Théorie de la sélection des groupes neuronaux

La théorie de la sélection des groupes neuronaux (théorie de la sélection des groupes neuronaux) décrit et explique la fonction du cerveau pour la planification et la réalisation d'actions sur la base de découvertes plus récentes en neurosciences . Il a été développé par l'immunologiste Gerald M. Edelman dans les années 1980. Ce qu'il y a de nouveau dans cette approche, c'est que, d'une part, la mémoire ne peut pas être considérée comme une réserve représentative du contenu de ce qui a été vécu, mais comme un système dynamique en constante évolution au cours de son activité. D'autre part, cette conscience ne doit pas être comprise comme un état ou une activité localisée dans une certaine région du cerveau , mais comme l'activité elle-même, dans laquelle toutes les régions du cerveau, même les régions largement distribuées, sont dans un échange réciproque constant d'informations.

Considération historique

Il existe une longue tradition d' idées et de théories sur la conscience et la mémoire humaines. S'il s'agissait au départ d'un sujet pour les philosophes, depuis le développement des sciences naturelles et de leurs méthodes d' étude des humains et de leur cerveau , les spécialistes des sciences naturelles ont également traité ce problème.

Une approche des considérations était de découvrir les tâches spéciales des régions individuelles anatomiquement visibles et éventuellement séparées du cerveau . De telles études et découvertes sur l' anatomie du cerveau sont devenues importantes, par exemple grâce aux études et publications (1909) de l'anatomiste allemand Korbinian Brodmann (1868–1918), qui a décrit les fonctions des différentes zones (zones) du cortex cérébral . Ses œuvres sont d'une grande importance à ce jour.

Lorsque, au tournant du XXe siècle, le physiologiste Charles Scott Sherrington (1857–1952) a décrit des découvertes décisives sur le système nerveux - sa structure et son fonctionnement - la fonction et le fonctionnement du système nerveux ont commencé à gagner en importance pour la neurophysiologie . Cela a continué et s'est approfondi jusqu'à ce jour. Au fil du temps, l'analyse (recherche) a pénétré des structures de plus en plus petites du système nerveux et a examiné leur fonction et leur importance pour la mémoire et la conscience et, par rapport à cela, également pour l' apprentissage.

Avec les études d' Eric Kandel (vers 1976) sur l'escargot de mer Aplysia, dans lesquelles il a constaté qu'il n'y a probablement pas de mémoire centrale à long terme dans le cerveau, mais plutôt la modification des synapses des cellules nerveuses impliquées , par exemple les mouvements une fois effectués, dans le sens d'une récupération plus facile et plus rapide - Pour soutenir l'activation, les études du comportement et des mouvements sont passées du niveau des centres neuronaux à l'étude des cellules nerveuses individuelles et de leurs changements moléculaires.

Cela n'a pas résolu le problème de mémoire décrit, mais cela a montré l'importance des cellules nerveuses individuelles , de leurs synapses et des changements qu'elles apportent pour la mise en réseau des cellules nerveuses et des groupes de cellules nerveuses.

La mesure prise par l'immunologiste Gerald M. Edelman, qui avait observé lors du développement d'anticorps dans l'organisme, que l'organisme ne le faisait pas, comme précédemment supposé, génétiquement, était décisive pour le développement ultérieur, en particulier pour le type d'interaction de tous ces éléments individuels plans donnés, mais selon le principe de sélection évolutive . Le principe de sélection nécessite de très grandes populations de structures similaires mais équivalentes à partir desquelles il peut effectuer une sélection adaptée au cas individuel.

Il a été démontré que le système nerveux est constitué de populations de synapses sur les cellules nerveuses individuelles (des milliers), de populations de cellules nerveuses (plus de 10 milliards) et de populations de réseaux de cellules nerveuses (également des milliards) qui répondent à ces exigences. On peut donc supposer que les pensées, les actions et les mouvements sont développés et exécutés selon ce principe de sélection. Edelman en a systématiquement vérifié et confirmé les conséquences.

Théorie

Sélection de développement

Alors que les gènes déterminent l'anatomie du cerveau au début du développement embryonnaire , il existe déjà une grande variabilité des schémas de connexion lors de la formation des multiples processus nerveux ramifiés . Dans le même temps, les neurones « allumés » sont de préférence connectés les uns aux autres, initialement en groupes, et ceux-ci sont connectés à des réseaux ( circuits ) ( sélection somatique ). Il s'agit de la formation des répertoires primaires (répertoires primaires).

Sélection d'expérience

À travers des expériences comportementales qui se produisent tout au long de la vie, la sélection synaptique se produit alors . Des groupes se forment, dont les éléments sont similaires, mais pas identiques mais équivalents ( dégénérescence ). Les connexions synaptiques les plus fréquemment utilisées et donc leur efficacité sont renforcées dans les processus de sélection compétitifs. Les connexions synaptiques et l'efficacité des groupes moins fréquemment choisis sont affaiblies. Une restructuration dynamique constante des groupes a lieu par l'adaptation aux conditions actuelles. En sélectionnant certains modèles dans des zones spatialement réparties de ce qui est perçu, des catégories peuvent être formées qui sont nécessaires pour attribuer de nouvelles impressions à ce qui a déjà été vécu. En conséquence, les réseaux des répertoires primaires aux répertoires et cartes secondaires sont constitués. Les cartes peuvent être modifiées par une utilisation sélective (par exemple, la zone du pouce dans le cortex moteur est agrandie par des messages texte fréquents ).

Connexions corticales

Une coopération ordonnée avec le résultat d'une action / d'un mouvement réussi ne se produit pas, comme supposé précédemment, par le traitement séquentiel dans les régions cérébrales individuelles, mais par l'échange récursif constant de signaux dans tout le cerveau (voir aussi télencéphale ). Dans l'arrangement cérébral topologique du système thalamocortical, le thalamus est mis en réseau avec les régions fonctionnellement spécialisées (les cartes ) du cortex d'une manière diverse et récursive. Des cercles de signaux sont formés dans lesquels il y a un échange constant de signaux transmis simultanément entre des zones individuelles très éloignées les unes des autres ( rentrée ). En conséquence, les activités qui se déroulent dans ces domaines sont coordonnées les unes avec les autres en termes de temps et d'espace.

Il y a aussi un échange constant de signaux entre ce système thalamocortical et un second agencement du cerveau, dans lequel des chaînes parallèles sont parcourues dans la même direction. Ceux-ci relient le cortex cérébral (cortex) avec des structures sous-corticales spéciales telles que le cervelet (participation et synchronisation des mouvements mais aussi des capacités de réflexion spécifiques), les noyaux gris centraux (participation à la planification et à l'exécution de processus moteurs et cognitifs complexes) et l' hippocampe (participation principale à la consolidation du contenu les fonctions de mémoire à court terme aux fonctions de mémoire à long terme dans le cortex cérébral).

Finalement, ces activités constantes sont liées aux noyaux du tronc cérébral et de l' hypothalamus qui activent la plasticité neuronale - par exemple, la force de la synapse - dans les circuits neuronaux et créent des réponses adaptatives . Ces influences sont également appelées systèmes de notation . Pour l'ensemble du système, chaque utilisation des connexions entraîne des changements dans les neurones et leurs connexions, de sorte que le système est en constante évolution adaptative.

conscience

On suppose que ces processus réentrants constituent la conscience . Ceci est étayé par l'observation que dans le cas d'actions qui ont déjà été effectuées plusieurs fois, dans lesquelles l'attention n'a plus besoin d'être focalisée sur les aspects individuels et les parties de l'exécution, l'activité de l'échange de signaux entre les zones cérébrales diminue, de sorte qu'elle devient automatisée dans le cas de celles dites automatisées qui fonctionnent presque inconsciemment. Les actions sont minimes. Cela garantit que lors de la résolution de nouvelles tâches complexes et particulièrement cognitives qui nécessitent une attention particulière, d'autres tâches de routine nécessaires (par exemple: écrire, boire un café ou conduire une voiture) peuvent être effectuées en même temps sans difficulté.

Addenda

La théorie de la sélection des groupes neuronaux de Gerald Edelman est née de considérations théoriques qu'Edelman avait collectées en tant qu'immunologiste, en raison de son expérience scientifique et transférées aux structures cérébrales des humains. À cette époque (vers 1980), cela ne pouvait être prouvé par des expériences scientifiques et des relations mathématiques.

Cependant, la théorie a partiellement trouvé sa place dans d'autres sciences humaines. Il a servi de base aux processus d'apprentissage dans un travail sur la théorie de l'apprentissage opérationnel .

Le développement de procédures techniques pour étudier l'activité cérébrale - par exemple celle de la résonance magnétique fonctionnelle ( IRMf ) a subi divers développements supplémentaires depuis le début du millénaire, de sorte que les processus impliqués dans la performance du cerveau (moteur et cognitif) peuvent être observés dans leur action. C'est pourquoi il est maintenant généralement reconnu dans les neurosciences que dans tous les processus cognitifs, toutes les parties du cerveau sont en communication constante les unes avec les autres. C'est également le sujet de nombreuses études et publications dans le domaine de l'apprentissage automatique . À cet égard, les considérations de G. Edelman se sont révélées réalistes et tournées vers l'avenir.

Littérature

• Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessel: Principes de la science neuronale . 4e édition. McGraw-Hill Companies, New York 2000.
• Eric R. Kandel: À la recherche de la mémoire . Siedlern Verlag, Munich 2007.
• Gerald M. Edelman: Darwinisme neuronal, la théorie de la sélection des groupes neuronaux . Basic Books, Inc, éditeurs New York 1987.
• Gerald M. Edelman: Air divin, feu destructeur . 2e édition. Piper Verlag, Munich 1995.
• Gerald M. Edelman, Giulio Tononi: Cerveau et esprit, comment la conscience naît de la matière . CH Beck Verlag oHG, Munich 2002.
• Jürgen Grzesik: Théorie de l'apprentissage opérationnel . Maison d'édition Julius Klinkhardt, Bad Heilbrunn 2002.
• Karl Friston : Le principe de l'énergie libre: une théorie unifiée du cerveau? dans: Nature Reviews, Volume 11 (2010). 127-238.
• Jürgen Grzesik; Théorie de l'apprentissage opérationnel , neurologie et psychologie du développement humain par le changement de soi. Maison d'édition Julius Klinkhardt. Bad Heilbrunn. 2002.

Preuve individuelle

1. ↑ Gerald M. Edelman Neural Darwinism, La théorie de la sélection des groupes neuronaux . Basic Books, Inc, éditeurs New York 1987
2. ^ Brodmann K (1909). "Théorie de localisation comparée du cortex cérébral" (en allemand). Leipzig: Johann Ambrosius Barth.
3. ↑ Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessel. Principes de la science neurale 4e édition 2000. McGraw-Hill Companies New York. Chapitre 63 pp. 1247-1279.
4. ↑ voir aussi: aussi Eric R. Kandel. En quête de mémoire . Siedlern Verlag Munich 2007, par. aussi Eric R. Kandel: À la recherche de la mémoire . Siedlern Verlag Munich 2007.
5. ↑ Gerald M. Edelman. Darwinisme neuronal, la théorie de la sélection des groupes neuronaux . Basic Books, Inc, éditeurs New York 1987
6. ↑ Gerald M. Edelman. Darwinisme neuronal, la théorie de la sélection des groupes neuronaux . Basic Books, Inc, Éditeurs New York 1987, ISBN 978-0465049349
7. ↑ Gerald M. Edelman, Giulio Tononi. Cerveau et esprit, comment la conscience naît de la matière , CH Beck Verlag oHG. Munich 2002, p. 69
8. ↑ Jürgen Grzesik; Théorie de l'apprentissage opérationnel , neurologie et psychologie du développement humain par le changement de soi. Maison d'édition Julius Klinkhardtz. Bad Heilbrunn. 2002.
9. ↑ par exemple: Karl Friston: Le principe de l'énergie libre: une théorie unifiée du cerveau? Dans Nature Reviews, Volume 11 (2010) p. 133