar et al., The Geometry of Decision-Making in Individuals and Collectives, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 2021, Vol. 118, No. 50 [dostęp 07 I 2022].
- Por. Sridhar et al., The Geometry of Decision–Making.
- Por. Bagrowski, Czy zwierzęta mogą zachowywać się jak ludzie?; B. Bagrowski, Czy najnowsze badanie neurogenetyczne nad „śmieciowym DNA” rzeczywiście odpowiadają na pytanie, co odróżnia ludzi od zwierząt?, „W Poszukiwaniu Projektu” 07.11.2021 [dostęp 07 I 2022].
Literatura:
- Bagrowski B., Czy najnowsze badanie neurogenetyczne nad „śmieciowym DNA” rzeczywiście odpowiadają na pytanie, co odróżnia ludzi od zwierząt?, „W Poszukiwaniu Projektu” 07.11.2021 [dostęp 07 I 2022].
- Bagrowski B., Czy zwierzęta mogą zachowywać się jak ludzie? – czyli o życiu społecznym oraz typach osobowości u wiewiórek, „W Poszukiwaniu Projektu” 10.10.2021 [dostęp 07 I 2022].
- Bagrowski B., Neuronalny detektor granic – czyli o tym, jak mózg tworzy mapy, „W Poszukiwaniu Projektu” 10.01.2021 [dostęp 07 I 2022].
- Clutton-Brock T., Social Evolution in Mammals, „Science” 2021, Vol. 373, No. 6561 [dostęp 07 I 2022].
- Couzin I., Collective Minds, „Nature” 2007, Vol. 445, No. 715 [dostęp 07 I 2022].
- Daniel Kahneman Explains The Machinery of Thought, „Farnam Street Media” 2021 [dostęp 07 I 2022].
- Dudek D., Siwek M., Współistnienie chorób somatycznych i depresji, „Psychiatria” 2007, t. 4, nr 1, s. 17–24 [dostęp 07 I 2022].
- Faralla V. et al., Neural Correlates in Intertemporal Choice of Gains and Losses, „Journal of Neuroscience, Psychology, and Economics” 2015, Vol. 8, No. 1, s. 27–47.
- Jaracz M., Borkowska A., Podejmowanie decyzji w świetle badań neurobiologicznych i teorii psychologicznych, „Psychiatria” 2010, t. 7, nr 2, s. 68–73 [dostęp 07 I 2022].
- Majewska-Bielecka D., Nowak-Lewandowska R., Neuronaukowe implikacje w podejmowaniu decyzji, „Zeszyty Naukowe Zachodniopomorskie Szkoły Biznesu – Firma i Rynek” 2019, t. 55, nr 1, s. 173–180 [dostęp 07 I 2022].
- Moreau Q. et al., Dynamics of Social Interaction: Kinematic Analysis of a Joint Action, „Frontiers in Psychology” 2016, Vol. 7, No. 2016 [dostęp 07 I 2022].
- Murakami H. et al., Mutual Anticipation Can Contribute to Self–Organization in Human Crowds, „Science Advances” 2021, Vol. 7, No. 12 [dostęp 07 I 2022].
- Sarel A. et al., Vectorial Representation of Spatial Goals in the Hippocampus of Bats, „Science” 2017, Vol. 355, No. 6321, s. 176–180 [dostęp 07 I 2022].
- Sridhar V.H. et al., The Geometry of Decision–Making, „Bernstein Conference” 2019 [dostęp 07 I 2022].
- Sridhar V.H. et al., The Geometry of Decision–Making in Individuals and Collectives, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 2021, Vol. 118, No. 50 [dostęp 07 I 2022].
- Szymczak A., Podejmowanie decyzji z perspektywy neurobiologii, „Neuropsychologia.org” 2015 [dostęp 07 I 2022].
- Wawrzyniak A., Wąsikowska B., Metody neuroobrazowania mózgu w badaniach procesów podejmowania decyzji w zarządzaniu, „Organizacja i Kierowanie” 2016, t. 171, nr 1, s. 49–63 [dostęp 07 I 2022].
Hipersplatanie i geometria stada
https://youtu.be/oKiNeMXkGPY
Ptaki mają tajemniczy „kwantowy zmysł” – National Geographic
https://www.national-geographic.pl/artykul/ptaki-maja-tajemniczy-kwantowy-zmysl?page=2
Pierwszy raz zarejestrowano wpływ mechaniki kwantowej na procesy biochemiczne pozwalające m.in. psom czy ptakom wędrownym „widzieć” pole magnetyczne Ziemi.
Gdy taki singiel dobierze sobie identycznego kolegę, obaj zaczynają się zachowywać jak kumple w barze poszukujący towarzystwa dziewczyn. Choć grają każdy na siebie, to na jakimś poziomie są jednak razem. W przypadku elektronów mówimy wówczas o splątaniu kwantowym. Takie elektrony mają odpowiadające sobie spiny niezależnie od dzielącego ich dystansu….