- Buzsáki The Brain

György Buzsáki:

The Brain from Inside Out


Feb, 2022



Recension publicerad i Svensk Neuropsykologi 17 februari 2022


Svensk PDF


Rör på dig. Om något ska förändras krävs rörelse. Levande minnen kräver flödande inlärning med en flexibel automatiserad förmåga. Det levande är rörelse. Medvetenhet är en samspelande funktion: en free energy principle. Energi, materia, tid och rum… De neuroanatomiska korrelaten blir alltmer minimalistiska. ”Materia” är i den kvantfysiska världen ett mikrokosmos av kvarkar och leptoner – energier i ett ”tomrum” av ständig rörelse. Men för att vetenskapsteorin och diskussionen av atomära rörelser, molekylära rörelser och mikrobiologiska rörelser inte ska skena i väg hej vilt i ”kvantpsykologi” och ny-vitalism, måste man nog ha en smula saktfärdighet inmonterad i spekulationerna.


Medvetenhet anses vara i relation till något och någon. Vi vet att barn lär sig språk mer genom att umgås socialt än att bara lyssna på exakt samma vokala ljud via en video. Vi vet att barn i allmänhet lär sig om levande varelser mycket snabbare än vad de gör om livlösa stillastående ting – vi vet också att barn minns detta mycket längre och bättre. Stillastående grejer är tråkiga. Har de stillastående grejerna dessutom ingen relation, är de ännu tråkigare. Kunskap kan vara lågmäld. Och saktfärdig. Men är aldrig stillastående. Jag rör mig alltså existerar jag. Jag dansar mitt liv. Åtminstone i den mån mina stela leder förmår förflytta mig.


György Buzsáki’s diskuterar i sin bok ” The Brain from Inside Out” hur högre kognitiva funktioner och medvetande inte uppstår i ett isolerat vacuum inne i en hjärna utan just i samverkan med neurofysiologiska rörelser. Han diskuterar alternativ till både nedärvda system och tabula rasa; the blank slate modeller. Dessa aspekter trummas in i termer av rörelse och förändring där allt levande har en kropp med en fysiologisk och en elektrobiologisk utveckling. Buzsáki tar, som den forskare han är, teoretiskt mycket försiktiga steg om hjärnans intrikata elektrofysiologi, som han diskuterar ingående. För mig är detta briljant och väcker detta mängder av nya möjliga ingångar hur den biokemiska aktionspotentialen eventuellt kan samverka med parallella elektromagnetiska system – både globalt och mellan enskilda neuron.


I sin bok sätter Buzsáki’s det neurovetenskapliga ramverket i ett neurofilosofiskt och historiskt sammanhang med utgångspunkt redan från den klassiska grekiska naturfilosofin med Platon, Aristoteles, över medeltiden och Thomas Aquino, upplysningstidens rationalister som Rène Descartes och empirister som John Locke, och upp i modern tid med Hume och Kant som antecedenter och influensers till den framvällande tyska empirin och till den moderna neurofysiologin med Donald Hebb & Co i spetsen. Den som vill läsa ytterligare kan läsa Matthew Cobb’s fina bok ”The Idea of the Brain” (2020). Buzsáki’s text är dessutom extra intressant då han pragmatiskt inte räds att vandra i gråzonerna mellan kontinental och analytisk filosofi – vilket är riktigt befriande: för mig framstår vattentäta skott mellan teorier ofta som förlamande för ett fritt tänkande. Men det är inte en lättillgänglig bok; ibland är det som att läsa snåriga träaktiga forskningsartiklar, men som här är befriade från referenser, vilket gör läsandet lite mer lättsmält.


En utvikning. Eller kanske snarare två utvikningar… Har du koll när du undviker något? Möjligen ligger upplevelser av rädsla, avsky och ilska inom medvetet räckhåll, … men har du koll på subtila freeze-reaktioner? Som att plötsligt hejda sig? Eller när du tystnande i en vardagssituation plötsligt stelnar till för ett kort ögonblick… vad är det? Eller att reflexmässigt snabbt undvika något på stan? HOT-modellen, som utvecklats av Joseph LeDoux och kolleger, är en neuropsykologisk förklaringsmodell av högre kognitiva funktioner. Han menar att människan har två huvudsakliga aspekter för bearbetning av perceptioner. Båda är effektiva överlevnadsmekanismer: a) en snabb, som ibland kallas ”amygdala-hijack”, och b) en långsam där perceptioner tar olika ”omvägar” (var-och-vad) och via olika delar av prefrontala loberna, mest studerade är dlPFC, vmPFC och OFC och dess nätverk med limbiska systemet, amygdala och hippocampus.


Båda aspekterna är cerebrala, subkortikala och interoceptiska. Alltså, typ: body-mind. De snabba är mellan 20-200 millisekunder, ibland kortare, och de ”långsamma” är över 200 ms (alltså: drygt en femtedels sekund; 1/5 s). Över de långsamma vad-och-var-systemen har vi någorlunda medveten koll, och vi konstruerar då, enligt till exempel Lisa Feldman Barrett & Co (LFB), det hon kallar för ”emotionella konstrukt”, dvs subjektiva upplevelser: vi tänker, planerar och ”känner” – och vi oroar oss, hatar, blir arga och längtar. Och för att snacka 1800-tals filosofi med Immanuel Kant, och neurofysiologiskt med Herman von Helmholtz, så har dessa subjektiva kognitiva tolkningar av våra perceptioner egentligen rätt lite, och ibland inget, med verkligheten att göra. Det enda sättet att förstå att en pinne i vattnet inte är avbruten (pga den optiska illusionen) är att röra på den. Och kognitioner är enligt Buzsáki inget annat än internaliserad rörelse (”internalized action”) och den alltmer medvetna dialogstyrda hjärnan iakttar efterhand sina egna kognitioner – ett resonemang som är en tydlig flirt med Lev Vygotsky. Och, kanske som influencer, hans landsman Nobelpristagaren Albert Szent-Györgyi.


Nej, kognitioner är faktiskt helt i vår egen prediktiva metapsykologiska föreställningsvärld – tankar om tankar – och i kombo med retentioner av gamla episodiska minnen (var och vad) och semantiska kulturföreställningar. Men för att bli meningsbärande måste dessa aktiveras och sorteras av en central exekutiv, som samtidigt inhiberar en massa förutfattad bråte. Det här påminner en del om Kahnemans kognitiva modell: ”Thinking Fast and Slow”. Och om vi snackar interoception finns en del andra intressanta paralleller hur även den perifera aktionspotentialen arbetar med adaption och inhibering av de snabba och långsamma perifera sensoriska receptorerna (toniska och fasiska). Och hur hjärnan arbetar med proprioceptiva biofeedbacksystem i muskelspolarna, alltså våra muskel- och kroppsinnen som en direkt med relativt sett långsamma interoceptiska icke-myelinserade neuron till medvetandeprocesser i Insula och främre cingulum (läs Bud Craig om du vill fördjupa mer i detta).


Enligt Buzsáki är hjärnan ett självorganiserande system och dess huvudsakliga uppgift är att predicera meningsfulla aktiviteter för överlevnad. Även om han inte helt avfärdar det gamla reaktiva inlärningsparadigmet (US-CS; etc), så vill han öppna Panduras svarta box, och han noterar glatt att hjärnan inte alls arbetar med reaktioner utan med prediktioner. Vid de aktiviteter som går att utvärdera så skapas självjusterande algoritmiska mekanismer (predictive error) en slags sökmotor som i andra sammanhang kan kallas för ”nyfikenhet” – men som är en fundamental överlevnadsmekanism – kan man kalla den ”basal”? Både kognitivt och motoriskt. Om man är psykoterapeut så undersöker man när, var och hur en patients nyfikenhet och intresse triggas (”motivation”).


Buzsáki beskriver, liksom LFB, hjärnan som en prediktiv device som interagerar med omgivningen för att kontrollera våra beslut. Hypotesen är att vår hjärna föds med bokstavligen ett myller av nonsensmönster som genom att vi synkroniserar dessa nonsensmönster till kognitiva eller motoriska aktiviteter för meningsbärande inlärning. Det här är utmanande mot det traditionella neurovetenskapliga sättet att förklara kognitiva processer, här får han ordentlig draghjälp av nobelpristagarna John O’Keefe för hans upptäckt 1971 av platsceller och Moser x 2 för deras hexagona gridceller som dokumenterades i början av 2000-talet. Detta har som vi vet direkt bäring på spatial orienteringsförmåga och korttidsminnets organisering och transkriptioner till LTM. Den tidigare åtskillnaden mellan olika forskningstraditioner som mellan spatial forskning och upplevelseforskning går inte längre att hålla isär: tid och rum är samma energi och följer samma rörelse och samma naturvetenskapliga principer. Den gamla newton tankemodellen att vi har rum som en box och rörelse som en pil, håller inte längre.


Är den personliga tidsupplevelsen bara en illusion som är relativ till vår upplevda inre och yttre rörelse? Det räcker kanske att fundera på något långtråkigt minne för att inse detta? Eller att tidsupplevelsen varierar mellan olika åldrar och olika erfarenheter? Buzsáki presenterar preliminära fynd som indikerar, att hippocampala plats- och gridceller, kan ha flera uppsättningar av modaliteter som samtidigt kan förstås som tidsceller (”time cells”) och därmed koda för minnen såsom ”minnesceller” detta utifrån tre aspekter: distans, duration och ”vad-systemet”. Han tänker sig att skillnaden mellan platsceller och tidceller egentligen är irrelevant för den tänkande hjärnan, istället är det ”how downstream reader mechanisms classify hippocampal messages”. Han ser hippocampus som en general-purpose-generator som kodar, sekvenserar och därmed strukturerar en begränsad mängd ordinalskaleinformation som heuristiskt täcker över mellanrummen mellan de olika händelser som behöver ordnas för att ge ett begripligt sammanhang – om än ibland helt konstruerat: jämför hur vi försöker skapa mening ur olika optiska illusioner. Hippocampus är i detta sammanhang en repetitiv apparat som blint utför samma sak om och om igen för att kodas av frontala mekanismer.


Både de snabba och de långsamma aspekterna av perceptioner är, enligt Buzsáki, sannolika prediktiva beräkningar av vad som närmast kan komma att hända. I denna modell så arbetar hjärnan med s.k. bayesiansk inferens, som i korthet går ut på att simulerade utfallsvärden från en föregående fördelning ger stöd att beräkna en ny icke-observerad framtida fördelning. Vår neurobiologi försöker förstå och räkna ut även när det oväntade inträffar. Och detta med allt bättre praktiskt relevans och precision. Ett vanligt exempel, som också används för heuristiska principer av Gerd Gigerenzer, är att när vi försöker fånga en boll så måste vi tillämpa enkla heuristiska prediktioner som inte krånglar till – annars skulle vi aldrig fånga bollen. När vi inte förstår, när något är obegripligt, så sker en neural mismatch, ett ”prediktivt fel”, som antingen generaliseras, bortförklaras, rensas bort, eller snabbt justeras med ny inlärning för att därmed förbättra förståelsen i framtiden, och återigen: förbereda och automatisera; som att våga gå över vägen. Eller ens våga tugga på ett äpple. Eller som vid högre kognitiva funktioner såsom semiotisk språkförståelse så tolkar vi ljudbilden (syntax och prosodi) i ett automatiserat sammanhang. Ljudbilden blir då begripligt: vi tror vi förstår vad folk menar redan innan ljudbilden är helt färdig. Om vi skulle fundera på varje enskilt ljud, varje stavelse, skulle vi inte förstå mycket.


Hjärnan i är en myriad av parallella och samverkande neurala nätverk, som utför ett obegripligt antal prediktioner i varje sekund, som dessutom är på olika biologiska nivåer såsom atomära, molekylära och neurala korrelat. Neuroanatomiskt har man beräknat cirka 150 000 risgrynsstora åtskilda knippen fördelade över cortex – alla med ungefär samma strukturella globala uppbyggnad, men med uppenbarligen helt olika arbetsuppgifter.

Om våra kognitiva, sensoriska och motoriska system når sina kapacitetstak, alltså om de närmar sig overload med överkrav och akuta stressreaktioner, då finns tre klassiska väl bekanta handlingsmönster: undvikande, frysande och attackerande. Lika klassiskt finns då en katalog av primitiv problemlösning.


Men saker som är helt nya och helt obekanta, är också betydligt svårare att lära in – det saknas predispositioner – det saknas något som kan möta upplevelsen. Hjärnan måste ändå göra en bästa gissning. De är inte neurobiologiskt automatiserade. Vilket också är ett typiskt neuropsykiatriskt problem. Frågan är om nyfikenhet och närmande, eller om misstänksamhet, rädsla, ångest och undvikande blir dominant… och vilka delar av dessa komponenter som går att påverka genom till exempel psykoterapi eller farmaka.

Till de automatiserade processerna krävs kanske metoder som i först hand är baserade på klassisk och operanta betingningar? Men hur är det med de subjektiva upplevelserna som är medvetna processer och som vi själva har kontroll över – är vi offer för våra känslor? – de är något som kanske borde gå att förändra med andra metoder än bara exponering? Eller är allt samma-samma – men som alltid ur samma gamla klassiska olika perspektiv? Platon versus Kant? Body-mind och dualismen spökar som alltid i kulisserna… Vilken roll spelar vårt medvetande? Vad innebär det att ett minne blir aktualiserat och uppdaterat av nya intryck? Att minnen kommer liksom inifrån, som sprunget ur något äkta genuint essentiellt tvärsäkert svar på vårt ”sanna jag”, är kanske inget annat än en illusion?

Men den inre kärnan av vad som menas med liv måste då definieras, vilket har visat sig vara svårare än svårt. Vad är liv? Och ett ”inre” liv? Och ännu värre: vad är ett äkta liv…? Ett äkta jag? Hur är du sann? Kan du vara sann mot dina känslor? Är känslor i så fall något separat från högre kognitiva funktioner?


Den snabba aspekten är på en icke-medveten nivå: neurobiologiskt, molekylärt och elektromagnetiskt, som att vi ”reflexmässigt” hoppar undan för tutande bilen, eller stelnar vid något obehagligt, eller slår ut med handen i självförsvar. Alltså, det är lätt att se att detta undanhoppande och stelnande, är en helt annan kognitiv process än att vägra gå i skogen för att det kanske finns ormar där; eller vägra gå till skolan för att det finns mobbare, eller att bedriva stalking, eller förfölja en folkgrupp. Distinktionen har funnits ändå sedan William James och Carl Lange formulerade hypoteser vid förrförra sekelskiftet, men det är först nu en bit in på 00-talet som vi börjar få någorlunda bra neurovetenskapliga förklaringar. Men antagligen är vi ännu inte ens halvvägs. Det krävs mer forskning.


Men hjärnan sitter inte i någon isolerad fågelholk bakom ögonen, utan är ett socialt och interoceptiskt samverkande organ som allostatiskt strävar efter att skapa optimala förutsättningar för överlevnad, med samverkan i högsätet.

Neurovetenskapen har närmat sig ett paradigmskifte. Nu revolteras det på labben, och skiftet går från reaktiva förklaringsmodeller till prediktiva modeller för medvetande. Det här vänder ut-och-in på den tidigare black-boxmodellen att hjärnan reagerar på omgivningen. Istället tycks det som att hjärnan arbetar med förberedda system och är en aktiv part med sannolikhetsberäkningar och bästa gissningar över vad som komma skall. Jämför med Seligmans begrepp ”inlärd hjälplöshet” och hans kritik av det traditionella inlärningsparadigmet. Och jämför med Aaron Beck’s koncept med ”negativa automatiska tankar”. Demarkationslinjerna ligger på flera plan först och främst empiriskt med fler och fler vetenskapliga upptäckter som är oförenliga med antingen dualistiska modeller eller statiska slumpfördel-ningar. En viktig gren är den neurofilosofiska kritiken av alla anomalier inom den tidigare emotionspsykologin med de gamla idéerna att känslor är essentiella basala kategorier med de välkända modellerna för ”basala” emotioner och bottom up-modeller och/eller dualistiska förespråkare såsom Platon och Descartes, men även i modern tid där Darwin, Ekman och Tomkins bara byggt vidare på dessa konservativa modeller. Fortsatta förespråkare idag kan sägas vara Panksepp och Adolphs – och i viss mån även Solms, även om han via ett neuropsykoanalytiskt perspektiv diskuterar både beayansk inferens och Karl Fristons free energy principle.


Det här är ordentligt spännande forskning. Och mycket, mycket intressant läsning. György Buzsáki’s lab i New York är en av spjutspetsarna.

 

Barry Karlsson


 

Några populärvetenskapliga referenser:


  • Adolphs & Andersson (2018). The Neuroscience of Emotion.
  • Butz, M.V., & Kutter, E.F. (2016) How the Mind Comes into Being – Introducing Cognitive Science from a Functional and Computational Perspective, OUP.
  • Cobb, Mathew, The Idea Of The Brain
  • Craig, B. (2015) How do you feel. Princeton.
  • Feldman Barrett, Lisa (2015). How Emotions Are Made.
  • Friston, K. (2010) The free-energy principle: a unified brain theory, Nature Reviews Neuroscience vol 11, p 127–138.
  • Gigerenzer, Gerd red (2016). Heuristics.
  • Hawkins, J. (2021). A Thousand Brains – A New Theory of Intelligence. Basic Books.
  • Holms, M. (2021). The Hidden Spring – a journey to the source of consciousness. W.W. Norton Ltd.
  • Kahneman, Daniel (2011). Thinking, Fast And Slow. Farrar.
  • LeDoux, Joseph (2015). Anxious.
  • Mountcastle, V.B. (1997). The columnar organization of the neocortex. Brain, 120, p 701–722.
  • Seligman, M., & Johnston, J. (1973) A cognitive theory of avoidance learning. In F. J. McGuigan, & D. B. Lumsden (Eds.). Contemporary approaches to conditioning and learning (p 69–110). Winston & Sons.
  • Seth, A. (2021) Being You – A New Science of Consciousness. Faber & Faber.
  • Solomon, Robert (2007). True To Our Feelings.
  • Wegner & Gray (2016). The Mind Club. Penguin.
  • Zimmer, Carl (2021). Life’s Edge – The search for what it means to be alive.




Move it. Change requires movement. Living memories require fluid learning with flexible automation. Life is movement. Consciousness is an interacting function: a free energy principle. Energy, matter, time and space... The neuroanatomical correlates are becoming increasingly minimalistic. "Matter" in the quantum physical world is a microcosm of quarks and leptons - energies in a void, inane, in constant motion. But for the theory of science and the discussion of atomic motion, molecular motion, and microbiological motion not to run wildly into "quantum psychology" and neo-vitalism, one probably needs to have a bit of diligence built into the speculations.

 

Consciousness is considered to be in relation to something or someone. We know that children learn language more by socializing than by just listening to the exact same vocal sounds via a video. We know that children in general learn about living creatures much faster than they do about inanimate stationary stiff things - we also know that children remember this much longer and better. Stagnant things could be boring. And if the stagnant things don’t have any interactions, they are even more boring. Knowledge can be low-key. And slow. But is never stagnant. I move, therefore I am. I dance my life. At least to the extent that my stiff joints can move me around….

 

In his book "The Brain from Inside Out" György Buzsáki discusses how higher cognitive functions and consciousness do not arise in an isolated vacuum inside an isolated brain, but in interaction with neurophysiological movements. He discusses alternatives to both inherited systems and tabula rasa - the blank slate models. These aspects in terms of movement and change where all living creatures have a body with a physiological and electrobiological evolutionary development. Buzsáki, as the scientist he is, takes theoretically very cautious steps about the intricate electrophysiology of the brain, which he discusses in detail. For me, this is brilliant, and raises lots of new possible inputs how the biochemical action potential could eventually interact with parallel electromagnetic systems between individual neurons – a neural 69.  


Buzsáki sets the neuroscientific framework in a neurophilosophical and historical context starting from classical Greek natural philosophy with Plato, Aristotle, through the Middle Ages and Thomas Aquinas, Enlightenment rationalists like Rène Descartes and empiricists like John Locke, and up to modern times with Hume and Kant as antecedents and influencers to the emerging German empiricism and to modern neurophysiology with Donald Hebb & Co at the forefront. Anyone who wants to read further can read Matthew Cobb's fine book "The Idea of the Brain" (2020). Buzsáki's text is also particularly interesting as he pragmatically is not afraid to walk in the grey areas between continental and analytic philosophy - which is really liberating: for me, watertight boundaries between theories often seem paralyzing to free thinking. But it's not an accessible book; sometimes it's like reading scientific research articles, but here freed from references, making the reading a little more digestible.

 

An aside. Or maybe, two digressions... Do you know when you're avoiding something? Possibly experiences of fear, disgust and anger are within conscious reach, ... but are you aware of subtle freeze-reactions? Like sudden stoppings? Or when, silently in an everyday situation, you suddenly freeze for a brief moment ... what is that? Or reflexively avoiding something down town? The HOT-model, developed by Joseph LeDoux and colleagues, is a neuropsychological model of higher cognitive functions. He argues that humans have two main facets for processing perceptions. Both are effective survival mechanisms: a) a fast, sometimes called "amygdala-hijack", and b) a slow one where perceptions take different "detours" (where-and-what) and via different parts of the prefrontal lobes, most studied are dlPFC, vmPFC and OFC and its network with the limbic system, amygdala and hippocampus.

 

Both aspects are cerebral, subcortical and interoceptive. Thus, type: body-mind. The fast ones are between 20-200 milliseconds, sometimes shorter, and the "slow" ones are over 200 ms (i.e.: just over one-fifth of a second; 1/5 s). We have a reasonably conscious control over the slow where-and-what systems, and we then construct, according to Lisa Feldman Barrett & Co (LFB) for example, what she calls "emotional constructs", i.e. subjective experiences: we think, plan and "feel" - and we worry, hate, get angry and yearn. And speaking 19th-century-philosophy with Immanuel Kant, and neurophysiology with Herman von Helmholtz, these subjective cognitive interpretations of our perceptions actually have quite little, or nothing at all, to do with reality. The only way to understand if a stick trough the surface of water is not broken (because of the optical illusion) is to move it. And cognitions, according to Buzsáki, are nothing more than internalized action, and the increasingly conscious dialogue-driven brain gradually observes its own cognitions - an argument that is a clear flirtation with Lev Vygotsky, and, perhaps an influencer, his compatriot Nobel Prize laureate Albert Szent-Györgyi.

 

No, cognitions are actually entirely in our own predictive metapsychological imagination - thoughts about thoughts - and in combo with retentions of old episodic memories (where and what) and semantic cultural beliefs. But to become meaningful, these must be activated and sorted by a central executive, which simultaneously inhibits a lot of preconceived garbage. This is somewhat reminiscent of Kahneman's cognitive model: 'Thinking Fast and Slow'. And if we're talking interoception, there are some other interesting parallels how the peripheral action potential also works by adapting and inhibiting the fast and slow peripheral sensory receptors (tonic and phasic). And how the brain works with proprioceptive biofeedback systems in the muscle coils, i.e. our muscle and body senses as a direct with relatively slow interoceptive non-myelinated neurons to consciousness processes in the insula and anterior cingulate (read Bud Craig if you want to delve more into this).

 

According to Buzsáki, the brain is a self-organizing system, and its main task is to predict meaningful activities for survival. Although he does not completely dismiss the reactive learning paradigm (US-CS; etc), but he notes that the brain not primarily is a reactive device, but an predictive one. In self-adjusting algorithmic mechanisms (involving predictive errors) it is a kind of search engine that in a psychologizing context might be called "curiosity" – which is a fundamental survival mechanism. As a psychotherapist, you look when, where and how a patient's positive curiosity is triggered ("motivation").

 

Buzsáki, just alike LFB, describes the brain as a predictive device that interacts with the environment to control our decisions ahead. The hypothesis is that our brain is born with a myriad of nonsense patterns, and by synchronizing these nonsense patterns into cognitive or motor activities, they shape for meaningful learnings. This is challenging to the traditional neuroscientific way of explaining cognitive processes, and here he gets proper traction from Nobel laureates John O'Keefe for his 1971 discovery of place cells and Moser and Moser for their hexagon grid cells documented in the early 2000s. This, as we know, has a direct bearing on spatial orientation and short-term memory organization and transcriptions into LTM. The previous distinction between different research traditions such as between spatial research and experiential research can no longer be kept apart: time and space are basically the very same energy and follow the same motion and the same basic principles. The old, simplified Newtonian model of space as a box, and motion as an arrow, no longer holds.


Is time perception just an illusion that is relative to our perceived inner and outer movement? Perhaps it is enough to ponder some boring memory to realize this? Or that time perception varies between different ages and different experiences…. Buzsáki presents preliminary findings indicating that hippocampal place and grid cells may have multiple sets of modalities that simultaneously can be understood even as “time cells” and thus encode memories as "memory cells" based on three aspects: distance, duration and the "what system". He discuss how the distinction between place cells and time cells is actually irrelevant to the thinking brain, instead it is "how downstream reader mechanisms classify hippocampal messages". He sees the hippocampus as a general-purpose generator that encodes, sequence, and thus structures the available limited amount of ordinal-scale information that heuristically covers the spaces between the various events that need to be ordered to provide a comprehensible context - albeit sometimes entirely contrived: compare how we try to make sense of various optical illusions. The hippocampus in this context is a repetitive apparatus that blindly performs the same thing over and over again to be encoded by frontal mechanisms.

 

Both the fast and slow aspects of perception are, according to Buzsáki, anyway as I understand his text, likely predictions of what is about to happen. In this model, the brain works with calculations resembling the so-called Bayesian inference, which in short means that simulated outcome values from a previous distribution provide support to calculate a new unobserved future distribution. Our neurobiology tries to understand and predict even when the unexpected occurs. And this with increasing practical relevance and precision. A common example, also used for heuristic principles by Gerd Gigerenzer, is that when we try to catch a ball, we need to apply simple heuristic predictions that do not get in the way - otherwise we would never catch the ball. When we don't understand something – when something is incomprehensible – there is a neural mismatch, a "predictive error", which is either generalized, whitewashed, cleared away, or quickly adjusted with new learning to thereby improve understanding in the future, and again: prepare and automate; like daring to cross the road. Or even daring to chew on an apple. Or as with higher cognitive functions such as semiotic language comprehension, we interpret the sound picture (syntax and prosody) in an automated context. The sound image then becomes comprehensible: we think we understand what people mean even before the sound image is complete. If we were to think about every single sound, every syllable, we wouldn't understand much. Or imagine that we comprehend.

 

The brain is a myriad of parallel and interacting neural networks, making an incomprehensible number of predictions every second, which are also at different biological levels such as atomic, molecular and neural correlates. Neuroanatomically, it has been estimated that there are about 150,000 rice-grain-sized separate bundles distributed across the cortex - all with roughly the same global structural makeup, but with apparently quite different tasks.

 

If our cognitive, sensory and motor systems reach their capacity limits, i.e. if they approach overload with excessive demands and acute stress reactions, then there are three classic familiar patterns of action: avoidance, freezing and attacking. Just as classically, there is then a catalogue of primitive problem solving.

 

But things that are completely new and completely unfamiliar are also much harder to learn - there are no predispositions - there is nothing to meet the experience. The brain still must make a best guess. They are not neurobiologically automated. Which is also a typical neuropsychiatric problem. The question is whether curiosity and approach, or suspicion, fear, anxiety, and avoidance become dominant... and which parts of these components can be influenced by, for example, psychotherapy or drugs.

 

Perhaps methods based primarily on classical and operant conditioning are required for the automated processes? But what about the subjective experiences which are conscious processes and over which we have control - are we victims of our emotions? - They are something that should perhaps be changed by other methods than just exposure. Or is it all the same-same - but as always from the same old classic different perspectives? Plato versus Kant? Body-mind and dualism haunting the wings as always... What role does our consciousness play? What does it mean for a memory to be updated and refreshed by new impressions? That memories come as it were from within, as springing from some genuine essential transcendent response to our "true self", is perhaps nothing more than an illusion?

 

But the inner core of what is meant by life must then be defined, which has proved be more than difficult. What is life? And an "inner" life? And even worse: what is an authentic life...? A genuine self? How are you true? Can you be true to your feelings? If so, are emotions something separate from higher cognitive functions?

 

The fast aspect, is at a non-conscious level: neurobiological, molecular and electromagnetic; we "reflexively" jump away from the honking car, or freeze at something unpleasant, or strike out with our hand in self-defense. Thus, it is easy to see that this shunning and freezing, is a completely different cognitive process than refusing to go to the woods because there might be snakes there; or refusing to go to school because there are bullies, or stalking, or persecuting an ethnic group of humans. The distinction has been around since William James and Carl Lange hypothesized at the turn of the last century, but it's only now into the 00s that we're starting to get reasonably good neuroscientific explanations. But we're probably not even halfway there yet. More research is needed.

 

But the brain does not sit in some isolated bird's nest behind the eyes but is a socially and interoceptively interacting organ that allostatic strives to create optimal conditions for survival, with social cooperation at its highest. Has neuroscience approached a paradigm shift? Are the labs revolting, shifting from reactive explanatory models to predictive models of consciousness. This turns the previous black-box model of the brain responding to the environment inside out. Instead, it seems that the brain works with prepared systems and is an active participant in probability calculations and best guesses of what is to come. Compare this with Seligman's concept of "learned helplessness" and his critique of the traditional learning paradigm. And compare with Aaron Beck's concept of "negative automatic thoughts". The lines of demarcation lie on several levels first and foremost empirically with more and more scientific discoveries that are incompatible with either dualistic models or static random distributions. An important branch is the neuro-philosophical critique of all the anomalies in earlier emotion psychology with the old ideas that emotions are essential basic categories with the well-known models of "basic" emotions and bottom-up models and/or dualistic proponents such as Plato and Descartes, but also in modern times where Darwin, Ekman and Tomkins just built on these conservative models. Continuing proponents today can be said to be Panksepp and Adolphs - and to some extent Solms, although he argues via a neuropsychoanalytic perspective he still discusses both Beayan inference and Karl Friston's free energy principle.

 

This is really exciting research. And György Buzsáki's lab in New York is one of the spearheads.

In short: a very, very, nice read!

 

Barry Karlsson 2022-02-17

In English below