home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #27 / NN_1992_27.iso / spool / bionet / neurosci / 549 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-11-20  |  4.3 KB
  1. Path: sparky!uunet!paladin.american.edu!darwin.sura.net!wupost!uwm.edu!biosci!BAMBI.CCS.FAU.EDU!tomh
  2. From: tomh@BAMBI.CCS.FAU.EDU (Tom Holroyd)
  3. Newsgroups: bionet.neuroscience
  4. Subject: Re: Cognition
  5. Message-ID: <9211201627.AA05351@bambi.ccs.fau.edu>
  6. Date: 20 Nov 92 16:27:26 GMT
  7. Sender: daemon@net.bio.net
  8. Distribution: bionet
  9. Lines: 79
  10.  
  11. Nice post, but I have some comments...
  12.  
  13. >From: erwin@trwacs.fp.trw.com (Harry Erwin)
  14. >...
  15. >Stimulus invariance is associated with semantic invariance, but _not_ with
  16. >syntactic invariance (at the level of the olfactory nucleus). The _same_
  17. >pattern in the nucleus _means_ different things from month to month. I've
  18. >speculated that the cortex downloads a "semantic" model to the olfactory
  19. >nucleus, the nucleus then monitors the stimulus using the model, reporting
  20. >minor novelties (discrepancies between the model and the stimulus) and
  21. >major novelties (unmatchable stimulus patterns) to the cortex (in a
  22. >distributed manner).
  23.  
  24. I have a problem with the term "downloads".  Does this mean that the
  25. cortex flips a switch in the olfactory nucleus and then dumps a semantic
  26. model into it?  What is the switch?  What causes it?  What does the model
  27. look like?  How is it transmitted to the nucleus?  How is the model
  28. created in the cortex?  How is it stored in the nucleus?  How long does
  29. the transfer take and what's the baud rate? :-)
  30.  
  31. ***
  32. Kidding aside, the concept of a "model" as an entity that can be transported
  33. around the brain leads to all sorts of problems.  Homunculii, question
  34. begging, etc.  The brain does not have a von Neumann architecture.
  35. ***
  36.  
  37. The discussion of the chaotic dynamics of the olfactory system was wonderful!
  38. For example, you say:
  39.  
  40. >Since they operate in a state space with hyperbolic fixed points, it's easy
  41. >to perturb them slightly and send them whereever you want. ...
  42. >you can perturb them as they approach a hyperbolic fixed point and send
  43. >them anywhere on their manifold.  The energy needed to control a chaotic
  44. >process is many orders of magnitude less than the energy needed to control
  45. >a process that has a fixed point or stable limit cycle.
  46.  
  47. This is a great picture, and shows that the system's behavior can be altered
  48. by small, subtle changes in the interactions of the nucleus with its
  49. environment.
  50.  
  51. So we have a picture of a complex dynamical system being driven by
  52. patterned inputs and interactions with other cortical regions.  Then you
  53. go and download a model into it, as if it were a RAM chip. :-) It seems much
  54. clearer to me to continue with the dynamical reasoning:  slow parametric
  55. changes in the olfactory nucleus alter the attractor layout - these are
  56. internal to the nucleus itself (like changes in synaptic strength).
  57. The changes can be both 'autonomous' structural changes in the nucleus
  58. itself, or as a result of coordinated pattern changes between the nucleus
  59. and the cortical regions it communicates with.
  60.  
  61. Remember that the olfactory system has to cope with many problems during
  62. development and over the course of evolution.  It is not known a priori
  63. which scents will be meaningful.  It is not known a priori what the detailed
  64. structure of the olfactory system will be.  Also, the sensitivity of the
  65. system requires that it be unstable in the sense of the quote above.  I
  66. suggest that variation and selection are necessary properties for such a
  67. pattern recognition system to be able to adapt to the "blooming, buzzing,
  68. confusion".
  69.  
  70. The patterns resulting from the interactions are stabilized (selected) by
  71. the higher cortical structures as a result of behavioral information which
  72. supplies the semantics for the patterns.  Changes in the patterns resulting
  73. from growth, receptor damage, synaptic change, etc. result in new activity
  74. patterns in the olfactory cortex, which, being an equally sensitive system,
  75. uses the new patterns and the recent behavioral information to stabilize
  76. the new pattern.  The variability seen in the nucleus/cortex system enables
  77. it to act as an adaptive filter, isolating the rest of the brain from the
  78. irrelevant details.
  79.  
  80. In summary, I think it makes more sense to think in terms of the coordinated
  81. patterns of the whole system rather than isolating subsystems which send
  82. "models" back and forth.
  83.  
  84. Tom Holroyd
  85. Center for Complex Systems and Brain Sciences
  86. Florida Atlantic University, Boca Raton, FL 33431 USA
  87. tomh@bambi.ccs.fau.edu
  88.  
  89.  
  90.