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Enseñando nuevos trucos a cerebros antiguos

Una nueva investigación muestra cómo piensan los físicos modernos

Fecha :
11 de octubre de 2021
Fuente :
Universidad Carnegie Mellon
Resumen :
Los científicos han encontrado una manera de decodificar la actividad cerebral asociada con conceptos científicos abstractos individuales relacionados con la materia y la energía, como el fermión o la materia oscura.
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HISTORIA COMPLETA

La ciencia de la física se ha esforzado por encontrar las mejores explicaciones posibles para comprender la materia y la energía en el mundo físico en todas las escalas de espacio y tiempo. La física moderna está llena de conceptos e ideas complejos que han revolucionado la forma en que vemos y donver el universo. Los misterios del mundo físico están siendo revelados cada vez más por físicos que ahondan en mundos no intuitivos e invisibles, que involucran los reinos subatómico, cuántico y cosmológico. Pero, ¿cómo manejan los cerebros de los físicos avanzados esta hazaña?de pensar en mundos que no se pueden experimentar?

En un artículo publicado recientemente en npj: Science of Learning, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han encontrado una forma de decodificar la actividad cerebral asociada con conceptos científicos abstractos individuales relacionados con la materia y la energía, como el fermión o la materia oscura.

Robert Mason, investigador asociado principal, Reinhard Schumacher, profesor de física y Marcel Just, profesor de psicología de la Universidad DO Hebb de CMU investigaron los procesos de pensamiento de sus compañeros de la facultad de física de CMU con respecto a conceptos avanzados de física al registrar su actividad cerebral utilizandoImágenes por resonancia magnética fMRI.

A diferencia de muchos otros estudios de neurociencia que utilizan imágenes cerebrales, este no buscaba "el lugar en el cerebro" donde residen los conceptos científicos avanzados. En cambio, el objetivo de este estudio era descubrir cómo el cerebro organiza conceptos científicos altamente abstractos.La enciclopedia organiza el conocimiento alfabéticamente, una biblioteca lo organiza de acuerdo con algo como el Sistema Decimal Dewey, pero ¿cómo lo hace el cerebro de un físico?

El estudio examinó si los patrones de activación evocados por los diferentes conceptos de la física podrían agruparse en términos de propiedades de los conceptos. Uno de los hallazgos más novedosos fue que los cerebros de los físicos organizaron los conceptos en aquellos con un tamaño medible o inconmensurable. Aquí en la Tierrapara la mayoría de nosotros, los mortales, todo lo físico es medible, dada la regla, escala o pistola de radar correctas. Pero para un físico, algunos conceptos como la materia oscura, los neutrinos o el multiverso, su magnitud no es medible. Y en el cerebro de los físicos,los conceptos medibles versus inconmensurables se organizan por separado.

Por supuesto, algunas partes de la organización cerebral de los profesores de física se parecían a la organización en el cerebro de los estudiantes de física, como conceptos que tenían una naturaleza periódica. La luz, las ondas de radio y los rayos gamma tienen una naturaleza periódica, pero conceptos como la flotabilidad y el multiversono.

¿Pero cómo se puede evaluar esta interpretación de los hallazgos de la activación cerebral? El equipo de estudio encontró una manera de generar predicciones de los patrones de activación de cada uno de los conceptos. Pero, ¿cómo se puede predecir la activación evocada por la materia oscura?grupo independiente de profesores de física para calificar cada concepto en cada una de las dimensiones organizativas hipotéticas en una escala del 1 al 7. Por ejemplo, un concepto como "dualidad" tendería a ser calificado como inconmensurable es decir, bajo en la escala de magnitud medible.Luego, un modelo computacional determinó la relación entre las calificaciones y los patrones de activación para todos los conceptos excepto uno de ellos y luego usó esa relación para predecir la activación del concepto omitido. La precisión de este modelo fue del 70% en promedio, buenopor encima de la probabilidad en 50%. Este resultado indica que la organización subyacente es bien entendida. Este procedimiento se demuestra para la activación asociada con el concepto de materia oscura en la figura adjunta.

Creatividad del pensamiento

Cerca del comienzo de los 20 th siglo, los físicos post-Newtonianos avanzaron radicalmente en la comprensión del espacio, el tiempo, la materia, la energía y las partículas subatómicas. Los nuevos conceptos surgieron no de su experiencia perceptiva, sino de las capacidades generativas del cerebro humano. ¿Cómo fue esto posible??

Las neuronas del cerebro humano tienen una gran cantidad de capacidades computacionales con diversas características, y la experiencia determina cuáles de esas capacidades se utilizan de varias formas posibles en combinación con otras regiones del cerebro para realizar tareas de pensamiento particulares. Por ejemplo, cadaEl cerebro sano está preparado para aprender los sonidos del lenguaje hablado, pero la experiencia de un bebé en un entorno lingüístico particular determina qué fonemas de qué idioma se aprenden.

El genio de la civilización ha sido utilizar estas capacidades cerebrales para desarrollar nuevas habilidades y conocimientos. Lo que hace que todo esto sea posible es la adaptabilidad del cerebro humano. Podemos usar nuestros cerebros antiguos para pensar en nuevos conceptos, que se organizan a lo largo denuevas dimensiones subyacentes. Un ejemplo de una "nueva" dimensión física significativa en 20 th siglo, la física post-Newtoniana es "inconmensurabilidad" una propiedad de la materia oscura, por ejemplo que contrasta con la "mensurabilidad" de los conceptos de la física clásica, como par o velocidad. Esta nueva dimensión está presente ense probaron los cerebros de todos los profesores universitarios de física. Los avances científicos en física se construyeron con las nuevas capacidades de los cerebros humanos.

Otro hallazgo sorprendente fue el gran grado de similitud entre los físicos en la forma en que sus cerebros representaban los conceptos. A pesar de que los físicos se formaron en diferentes universidades, idiomas y culturas, había una similitud en las representaciones cerebrales. Esta similitud en las representaciones conceptuales surge porqueel sistema cerebral que entra en juego automáticamente para procesar un tipo dado de información es el que mejor se adapta intrínsecamente a ese procesamiento. Como analogía, considere que las partes del cuerpo que entran en juego para realizar una tarea determinada son las mejoreslos adecuados: para atrapar una pelota de tenis, automáticamente entra en juego una mano que se cierra, en lugar de un par, las rodillas, la boca o la axila. De manera similar, cuando los físicos procesan información sobre la oscilación, el sistema cerebral que entra en juego es elque normalmente procesaría eventos rítmicos, como movimientos de baile u ondas en un estanque. Y esa es la fuente de la similitud entre las personas.Son las mismas regiones del cerebro en todos las que se reclutan para procesar un concepto dado.

De modo que el secreto de enseñar nuevos trucos a los cerebros antiguos, como lo ha hecho en repetidas ocasiones el avance de la civilización, es capacitar a los pensadores creativos para que desarrollen nuevos conocimientos e invenciones, mediante la construcción o la reutilización de las capacidades inherentes de procesamiento de información del cerebro humano. ComunicandoEstos conceptos recientemente desarrollados a otros, se arraigarán en las mismas capacidades de procesamiento de información de los cerebros de los destinatarios que utilizaron los desarrolladores originales. La comunicación masiva y la educación pueden propagar los avances a poblaciones enteras. Por lo tanto, la marcha de la ciencia, la tecnología y la civilización continúaser impulsado por la entidad más poderosa de la Tierra, el cerebro humano.

El proyecto fue financiado por la Oficina de Investigación Naval y la Fundación Nacional de Ciencias.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Robert A. Mason, Reinhard A. Schumacher, Marcel Adam Just. La neurociencia de conceptos científicos avanzados . npj ciencia del aprendizaje , 2021; 6 1 DOI: 10.1038 / s41539-021-00107-6

cite esta página :

Universidad Carnegie Mellon. "Enseñar nuevos trucos a cerebros antiguos: una nueva investigación muestra cómo piensan los físicos modernos". ScienceDaily. ScienceDaily, 11 de octubre de 2021. .
Universidad Carnegie Mellon. 2021, 11 de octubre. Enseñar nuevos trucos a cerebros antiguos: una nueva investigación muestra cómo piensan los físicos modernos. ScienceDaily . Obtenido el 11 de octubre de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/10/211011110826.htm
Universidad Carnegie Mellon. "Enseñar nuevos trucos a cerebros antiguos: una nueva investigación muestra cómo piensan los físicos modernos". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/10/211011110826.htm consultado el 11 de octubre de 2021.

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