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Itinerância caótica como
modelo de dinâmica da
consciência
DEPARTAMENTO DE FÍSICA – 09/09/2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
Metáforas e Modelos
Multiestabilidade visual
O “fluxo da consciência”
de William James
 Quando temos uma rápida visão geral do maravilhoso fluxo de nossa
consciência, o que nos impressiona em primeiro lugar é o diferente ritmo de
suas diferentes porções. A nossa vida mental, como a vida de um pássaro,
parece ser feita de uma alternância de voos e pousos (...). Os locais de
descanso são geralmente ocupados por imaginações sensoriais de algum
tipo, cuja peculiaridade é que eles podem ser mantidos frente à mente por
um tempo indefinido, e contemplados sem alteração; os locais de voo estão
cheios de pensamentos de relações, estáticos ou dinâmicos, obtidas em sua
maior parte entre as matérias contempladas nos períodos de repouso
comparativo.
 Vamos chamar os lugares de descanso as "partes substanciais" e os locais de
voo de "parte transitiva" da corrente do pensamento. Podemos então dizer
que o fim principal do nosso pensamento é em todos os momentos alcançar
alguma outra parte "substancial" do que aquela que acabamos de ser
desalojada. E pode-se dizer que o principal uso das partes transitivas é para
nos conduzir de uma conclusão substantiva para outra.
Referências e Colaboradores
Redes Neuronais de Atratores
Relaxação da rede no relevo de
“energia”
Trajetória no espaço de
configuração:
O ponto representa o sistema
inteiro com N neurônios,
ou seja, o vetor S = {S1, S2, S3,...,SN}
Atratores = Memórias associativas
Transição entre atratores
Itinerância caótica
Equações do Modelo
Estado S(t) dos neurônios
Sinapses
Parte fixa das sinapses
que define os atratores ξμ
Parte variável das sinapses
(depressão sináptica), que
desestabiliza os atratores.
Itinerância = visitação dos atratores
A itinerância é caótica?
O “fluxo da consciência” de
William James é caótico
No fluxo da vida real, do rio mental, a palavra
de Heráclito é provavelmente verdade:
nunca nos banhamos duas vezes na mesma
água. Como poderíamos, quando a estrutura
do nosso próprio cérebro está continuamente
crescendo diferente sob a pressão da
experiência?
Para uma sensação idêntica a se repetir, ele
teria que se repetir em um cérebro sem
modificações, o que é uma impossibilidade. O
órgão, depois de estados intervenientes, não
pode reagir como fazia antes deles
acontecerem.
Caos = forte dependência das
condições iniciais = impreditibilidade
Separação entre dois estados
iniciais que diferiam em apenas
um neurônio com diferença
ΔS = 10-15
Transições deterministas, não térmicas.
Frequências de transição Tμν do padrão ν para o
padrão μ não são uniformes.
Código neural espaço-temporal
combinatorial
Exemplo: código olfativo
 N = 1000 glomérulos (PHebb = 0.14 N = 140)
 P = 50 padrões
 Q = 3 padrões itinerantes por odor
 Odores = 𝐶 =
𝑃!
𝑃−𝑄 !𝑄!
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 Distinção de odores em humanos ≈ 20 mil
Bônus: Frequência de transição
entre atratores e tempo subjetivo?
Bônus: Teoria de Crick-Michson de enfraquecimento
de atratores obsessivos durante sonhos funciona
muito bem com itinerância caótica
Dreams, endocannabinoids and itinerant
dynamics in neural networks: re elaborating
Crick-Mitchison unlearning hypothesis
Osame Kinouchi (USP)
Renato Rodrigues Kinouchi (UFABC)
revised 12 Jul 2010 (this version, v3)
arXiv:cond-mat/0208590v3
James Clerk Maxwell
Maxwell on Chaos
Brian R. Hunt and James A. Yorke
“Ninguém, suponho, atribuiria a um livre arbítrio mais do
que intervalo infinitesimal. Nenhum leopardo pode
mudar suas manchas, nem pode alguém apenas
desejando introduzir uma descontinuidade em seu curso
da existência ... No curso desta nossa vida mortal mais
ou menos frequentemente encontrar nós mesmos em
um divisor de águas física ou moral, onde um
imperceptível desvio é suficiente para determinar em
qual dos dois vales vamos descer.
Todos os grandes resultados produzidos pela aventura
humana dependem em se tomar vantagem desses
estados singulares quando eles ocorrem.”
Bifurcações e caos são condições necessárias (mas não
suficientes) para o conceito de livre arbítrio.

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Itinerância caótica como modelo de dinâmica da consciência

  • 1. Itinerância caótica como modelo de dinâmica da consciência DEPARTAMENTO DE FÍSICA – 09/09/2015 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
  • 4. O “fluxo da consciência” de William James  Quando temos uma rápida visão geral do maravilhoso fluxo de nossa consciência, o que nos impressiona em primeiro lugar é o diferente ritmo de suas diferentes porções. A nossa vida mental, como a vida de um pássaro, parece ser feita de uma alternância de voos e pousos (...). Os locais de descanso são geralmente ocupados por imaginações sensoriais de algum tipo, cuja peculiaridade é que eles podem ser mantidos frente à mente por um tempo indefinido, e contemplados sem alteração; os locais de voo estão cheios de pensamentos de relações, estáticos ou dinâmicos, obtidas em sua maior parte entre as matérias contempladas nos períodos de repouso comparativo.  Vamos chamar os lugares de descanso as "partes substanciais" e os locais de voo de "parte transitiva" da corrente do pensamento. Podemos então dizer que o fim principal do nosso pensamento é em todos os momentos alcançar alguma outra parte "substancial" do que aquela que acabamos de ser desalojada. E pode-se dizer que o principal uso das partes transitivas é para nos conduzir de uma conclusão substantiva para outra.
  • 6. Redes Neuronais de Atratores
  • 7. Relaxação da rede no relevo de “energia” Trajetória no espaço de configuração: O ponto representa o sistema inteiro com N neurônios, ou seja, o vetor S = {S1, S2, S3,...,SN}
  • 8. Atratores = Memórias associativas
  • 11. Equações do Modelo Estado S(t) dos neurônios Sinapses Parte fixa das sinapses que define os atratores ξμ Parte variável das sinapses (depressão sináptica), que desestabiliza os atratores.
  • 12. Itinerância = visitação dos atratores
  • 13. A itinerância é caótica?
  • 14. O “fluxo da consciência” de William James é caótico No fluxo da vida real, do rio mental, a palavra de Heráclito é provavelmente verdade: nunca nos banhamos duas vezes na mesma água. Como poderíamos, quando a estrutura do nosso próprio cérebro está continuamente crescendo diferente sob a pressão da experiência? Para uma sensação idêntica a se repetir, ele teria que se repetir em um cérebro sem modificações, o que é uma impossibilidade. O órgão, depois de estados intervenientes, não pode reagir como fazia antes deles acontecerem.
  • 15. Caos = forte dependência das condições iniciais = impreditibilidade Separação entre dois estados iniciais que diferiam em apenas um neurônio com diferença ΔS = 10-15
  • 16. Transições deterministas, não térmicas. Frequências de transição Tμν do padrão ν para o padrão μ não são uniformes.
  • 18. Exemplo: código olfativo  N = 1000 glomérulos (PHebb = 0.14 N = 140)  P = 50 padrões  Q = 3 padrões itinerantes por odor  Odores = 𝐶 = 𝑃! 𝑃−𝑄 !𝑄! = 19600  Distinção de odores em humanos ≈ 20 mil
  • 19. Bônus: Frequência de transição entre atratores e tempo subjetivo?
  • 20. Bônus: Teoria de Crick-Michson de enfraquecimento de atratores obsessivos durante sonhos funciona muito bem com itinerância caótica Dreams, endocannabinoids and itinerant dynamics in neural networks: re elaborating Crick-Mitchison unlearning hypothesis Osame Kinouchi (USP) Renato Rodrigues Kinouchi (UFABC) revised 12 Jul 2010 (this version, v3) arXiv:cond-mat/0208590v3
  • 21. James Clerk Maxwell Maxwell on Chaos Brian R. Hunt and James A. Yorke “Ninguém, suponho, atribuiria a um livre arbítrio mais do que intervalo infinitesimal. Nenhum leopardo pode mudar suas manchas, nem pode alguém apenas desejando introduzir uma descontinuidade em seu curso da existência ... No curso desta nossa vida mortal mais ou menos frequentemente encontrar nós mesmos em um divisor de águas física ou moral, onde um imperceptível desvio é suficiente para determinar em qual dos dois vales vamos descer. Todos os grandes resultados produzidos pela aventura humana dependem em se tomar vantagem desses estados singulares quando eles ocorrem.” Bifurcações e caos são condições necessárias (mas não suficientes) para o conceito de livre arbítrio.