Podziękowania

Jestem wdzięczny, że w ciągu mojej wieloletniej kariery miałem możliwość pracy z licznymi naukowcami, w tym z opiekunem moich studiów doktoranckich Garym Lynchem oraz opiekunem badań podoktorskich Bruce’em McNaughtonem, którzy ukształtowali moje spojrzenie na mózgowe podstawy wysokopoziomowych funkcji umysłowych. Chciałbym podziękować wszystkim tym uczonym, lecz jest ich zbyt wielu, by wymienić każdego z imienia i nazwiska.

Szczególne słowa uznania niech przyjmą moi byli studenci: Jong Won Lee, Hyunjeong Lee, Sung-Hyun Lee i Yeongseok Jeong, a także współpracownicy: Daeyeol Lee, Inah Lee, Woong Sun i Woonryung Kim, którzy wnieśli istotny wkład do badań omówionych w rozdziałach 5 i 6 oraz w dodatkach. Kyoon Huh i Eunjoon Kim – Wam także dziękuję za porady i wsparcie.

Se-Bum Paik wnikliwie przeczytał i skomentował pierwszą wersję rozdziału 11 (Głęboka sieć neuronowa), za co szczerze dziękuję. Wyrazy wdzięczności niech przyjmą też Maame Boetamaa – za pomoc redakcyjną, Jong Won Lee – za przygotowanie ilustracji, Jooyong Shin – za pomoc w sporządzeniu bibliografii oraz Verner Bingman i Kimberly Wade – za udostępnienie oryginalnych zdjęć.

Redakcja wydawnictwa Columbia University Press udzieliła mi ogromnej pomocy podczas tworzenia tej książki. Projekt ten swoim entuzjazmem wspierała redaktorka prowadząca Miranda Martin. Ona oraz cały zespół produkcyjny, graficzny i marketingowy Columbia University Press zyskali moje wielkie uznanie.

Przede wszystkim zaś chcę wyrazić najgłębszą wdzięczność moim rodzicom i rodzinie: Inhee, Alice i Amy – za ich poświęcenie, wsparcie i zachęty przez całą moją karierę naukową.

Wstęp

Ludzie są niezwykłymi zwierzętami. Jako jedyny znany gatunek, który jest w stanie zrozumieć koncepcję swojego istnienia, od dawna zastanawiają się nad zajmowanym przez siebie miejscem na Ziemi i swoją relacją z wszechświatem. Wynikiem tych dociekań są największe osiągnięcia nauki, filozofii i duchowości. Nasza niebywała umiejętność introspekcji i autorefleksji odróżnia nas od wszystkich innych gatunków żyjących na planecie. Mimo tej wyjątkowości dzielimy z nimi zasadniczy cel: podtrzymanie własnego jednostkowego życia oraz przetrwanie gatunku.

Które zwierzęta z największym powodzeniem dążą do tego nadrzędnego celu? Bez wątpienia owady. Są one obecnie najlepiej przystosowanymi zwierzętami na Ziemi. Naukowcy szacują ich liczebność na mniej więcej 10 trylionów, a ich łączna masa jest 70 razy większa niż waga wszystkich ludzi razem wziętych. Zdumiewa również różnorodność owadów. Istnieje około miliona znanych gatunków, które stanowią blisko 90 procent poznanych gatunków zwierząt oraz ponad 50 procent zidentyfikowanych gatunków wszystkich żywych organizmów¹. Ocenia się ponadto, że liczba nieopisanych jeszcze gatunków owadów wynosi od 2 do 10 milionów (średnio 5,5 miliona)². Nic dziwnego, że badaniu insektów został poświęcony osobny dział zoologii: entomologia. Owady dominują na Ziemi pod względem liczebności, masy i różnorodności gatunkowej. Uczeni przewidują, że w odległej przyszłości – gdy wymrą inne gatunki zwierząt z ludźmi włącznie – dzielne insekty przetrwają.

Z perspektywy biologicznej jest jasne, że jako Homo sapiens nie stanowimy najbardziej udanego gatunku na planecie. Mimo to odnosimy chyba największe sukcesy spośród przedstawicieli dużych kręgowców. Zdołaliśmy się osiedlić w zróżnicowanych środowiskach na wszystkich kontynentach, a nasza łączna masa przewyższa masę wszystkich pozostałych żyjących na wolności kręgowców lądowych. Co ważniejsze, jesteśmy jedynymi zwierzętami, które dysponują zaawansowanymi rozwiązaniami technicznymi, wytworzyły wyrafinowane kultury, założyły ogromne społeczeństwa oraz zyskały większą możność oddziaływania na środowisko i kształtowania go niż jakiekolwiek inne istoty żyjące na Ziemi.

Dokonania te nie byłyby możliwe bez naszego nowatorstwa. Mamy skłonność, by próbować nowych rzeczy w dążeniu do coraz lepszej przyszłości. Suma wielkich i małych innowacji wprowadzanych w toku dziejów pozwoliła nam w końcu tworzyć cywilizacje na globalną skalę. Powołaliśmy nawet system społeczny promujący nowatorstwo: prawo patentowe. W tym świetle można traktować ludzi jako zwierzęta innowacyjne – Homo innovaticus.

Ilustracja 0.1 ukazuje postęp technologiczny w zestawieniu ze wzrostem światowej populacji od początków istnienia rolnictwa. W ostatnich dwóch stuleciach liczba ludności rosła wykładniczo, a zmiany technologiczne przyspieszyły w imponującym tempie. Wskazane na wykresie główne przełomy są tylko znikomym ułamkiem dokonań naukowo-technicznych ludzkości z ostatnich 200 lat.

Dlaczego jesteśmy tak innowacyjni? Być może nasze mózgi różnią się od mózgów innych zwierząt. Ale pod jakim względem? To właśnie stanowi główny temat tej książki. Nowatorstwo wymaga świeżego spojrzenia, decydującym czynnikiem jest więc wyobraźnia. Wpadamy na nowe rozwiązania techniczne, hipotezy, idee i pomysły artystyczne, gdy łączymy istniejące już składniki dzięki wykorzystaniu wyobraźni. Albert Einstein skomentował to następująco: „Logika zabiera cię od A do B. Wyobraźnia zabiera cię wszędzie”. Powstaje zatem pytanie, czy zdolność ta jest charakterystyczna tylko dla ludzi. Odpowiedź jest jednoznaczna: zdecydowanie nie. Wyobraźnia absolutnie nie jest wyłącznie ludzką zdolnością umysłową. Z badań psychologicznych, neurobiologicznych i behawioralnych zwierząt wynika, że zwierzęta też mają wyobraźnię. W szczególności badania neuronaukowe z ostatnich dwóch dekad potwierdziły, że występuje u nich aktywność neuronowa potencjalnie związana z wyobraźnią.

Ilustracja 0.1. Wzrost wielkości populacji i główne przełomy technologiczne

Co więc jest tą niepowtarzalną ludzką zdolnością umysłową, która otworzyła drzwi nowatorstwu w naszych dziejach? Wyobraźnia przyczynia się do innowacji, ale ich nie gwarantuje. Jej skala jest ograniczona zdolnościami poznawczymi. Bez dostatecznie rozwiniętych zdolności poznawczych wyobraźnia nie zdołałaby pobudzać do wprowadzania nowych rozwiązań. Dla innowacji czerpiących z wiedzy pojęciowej, takich jak ukazane na ilustracji 0.1, konieczna jest zwłaszcza zdolność wysokopoziomowego abstrahowania. Innymi słowy: ludzie są wyjątkowo nowatorscy dlatego, że mają niespotykaną u innych istot swobodę posługiwania się w wyobraźni wysokopoziomowymi koncepcjami abstrakcyjnymi, takimi jak liczby, wektory, grawitacja, atomy, geny, mutacje, algorytmy, piękno, humanizm, wolna wola, wolność czy sprawiedliwość społeczna.

W żadnym razie nie chcę twierdzić, że abstrahowanie jest wyłącznie ludzką cechą umysłową. Dobrze wiadomo, że zdolne są do niego także inne zwierzęta, szczególnie z rzędu naczelnych. Niemniej żadne z nich nie zbliża się do nas pod względem poziomu abstrakcji w rozumowaniu. Ludzie znakomicie radzą sobie z formułowaniem i przetwarzaniem wysokopoziomowych pojęć abstrakcyjnych oraz ze swobodnym korzystaniem z nich w wyobraźni. Znakomitym przykładem jest język. Tylko ludzie dysponują autentyczną zdolnością językową z wyspecjalizowanymi obszarami mózgu przeznaczonymi do przetwarzania językowego. Innowacje takie jak te z wykresu 0.1 nie mogłyby się pojawić bez ludzkiej zdolności do korzystania w wyobraźni z pojęć abstrakcyjnych. W konsekwencji z zestawu rozwiniętych zdolności umysłowych najważniejsza dla nowatorstwa wydaje się umiejętność swobodnego posługiwania się w wyobraźni pojęciami abstrakcyjnymi.

Nasza obecna wiedza o mechanizmach mózgowych, które to umożliwiają, jest ograniczona. Dysponujemy jednak dostatecznie mocnym fundamentem w postaci odkryć z kilku dziedzin, szczególnie neuronauki, by dyskutować o konkretnych procesach neuronowych leżących u podłoża tej niezwykłej ludzkiej zdolności. Neuronauka tradycyjnie koncentrowała się na tym, jak mózg przetwarza i przechowuje docierające z zewnątrz informacje zmysłowe oraz jak na ich podstawie kontroluje zachowanie. Mniej uwagi poświęcano procesom neuronowym przebiegającym w tle refleksji i wewnętrznie generowanych myśli, zwłaszcza tym wiążącym się z wyobraźnią i kreatywnością. Trend ten ulega obecnie zmianie ze względu na takie czynniki jak:

istnienie systemu neuronowego, który jest szczególnie aktywny, gdy angażujemy się w marzenia czy snucie potencjalnych scenariuszy naszej przyszłości;

to, że podczas myślenia twórczego system ten wchodzi w dynamiczne interakcje z innymi systemami neuronowymi;

to, że hipokamp – który, jak wiadomo, odgrywa zasadniczą rolę w zapisywaniu nowych wspomnień – pełni ważną funkcję w działaniu wyobraźni;

wykrycie w badaniach nad zwierzętami aktywności neuronowej, która wydaje się powiązana z wyobrażaniem sobie przez nie przyszłych zdarzeń.

Ustalenia te dają nam wgląd w procesy neuronowe, które obejmują rozważania, wyobraźnię, myślenie twórcze i nowatorstwo.

W tej książce zagłębiam się we współczesne badania neuronaukowe, przybliżam odkrycia, które są źródłem ważnych spostrzeżeń na temat mechanizmów neuronowych leżących u podstaw wyobraźni i wysokopoziomowego abstrahowania. Ilekroć to możliwe, zamierzam sprowadzić wyjaśnienia do poziomu czynności określonych obwodów neuronowych, a nie poprzestawać na przyjęciu, że zadania te wykonuje jakiś obszar mózgu czy homunkulus. Dokonane w ciągu ostatnich 20 lat przełomowe odkrycia dotyczące hipokampu umożliwiły nam uchwycenie, jak proces wyobrażania sobie przyszłości przebiega na poziomie obwodów neuronowych. Choć nasza wiedza o neuronowym podłożu wysokopoziomowego abstrahowania jest niewielka, pewne poszlaki pozwalają przypuszczać, jakie procesy mogą wchodzić tu w grę. W kolejnych rozdziałach przywołam także związane z głównym tematem ustalenia z zakresu psychologii, antropologii i nauki o sztucznej inteligencji. Wszystko to czynię zaś z intencją, by podjąć próbę wyjaśnienia tej wyjątkowej zdolności Homo sapiens, jaką jest nowatorstwo, skupiwszy się na kategoriach organizacji i działania systemów i obwodów neuronowych.

Książka została podzielona na cztery części. W pierwszej (rozdziały 1–3) omawiam rolę hipokampu w działaniu wyobraźni. Druga (rozdziały 4–7) analizuje procesy obwodu neuronowego hipokampu u podłoża wyobraźni. W trzeciej (rozdziały 8–11) przechodzę do neuronowych podstaw wysokopoziomowego abstrahowania u ludzi. W części czwartej (rozdziały 12–14) oddalę się od samej wyobraźni i skieruję się ku zrozumieniu kreatywności oraz potencjalnych sposobów wykorzystywania zdolności nowatorskich przez ludzi w przyszłości.

Należy odnotować, że wiele odkryć istotnych dla zagadnień poruszonych w książce zostało tu pominiętych. Publikacja ta ma na celu zebranie różnorodnych ustaleń z zakresu neuronauki i dziedzin pokrewnych, tak by w zwięzły sposób objaśnić neuronowe podłoże nowatorstwa. W tego rodzaju książce nie da się uniknąć wybiórczego potraktowania dostępnych materiałów. Literatura naukowa na ten temat jest niezwykle rozległa, a część źródeł wykracza poza zakres tematyczny tej książki. Trzeba też dodać, że jej styl różni się znacząco od monografii naukowych. Mimo że na kolejnych stronach będę się odwoływał do zaawansowanych współczesnych badań neuronaukowych, pragnąłem pisać w sposób zrozumiały dla inteligentnego czytelnika, który nie ma fachowego przygotowania neurobiologicznego.

Mam nadzieję, że ta książka pomoże w lepszym poznaniu procesów neuronowych, które leżą u podstaw jednego z najbardziej fascynujących i zasadniczych aspektów natury człowieka: naszej zdolności do innowacji.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Część I

Hipokamp a wyobraźnia

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 1

Hipokamp. Od pamięci do wyobraźni

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 2

Fałszywe wspomnienia

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 3

Komórki miejsca
i powtórki hipokampowe

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Część II

Neuronowa symfonia wyobraźni

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 4

Obwody neuronowe hipokampu

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 5

Podejmowanie decyzji wartościujących

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 6

Zapamiętywanie korzystnych
wersji przyszłości

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 7

Ewolucja wyobraźni

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Część III

Neuronowe podstawy abstrahowania

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 8

Myślenie abstrakcyjne a kora nowa

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 9

Kora przedczołowa

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 10

Rewolucja paleolitu górnego
i powiązane zmiany mózgowe

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 11

Głęboka sieć neuronowa

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Część IV

Więcej niż wyobraźnia
i abstrahowanie

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 12

Wspólnota myśli i wiedzy
dzięki językowi

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 13

O kreatywności

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Rozdział 14

Przyszłość nowatorstwa

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Posłowie

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Dodatek 1

Zakręt zębaty

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Dodatek 2

Neurony kodujące wartość

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Źródła ilustracji

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Bibliografia

Ten rozdział jest dostępny
tylko w pełnej wersji książki.

Zapraszamy do zakupu

Przypisy

Wstęp

1 Numbers of Insects (Species and Individuals), Smithsonian Institution, „Information Sheet” 1996, Vol. 18, https://www.si.edu/spotlight/buginfo/bugnos (dostęp: 2.02.2025); Frequently Asked Questions on Entomology, Entomological Society of America, 26.07.2010, https://www.entsoc.org/resources/faq/ (dostęp: 2.02.2025); Facts and Figures, Understanding Insects, Royal Entolological Society, b.d., https://www.royensoc.co.uk/facts-and-figures (dostęp: 2.02.2025). ↩

2 Nigel E. Stork, How Many Species of Insects and Other Terrestrial Arthropods Are There on Earth?, „Annual Review of Entomology” 2018, Vol. 63, s. 32, 37. ↩

.

Tytuł oryginału
A BRAIN FOR INNOVATION:
THE NEUROSCIENCE OF IMAGINATION AND ABSTRACT THINKING

Projekt okładki
Karolina Żelazińska-Sobiech

Redaktor prowadzący
Dominik Leszczyński

Redakcja
Helena Piecuch

Korekta
Teresa Zielińska
Marta Stochmiałek

Konsultacja naukowa
dr hab. Marcin Leszczyński

Copyright © 2024 Columbia University Press
All rights reserved
Copyright © for the Polish translation by Dariusz Rossowski, 2025
Copyright © by Wielka Litera Sp. z o.o., Warszawa 2025

Żaden fragment tej książki nie może być wykorzystywany do szkolenia systemów sztucznej inteligencji.

ISBN 978-83-8360-298-1

Wielka Litera Sp. z o.o.
ul. Wiertnicza 36
02-952 Warszawa

Konwersja do formatu ePub 3: eLitera s.c.