Pobierz wersję PDF

Transkrypt

Pobierz wersję PDF

ISSN 1895-4421
EPISTEME
CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE
KRAKÓW
NR 7/2008
EPISTEME
CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE
Redakcja:
Zdzisław Szczepanik (red. naczelny)
Katarzyna Daraż-Duda (sekretarz redakcji)
Grzegorz Chajko
Krzysztof Duda
Rada Naukowa:
Prof. dr hab. Michał Śliwa
Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz
Prof. dr hab. med. Jan Trąbka
Prof. dr hab. Bogdan Zemanek
Prof. Edward Dobrzański
Prof. Bogumiła Lutak-Modrinić
Prof. Ignatianum i UJ, dr hab. Józef Bremer SJ
Prof. AGH, dr hab. Mirosław Głowacki
Prof. UJ, dr hab. Hanna Kowalska-Stus
Ks. Prof. PAT, dr hab. Władysław Zuziak
Okładka:
Okna programów prezentowanych w pracach. Od lewej strony: aplikacja BrainMaps
Analyze, aplikacja GENESIS, cyfrowy atlas BrainMaps oraz program BrainMaps B3D.
Wydawca:
Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme”
ul. Batorego 20/la
31-135 Kraków
© Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury „Episteme” i Autorzy
Szanowni Państwo,
W siódmym numerze czasopisma naukowo-kulturalnego
Episteme zebrane są przede wszystkim prace prezentujące
dorobek nowej dziedziny nauki – neuroinformatyki.
Szczególne miejsce zajmują tutaj badania eksperymenttalne ruchu gałek ocznych. Tematyka ta przedstawiona jest
w dwóch pierwszych pracach.
Nauki humanistyczne obecne są w dwóch kolejnych
artykułach, w których rozważana jest rola i zakres filozofii
przyrody.
Następnie są prace szczegółowo podejmujące zagadnienia
związane z neuroinformatyką, tj. problemy definicyjne, a także
pokazane są najważniejsze realizacje wykonane na jej gruncie.
Numer kończą recenzje książek.
Serdecznie zapraszamy do lektury.
Redakcja
Piotr Augustyniak
EPISTEME
7/2008
s.5-18
ISSN 1895-4421
BADANIE PRAWDOPODOBIEŃSTWA DOSTRZEŻENIA
OBIEKTÓW Z ZASTOSOWANIEM ANALIZY ŚCIEŻKI
WZROKOWEJ
Streszczenie: Artykuł przedstawia badanie wpływu atrybutów
obiektu na prawdopodobieństwo jego dostrzeżenia przez obserwatora
przeprowadzone w kontekście fizjologii widzenia człowieka.
Zarządzanie wyrazistością poszczególnych elementów sceny jest
podstawą wiodących aplikacji społeczeństwa informacyjnego
opartych na wizyjnym interfejsie człowiek-maszyna, projektowania
witryn sieciowych i ergonomii. Choć zasady percepcji wizualnej
człowieka są stosowane od setek lat w sztuce (malarstwo, rzeźba,
architektura), ich znajomość nabiera szczególnego znaczenia dla
pochwycenia i utrzymania uwagi obserwatora i hierarchizowania
przekazu informacji. Podczas eksperymentu z zastosowaniem zadań
wizualnych używano progresywnie modyfikowanych obrazów
naturalnych. Dodawane szczegóły były opisane atrybutami barwy,
położenia oraz rozmiaru, a ich spostrzeżenie przez obserwatora było
wykrywane w zapisie trajektorii ruchu oka. Analiza statystyczna
punktów skupienia uwagi pozwoliła określić korelacje
prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektu i jego atrybutów korelacje
te, określone wyłącznie przy pomocy badań nieinwazyjnych są
potwierdzone przez budowę anatomiczną siatkówki oka i fizjologię
widzenia.
5
Piotr Augustyniak
1. Wstęp
Informacja wizualna odgrywa obecnie zasadniczą rolę w wielu
aspektach życia. Konkurencja źródeł i hierarchia informacji budowana
przez obserwatora jest zwykle uzasadniona prawdopodobieństwem
dostrzeżenia (wyrazistością) obiektu. [1-2]. Dlatego prawidłowa kontrola
wyrazistości ma zasadnicze znaczenie w wielu zastosowaniach przekazu
wizualnego, w tym projektowania plakatów reklamowych, witryn
sieciowych, interfejsów człowiek-komputer oraz w ergonomii. Projektant
jest nie tylko artystą dbającym o estetykę witryny, ale także menadżerem
przekazu informacji ustalającym prawdopodobną kolejność ich odbioru,
a zatem i hierarchię w umyśle odbiorcy. Użycie monitorów
komputerowych, projektorów i wyświetlaczy wielkoekranowych ułatwia
elastyczną aranżację elementów przekazu wizualnego, co uzasadnia
potrzebę powszechnej znajomości podstaw percepcji człowieka
u projektantów [3-5]. Interesującym przykładem technicznego wykorzystania
własności percepcji są algorytmy kompresji wideo i obrazów statycznych.
Prowadzone w Laboratorium Biocybernetyki AGH badania mają na
celu określenie związku atrybutów elementów obrazu (rozmiaru, barwy
i położenia) z prawdopodobieństwem ich dostrzeżenia. Użyta metodyka
zadań wizualnych jest znacznie mniej dokładna niż mapowanie pola
wizyjnego w pracowni oftalmologicznej, ustępuje także analizie
potencjałów aktywacyjnych rejestrowanych za pomocą mikroelektrod
z izolowanej siatkówki. Niemniej za jej stosowaniem przemawia możliwość
użycia naturalnych obrazów i obiektów, ich wzajemnych kontekstów oraz
zaciekawienia obserwatora, które manifestuje się spontanicznym
poszukiwaniem informacji wizyjnych. Dzięki temu, analiza postrzegania
nie została ograniczona do aspektu fizjologii siatkówki, ale zawiera również
wpływ procesu kognitywnego składającego się z częściowo współbieżnych,
a częściowo naprzemiennych epizodów pozyskiwania i interpretacji
informacji wizualnej [6-8]. Podejście to jest szczególnie interesujące
z punktu widzenia zastosowań (projektowanie reklam i witryn, interfejsy
człowiek-maszyna i ergonomia) ponieważ pozwala na oszacowanie
wyrazistości konkretnych obiektów sceny przez wybraną grupę
obserwatorów z użyciem wyłącznie metod nieinwazyjnych.
Pomimo znaczącego wpływy subiektywnego czynnika percepcji na
wyniki eksperymentów wizualnych, uzasadnienie ich rezultatów jest
zbieżne z aktualną wiedzą o budowie siatkówki oka i fizjologii percepcji
człowieka [9-10].
6
Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem
analizy ścieżki wzrokowej
2. Materiały i metody
Metodologia zadań wizualnych zakłada wstępne wyposażenie
obserwatora w standaryzowany zasób wiedzy i umotywowanie go do
poszukiwania uzupełnień w przedstawionej scenie, niekiedy z nałożeniem
dodatkowych ograniczeń czasowych. Obserwator staje się zatem obiektem
testu, którego badane własności są reprezentowane w odpowiedzi na
bodziec w postaci kontrolowanych zmian otaczającej sceny. Dlatego
w eksperymencie wizualnym można wyróżnić dwa etapy:
− przygotowanie sceny i obiektów o zadanych atrybutach
− akwizycja i analiza odpowiedzi (ścieżki wzrokowej).
W celu ograniczenia wpływu czynnika ludzkiego, fakt spostrzeżenia
pokazanego obiektu był identyfikowany na podstawie analizy ścieżki
wzrokowej. W zapisie trajektorii ruchu oczu poszukiwany był punkt
koncentracji uwagi o współrzędnych odpowiadających położeniu obiektu
pojawiający się w interwale czasowym po pojawieniu się bodźca
odpowiadającym typowemu zakresowi opóźnień reakcji wizualnych.
A. Przygotowanie sceny i obiektów
Bodziec był prezentowany obserwatorowi w postaci serii kolejno
modyfikowanych obrazów o całkowitym czasie trwania 8 s. Kolejne obrazy
w serii różniły się jednym szczegółem, który charakteryzował się zadanymi
atrybutami: rozmiarem, barwą (w przestrzeniach barwnych RGB i HSL)
i położeniem względem centrum sceny. Zadaniem obserwatora było znalezienie
tego szczegółu. Edycja obrazów naturalnych była przeprowadzona przez
operatora ręcznie z użyciem pakietu graficznego Photoshop i polegała na
usuwaniu i retuszu szczegółów i zapisywaniu obrazów wynikowych
w kolejności odwrotnej do kolejności pokazu. Użycie obrazów naturalnych
umożliwiało pomiar atrybutów szczegółów, ale nie dowolne ich modyfikowanie
(rys. 1), dlatego przyrost wartości w dziedzinach poszczególnych atrybutów jest
niejednorodny. Obrazy były nieznane obserwatorowi przed rozpoczęciem testu.
Ponieważ przygotowane sekwencje mogły być użyte jednokrotnie powtarzanie
eksperymentu dla kolejnych obserwatorów wymagało przygotowania sekwencji,
w których atrybuty szczegółów (ale nie same szczegóły) są bardzo podobne.
Podczas przygotowywania sekwencji na każdym obrazie wskazywano kilka
szczegółów, a następnie usuwano ten, którego zmierzone atrybuty były podobne
do atrybutów szczegółów o tym samym numerze porządkowym w innych
sekwencjach.
7
Piotr Augustyniak
Rys. 1. Przykładowy wycinek sekwencji obrazów (a-c) stosowanej przy badaniach
wpływu atrybutów dodawanych szczegółów na ich wyrazistość; poszczególne
elementy obrazu o znanych własnościach (pokazano histogram RGB) były
dodawane na kolejnych scenach.
B. Własności metrologiczne urządzenia okoruchowego
Detekcja punktów koncentracji uwagi obserwatora w celu wykrycia
ich korelacji z bodźcem była prowadzona przy użyciu urządzenia
okoruchowego Ober-2, opartego na różnicowym pomiarze natężenia światła
podczerwonego od powierzchni gałki ocznej [11]. Gogle noszone na głowie
oświetlały każdą gałkę oczną czterema parami naprzemiennymi snopami
8
światła podczerwonego (940nm) o mocy 5 mW/cm2 w impulsach
trwających 80μs powtarzanymi co 2 ms (rys. 2). Cztery pracujące parami
detektory podczerwieni dla każdego oka umożliwiały przemienną
akwizycję pozycji oka w dwóch wymiarach (składowa pozioma i pionowa)
o częstotliwości 500 próbek na sekundę. Całkowita pojemność bufora
danych (32 kB) stanowiła ograniczenie maksymalnego czasu akwizycji
trajektorii i prezentacji sceny. W celu ograniczenia wpływu oświetlenia
zastanego w zakresie widzialnym, było ono próbkowane za każdym razem
80μs przed włączeniem oświetlaczy podczerwieni w celu korekty pomiaru
położenia oka. Dzięki eliminacji oświetlenia bocznego, dokładność kątowa
urządzenia okoruchowego wynosiła ok. 0,02 stopnia.
Rys. 2. Szczegóły urządzenia okoruchowego Ober-2 (a) zasada fizyczna, (b) widok
gogli pomiarowych
C. Przetwarzanie sygnału okoruchowego
Urządzenie okoruchowe wymagało wykonania kalibracji geometrii
każdorazowo przed rozpoczęciem zadania wizualnego. Dzięki temu ciągły
dwuwymiarowy sygnał niezależnego pozycjonowania każdego z oczu może
być bezpośrednio odniesiony do współrzędnych sceny. Detekcja punktów
skupienia
uwagi
została
przeprowadzona
przez
dedykowane
oprogramowanie wytworzone w Laboratorium Biocybernetyki na potrzeby
analizy zadań wizualnych [12]. W punkcie skupienia uwagi ścieżka
wzrokowa musi spełniać następujące kryteria:
- 10 ms średnia prędkość gałki ocznej nie może przekraczać 6 deg/s,
- wariancja położenia gałki ocznej nie może przekraczać 2,8 deg
przez co najmniej 30 ms.
- powyższe kryteria muszą być spełnione łącznie przez trajektorie
obu oczu.
9
Piotr Augustyniak
a)
b)
Rys. 3. Trajektoria ruchu gałki ocznej i detekcja punktu koncentracji uwagi
(wyróżniona strefa) (a) dwuwymiarowy wykres w kontekście prezentowanej sceny,
(b) wykres składowych poziomej i pionowej względem czasu.
10
Zakłada się wystąpienie podczas dwóch pierwszych sekund sygnału
okoruchowego co najmniej jednego punktu koncentracji uwagi. Jeżeli
takiego punktu nie można zidentyfikować w zapisie, kryteria są
modyfikowane i poszukiwanie rozpoczynane jest od nowa. Kryteria
detekcji są dobierane dla sygnału każdego oka niezależnie (rys. 3).
Każdy punkt koncentracji wagi obserwatora wykryty na podstawie
trajektorii ruchu oczu podlega weryfikacji czasowej. Jest on uznawany jako
odpowiedź na bodziec w postaci dodania nowego szczegółu do sceny tylko
w przypadku jednoczesnego spełnienia zależności czasowej i geometrycznej:
- koncentracja uwagi następuje w przedziale czasu pomiędzy
50 a 250 ms po wystąpieniu bodźca (wyświetleniu szczegółu)
- pozycja punktu koncentracji uwagi odpowiada pozycji
szczegółu z dokładnością 2,8 deg, która gwarantuje projekcję
obrazu szczegółu na centralny obszar siatkówki co najmniej
jednego oka.
Zastosowanie urządzenia okoruchowego i automatycznej analizy
zarejestrowanej trajektorii umożliwia obiektywne i standardowe badanie
percepcji wzrokowej u znacznej populacji obserwatorów i eliminuje
większość błędów spowodowanych czynnikiem ludzkim (np. emocjami
obserwatora).
D. Populacja obserwatorów i statystyczna kwalifikacja rezultatów
Czterdzieścioro dwoje zdrowych wolontariuszy (24 mężczyzn, 18
kobiet, wiek 23 ± 3 lata) spośród studentów zgłosiło się do udziału
w
eksperymentach
wizualnych.
Z
powodów
zróżnicowanej
spostrzegawczości obserwatorów, 10 zapisów musiało zostać odrzuconych.
Nawet po manualnej analizie nie wykryto w nich punktów koncentracji
uwagi świadczących o dostrzeżeniu któregokolwiek z 9 dodanych
szczegółów. Kolejne 4 zapisy musiały zostać odrzucone z powodu
niewłaściwej współpracy obserwatorów (ruszanie głową, rozmawianie
podczas rejestracji itp.). Ostatecznie 28 zapisów zawierających po od 1 do 5
punktów koncentracji uwagi spełniających kryteria odpowiedzi na bodziec
wizualny zostało poddanych obróbce statystycznej, której celem było
określenie korelacji rozmiaru, położenia i barwy szczegółu oraz
prawdopodobieństwa jego dostrzeżenia przez obserwatora.
11
Piotr Augustyniak
3. Rezultaty
W pierwszej kolejności zweryfikowane zostały dwa założenia
przyjęte
podczas
przygotowywania
sekwencji
progresywnie
modyfikowanych scen:
-
-
każda sekwencja zawierała 9 dodanych detali, chociaż
a najlepszym przypadku tylko 5 (średnio 2,2) z nich zostało
dostrzeżonych, zadania wizualne były zatem zbyt trudne dla
przeciętnego obserwatora,
zamierzony przyrost wyrazistości kolejno dodawanych
szczegółów został osiągnięty, a jego liniowość wyraża się we
współczynnikach korelacji atrybutów szczegółu i kolejnego
numeru
obrazu
w
sekwencji
(r−Pearsona):
rRGB = 0,924, r(HS)L = 0,922 i rsize = 0,932.
Zależności powyższe potwierdzają, że pomimo stosowania
naturalnych obrazów warunki eksperymentu były dobrze kontrolowane,
w szczególności w dziedzinie każdego z atrybutów szczegółów przyrost
wyrazistości był niemal liniowy.
A. Wyrazistość względem atrybutów barwy w przestrzeni RGB
Przedmiotem pierwszej analizy była korelacja prawdopodobieństwa
dostrzeżenia szczegółu i jego atrybutów w przestrzeni barwnej RGB.
Składowe tej przestrzeni odpowiadają specjalizacji barwnej fotoreceptorów
siatkówki oka człowieka. Wykresy regresji liniowej przedstawia rysunek 4.
12
a)
b)
13
Piotr Augustyniak
c)
Rys. 4. Wyrazistość dodawanych szczegółów w korelacji z atrybutami
barwy w przestrzeni RGB (a) składowa czerwona r-Pearsona = 0,600, (b)
składowa zielona r-Pearsona = 0,593, (c) składowa niebieska r-Pearsona =
0,519. Linia przerywana określa granice 95% przedziału ufności.
B. Wyrazistość względem rozmiaru szczegółu
Kolejnym atrybutem dodawanych szczegółów, którego korelacja
z wyrazistością była przedmiotem badań był ich rozmiar. Wykresy regresji
liniowej przedstawia rysunek 5.
14
Rys. 5. Wyrazistość dodawanych szczegółów w korelacji z rozmiarem obiektu
r-Pearsona = 0,595. Linia przerywana określa granice 95% przedziału ufności.
C. Wyrazistość względem odległości szczegółu od centrum sceny
Ostatnim atrybutem, którego korelacja z wyrazistością była
przedmiotem badań była ich odległość od centrum sceny. Wykresy regresji
liniowej przedstawia rysunek 6.
15
Piotr Augustyniak
Rys. 6. Wyrazistość dodawanych szczegółów w korelacji z odległością obiektu od
centrum sceny r-Pearsona = 0,595. Linia przerywana określa granice 95% przedziału
ufności.
4. Dyskusja
Seria eksperymentów wizualnych z użyciem sekwencji progresywnie
modyfikowanych
naturalnych
obrazów
ujawniła
zależność
prawdopodobieństwa zauważenia szczegółu przez obserwatora w zależności
od atrybutów szczegółu: barwy, rozmiaru i położenia. Korelacje czerwonej
i zielonej składowej barwy są podobne, co może być uzasadnione zbliżoną
liczbą czopków w siatkówce oka specjalizowanych w zakresie długości fali
odpowiadających tym barwom. Składowa niebieska w znacznie mniejszym
stopniu przyczynia się do wyrazistości szczegółu, co jest uzasadnione przez
znacznie mniejszą liczbę czopków specjalizowanych w zakresie
najkrótszych fal widma widzialnego. Wzrost wyrazistości obiektu wraz ze
wzrostem jego rozmiarów jest spowodowany projekcją obrazu na większą
liczbę fotoreceptorów w siatkówce oka. Wreszcie, zaskakująca zależność
wyrazistości, która według przeprowadzonych badań wzrasta z odległością
16
szczegółu od centrum sceny może być częściowo wyjaśniona korelacjami
pomiędzy atrybutami szczegółów. Korelacja (r-Pearson) dystansu
i rozmiaru wynosi r= 0,547 (co oznacza, że podczas przygotowywania
sekwencji większe szczegóły dodawano dalej od centrum sceny), natomiast
korelacja dystansu i jasności wynosi r= 0,349 (co oznacza, że podczas
przygotowywania sekwencji jaśniejsze szczegóły dodawano dalej od
centrum sceny). innym wyjaśnieniem tej zależności, wymagającym
potwierdzenia w toku dalszych prac badawczych, może być typowa dla
obserwacji dobrze oświetlonej sceny przewaga widzenia barwnego opartego
na czopkach, których koncentracja jest maksymalna w pierścieniu
otaczającym centralną część siatkówki.
5. Konkluzja
W opinii autora, przedstawione prace badawcze potwierdziły
istnienie i umożliwiły ilościową ocenę interesujących zależności pomiędzy
możliwymi
do
zmierzenia
atrybutami
elementów
sceny
a prawdopodobieństwem ich spostrzeżenia przez obserwatora. Metodologia
zadań wizualnych jest względnie niedroga, nieinwazyjna i może być
zastosowana w szerokim zakresie badań percepcji człowieka z użyciem
naturalnych obrazów. Uzasadnia to jej szczególną przydatność
w projektowaniu elementów komunikacji wizualnej.
6. Podziękowania
Prace badawcze zostały sfinansowane przez Akademię GórniczoHutniczą w ramach projektu nr 10.10.120.783. Autor składa podziękowania
studentkom: Beacie Baran i Joannie Winiarskiej za pomoc
w przygotowaniu i przeprowadzeniu eksperymentów wizualnych.
17
Piotr Augustyniak
Literatura:
[1] G. Boccignone, “An Information-theoretic Approach to Active Vision” Proc.
11th Int. Conf. on Image Analysis and Processing 2001.
[2] J. B. Pelz, R. Canosa, “Oculomotor behavior and perceptual strategies in
complex tasks” Vision Research, vol. 41, 3587-96, 2001.
[3] J. K. Ober, J. J. Ober, M. Malawski, W. Skibniewski, E. Przedpelska-Ober,
J. Hryniewiecki, “Monitoring Pilot’s Eye Movements during the Combat
Flight-The White Box” Biocybernetics and Biomedical Engineering, vol. 22,
(2-3), pp. 241-64, 2002.
[4] P. Augustyniak, R Tadeusiewicz "Assessment of electrocardiogram visual
interpretation strategy based on scanpath analysis", Physiol. Meas. 27 (2006)
pp. 597-608,
[5] P. Augustyniak "Monitoring the progress of fast reading training with use of
the eyetracker and scanpath statistics" Journal of Medical Informatics and
Technologies vol. 10/2006 pp. 153-161
[6] P. Augustyniak, Z. Mikrut, “Detection of Object Salient Features Based on the
Observer Scanpath Analysis”, IFMBE Proceedings vol. 11 (1), paper 1416F,
2005.
[7] Z. Mikrut, P. Augustyniak, “Estimation of Execution Time for Tasks of Objects
Counting and Localization Using the Ober2 Device” IFMBE Proceedings,
vol.2, pp. 144-145, 2002.
[8] P. Augustyniak, Z. Mikrut, “Correlating the Degree of Observer's
Preoccupation and the Observation Time: Visual Tasks with OBER2
Eyetracker” JMIT vol. 3, pp. MT3-MT10, 2002.
[9] D. H. Brainard, “The Psychophysics Toolbox”, Spatial Vision vol. 10, pp. 443446, 1997.
[10] D. G. Pelli, “The VideoToolbox software for visual psychophysics:
Transforming numbers into movies”, Spatial Vision vol. 10 pp. 437-442, 1997.
[11] J. J. Ober, J. Hajda, J. Loska, M. Jamicki “Application of eye movement
measuring system Ober2 to medicine and technology” Proc. of SPIE 3061 (1),
327-32, 1997.
18
Piotr Walecki
Marcela Tukałło
Edward Gorzelańczyk
EPISTEME
7/2008
s.19-32
ISSN 1895-4421
DYNAMIKA RUCHU GAŁEK OCZNYCH U OSÓB
NIESŁYSZĄCYCH I SŁABOSŁYSZĄCYCH
DYNAMIC PROPERTIES OF EYE MOVEMENT IN DEAF
AND POORLY HEARING INDIVIDUALS
Abstract. This paper presents neurophysiological research of eye
movement in deaf and poorly hearing individuals. We concentrated on
the saccadic movement. Analysis of all main features of saccades was
done. We analyzed such parameters as amplitude, duration, direction,
fixation, peak velocity, mean velocity, slope, sharpness, Q value (peak
velocity/mean velocity), and asymmetry.
Key words: eye movements, saccade, deaf, poorly hearing
1. Wprowadzenie
W diagnostyce określonych chorób i zaburzeń funkcjonowania
wykorzystuje się pomiar ruchu gałek ocznych. Stanowi on dobre
uzupełnienie dla powszechnie stosowanych testów neuropsychologicznych
oraz badań neuroobrazowych. Odpowiednio skonstruowane testy
eksperymentalne pozwalają określić stopień i rodzaj dysfunkcji.
Zaobserwowano nieprawidłowości ruchu gałek ocznych zarówno
w organicznych uszkodzeniach centralnego systemu nerwowego o różnej
etiologii, a także w przypadku zaburzeń zachowania jak dysleksja (Fischer
i wsp. 2000) lub zespół nadpobudliwości psychoruchowej z zaburzeniami
koncentracji uwagi (ADHD) (Cairney i wsp. 2001, Karatekin 2006) oraz
chorób jak schizofrenia (Jacobsen i wsp. 1996, Hutton i Kennard 1998,
Holzman 2000, Broerse i wsp. 2001, Avila i wsp. 2006), autyzm (Dalton
i wsp. 2005, Dalton i wsp. 2007), choroba Alzheimera (Daffner i wsp.,
1992, Sienkiewicz 1994, Moser i wsp. 1995, Lueck i wsp. 2000,
Przedpelska-Ober 2006) czy choroba Parkinsona (Hodgson i wsp. 2002).
19
Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk
Przytoczone powyżej badania zostały wykonane w grupach osób
słyszących i na podstawie tych wyników zostały wyznaczone normy
i parametry diagnostyczne. W niewielkim stopniu zbadane są odpowiednie
charakterystyki ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących. Dlatego w większości przypadków przyjmowano, że
przetwarzanie informacji wzrokowej u osób niesłyszących przebiega
identycznie jak u osób słyszących. Nieliczne wykonane w tym kierunku
badania pokazują jednak, że pewne elementy procesu przetwarzania
informacji wzrokowej u osób niesłyszących różnią się w porównaniu do
osób słyszących. Przykładem może być zwiększona u osób niesłyszących
aktywność obszarów kory wzrokowej MT V5 i MST (middle temporal visual
area, medial superior temporal visual area), w których następuje przetwarzanie
informacji o ruchu (Bavelier i wsp. 2000). Zaobserwowano również, że
osoby niesłyszące podczas komunikacji wykonują znacznie więcej krótkich
fiksacji wzroku niż osoby słyszące (De Filippo i Lansing 2006).
Potrzebne jest jednak badanie i analiza wszystkich znaczących
parametrów związanych z funkcjonowaniem układu wzrokowego u osób
niesłyszących. Wraz z większą dostępnością urządzeń służących do
pomiaru aktywności układu wzrokowego, w tym specjalnych okulometrów
przeznaczonych do pomiaru dynamiki ruchu gałek ocznych, badanie
populacji osób niesłyszących i słabosłyszących jest prostsze do
przeprowadzenia. Wyniki tych badań będą mieć znaczenie nie tylko dla
ustalania wartości normy w diagnostyce medycznej, ale także mogą
przyczynić się do poszerzenia wiedzy na temat funkcjonowania układu
wzrokowego u człowieka.
2. Materiał i metoda
W badaniu brały udział 62 osoby w wieku od 13 do 23 lat.
Niesłyszący stanowili grupę 47 osób, a słabosłyszący 15 osób. Podział ze
względu na płeć był także nierównomierny: mężczyźni 46 osób i kobiety 16
osób. Badanie przeprowadzono w 2007 roku w Specjalnym Ośrodku
Szkolno-Wychowawczym nr 2 w Przemyślu.
Badania były dobrowolne. Po zapoznaniu się z celem i metodami
badań osoby wyrażały pisemnie swoją zgodę. W przypadku osób
niepełnoletnich zgodę wyrażali rodzice. Z badań wyłączone zostały osoby
chore na epilepsję oraz ze zdiagnozowanymi chorobami psychicznymi,
a także będące w trakcie farmakoterapii. Upośledzenie w stopniu lekkim nie
20
Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących
wykluczało z badania, i 5 tak zdiagnozowanych osób brało udział
w badaniu.
Badanie przeprowadzono przy pomocy urządzenia służącego do
pomiaru ruchów gałek ocznych Jazz Eye Movement, które skonstruowane
zostało przez prof. Jana Obera z Samodzielnej Pracowni Inżynierii
Rehabilitacyjnej i Biomechaniki Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii
Biomedycznej PAN. Zastosowana wersja systemu Jazz rejestrowała
następujące sygnały (przykładowy wykres zapisu przedstawia rys 1.):
- ruch oka w osi poziomej i pionowej (częstotliwość próbkowania 1 kHz)
- pochylenie głowy w płaszczyźnie czołowej i bocznej (częstotliwość
próbkowania 1 kHz)
- pletyzmograf – całkowity poziom hemoglobiny i oksyhemoglobiny
(częstość próbkowania 500 Hz, długość fali świetlnej 650 i 910 nm)
- mikrofon (częstotliwość próbkowania 8 kHz, 12 bitowa rozdzielczość)
Rys 1. Wykres zapisu badania okulograficznego. Przykładowy pomiar jednej z osób
badanych. W niniejszym badaniu poddawane analizie były skokowe zmiany
położenia ruchu gałek ocznych (sakady) w osi poziomej (na wykresie eyex [deg]).
Pozostałe parametry służyły jako pomoc dla niniejszej analizy, aby odseparować
artefakty i zakłócenia. Dla przykładu, na powyższym wykresie widać (eyey) jak pod
koniec badania osoba zaczęła intensywnie mrugać powiekami.
21
Urządzenie używane w badaniu jest nieinwazyjne, rejestracja ruchu
gałki ocznej odbywała w zakresie widmowym bliskiej podczerwieni.
Próbkowanie sygnału zmiany pozycji oka wynosiło 1 ms, co stanowiło
wystarczającą rozdzielczość czasową do rejestracji szybkich ruchów gałek
ocznych (sakad). W badaniu zastosowano metodę projekcji sekwencji
bodźców (sequence of saccades task), które wywołują wizualnie kierowane
sakady (visually guided saccades), nazywane też prosakadami
(prosaccades).
Celem badania był pomiar określonych parametrów sakad, tj.: czas
trwania, fiksacja wzroku, amplituda, prędkość szczytowa, prędkość średnia,
nachylenie, ostrość oraz ich wzajemnych relacji jak stosunek wartości
prędkości szczytowej do prędkości średniej, nazywany czynnikiem Q.
Odpowiednie wartości liczone były także oddzielnie dla sakad w lewą
stronę i sakad w prawą stronę, a następnie oszacowana została asymetria
dynamiki w określonym kierunku.
Procedura badawcza przebiegała następująco. Badane osoby po
zamontowaniu na ich głowie urządzenia Jazz Eye Movement miały za
zadanie koncentrować wzrok na pojawiającym się na ekranie monitora
komputerowego punkcie. Punkt koncentracji wzroku stanowiło koło
w kolorze czarnym o średnicy 1 cm, tło monitora było w kolorze szarym.
Punkt pojawiał się na monitorze w pięciu ustalonych pozycjach wzdłuż linii
poziomej. Miejsca możliwego pojawiania się punktu oddalone były od
siebie o 5 cm. Osoby badane oddalone były od monitora o 50 cm. W ten
sposób rejestrowano sakady małe 6,5°, średnie 13°, duże 19,5°, i bardzo
duże 26°. Ustalona sekwencja bodźców powinna prowadzić do generowania
53 sakad (27 w lewo i 26 w prawo) o różnej amplitudzie (17 sakad małych,
5 średnich, 19 dużych i 12 bardzo dużych) (patrz rys. 3).
3. Wyniki
Szczegółowy rozkład wyników, z podziałem na płeć, przedstawia
Tabela 1, a korelacyjne wykresy rozrzutu wraz z dopasowaniem krzywej
regresji Rys. 2. W obu przypadkach zmienne są podane w tej samej kolejności:
- wiek (wiek osoby badanej),
- czas (średni czas trwania sakad u danej osoby), wartość podana
w milisekundach,
- fiksacja (średni czas trwania fiksacji wzroku u danej osoby), wartość
podana w milisekundach,
22
- liczba sakad,
- prsz (średnia wartość prędkości szczytowych sakad, czyli maksymalnych
prędkości ruchu oka u poszczególnych osób), wartość podana stopniach
na sekundę,
- prsr (średnia wartość prędkości średnich sakad dla poszczególnych
osób), wartość podana stopniach na sekundę,
- nachylenie (średnia wartość nachylenia narastającego zbocza profilu
prędkości sakad dla poszczególnych osób),
- ostrość (średnia wartość stosunku prędkości maksymalnej do czasu
trwania sakad dla poszczególnych osób),
- amplituda (średnia wartość amplitudy sakad u poszczególnych osób),
wartość podana stopniach,
- kierunek (średnia wartość dla poszczególnych osób, gdzie sakady
oznaczone są jako 0 kierunek ruchu oczu w lewo i 1 kierunek ruchu
w prawo, wartość 0,5 mówi o zrównoważeniu ilości sakad w obydwu
kierunkach, wartości <0,5 lub >0,5 mówią o większej ilości sakad
w danym kierunku),
- Q (średnia dla poszczególnych osób wartość stosunku prędkości
szczytowej do prędkości średniej sakad),
- prsr / czas (średnia dla poszczególnych osób wartość stosunku
prędkości średniej do czasu trwania sakad).
Tabela 2 przedstawia wybrane korelacje pomiędzy dwoma
zmiennymi gdzie p<0,05. W Tabeli 3 zebrane zostały wyniki obrazujące
asymetrię dynamiki ruchu gałek ocznych w kierunku prawym lub lewym.
Wartości przedstawiają stosunek poszczególnych parametrów obliczonych
dla sakad w lewo przez poszczególne wartości odpowiednich parametrów
dla sakad w prawo. Wartości <1 wskazują na prawostronną asymetrię, a
wartości >1 na lewostronną asymetrię.
Rys. 3 przedstawia bardzo dobre dopasowanie aktywności sakadycznej
i fiksacji wzroku do prezentowanych bodźców. Rys. 4 najczęściej
rejestrowane wyniki, a rys. 5 zaburzenia wywołane oscylacjami i nadmierną
aktywnością sakadyczną.
Przedstawione na wykresach parametry:
-
Liczba sakad na sekundę (SPS)
Stosunek czasu sakadowania do czasu fiksacji (SFR)
Średni czas fiksacji (MFT)
Średnia amplituda sakad (MSA)
Średnia amplituda fiksacji (MFA)
Integrator czasu fiskacji (FTI) – wartość tego sygnału narasta liniowo
podczas fiksacji i spada do zera w momencie zakończenia sakady.
23
Tabela 1.
wiek
czas [ms]
fiksacja [ms]
liczba sakad
prsz [deg/s]
prsr [deg/s]
nachylenie
ostrość
amp [deg]
kierunek
Q
prsr/ czas
wiek
czas [ms]
fiksacja [ms]
liczba sakad
prsz [deg/s]
prsr [deg/s]
nachylenie
ostrość
amp [deg]
kierunek
Q
prsr/ czas
wiek
czas [ms]
fiksacja [ms]
liczba sakad
prsz [deg/s]
prsr [deg/s]
nachylenie
ostrość
amp [deg]
kierunek
Q
prsr/ czas
24
Wszyscy badani
średnia mediana odch.sd. wariancja
min
max
18,34
19,00
2,67
7,11
13,00
23,00
42,15
41,49
5,53
30,59
32,04
57,88
1210,20
1069,18
497,51 247519,02 431,83 2466,94
103,74
104,50
37,76
1426,10
46,00
243,00
425,11
427,17
87,57
7667,84 189,00
731,77
247,33
250,10
48,39
2341,99 110,09
400,73
0,37
0,32
0,23
0,05
0,10
1,18
10,77
10,52
3,19
10,19
3,64
20,80
10,89
10,69
2,00
4,02
6,42
16,73
0,50
0,50
0,04
0,00
0,41
0,61
1,73
1,72
0,08
0,01
1,57
1,91
6,30
6,25
1,86
3,44
2,12
11,48
Kobiety
min
max
18,81
19,00
2,59
6,70
13,00
23,00
40,39
38,71
4,54
20,60
35,13
50,00
1167,49
943,45
543,95 295886,86 627,82 2450,80
109,88
119,50
39,21
1537,45
46,00
180,00
404,23
404,12
65,89
4341,89 293,51
544,99
234,12
236,54
36,01
1296,41 173,42
309,96
0,40
0,39
0,18
0,03
0,14
0,75
10,48
10,65
2,39
5,69
6,21
15,45
9,97
9,89
1,44
2,07
7,36
13,02
0,50
0,49
0,05
0,00
0,43
0,61
1,73
1,75
0,08
0,01
1,64
1,88
6,10
6,20
1,36
1,84
3,63
8,88
Mężczyźni
min
max
18,17
19,00
2,70
7,30
13,00
22,00
42,75
41,79
5,76
33,14
32,04
57,88
1225,06
1101,06
485,82 236022,41 431,83 2466,94
101,61
98,50
37,45
1402,64
49,00
243,00
432,37
433,05
93,48
8738,03 189,00
731,77
251,92
250,70
51,57
2658,96 110,09
400,73
0,36
0,29
0,24
0,06
0,10
1,18
10,87
10,39
3,45
11,88
3,64
20,80
11,20
11,16
2,09
4,35
6,42
16,73
0,50
0,51
0,04
0,00
0,41
0,58
1,72
1,71
0,08
0,01
1,57
1,91
6,37
6,25
2,01
4,04
2,12
11,48
Rys. 2. Korelacyjne wykresy rozrzutu
25
Tabela 2.
prsz [deg/s]
czas [ms]
prsr [deg/s]
czas [ms]
ostrosc
czas [ms]
prsr/ czas
czas [ms]
liczba sakad
fiks [ms]
prsz [deg/s]
fiks [ms]
prsr [deg/s]
fiks [ms]
nachylenie
fiks [ms]
amplituda
fiks [ms]
Q
fiks [ms]
prsz [deg/s]
liczba sakad
prsr [deg/s]
liczba sakad
nachylenie
liczba sakad
ostrosc
liczba sakad
amplituda
liczba sakad
Q
liczba sakad
prsr/ czas
liczba sakad
r=0,4277
r=0,4522
r=0,7374
r=0,7499
r=0,8765
r=
0,3331
r=
0,4575
r=0,4450
r=
0,5795
r=0,3628
r=0,4516
r=0,5533
r=
0,3773
r=0,2801
r=0,6544
r=
0,2851
r=0,3288
prsr [deg/s]
prsz [deg/s]
ostrosc
prsz [deg/s]
amplituda
prsz [deg/s]
kierunek
prsz [deg/s]
Q
prsz [deg/s]
prsr/ czas
prsz [deg/s]
ostrosc
prsr [deg/s]
amplituda
prsr [deg/s]
kierunek
prsr [deg/s]
prsr/ czas
prsr [deg/s]
prsz [deg/s]
nachylenie
Q
nachylenie
prsr [deg/s]
ostrosc
amplituda
ostrosc
prsr/ czas
ostrosc
kierunek
amplituda
prsr/ czas
amplituda
p = 0,0005
p = 0,0002
p = 0,0000
p = 0,0000
p = 00,0000
p = 0,0082
p = 0,0002
p = 0,0003
p = 0,0000008
p = 0,0038
p = 0,0002
p = 0,000003
p = 0,0025
p = 0,0274
p=
0,000000008
p = 0,0247
p = 0,0091
r=
0,9657
r=
0,8439
r=
0,7139
r=0,2595
r=
0,2726
r=
0,7923
r=
0,8367
r=
0,7409
r=0,2481
r=
0,8290
r=
0,1000
r=
0,6688
r=
0,8367
r=
0,3242
r=
0,9846
r=0,2982
r=
0,3121
p = 00,0000
p = 0,0000
p = 0,0000
p = 0,0417
p = 0,0321
p = 0,0000
p = 0,0000
p = 0,0000
p = 0,0519
p = 0,0000
p = 0,4395
p=
0,000000003
p = 0,0000
p = 0,0101
p = 00,0000
p = 0,0186
p = 0,0135
Tabela 3.
czas
[ms]
fiks
prsz
prsr
nachylenie ostrość
[ms] [deg/s] [deg/s]
amp
[deg]
Wszyscy
0,99
1,05
0,98
0,98
1,00
0,99
0,97
1,00 0,99
Q
prsr/
czas
Kobiety
0,98
1,06
1,03
1,02
1,06
1,05
1,01
1,01 1,04
Mężczyźni
0,99
1,05
0,96
0,96
0,98
0,97
0,96
1,00 0,97
Niesłyszący
0,99
1,05
0,98
0,97
1,01
0,99
0,97
1,00 0,98
Słabosłyszący 0,99
1,04
0,98
0,99
0,97
1,00
0,98
1,00 1,00
26
Rys. 3. Wykresy przedstawiające bardzo dobre dopasowanie aktywności sakadycznej i fiksacji
wzroku do prezentowanych bodźców (u góry mężczyzna 15 lat, u dołu kobieta 19 lat).
27
Rys. 4. Wykresy przedstawiające najczęściej rejestrowane wyniki, strzałki pokazują
nieprawidłowe sakady (u góry mężczyzna 16 lat, u dołu mężczyzna 21 lat).
28
Rys. 5. Wykresy przedstawiające zaburzenia wywołane oscylacjami (u góry kobieta 22
lata) i nadmierną aktywnością sakadyczną (u dołu mężczyzna 16 lat).
29
4. Podsumowanie
Przedstawione badania są pierwszym krokiem w kierunku
całościowej analizy parametrów ruchów gałek ocznych w populacji osób
niesłyszących i słabosłyszących.
Badania nie wykazały istotnej statystycznie różnicy pomiędzy
osobami w różnym wieku oraz pomiędzy osobami niesłyszącymi
i słabosłyszącymi. Niewielkie różnice w wartościach niektórych
parametrów zaobserwowano u kobiet i mężczyzn. Jednak zróżnicowanie
miedzy osobami wewnątrz wyodrębnionych grup jest bardziej znaczące niż
różnice występujące pomiędzy grupami. Porównując poszczególne osoby
możemy zauważyć największe odnotowane rozbieżności związane
z wartościami określonych parametrów ruchu sakadowego (prędkość
szczytowa, nachylenie, ostrość) i związanych z nimi takich wartości jak
liczba sakad, czas trwania czy amplituda. Zaobserwowano, że parametry te
są w różnym stopniu ze sobą związane i niektóre wykazują istotną
statystycznie korelację (patrz Tabela 2).
Podsumowując wydaje się, że warto byłoby poszerzyć badania o takie
parametry jak latencja odpowiedzi sakadycznej czy zastosować inne
paradygmaty eksperymentalne (overlap paradigm, gap paradigm, memory
target task, antisaccade task). Do rozwinięcia zarówno pod względem
teoretycznym, jak i eksperymentalnym nasuwa się również temat asymetrii
w dynamice określonych parametrów ruchu zależnego od kierunku sakady.
30
5. Bibliografia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Allik J., Toom M., Luuk A. 2003. Planning of saccadic eye movements. Psychological
Research, 67, 10-21.
Andersen RA, Snyder LH, Bradley DC, Xing J. 1997. Multimodal representation of space in
the posterior parietal cortex and its use in planning movements. Annu Rev Neurosci 20:303–
30.
Avila, M. T., Hong, E., Moates, A., Turano, K. A., & Thaker, G. K. 2006. Role of
anticipation in schizophrenia-related pursuit initiation deficits. Journal of Neurophysiology,
95, 593–601.
Barash S, Melikyan A, Sivakov A, Zhang M, Glickstein M, Thier P. 1999. Saccadic
dysmetria and adaptation after lesions of the cerebellar cortex. J Neurosci 19:10931–9.
Bavelier D, Tomann A, Hutton C, et al. Visual attention to the periphery is enhanced in
congenitally deaf individuals. J Neurosci 20, RC93, 2000.
Becker W. 1989. The neurobiology of saccadic eye movements (eds Wurtz and Goldberg),
Elsevier, Amsterdam
Broerse A., Crawford T. J., & den Boer J. A. 2001. Parsing cognition in schizophrenia using
saccadic eye movements: A selective overview. Neuropsychologia, 39, 742–756.
Cairney S., Maruff P., Vance A., Barnett R., Luk E., Currie J. 2001. Contextual
abnormalities in saccadic inhibition in children with attention deficit hyperactivity disorder.
Exp Brain Research, 141, 507-518.
Daffner K.R., Scinto L.F., Weintraub S. i wsp. Diminished curiosity in patients with
probable Alzheimer's disease as measured by exploratory eye movements. Neurology 1992;
42: 320-328.
De Filippo C., Lansing C., Eye Fixations of Deaf and Hearing Observers in Simultaneous
Communication Perception., Ear & Hearing, 2006, 27(4):331-352.
Fischer B., Hartnegg K. 2000. Effects of visual training on saccade control in dyslexia.
Perception, 29, 531–542.
Hodgson T. L., Tiesman B., Owen A. M., & Kennard C. 2002. Abnormal gaze strategies
during problem solving in Parkinson’s disease. Neuropsychologia, 40, 411–422.
Hoffman J. E., & Subramaniam B. 1995. The role of visual attention in saccadic eye
movements. Perception and Psychophysics, 57, 787–795.
Holzman,P. S. 2000. Eye movements and the search for the essence of schizophrenia. Brain
Research Reviews, 31, 350–356.
Hutton S., Kennard C. 1998. Oculomotor abnormalities in schizophrenia: A critical review.
Neurology, 50, 604–609.
Jacobsen, L. K., Hong, W. L., Hommer, D. W., Hamburger, S. D., Castellanos, F. X.,
Frazier, J. A., et al. 1996. Smooth pursuit eye movements in childhood-onset schizophrenia:
Comparison with attention-deficit hyperactivity disorder and normal controls. Biological
Psychiatry, 40, 1144–1154.
Jaśkowski P., Sobieralska K. 2004. Effect of stimulus intensity on manual and saccadic
reaction time. Perception and Psychophysics, 66, 535–544.
31
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
32
Karatekin C. 2007. Eye tracking studies of normative and atypical development,
Developmental Review 27, 283–348
Karatekin, C. 2006. Improving antisaccade performance in adolescents with AttentionDeficit/Hyperactivity Disorder (ADHD). Experimental Brain Research, 174, 324–341.
Levy D., Holzman R., Matthyse S., Mendeil N. 1993. Eye tracking dysfunction and
schizophrenia: a critical perspective. Schizophr. Buli., 19, 3, 461- 536.
Lueck K.L., Mendez M.F., Perryman K.M. Eye movement abnormalities during reading in
patients with Alzheimer's disease. Neuropsychiatry Neuropsychol Behav Neurol 2000; 13:
77-82.
Moser A., Kompf D., Olschinka J. Eye movement dysfunction in dementia of the Alzheimer
type. Dementia 1995; 6: 264-268.
Przedpelska-Ober E., Zaburzenia ruchów gałek ocznych w chorobie Alzheimera,
Neurologia i Neurochirurgia Polska 2006; 40, 1: 34–41
Sienkiewicz J. Zaburzenia ruchów gałek ocznych w chorobach zwyrodnieniowych układu
nerwowego. Neurol Neurochir Pol 1994; 28: 385-394.
Walecki P., Neurofizjologia ruchu gałek ocznych, Episteme, 4/2007, s.159-176
EPISTEME
Teresa Grabińska
7/2008
s.33-40
ISSN 1895-4421
WYJAŚNIENIE PEWNYCH NIEPOROZUMIEŃ
W FILOZOFII PRZYRODY
THE EXPLANATION OF SOME MISCONCEPTIONS
IN NATURAL PHILOSOPHY
Streszczenie: Dyskutuje się kilka wybranych zagadnień filozofii
przyrody. Są to przede wszystkim: opozycja chaos a mechanicystyczny ścisły determinizm, antropizm, jako medium między
fizykalizmem a biologizmem, umiejscowienie w perspektywie
symetrii czasoprzestrzeni.
Słowa kluczowe: antropizm a fizykalizm, antropizm a biologizm,
chaos
Abstract: The chosen problems of natural science are discussed.
Particularly they are the following: the opposition of chaos to
mechanistic exact determinizm, the anthropism as a medium between
physicalism and biologism, the location in the perspective of
spacetime symmetries.
Keywords: anthropism and physicalism, anthropism and biologism,
chaos
Odniosę się do niektórych zagadnień przyrodniczych i ich
naukowego ujęcia w fizyce współczesnej. Filozofowie przyrody często
korzystają z osiągnięć współczesnej wiedzy fizykalnej, co jest naturalne,
ale nie zawsze – wobec bałamutności źródeł wiedzy egzoterycznej 1
(adresowanej przez popularyzatorów nauki dla kręgów niewtajemniczonych
w wiedzę ezoteryczną) – możliwa jest jej właściwa recepcja.
1
L. Fleck, „Powstanie i rozwój faktu naukowego”, tłum. M. Tuszkiewicz, Wyd. Lubelskie, Lublin 1986,
s. 149, gdzie Ludwik Fleck pisze: „za sprawą każdego przekazu, nawet przez każdą nomenklaturę, wiedza
staje się bardziej egzoteryczna”.
33
Teresa Grabińska
Innym niebezpieczeństwem dla niewtajemniczonych (nie
zajmujących się czynnie daną dyscypliną nauki) jest korzystanie z prac
metanaukowych, które, mimo precyzyjnych rozważań problemów
naukowych, z powodu używania terminów języka naturalnego stwarzają
w kręgu egzoterycznym pozory prostej interpretacji. Oba typy źródeł
wglądu w naukę dla niewtajemniczonych nazywam wiedzą naukową
z drugiej ręki.
Praca ma na celu zwrócić uwagę na niektóre problemy – ważne
a pomijane lub podejmowane w sposób powierzchowny; w moim
rozumieniu filozofii przyrody 2 jest to najczęściej publicystyka lub
popularyzacja, a nie filozofia. Warsztatem filozofa, także przyrody, jest
analiza językowa i budowa ogólnej koncepcji rzeczywistości
przedmiotowej, w tym przypadku – przyrodniczej. Naturalny współcześnie
opis naukowy przyrody ma być bazą dla filozofowania, nie zaś namiastką.
1.
Chaos - zasada czy stadium rozwojowe?
W ostatnim ćwierćwieczu pisze się o znaczeniu chaosu we
współczesnych koncepcjach rozwoju. Interesuje mnie postawienie
problemu wzajemnego warunkowania chaosu i porządku, zwłaszcza wobec
tez o zasadniczej roli chaosu w obrazie świata i jego ewolucji, w świetle
których chaos nie jest po prostu odstępstwem od zasadniczej regularności
i porządku, które narzuciła nowożytna (ponewtonowska) fizyka
i kosmologia. Wskazać chcę na skrajność poglądu o zasadniczości chaosu
i równocześnie na niebezpieczeństwo przenoszenia go na ideologie
kształtujące sfery życia społecznego i gospodarczego.
Pojęcie chaosu występuje koniecznie wraz z pojęciem porządku.
Oba się wzajemnie definiują. Są dualne 3 lub komplementarne. Sensownie
jest zatem określać treść owej dualności dynamicznie, np. w odniesieniu do
presokratejskiej filozofii wyłaniania się porządku z chaosu albo koncepcji
rozwoju generowanego może-zonami 4 czy do któregoś z ujęć
dialektycznych. W obliczu dualności czy komplementarności chaosu
i porządku nie ma ani ontycznej ani epistemicznej podstawy, aby
2
T. Grabińska, „Filozofia przyrody a metafizyka szczegółowa”, Roczniki Filozoficzne LIV (1) (2006) 329334.
M. Zabierowski, „Dualny charakter różnicowania w świetle uogólnionej zasady Heisenberga”, Episteme 2
(2006) 85-90.
4
M. Zabierowski, „The Kinetic Theory of the Free Market”, Res Humanae 8E (2000) 127-150; „The
Probabilistic Theory of Evolution and the Thermal Death of the Universe”, Africa Tomorrow 8 (1) 67-83;
T. Grabińska, „Czteroskładnikowa koncepcja zmiany i regulatywności”, Episteme 2 (2006) 15-20..
3
34
Wyjaśnienie pewnych nieporozumień w filozofii przyrody
reprezentować stanowiska skrajne: porządek uważać za wynaturzenie
wymuszone narzędziami teoretycznymi (takimi jak rachunek różniczkowocałkowy) czy też – z drugiej strony – „zasznurować” rzeczywistość, np.
w gorsecie wszechpanującego 5 mechanizmu, jak u Thomasa Hobbesa 6 czy
w świecie demona Laplace’a 7 . Należy dodać, że matematyczna teoria
chaosu wzięła swój początek z badań nad iterowanymi rozwiązaniami
równań różniczkowych, stosowanych do opisu zjawisk (jak terbulencje),
których regularność nie dała się przedstawić za pomocą rozwiązania
ciągłego i gładkiego.
Diagnozę o ograniczoności regularności mechanistycznego ścisłego
determinizmu podzielają Piotr Walecki i Jan Trąbka, którzy piszą, że
„nadal wielu naukowców zapatrzonych w zwodnicze piękno instrumentu
klasycznej dedukcji formy wiedzy daje się ponieść demonowi Laplace’a,
który snuje obietnice poznania przyszłości. 8 . Wspominają w tej
wypowiedzi artykuł mojego współautorstwa 9 , który jest rewizją
możliwości demona Laplace’a rozwiązywania problemów we
współczesnej mechanice kwantowej, teorii informacji czy logice.
Wszechpotężny demon Laplace’a ma przewidywać nie tylko przyszłość,
ale i dokonywać dowolnej retrospekcji – w sposób jednoznaczny, ściśle
zdeterminowany. Każdy mechanizm wymaga ontologii redukcjonistycznej 10 . Zapewnia ona podstawę materialną oddziałujących
mechanicznie elementów. Nie od dziś wiadomo, że w zasadzie najprostszy
organizm nie jest całością sprowadzającą się do części i ich oddziaływań.
Żaden rzetelny przyrodnik i żaden dobry filozof nie traktuje demona
Laplace’a inaczej, niż jako historycznie uwarunkowaną propozycję. Byt
jako potężny zegar to propozycja uboga ontologicznie, bardziej metafora.
Odrzucenie demona Laplace’a nie pociąga jednak za sobą skrajnie
odmiennego stanowiska bazującego na zasadzie chaosu. Porządek
mechanistyczny, jakkolwiek precyzyjnie reprezentowany w zmatematyzowanej
mechanice klasycznej, nie jest jedynym rodzajem porządkowania
5
Wyrażenie wszechpanowanie mechanizmu należy rozumieć jako wszechobecność mechanicznie
determinująca wszystko. Świat Demona Laplace’a jest mechanizmem, który pozwala Demonowi
przewidywać przyszłość i ściśle wyjaśniać przeszłość.
6
T. Hobbes, „Lewiatan – czyli materia, forma i władza państwa kościelnego i świeckiego”, tłum. Cz.
Znamierowski, PWN, Warszawa 1954.
7
T. Grabińska, J. Woleński, M. Zabierowski, „The Laplace’s Demon Today”, Reports on Philosophy 7
(1983) 113-120.
8
P. Walecki, J. Trąbka, „Tożsamość osobowa i podmiotowa. Nowe podejście integrujące filozofię
i neurobiologię”, Episteme 2 (2006), s. 147.
9
Grabińska et al, „The Laplace’s...”.
10
T. Grabińska, „O filozoficznych zagadnieniach teoretycznych modeli fraktalnych” w: eadem, „Teoria,
model, rzeczywistość”, Ofic. Wyd. Pol. Wroc., Wrocław 1993.
35
Teresa Grabińska
zjawisk 11 . Warto np. w tej kwestii wrócić do ważnej pracy Mirosława
Zabierowskiego o dwu różnych schematach kosmogonicznych 12 –
powstawania materialnych systemów astronomicznych, zwłaszcza Układu
Planetarnego. Pierwszy z omawianych schematów, standardowo,
powszechnie w fizyce przyjmowany przez astronomów i fizyków, bazuje
na mechanice kondensacji rozproszonej materii – w Zabierowskiego
hermeneutyce teorii rozwoju: schemat Kantowski – drugi zaś jest
dopełnieniem owej hermeneutyki rozwoju, autorstwa Zabierowskiego. Jest
to koncepcja wmrożonego, zakodowanego (niejako embrionalnie)
porządku, który się realizuje w substancji materialnej, nadając jej postać
np. układów dynamicznych, przy czym stawanie się (aktualizacja) tego
porządku może lokalnie korzystać z uwarunkowań np. mechanicznych, jak
i nadawać globalnie kierunek rozwoju bezkształtnej, schaotyzowanej
materii. I w tym przypadku chaos i porządek występują komplementarnie,
rodzaj porządku może zaś być różny.
2. Gnoza, filozofia i ograniczenia fizykalizmu w wersji
metodologicznej i ontycznej
Biologistycznie zorientowani filozofowie przyrody krytykują
zasady fizykalizmu sprowadzające każdy byt (także organizm) do bytu
fizycznego, opisywanego przez fizykę. W innej pracy mojego
współautorstwa, tym razem o demonie Maxwella 13 , starałam się wzmocnić
tezę o manowcach programu fizykalizmu.
Nim jednak rozważymy egzorcyzmy demona Maxwella, zwróćmy
uwagę na poglądy radykalne, które wskazują na tymczasowość
i umowność wiedzy fizykalnej w stosunku do ustaleń filozofii bytu a –
z drugiej strony – na metafilozoficzne przekonanie o priorytetowości myśli
naukowej wobec filozofii 14 , czy stanowiska krytykujące różne
materializmy, mechanicyzmy, co ostatecznie nie ma przełożenia na
11
E. Nagel, „Struktura nauki. Zagadnienia logiki wyjaśnień naukowych”, tłum. J. Giedymin et al, PWN,
Warszawa 1961.
12
M. Zabierowski, „O pewnym programie badawczym w kosmologii i kosmogonii. (O niekantowskim
schemacie rozwoju materii)”, Z Zagadnień Filozofii Przyrodoznawstwa i Filozofii Przyrody VII (1985) 69155; „On Philosophical Assertions of Cosmology”, w: „Cosmos – an Educational Challenge”, ed. J.J. Hunt,
ESA, Paris 1986, 333-336; „Substratum, granularity, changebility and evolution of the Universe”, Acta
Politechnica 3(1) (1995) 59-70, Budapest.
13
T. Grabińska, S. Kazimir, „Biologiczny sens egzorcyzmów nad demonem Maxwella”, w: „Modelowanie
Systemów Biologicznych – MSB’95”, red. J. Trąbka, Wyd. CM UJ, Kraków 1995, 141-145.
14
Por. np. Jan Paweł II, Encyk. „Fides et ratio”, Watykan 1998; M. Zabierowski, „Metafilozofia Jana Pawła
II w encyklice ‘Fides et ratio’ ”, Annales Academiae Paedagogicae Cracoviensis 38 (2006) 134-149.
36
negację filozofii, jako takiej – w jej systemowej najdojrzalszej postaci, od
której poreformacyjna nowożytność, niestety, odeszła 15 . To wtedy właśnie
chaotyzacja wyrażająca się w doraźności ludzkiego bytu, przypadkowości
ludzkiego działania, schaotyzowanej walce o przetrwanie, negacji prawa
naturalnego znalazły usankcjonowanie. I to wtedy powstała szczególna
koncepcja wolności, z jednej strony faworyzująca niczym nieskrępowane
(chaotyczne) transakcje 16 , a z drugiej strony stała się ta wolność
stabilizowana twardym, lecz umownym prawem stanowionym.
W książce „Gnoza a nauki neurologiczne” J. Trąbka pisze: „Z tego
prostego wyliczania problemów jasno wynika, że chełpiąc się ideałami
fizykalizmu, z których chcemy zbudować wzór dla wszystkich nauk,
konstruujemy mrzonkę i groźną iluzję” 17 . Trąbka - wybitny specjalista
w badaniach mózgu – proponuje w tym miejscu nie tyle powrót do
tradycyjnej refleksji filozoficznej, bo tę uważa za niewystarczającą, lecz
argumentuje na rzecz gnozy, którą jednak pojmuje w swoisty naukowy
sposób. To jednak, że nazywa rodzaj wiedzy gnozą uruchamia u mało
zorientowanych uczonych nieuzasadnioną krytykę 18 zamiast – co jest
obowiązkiem filozofów przyrody i przyrodoznawstwa – zbadać czym owa
Trąbkowa gnoza jest.
Oto jedno z oryginalnych sformułowań Trąbki rozumienia gnozy:
„Gnoza to kompleks stanów i procesów psychicznych wraz
z odpowiednimi formami zachowania, będących wyrazem działania
najbardziej naturalnego urządzenia: zespolonego układu mózg-umysł” 19 .
Gnoza w tym ujęciu jest wiedzą z pogranicza neurofizjologii (dynamicznie
się rozwijającej), filozofii umysłu (obecnie modnej) i psychologii. Mamy
więc z jednej strony twardą ewidencję empiryczną stanów mózgu i ich
związku nie tylko z zachowaniami lecz przeżyciami (z mistycznymi
włącznie), z drugiej zaś prace nad nową ogólniejszą aparaturą pojęciową
(z pogranicza psychologii i filozofii umysłu), w której dokonywałaby się
interpretacja relacji mózg-umysł, formułowane byłyby zależności
szczegółowe i ogólne (prawa), budowane predykcje. I tę aparaturę
pojęciową Trąbka stara się tworzyć. Prawie nikt go nie może w tym
15
Miałoby to zatem znaczenie kulturotwórcze, niekoniecznie pro-rozwojowe; zmiana nie oznacza rozwoju.
T. Grabińska, „Czyn jako przedmiot kwalifikacji moralnej”, Diputationes Ethicae 3 (2007) 117-133,
„Etyka prawa – Etyka działania”.
17
J. Trąbka, „Gnoza a nauki neurologiczne”, Wyd. Antykwa, Kraków 1998, s. 13.
18
Podobnie, jak użycie przeze mnie terminu „metafizyka szczegółowa” na refleksję ontologiczną nad
obrazem świata wyznaczonego przez aparaturę pojęciową spowodowało niemądre uwagi filozofów
wykształconych na marksizmie i zbyt dosłownie wyznających stare pozytywistyczne wyznanie wiary
w wiedzą o faktach.
19
Trąbka, „Gnoza...”, s. 7.
16
37
Teresa Grabińska
wyręczyć ze względu na kompetencje. Ciekawa jest to, że nie brakuje
(chyba?) kompetentnych krytyków.
Z dalszej części tekstu wynika, że Trąbce idzie też o gnozę, jako
o wiedzę, która koniecznie uwzględnia nie tylko intelektualną partycypację
człowieka w tworzeniu wiedzy. Trąbka łączy gnozę z „zasadą
antropiczną”. Powołuje się na „zasadę antropiczną” (mniejsza o to silną,
czy słabą), która sama będąc interpretacją koincydencji w kosmologii
standardowej, nie jest zasadą fundującą jakikolwiek porządek poznawczy,
lecz (i to ma Trąbka na uwadze) dopiero antropistyczne stanowisko
M. Zabierowskiego 20 wyznacza cel badań jedności człowieka
z wszechświatem, wyrażone w teoriach naukowych, przy czym człowiek
w antropizmie nie jest po prostu mechanizmem, nie jest po prostu
organizmem - jest bytem, którego powinowactwo z wszechświatem jest
uniwersalne (nie tylko fizyczne czy biologiczne), a wszechświat nie jest
wyłącznie universum rzeczy fizycznych czy organizmów. Antropizm nie
jest zabarwiony antropocentryzmem czy psychologizmem; jest kierunkiem
badającym na gruncie wiedzy naukowej precyzyjnie relację człowieka do
świata naturalnego i świata kultury (w tym – wiedzy).
W pracy o demonie Maxwella 21 przedstawione zostały trzy rodzaje
egzorcyzmów nad demonem Maxwella (nie jedyne), które go pozbawiają
tożsamości, a tym samym możliwości zmiany praw termodynamiki.
1. Po pierwsze – przyjęcie postawy sceptycyzmu poznawczego
jednoznacznie określa relacje wiedzy (wytworu ludzkiego
poznania) do przedmiotu wiedzy: każdy wytwór ludzkiego
poznania jest jedynie przybliżonym odzwierciedleniem
przedmiotu poznania. Wykluczona jest w ten sposób rola
człowieka, jako demona Maxwella.
2. Po drugie – jak wykazał Marian Smoluchowski 22 - demon
Maxwella nie może być urządzeniem mechanicznym.
3. Po trzecie – zgodnie ze stanowiskiem antropistycznym „wiedza
i przedmiot wiedzy są związane poznającym podmiotem
o cechach nieodwracalnych (tak biologicznych jak
wiedzotwórczych)” 23 , stąd II prawo termodynamiki wyrażające
fizyczną nieodwracalność wpisuje się w szerzej rozumianą
20
M. Zabierowski, „Status obserwatora w fizyce współczesnej”, Prace Naukowe Instytutu Fizyki, Wydaw.
Pol. Wroc., Wrocław 1990; „Wszechświat i człowiek”, Ofic. Wydaw. Pol. Wroc., Wrocław 1993;
„Wszechświat i wiedza”, Ofic. Wydaw. Pol. Wroc., Wrocław 1994; „Wszechświat i kopernikanizm”, Ofic.
Wydaw. Pol. Wroc., Wrocław 1997; „Wszechświat i metafizyka”, PWN, Warszawa-Wrocław 1998.
21
Grabińska, Kazimir, „Biologiczny...”.
22
M. Smoluchowski, „Goettinger Vortraege ueber kinetische Theorie der Materie und Elektrizitaet”, 1914,
366-428.
23
Grabińska, Kazimir, „Biologiczny...”, s. 145.
38
nieodwracalność i tym samym działanie demona Maxwella
staje się bezprzedmiotowe. Ten ostatni antropistyczny
egzorcyzm demona Maxwella działa także w nowoczesnych
urządzeniach (np. molekularne nanomaszyny projektowane
przez Davida A. Leigha), pozornie pracujących jak perpetuum
mobile. I w tym przypadku gromadzenie informacji nie
mogłoby być nieskończone, jej zaś utrata jest operacją
nieodwracalną; zwiększanie pojemności rezerwuaru informacji
(także mózgu) nie może następować bez zasilania (np.
energetycznego) 24 .
Wobec krytyki demona Maxwella można w kwestii statusu
fizykalizmu odpowiedzieć następująco: z antropistycznego punktu
widzenia ujęcie fizykalne zjawisk zdaje relację z jednego z aspektów
zjawisk tak globalnych, jak lokalnych. Nie oznacza to jednak negacji
nurtu fizykalnego w ontologii. Natomiast metodologiczny fizykalizm,
dyktujący ideał wiedzy naukowej o wszelkiej rzeczywistości
przedmiotowej – wobec wzajemnego dopasowania typu wiedzy do
przedmiotu wiedzy – nie znajduje uzasadnienia. Już bliska fizyce chemia
wymaga innego rodzaju języka do opisu swego przedmiotu – języka, który
ma bogatsze funkcje niż język teoretyczny fizyki. Opis dokonany w tym
bogatszym języku nie koncentruje się na zasadach o charakterze
poznawczym (jak w fizyce, molekularnej mechanice kwantowej), lecz na
swoistej procedurze stwarzania przedmiotów chemii (związków
chemicznych) w laboratorium (praktyce badawczej). Nie zgadzam się
jednak z tezą, że świadczy to o antyrealistycznym statusie wiedzy
chemicznej 25 . Kilkakrotnie wskazywałam, że o kształcie realizmu wiedzy
naukowej decyduje relacja R między tym, co jest wytworem poznania
a przedmiotem poznania 26 . Jej postać w chemii jest inna niż
w uteoretyzowanej fizyce, ale też i odmienna od tej w naukach
biomedycznych 27 .
24
Inaczej niż np. w futurystycznym i nastawionym na komercję projekcie w: R. Kurzweil, „The Singularity
is Near: When Humans Transcend Biology”, Viking Penguin, 2005.
25
T. Grabińska, „O antyrealizmie Pawła Zeidlera – kilka uwag na marginesie książki ‘Spór o status
poznawczy teorii’ ”, Studia Metodologiczne 29 (1999) 199-206; P. Zeidler, „Co i w jakim celu badają
chemicy? Współczesne kontrowersje wokół przedmiotu i specyfiki metodologicznej praktyki badawczej
chemii”, „Filozofia Przyrody współcześnie”, UMCS, Lublin 2008.
26
T. Grabińska, „Od nauki do metafizyki”, PWN, Warszawa-Wrocław 1998, II.8.
27
Fleck, „Powstanie...”; T. Grabińska, „Filozofia wiedzy Kazimierza Ajdukiewicza i Ludwika Flecka”,
Roczniki Naukowe IV (2003) 13-29, Wałbrzych; M. Zabierowski, „Logika a fizjologia wiedzy – problem
zasady regulatywności”, Episteme 2 (2006) 21-26.
39
Teresa Grabińska
3. Teoriogrupowe rozumienie umiejscowienia
Geometryzacja fizyki zapoczątkowana Newtonowską koncepcją
ruchu przekłada się na to, że w fizyce symetrie przestrzeni (jak
i czasoprzestrzeni) wyrażone przez grupy automorfizmów (przekształceń
przestrzeni na siebie) określają reguły fizycznego działania (równania
ruchu, prawa zachowania itd.). Gdy rozważany jest związek
teoriogrupowego opisu z symetrią przestrzeni, to chodzi oczywiście
o najogólniej rozumianą przestrzeń algebraiczną. Czasoprzestrzeń w fizyce
jest modelowana za pomocą geometrii różniczkowej, w stosunku, do której
teoria grup określa postać symetrii tej struktury geometrycznej. Grupy
przekształceń (jak grupa Galileusza czy grupa Lorentza-Poincaré) zadają
relacje położeń (umiejscowienia) w czasie i przestrzeni w fizyce.
Przykładem twórczych rozważań w ramach rozwijanej przez Trąbkę
gnozy jest następujący fragment: „etap dziejów kosmosu (...) dysponuje
swoimi przekrojami i swoimi reprezentacjami grupowymi” 28 , co sugeruje,
że kolejne etapy ewolucji wszechświata (ewolucji fizycznej, bo tylko taka
jest modelowana geometrycznie) miałyby mieć odrębne reprezentacje
geometryczne i grupowe. Jak dotąd wszechświat jest geometrycznie
modelowany w ogólnoteoriowzględnościowej kosmologii, jako przedmiot
globalny, lokalnie (bez szczególnego związku z czasem, który wyznacza
„dziejowość”) dopuszcza się tzw. przybliżenie Newtonowskie
(czasoprzestrzeń z grupą symetrii Galileusza) 29 . Trąbka proponuje zaś
swoisty pluralizm geometrii i ich związek z kolejnymi stadiami ewolucji, co
w świetle wielu anomalii modeli kosmologii standardowej jest projektem
obiecującym. Ten pluralizm nie tylko mógłby występować w inflacyjnych
światach, lecz w jednym światowym bąblu.
28
J. Trąbka, „Między niebem a ziemią. Studium apokryficzne”, Kraków 2007, s. 138.
T. Grabińska, M. Zabierowski, „Newtonian Gravitation Theory and General Relativity in the Light of the
Correspondence between their Mathematical Models”, w: „Newton’s Scientific and Philosophical Legacy”,
P.B. Scheurer, G. Debrock (eds), Kluwer Acad. Pub., Dordrecht 1988, 193-199.
29
40
EPISTEME
Mirosław Zabierowski
7/2008
s.41-54
ISSN 1895-4421
LIBRACJE HUMANISTYKI I FIZYKI – W SPRAWIE
PRZEDMIOTU FILOZOFII PRZYRODY
LIBRATIONS OF HUMAN SCIENCES AND PHYSICS.
ON THE SUBJECT OF NATURAL PHILOSOPHY
Streszczenie: Rozważa się, co jest przedmiotem współczesnej
filozofii przyrody wobec osiągnięć nauk przyrodniczych. Krytykuje
się zarówno popularyzację wiedzy przyrodniczej jako substytut
filozofii przyrody, jak i filozoficzne rozważania, w oparciu
o zmitologizowany i uproszczony naukowy obraz przyrody.
Wskazuje się na potrzebę rzetelnej rekonstrukcji aparatury
pojęciowej współczesnych naukowych koncepcji przyrodniczych,
a następnie na analizę filozoficzną tak odtworzonego obrazu
przyrody.
Słowa kluczowe: popularyzacja nauki, kosmologia filozoficzna,
kosmologia przyrodnicza
Abstract: The subject of natural philosophy is to-day discussed
towards the achievements of natural sciences. There is criticised the
popularization of natural sciences substituted for natural philosophy
as well as the philosophical consideration founded on
a mythicized and simplified scientific picture of nature. There is
pointed out the need of reliable conceptual analysis of modern
scientific theories of nature, which is essential for next fruitful
philosophical analysis.
Keywords: science popularization, philosophical cosmology,
physical cosmology
41
I. Filozofia przyrody – humanistyka i fizyka.
Nierówności relacji fuzji
Filozofia przyrody ma być w jakimś stopniu i humanistyką i fizyką,
ma się odnosić do fizyki i do humanistyki, i wykorzystywać fizykę
i humanistykę. Tymczasem zachodzi jawna „niesprawiedliwość”. Fizycy
nie wykorzystują wiedzy filozoficznej, humanistycznej (uważam, że realnie
mogliby i tak się gdzieniegdzie dzieje, np. w odniesieniu do teorii
Boltzmanna 1 , lecz szczegóły takiego projektu i takiej rekonstrukcji filozofii
przyrody zostawmy na boku). Filozofowie przyrody postępują niejako
odwrotnie (choć uważam, że nie czynią tego najlepiej). Może nawet
zupełnie odwrotnie? Pierwsi błędnie rezygnują – całkowicie, aż przesadnie,
z meritum humanistycznego, czyniąc to z ignorancji. Drudzy też błędnie, bo
faktycznie, choć formalnie nie, kopiują, a nie korzystają z prac fizycznych 2 .
Pogłębia się w ten sposób rozziew pomiędzy filozofią przyrody, jako
wiedzą humanistyczną, która jednak jest (tak twierdzę, wbrew fizykom
i humanistom), a wyobrażeniem o tej wiedzy – fizyków, humanistów
i skomercjalizowanej opinii.
Na tym rozziewie traci nie fizyka, lecz humanistyka – filozofia,
filozofia przyrody (filozofia przedmiotów ożywionych i nieożywionych).
Fizyka i tak będzie się rozwijać, filozofia przyrody zaś nie. Filozofia
przyrody potrzebuje nie tyle fizyki, fizyków i podręczników fizyki, ile
specjalnego wglądu w obraz świata fizyki (czy innych nauk
przyrodniczych).
Owszem, wielu humanistów uznaje fizykę za najważniejszą wiedzę
o przedmiotach nieożywionych - dla własnych badań i tworzonych przez
siebie syntez rzeczywistości przyrodniczej, jako przedmiotu filozofii
przyrody. Nie ma jednak syntezy bez analizy, przeciwieństwem jest
eklektyzm, czyli pseudonauka. Pseudonauka ma mozaikową strukturę – jest
koktajlową mieszaniną. Do analizy zaś potrzebny jest wgląd w meritum
fizyki, a to meritum, twierdzę, należy do kręgu ezoterycznego fizyki,
którego humanista (nawet kształcony w zakresie fizyki) nie jest w stanie
1
Np. K. Popper, „Unended Quest. An Intelectual Autobiography”, Fontana/Collins, Glasgow 1982, rozdz.
36; M. Zabierowski, „A Probabilistic Theory of Evolution and the Thermal Death of the Universe”, Africa
Tomorrow 8 (1) (2006) 67-83.
2
Wysoki poziom prac na stopień naukowy gwałtownie spadł od około 1996 r., w drugiej połowie lat 90. Por.
np. M. Zabierowski, „Kosmologia i humanistyka”, Forum Akademickie 7-8 (1998) 86-89. Humanista chce
znać osiągnięcia fizyki, jest ich ciekaw, jak jest ciekawe świata dziecko, a fizycy dywagacje humanistów
zwykle mają za nic nie wnoszące do nauki „opowiastki” o fizyce.
42
Libracje humanistyki i fizyki – w sprawie przedmiotu filozofii przyrody
bez szczególnego wysiłku zgłębić. Toteż pomimo nazwy „filozofia
przyrody”:
1. – filozofowie przyrody faktycznie stronią od przedmiotu
obiektywnego humanistyki fizyki (nie widzą potrzeby jego
konstrukcji), który to przedmiot, twierdzę, istnieje i nazywa się
filozofią przyrody,
2. – filozofowie przyrody też, z przyczyn psychologicznych – łatwej
bowiem jest powielać, popularyzować niż tworzyć - nie podejmują
prób humanizacji fizyki, której wynikiem byłby przedmiot filozofii
przyrody,
3. – prawie nie widać merytorycznego wykorzystania – ale nie
w sensie popularyzowania treści ezoterycznych wiedzy
szczegółowej, bo to jest warunek filozofii przyrody – osiągnięć
nauk szczegółowych w (...) filozofii, może z wyjątkiem pewnych
systemów formalnych, w których fizyka uczestniczy, jako motor
początkowy (sprawczy psychologicznie i nawet przy błędnym
rozpoznaniu treści fizykalnych, bo i to się zdarza w filozofii, na
tyle jednak neutralnych, że błędy nie naruszają tej filozofii
przyrody),
4. – jeszcze rzadziej uściślają nauki przyrodnicze 1 ci, którzy się
mienią filozofami przyrody,
5. – postawa zaś filozofów jest często nierealistyczna (w sensie
prawidłowego rozpoznania stanu rzeczy) – nierealistycznie się
odnoszą humaniści do znanych szeroko książek o fizyce, pisanych
przez fizyków; innymi słowy filozofowie przyrody dobrowolnie
się skazują na rozwijającą się od wielu lat – w ostatnim
dziesięcioleciu szczególnie intensyfikowaną – igraszkę słowną, bo
tak należy nazwać zawartość właśnie tych popularyzatorskich
książek – mitologizujących obraz świata teorii fizycznych 4 , które,
o dziwo, przemawiają do filozofów do tego stopnia, że się na nie
(a nie na prace oryginalne) powołują w swych badaniach jakoby
humanistycznych.
M. Zabierowski, N. Smyrak, „O humanistyce nauk ścisłych jako zjawisku kulturowym”, Cosmos-Logos VI
(2002) 135-144; M. Zabierowski, „Cosmology, natural philosophy, and pop-culture”, w: T. Grabińska,
„Poznanie i modelowanie”, Ofic. Wyd. Pol. Wroc., Wrocław 1994, Dodatek C: „O przyczynach i rodzajach
mitologizowania wiedzy astronomicznej”; M. Zabierowski, „Kosmologia jako filozofia przyrody
nieożywionej”, Roczniki Filozoficzne LIII (2) (2005) 428-433; T. Grabińska, „Filozofia przyrody
a metafizyka szczegółowa”, Roczniki Filozoficzne LIV (1) (2006) 329-224.
4
Por. rozróżnienie kręgu wiedzy ezoterycznej i kręgu wiedzy egzoterycznej w: L. Fleck, „Powstanie
i rozwój faktu naukowego. Wprowadzenie do nauki o stylu myślowym i kolektywie myślowym”, tłum.
M. Tuszkiewicz, Wyd. Lubelskie, Lublin 1986.
1
43
Zauważyłem, że filozofowie przyrody przejęli pewną grę za dobrą
monetę, za faktyczną myśl fizyki – i trzeba to wyraźnie sobie uzmysłowić
w charakterze diagnozy. Zapytamy, dlaczego prace z filozofii przyrody są
pozbawione nowatorstwa? – Można dziś powiedzieć, że przedstawiciele
nauk szczegółowych przygotowali pułapkę filozofom przyrody, lecz to już
wina filozofów, że tego nie rozszyfrowali. I tak fizykom, na przykład
(weźmy jakiś konkretny przykładów, jest ich wiele), do pewnego momentu,
było nie na rękę – z powodów powiedzmy trwałości paradygmatu
i warsztatowych – przyjmować materię ukrytą, i dalsze konsekwencje np.
„bąble wszechświatów” dla uniknięcia paradoksu kauzalnego 5 , ale
filozofom już mogło odpowiadać wykrycie tych możliwości w fizyce
z zupełnie innych względów, właśnie czysto filozoficznych. Tę grę fizyków
w zdania i książki popularyzatorskie, z których korzystają filozofowie, ów
scenariusz igraszek słownych mógł filozof rozbić, jakoś odsłonić, nawet
wyregulować – dokonać syntezy, lecz tak się nie stało. Albo powiedzmy
tak: jeśli postępowanie fizyków jest konsekwencją nie tyle złej woli
fizyków, co kulturowego ciśnienia, np. sprzedaży wszystkiego, czystej
komercji 5 , to te same motywy (czynniki), które zadziałały w przypadku
fizyków, mogły przecież pomóc tym razem filozofom przyrody. Ale tak się
nie stało i wolno a nawet trzeba tu dostrzec poniekąd nieświadomość
filozofów przyrody swego przedmiotu i metody, co zresztą dotyczy nauki
na całym świecie. Gdybyśmy mieli powiedzieć też zupełnie roztropnie,
choć może tu w pewnym skrócie, że fizycy piszący o fizyce są bardziej pod
wpływem cywilizacji merkantylizmu niż troski o prawdę, to o filozofii
przyrody musielibyśmy powiedzieć, że nie rozumie swych własnych
możliwości i zadań.
II. Fizyka i filozofia razem?
Filozofia przyrody nie jest ani zwykłym humanistycznym opisem,
ani fizyką (lub inną nauką przyrodniczą – będę pomijać to uzupełnienie
o inne), ale dodam, nie spotkałem filozofa przyrody z prawdziwego
zdarzenia, który nie ma własnych odkryć w fizyce. Żeby być filozofem
5
Koncepcje te przedstawiłem na Szkole Metodologii Politechniki Wrocławskiej, Mirosławice 1976. Po
latach opublikowałem w czasopismach polskich i zagranicznych. Redaktorzy uważali je za fantastyczne.
„Niepokoje Stevena Weinberga”, cz. I, Sigma 107 (4) (1979/1980) 4; „Niepokoje Stevena Weinberga”, cz.II,
„Kauzalny paradoks w modelu standardowym”, Sigma 109 (6) (1979/1980) 11; „Możliwa interpretacja
WPW”, cz. III, Sigma 112 (9) (1979/1980) 11; T. Grabińska, M. Zabierowski, „On a possibility to close the
Universe”, Lettere al Nuovo Cimento 28 (4) (1980) 139-140 i cykl poświęcony ekstynkcji fal
elektromagnetycznych.
44
przyrody, nie wystarczy być po prostu filozofem czy fizykiem – żeby być
filozofem przyrody nie wystarczy być tylko humanistą, który czyta
popularyzacje fizyki i nie wystarczy być tylko fizykiem (przyrodnikiem).
Czasami sam się zastanawiam, po co różni fizycy występują na
konferencjach z pracami (referatami!), które nie są filozoficzne. Ani nie
wnoszą niczego do filozofii, ani niczego do fizyki. Stawiając tak sprawę
wykazujemy maksimum tolerancji – niechby fizyk przedstawił swe novum
od strony fizyki lub innej nauki przyrodniczej. Historia konferencji
z filozofii przyrody jest dosłownie usiana takimi przypadkami, które
świadczą o tym, że fizycy (filozofowie zresztą także 6 ) nie wiedzą, co to jest
filozofia przyrody. Ktoś mógłby na takie sytuacje wskazać po to, aby i na
tej drodze - chybionych wystąpień i ich akceptacji przez filozofów –
rozpoznać błędy rozumienia filozofii przyrody wśród fizyków
(przyrodników) i filozofów 7 .
Na pewno redaktorzy i wydawnictwa nie szanują prac z filozofii
przyrody. Są fizycy, którzy stosują język jawnie niefilozoficzny i nigdy
w filozofii niczego nie dokonali. Lecz są też niefizycy, którzy występują,
jako filozofowie zatrudnieni na etatach filozoficznych, a w rzeczywistości
nie przedstawiają filozofii przyrody, lecz wyłącznie opisy pewnych odkryć
w fizyce. Podstawową kategorią w filozofii przyrody jest np. ruch, zmiana,
rozwój, przyczynowość, czasowość, przestrzenność, część i całość, ale
zwykle ten fakt wykorzystują fizycy do pokazania się; ale także takim
pretekstem mogą być inne kategorie wzięte wprost z fizyki, np. prędkość
światła. Pod płaszczykiem filozofii przyrody ukazują się popularyzatorskie
opisy odkryć w fizyce, które nie mają nic wspólnego z filozofią przyrody.
Powstaje, zatem pytanie o przyczyny tolerowania tego przez filozofów.
Jak powiedziałem, nie tylko fizycy występują na konferencjach
z filozofii przyrody i mają niczego do powiedzenia w filozofii. Pod
płaszczykiem filozofii przyrody filozofowie opisują też zagadnienie
rozwoju, kategorię ruchu, zmianę położeń i jest to często jeszcze
najmniejsze wykorzystanie filozofii przyrody do pokazania się; filozofowie
często sięgają po terminologię fizyczną dotyczącą innych, niż sądzą,
odkryć. Dlatego jest sens pokazać, na czym polega ten najmniejszy błąd –
w odniesieniu do ruchu.
Na przykład, ruch uporządkowany jest wykorzystywany w tzw. big
bangu („wielkim huku o nic”), jako węższa klasa zmiany, a węższa,
6
O trudnościach ustalenia przedmiotu i metody filozofii przyrody por. np. J. Maritain, „Filozofia przyrody”,
w: idem, „Pisma filozoficzne”, tłum. J. Fenrychowa, Znak, Kraków 1988, 23-49.
7
Jak w przypadku równie słynnej co bałamutnej książki świetnego skądinąd fizyka Stevena Hawkinga
„Krótka historia czasu”.
45
ponieważ zmiana nieuporządkowana też jest zmianą, lecz w sensie
szerszym. Literatura tego przedmiotu obejmuje tysiące wypracowań, które
w zamyśle mają być syntetyczne, a w rzeczywistości tylko powielają, i to
nieudolnie, osiągnięcia fizykalne, wykorzystują tylko słownictwo fizykalnej
kosmologii, wielkiego wybuchu i wcale nie są znamienne dla rozpoznania
treści pojęcia "rozwój". Powszechna jest praktyka pozornego uwzględniania
osiągnięć fizykalnych kosmologicznej teorii big bangu i nie ma wyjaśnień,
dlaczego jest powszechnie to postępowanie przyjęte w literaturze właśnie
filozoficznej. Dodam od siebie pewne wytłumaczenie. W czasopismach,
których tytuły jawnie wskazują, że są filozoficzne, teoria wielkiego
wybuchu jest tak przedstawiana jakby byłaby filozoficzną teorią zmian
uniwersalnych – jest to rzecz jasna „argument” psychologiczny; filozofowie
przyrody tęsknią do uniwersalizmu, do teorii zmian uniwersalnych. Lecz
czy osiągnięcia fizyki tu wystarczą? Jest też teoria „wielkiego huku”
przedstawiana wyraźnie tak, jakby dotyczyła jakiejś upragnionej przez
filozofów przyrody intelektualnej summy zmiany, jakiegoś traktatu
filozoficznego o tym, czym jest zmiana. Może więc i tak usprawiedliwiać
to, że „wielki hałas” przyciąga uwagę filozofów, nawet autentycznie
poszukujących wyjaśnienia rozwoju, zwłaszcza w kategoriach teorii zmiany
uporządkowanej, co jest też ważne z punktu widzenia badania języka
filozofów przyrody.
Zmiana uporządkowana odpowiada intuicyjnym a monolitycznym
wyobrażeniom zmiany – właśnie w sensie węższym, uważanym za
właściwe właśnie w sensie języka używanego przez adeptów filozofii,
w którym podstawową rolę odgrywa zmiana postępująca, tzw. faktycznie
bieg czasu, a nie np. jak u Mariana Smoluchowskiego, zmiana
niemonolityczna, dwupierwiastkowa oraz pewne tego konsekwencje,
których on jawnie nie umiał czy nie chciał podać.
Na temat filozofii zmiany przeczytałem setki prac filozofów
przyrody. Trzeba by postępowanie filozofów przyrody zrozumieć od strony
emocjonalnej (czy psychologicznej). Wygląda na to, że za każdym razem
ilekroć piszą o ruchu (tu są najmniejsze błędy, których się nigdy nie
dostrzega) chcą coś odkryć, choć rezultat jest banalny. Cele, jakie stawiają
sobie filozofowie to:
a) rekonstrukcja rozwoju; rekonstrukcje – jakkolwiek ważne – mają
tylko znaczenie metodologiczne, a więc pomocnicze w stosunku
do nauk przyrodniczych i filozofii,
b) stworzenie nowej teorii rozwoju; w tym przypadku na podstawie
znajomości literatury wolno powiedzieć, że dokonania te
w objętości powiedzmy 99.9% nie mają znaczenia ani dla filozofii
46
ani dla fizyki (lub dla innych nauk przyrodniczych, np. dla
ekologii, antropologii).
c) pokazanie jak biegnie tok rozumowania fizyków, lecz wtedy
relacjonują fizykę (i jako się rzekło inne nauki, wymieńmy np.
optykę, mechanikę, elektrykę, metrologię, elektroenergetykę,
elektronikę, sozologię) i wtedy prace drukowane w pismach
z nazwy filozoficznych są niefilozoficzne, i powinny być
prezentowane
w
literaturze
popularnonaukowej,
może
młodzieżowej – jak kiedyś bywało.
Zatem powiedzmy sobie szczerze, nie ma większej wagi to, że ktoś
w kulturze tak na prawdę (lub nawet absolutnie) nie uznającej filozofii
przyrody, przez przypadek zadekretuje nazwę i powie np. że coś jest
filozoficzne lub występuje w filozofii przyrody.
Od strony antropologicznej nadużyć w filozofii przyrody jest wiele,
lecz wszystkie jakoś dziwnie idą w kierunku umysłu, który w antropologii
Andrzeja Wiercińskiego jest nazywany umysłem „nadzorcy rynku bestii” 8 .
Można pokazać, że dla filozofów przyrody modelem zmiany
uporządkowanej w filozofii jest coraz częściej literalnie przyjmowana
ucieczka kosmologiczna galaktyk, którą filozofowie przyrody ideologizują
wykorzystując język naturalny, np. termin rozwój, wszechświat. Ciekawe
jest to, że humanistom odpowiada sytuacja, w której ruch galaktyk miałby
ucieleśniać rozwój, a rozwój tzw. wszechświata opisywany zmianą globalną
jest poważnie przyjmowany w humanistyce w nadziei odnalezienia
uniwersalnej bazy dla zrozumienia zmiany, rozwoju. W literaturze
filozoficznej, uważanej za naukową, „dyskutowana” jest ekspansja
kosmologiczna 9 na zasadzie raczej emocyjnego użycia takich słów jak
ekspansja uniwersalna. – Byłaby to zmiana, która nosi w sobie znak
globalności, o emocyjności zaś świadczy też fakt kompletnej jałowości
„dokonań” tej literatury. Zwróćmy uwagę na kilka patologii w filozofii
przyrody:
- W przytłaczającej większości prac z filozofii przyrody ani
krytycznie ani dogłębnie, powiedzmy środkami innymi niż
standardowej krytyki naukowej, nie analizowano standardowego
(są możliwe scenariusze niestandardowe) kanonu ewolucji tzw.
8
A. Wierciński, „666. Liczba imienia bestii”, Nomos 10 (1995) 5-29.
O niestandardowych wyjaśnieniach tzw. redshiftu galaktyk, mającego uzasadniać globalna ekspansję por.
np.: „Progress in New Cosmologies. Beyond the Big Bang”, H.C. Arp et al (eds.) Plenum Press, New York
1993; „Frontiers of Fundamental Physics”, M. Barone and F. Selleri (eds) Plenum Press, New York-London
1994; M. Zabierowski, „Status obserwatora w fizyce współczesnej”, 1989, „Wszechświat i człowiek”,
Politechnika Wrocławska, 1993; T. Grabińska, „Poznanie i modelowanie”, Ofic. Wyd. Pol. Wroc., Wrocław
1994, Dodatek D: „Problemy interpretacji przesunięć linii widmowych galaktyk”.
9
47
wszechświata, co najżyczliwiej mówiąc, mogłoby oznaczać, że
filozofia przyrody żywi się błędnymi wzorcami jej uprawiania. Jan
Żytkow, jako redaktor pisma filozoficznego, mówił w latach 70. 10 ,
że gdyby takie prace były przekazywane do pisma filozoficznego,
to i tak miałby zawsze ręce związane powszechnie obowiązującą
autorów i redaktorów zasadą powielania opinii kręgu
pozytywistycznego, pragmatycznego i scjentystycznego (np.
z centrum astronomicznego). To z tego powodu pisma filozoficzne
w przytłaczającej ich większości nie mają ani krytycznych ani
dogłębnych – w filozofii przyrody – analiz teorii fizykalnego
standardowego kanonu ewolucji świata.
- - Pomimo zamierzeń czy deklaracji, w przytłaczającej większości
prac filozofowie przyrody nie przedstawili filozoficznego projektu
(nie przeprowadzili filozoficznej analizy) jakiegokolwiek
fragmentu tej nauki, która w gruncie rzeczy polega na badaniach
zmian gwiazd i galaktyk w zmieniającym się świecie
z uwzględnieniem początkowego wybuchu, o który jest tyle
powierzchownego hałasu.
- Filozofowie przyrody w przytłaczającej większości prac nie
zauważyli, że fizycy, fizycy – naukowcy space science (różnie
zresztą nazywani, czasami kosmologami, ostatnio bywa
astrobiologami – dotychczas wystarczało ich nazywać fizykami,
astronomami), nawet nie są zainteresowani takimi dogłębnymi lub
krytycznymi badaniami wielkiego hałasu i zadowalają się
trwałością uprawianego przez siebie paradygmatu, a nawet są
zainteresowani właśnie nieobecnością krytyki lub dogłębnych
analiz swego przedmiotu. Czy dlatego, że można by się było
narazić fizykom?
Powielanie w filozofii przyrody prac fizyków i nieobecność
faktycznych dokonań filozofów przyrody utrwala przekonanie o trafności
wyobrażeń humanistów o modelu ewolucji kosmologicznej, czyli
naturalnych (tzn. potocznych, publicystycznych) wyrażeń językowych
o teorii wielkiego wybuchu. Potoczny wtedy język filozofów przyrody
niczym się nie różni od języka literatury np. beletrystycznej i wiąże ręce
filozofom przyrody, bowiem filozof jest powołany do abstrahowania
w wypracowanym w tym celu języku. Filozofia przyrody dryfuje na pozycje
literatury popularnonaukowej lub literatury SF (science fiction), jak np.
10
Było to przy okazji starań o opublikowanie w Studiach Filozoficznych niestandardowej analizy Big Bangu (wielkiego huku). Niestandardowa interpretacja redshiftu, por.: „Modyfikacje praw fizycznych a kwestia
wyjaśniania przesunięć prążków widmowych galaktyk”, Studia Filozoficzne 7 (1980) 105-113.
48
w tej, którą znajdujemy w tzw. „filozofii”, która ostatnio powstaje
z „analiz” („analiz” w cudzysłowie – naiwnego gdybania, uważanego za
analizy), co to będzie z tożsamością osobową, gdy się przeszczepi
człowiekowi mózg lub część mózgu człowieka, zwierzęcia lub w różnych
kombinacjach.
Filozofia przyrody właściwie już nie tyle błędnie ocenia, ale kopiuje
naukę, nawet nie kataloguje. Nikłe są szanse na rozwój filozofii przyrody
skoro lansowane są wadliwe wzorce uprawiania filozofii przyrody.
W pracach z filozofii przyrody mamy odpisywanie od fizyków
(przyrodników). Gdy się szczerze porozmawia z filozofami przyrody, to
przyznają, że od lat niczego nowego w filozofii przyrody nie ma i widać, że
oni się niczego dobrego nie spodziewają po swej własnej dyscyplinie –
filozofii przyrody – i zaczynają twierdzić, podobnie jak wydawcy
i redaktorzy, że właśnie popularyzacja jest zadaniem humanistyki (zatem
filozofa przyrody) i trzeba umacniać sprawczość (pozytywną
„magiczność”) nauk fizykalnych (fizyki, chemii, ekologii, wszelkiego
przyrodoznawstwa). To jawnie ogranicza możliwości tej dyscypliny.
Prawdziwą nauką (nauką dojrzałą) byłaby tylko fizyka, ponieważ osiąga
prawdy względne. Z tego powodu marksiści, z którymi spotykałem się jako
z filozofami w Politechnice Wrocławskiej w latach 70., w ogóle nie
uznawali astronomii, kosmologii, tych dziedzin, w których też
publikowałem i wygłaszałem za granicą lub w ATK, KUL. Brało się to
z obowiązującej wtedy poprawności politycznej, czyli z koncepcji
marksistowskiej (dialektycznej) nauk empirycznych, a mianowicie, że to
fizyka nie rozwija się przez (dialektyczną) negację – chodziło o znoszenie
starych teorii przez teorie istotnie nowe. Przeciwieństwem niedojrzałego
stanu nauki byłaby taka nauka, która ewoluuje bez związku z negacją.
(Negacją, rzecz, jasna dialektyczną – zachowuję tu dokładność ówczesnej
wyrażeń. Dziś może się to wydawać zbytkiem, jednakże wystarczy zajrzeć
np. do „Zasady marksistowskiej filozofii nauki”, „U podstaw dialektyki
marksowskiej” lub innego wykładu I. i L. Nowaków, czy tekstów o rozwoju
sprzed Wiosny Ludu’89).
Fizyka zatem byłaby dojrzała, kosmologia zaś nie, ponieważ fizyka
nie rozwija się poprzez (dialektyczne) negacje i nie potrzebuje znoszenia
wcześniej ustalonych, powiedzmy, czynników głównych odpowiadających
prawdzie absolutnej dla danego zjawiska, bo na tym polegała wtedy
filozofia przyrody spod znaku marksistowskiego. Miało to skutki, np.
realizm konwencjogenny Grabińskiej w fizyce w ogóle nie wchodził w grę.
Gdybym miał powtórzyć ówczesne poglądy, fizyka miałaby dochodzić do
rzeczywistości – fizyka rekonstruowałaby ją w swym hipotetycznym
49
końcowym lub prawie końcowym twierdzeniu, poprzez kolejne coraz
bardziej trafne i się dialektycznie pojawiające prawdy względne.
Dialektycznie pojmowane „prawdy względne” w marksistowskim kręgu
były całkowitym przeciwieństwem falsyfikacji Poppera, popperowskiego
odrzucania 2 .
Koncepcja Poppera odrzucania była dialektycznie niepoprawna.
W języku politycznie poprawnym prawdy względne, osiągane w procesie
dialektycznego zbliżania się do prawdy absolutnej w fizyce, były
przeciwieństwem negowania (dialektycznego negowania) – czego? –
powiedzmy jak u I. Lakatosa, twardego rdzenia (racjonalnego jądra –
wyrażenie oryginalne). Prawdy względne miały ucieleśniać marsz fizyki ku
prawdzie absolutnej – wyznawanej i docenianej we wszystkich bez wyjątku
sposobach wydania marksizmu, np. na wszystkich konferencjach
naukowych (z filozofii przyrody), organizowanych, dozwalanych
i monitorowanych przez organy partyjne. Nie rozszerzam już dalej bogatego
wątku filozofii przyrody sprzed 1989 r. – w sensie uznania okazywanego
przez marksistowskich ideologów zwanych filozofami i zawsze
w kooperacji do „Materializmu a empiriokrytycyzmu”.
Wydaje się, całkowicie błędnie, że w takiej kopiowanej lub
ideologizowanej filozofii przyrody, a innej w przytłaczającej większości
prac nie ma, wystarczy język i aparat pojęciowy nawet ze szkoły, a od lat
90. – ze szkół wyższych, w których edukacja (nauczanie, kopiowanie,
współczesny model zaliczania na kilku kierunkach, zbierania punktów,
przepisywania itd.) wymusza usunięcie poziomu uniwersyteckiego – tak jak
zanika uniwersyteckość (na rzecz proceduralności) w architekturze,
internie, kardiologii, dermatologii, neurologii, chirurgii i tego procesu nie
powstrzymują nawet znaczne obroty finansowe w danej dziedzinie.
III. Status naukowości filozofii przyrody
Twierdzę,
że
filozofowie
przyrody
są
niepotrzebnie
w przytłaczającej większości zbyt ulegli, dostosowawczy. Nie mają jasno
określonego przedmiotu ani świadomości metody badań. Toteż nie można
powiedzieć, że ich prace są tak samo naukowe jak prace fizyków (albo
prace w chemii, mechanice płynów, metrologii, matematyce finansowej).
2
Pozwalam sobie na krótkie tezy z tamtejszej filozofii przyrody, ponieważ z autopsji wiem dobrze, o co
chodzi. Zajmowanie się filozofią Poppera i dorobkiem LSE stało się w 1982 r. pretekstem lub powodem do
wytoczenia mi przez uczonych z Politechniki Wrocławskiej sprawy o zwolnienie z pracy, a co porządniejsi
byli łaskawsi i proponowali paszport w jedną stronę.
50
Jest w filozofii przyrody niefrasobliwość w popieraniu fizyki (nauk
przyrodniczych), spowodowana wadliwym wyobrażeniem odnośnie do
języka, którym posługują się filozofowie. Zapewne z tego powodu –
upraszczania – przy omawianiu zmiany kierunkowej, utożsamianej
z rozwojem, filozofowie odwołują się do nieskończonego procesu
ekspansji, jak w teorii wielkiego hałasu o nic, bez zastanowienia się nad
własnymi tekstami, które są kopiowaniem fizyków.
Ważne jest to, że ostatnio coraz częściej w związku z tym
kopiowaniem na łamy pism jakoby filozoficznych trafia pojęcie materii
ukrytej i inflacji (wytwarzania bąbli wszechświatów), przed czym pisma
filozoficzne absolutnie się wcześniej wzbraniały 11 – lecz skoro fizycy
przejęli istnienie materii ukrytej i bąble, to nagle, jak za dotknięciem
różdżki czarodziejskiej, a więc w połowie lat 90., filozofowie przestali się
wzbraniać właśnie przed materią ukrytą, czyli przed analizami
filozoficznymi, metodologicznymi, nad całokształtem fizyki kosmicznej,
który się zjawia w zespole prac (o charakterze biblioteki), a nie w kilkuset
pracach.
W przytłaczającej większości prac filozoficznych „z udziałem”
materii ukrytej lub bąbli, a więc w pracach z filozofii przyrody, nie ma ani
jednego novum – ani pod względem fizyki, ani filozofii przyrody. Nie ma
udziału merytorycznego novum odnośnie do materii ukrytej lub bąbli
w filozofii – ani przed dokonaniami fizyków, ani po ich zaakceptowaniu.
To chyba źle, a nie dobrze, świadczy o filozofii przyrody, która chce
pokazać (mieć) model rozumienia zmiany, ruchu czy ekspansji, a niczego
nie jest w stanie od siebie dodać, ani z siebie wytworzyć. Znam na tyle
literaturę z fizyki kosmicznej, sprzed lat 90., aby powiedzieć, że całe
późniejsze, w latach 90., opisanie rzeczy fizycznych w pracach z filozofii
przyrody – post factum – jest wręcz infantylne i nie powinno być wiązane
z filozofią i w ogóle z nauką. Poważni profesorowie filozofowie i fizycy nie
rozumieją, czym jest filozofia przyrody, mogliby natomiast wnieść wiele
nowego do teorii filozofii społeczeństwa, ekonomii, gospodarki. Tu z kolei
na przeszkodzie staje poprawność polityczna i konformizm, dlatego filozof
chce być filozofem przyrody, a nie marksistą. Filozofia marksistowska
nagle wyparowała z nazw zakładów, filozofem marksistowskim nikt
z marksistów nie chce być.
Chcemy pojąć więcej – dlaczego filozofów przyrody praktycznie nie
ma (lub jak filozofia przyrody jest trudna czy niedostępna – mniejsza
o słowa). Powiedzmy tak: W filozofii przyrody substytutem staje się nie
11
M. Zabierowski, „Między inżynierią a kosmologią”, Experientia 16 (2004) 4-40.
51
tyle fizyka, ile popularyzacja fizyki – bo przecież nie popularyzacja filozofii
przyrody. Jest to przejaw autentycznej przegranej filozofii przyrody. Rzecz
jasna, mam na uwadze tę filozofię przyrody, którą odnajdujemy
w przytłaczającej większości prac z filozofii przyrody i którą tu krytykuję –
nie dla jakiejś satysfakcji osobistej z krytykowania, lecz dla polepszenia jej
poziomu i umożliwienia osiągania w filozofii przyrody wyników
naukowych. Cała smutna historia z użyciem materii ukrytej w pracach
filozoficznych wskazuje, że filozofowie chcą naśladować fizyków. Gdy
fizycy przyjęli do wiadomości istnienie materii ukrytej, to wtedy nagle
i pisma filozoficzne (filozofowie) dostrzegły luki w tamtej poprzedniej
wiedzy, która fizyce nie pozwalała przyjąć istnienia materii ukrytej. A to
dowodzi niekrytyczności filozofów, niezdolności do dokonania oryginalnej
oceny – nawet, gdy już było to możliwe, czyli dowodzi nadmiernego
polegania na wyposażeniu w umysł powielający, dostosowawczy, jak
w kulturze walki o byt (dostosowany wszak przeżywa).
IV. Pułapka języka naturalnego
W filozofii przyrody występuje pułapka stosowania języka
naturalnego. Wobec lekceważenia precyzacji języka (która w systemowej
filozofii ma miejsce na poziomie ontologii, ale w nowożytnej filozofii mało
kto się przejmuje ontologią), język naturalny dotyczący zmiany – jakim się
posługują filozofowie i humaniści na wydziałach filozoficznych
i humanistycznych – wytwarza dotkliwe konsekwencje: znieczula samych
filozofów, którzy nie przedstawiają ani językowej ani merytorycznej
(filozoficznej, fizycznej) odkrywczości; stosują język potoczny – jako ten,
w którym podobno prosto można rzecz wyrazić (nawet wtedy, gdy nie jest
prosta?). Jak zauważyłem te prace z filozofii przyrody, np. o globalnej
ekspansji, są cenione na rynku (nawet humanistycznym, wśród
zawodowych humanistów, nie mówiąc o np. okulistach i innych
przyrodnikach), które przedstawiają znamienny, już standardowy rysunek
(rozwierających się nożyc) czy inny obrazek o nadymającym się balonie.
Zauważyłem, że odwołanie się do tego planimetrycznego wyobrażenia
rozwoju ma, w zamierzeniach wielu filozofów uznawanych za naukowców,
a przynajmniej za badaczy (tytuły ich prac i nazwy zakładów i wydawnictw
są filozoficzne i nie chcą oni uchodzić za popularyzatorów), postawić
przysłowiową „kropkę nad i” w ich badaniach nad rozwojem. Rozwierające
się nożyce ilustrują powszechne – w XX w. – przekonanie, że ekspansja,
czyli "nożycowe" rozszerzanie się jest modelem rozwoju. Gdybym już miał
52
sobie pozrzędzić na jałowość produktów filozofii przyrody, to
powiedziałbym: Przynajmniej by zadali sobie filozofowie przyrody trud
zastanowienia się nad tym, czym są modele i pramodele 12 skoro już tym
„modelem” ma wedle nich być ekspansja, czyli owe rozwieranie się. Czy
filozof może coś z takich rysunków dla filozofii wywnioskować?
Wspominam o tym także w kontekście badania utartych poglądów
na temat rozwoju, postępu, które można odnaleźć w jednak wadliwej
literaturze filozoficznej deklaratywnie w odniesieniu do zmiany i rozwoju.
Big Bang, czyli wielki huk (hałas o nic) nie jest żadnym modelem rozwoju,
aczkolwiek aż tak proste wyobrażenia można odnaleźć między innymi
w cywilizacji ciągłego zdobywania, ekspansji – np. w zamierzeniach
psychologów
czy
psychologicznie
motywowanej
propagandzie
kolekcjonowania tzw. partnerów seksualnych czy dyplomów. Rozwierające
się nożyce najwyraźniej dobrze pasują do mózgowej matrycy ekstazy
wulkanicznej ludzi młodych 13 i obrazują nasze współczesne wyobrażenia
cywilizacji ekspansji, aneksji, tzw. rozwoju – nawet przenoszonego do
psychologii. Byłby to jeszcze nietknięty temat dla filozofa przyrody.
Filozofowie przyrody uważają, że to rozwieranie się jest jakimś, a nawet
jest szczególnie poprawnym, sposobem mówienia (unaocznienia) treści
rozwoju, który ich zdaniem byłby modelowany na kanwie jednej z nauk
ścisłych - współczesnej nauki o wielkim huku, przyjętej zresztą przez
fizyków i właśnie to przyjęcie ma sakralizować niemal rysunkowe,
dosłowne, obrazkowe pojmowanie rozwoju, który jest aż nadto zrozumiały
(dydaktyczny), aby go reprodukować w pracy filozoficznej.
Jest zagadką filozoficzną – filozofii przyrody – dlaczego i dlaczego
aż w takim stopniu ten obraz z książek fizyków oddziaływa na umysł
filozofów, wytrawnych humanistów w końcu niekoniecznie pozytywistów
scjentystycznie zorientowanych. Wyobraźnia filozofów przyrody wyraźnie
koreluje z wyobraźnią popularyzatorów fizyki – a nie z fizyką. Dlaczego
filozofowie fizyki aż tak przywiązują się do psychologicznych książek –
prezentacji fizyków, terminów i zdań, do słów, dlaczego w gładkich
wyrażeniach, lansowanych w artykułach popularnonaukowych upatrują oni
sposobności zrozumienia głębi dziedzin fizyki, zresztą różnie nazywanych
12
M. Zabierowski, „Pojęcie pramodelu w naukach empirycznych”, Filozofia Przyrody i Filozofia
Przyrodoznawstwa 3 (2009) 131-139, "Pogranicza nauki. protonauka - paranauka - pseudonauka", red. J.
Zon, Wydaw. KUL, Lublin; T. Grabińska, „Teoria, model, rzeczywistość”, Ofic. Wyd. Pol. Wroc, Wrocław
1993; eadem, „Philosophy in Science”, Ofic. wyd. Pol. Wroc., Wrocław 2003; T. Grabińska, M.
Zabierowski, „Typologia modeli w naukach empirycznych”, w: Annales Academiae Paedagogicae
Cracoviensis 60 (2008) 3-10, Studia Philosophica V, „Modelowanie w nauce”, Kraków.
13
To nie jest „określenie nieanukowe”, jak czasem oceniają je niezbyt znający się na rzeczy; to jest dobrze
zdefiniowany termin z antropologii Andrzeja Wiercińskiego, por. idem, „Magia i religia. Szkice
z antropologii religii”, Zakł. Wyd. Nomos, Kraków 1997.
53
(np. kosmobiologią). Ma to ich przywiązanie swoje konsekwencje
w literaturze przedmiotu opisującej ewolucję świata i w ogóle problemy
ewolucji i zmiany w przyrodzie, o czym pojęcie powinna mieć filozofia
przyrody.
Istnieje wiele zewnętrznych anomalii, które każą się domyślać, że
tkwimy w pewnym oszustwie. W licznych przedstawieniach ewolucji
świata, prezentowanych niestety – bo na zasadzie odtwórczej, bez
merytorycznego filozoficznego novum – przez filozofów, wyrażenie
wielkiego huku jest traktowane jako coś tak plastycznego i co tak jakoby
humanistycznie (filozoficznie) przemawia, że z zachwytu i „poznawczego”
rozpędu w ostatnich czasach wyraźnie emablowano de facto filozofów
„odkryciem” racy końcowej. Wprowadzono do literatury przedmiotu nad
rozwojem termin „wielkiej zapaści”, na użytek i zamówienie tych, którzy
wiedzę o świecie fizykalnym czerpią z omówień, z wyrażeń językowych.
Korzystający filozofowie przyrody mają wszystkie strony ewolucji świata
(jako oczekiwanej ewolucji syntetycznej) za już im „wyjaśnione”.
Osiągnięcia w fizyce rozwoju świata są często przedstawiane tak,
jakby się one zjawiły w fizyce zupełnie niedawno. Sprzyja temu tworzenie
specjalnego języka, wykorzystywanie wyrazów, pomijanie problemów
otwartych, np. propagacji błędów. „Organizuje” się rzekomo nowe odkrycia
– słowami, samymi wyrazami wziętymi z fizyki (takimi jak np.
„odpączkowywanie wszechświatów”), które niczego nie wyjaśniają 14
w sensie ścisłym, tak jakby humanista satysfakcjonował się tym (a może
i tak jest?), że w słowie wyjaśnić, chcemy podkreślić, że coś jest jasne. To
po co filozofować, jeśli wszystko jest jasne i się da sprowadzić do gry słów,
efektownych wyrażeń czy banalnych rysunków?
O wyjaśnianiu na bazie modelu teoretycznego i metafizyce szczegółowej świata modelowanego,
w: T. Grabińska, „Teoria...”, op.cit.; eadem, „Od nauki do metafizyki”, PWN, Warszawa-Wrocław 1998.
14
54
EPISTEME
Jan Trąbka
Piotr Walecki
7/2008
s.55-60
ISSN 1895-4421
NEUROINFORMATYKA – PROBLEMY DEFINICYJNE
NEUROINFORMATICS – DEFINITIONS
Streszczenie: W pracy przedstawiono zagadnienia związane
z definicją nowej dziedziny neuronauki – neuroinformatyki.
Zaproponowana została własna definicja neuroinformatyki. W pracy
dyskutowane są również sporne kwestie związane z zakresem tego
pojęcia. Całość uzupełniona jest zarysem historii powstania
neuroinformatyki oraz najważniejszych dokonań naukowych na jej
gruncie.
Słowa kluczowe: neuronauka, informatyka, Projekt Poznania
Ludzkiego Mózgu
Abstract: The paper presents issues of a new domain of neuroscience
– neuroinformatics. There is proposed a definition of
neuroinformatics as well as are discussed some contentious issues
concerning a range of the science. An outline history of
neuroinformatics and the most important achievements of it complete
the background.
Keywords: neuroscience, informatics, Human Brain Project
\
Wprowadzenie
Początek XXI wieku to wielki sukces Projektu Poznania Ludzkiego
Genomu (Human Genome Project). Medialne zainteresowanie związane
było ze znacznie wcześniejszym niż oczekiwano opisaniem genomu
człowieka. Fakt ten przyczynił się do wzrostu wiary w możliwości
zastosowania systemów komputerowych do analizy złożonych struktur
świata ożywionego. Tak więc wiek XX, w którym dominowały wielkie
osiągnięcia fizyki, wydaje się być zastępowany przez stulecie, w którym na
pierwszy plan wysuwać się będą dokonania w naukach biologicznych.
Równolegle do Human Genome Project (HGP) pod koniec XX
wieku, realizowany był drugi wielki program: Projekt Poznania Ludzkiego
55
Jan Trąbka i Piotr Walecki
Mózgu (Human Brain Project). Pokładano w nim tak wielkie nadzieje, że
lata 90-te XX wieku ogłoszono „Dekadą Mózgu”. Wprawdzie realizatorzy
Human Brain Project (HBP) nie mogli poszczycić się takimi osiągnięciami
jak w HGP, zwłaszcza, że wiele problemów okazało się bardziej
skomplikowanych niż na początku się wydawało. Jednak projekt ten stał się
kamieniem milowym na drodze do zrozumienia i pogłębionej analizy
funkcjonowania układu nerwowego. Przede wszystkim przyczynił się on do
stworzenia komputerowych systemów wymiany danych neurobiologicznych, które zebrały niemal całą dostępną wiedzę o systemie nerwowym.
Aby móc efektywnie zarządzać ogromną ilością informacji powołano nową
dziedzinę naukową – neuroinformatykę.
Neuroinformatyka wypełnia lukę pomiędzy, z jednej strony
poruszającymi się na wysokim poziomie abstrakcji, neurocybernetyką
i neurokognitywistyką, które dostarczają zaawansowanych matematycznie
modeli funkcjonalnych układu nerwowego, a z drugiej strony
neurofizjologią i neurologią, które bezpośrednio badają system nerwowy od
strony jego biologicznej struktury. Środowiska naukowe szczególnie
oczekiwały takiego wsparcia, jakie zaoferowała neuroinformatyka, która
wzbogaciła arsenał środków stosowanych w neuronauce w szereg narzędzi
programistycznych, analitycznych i symulacyjnych.
Rozwój technik neuroobrazowania, jak i biologii molekularnej oraz
genetyki stworzył możliwość pozyskiwania ogromnych ilości danych, które
wymagały zarchiwizowania, a co ważniejsze, odpowiedniego przetworzenia
i analizy. To zadanie byłoby niemożliwe do zrealizowania bez
wykorzystania komputerów. Przy czym nie pojedynczych zestawów
komputerowych, a setek lub tysięcy jednostek obliczeniowych połączonych
w sieć typu grid (np. The Biomedical Informatics Research Network –
BIRN) czy klastrów tworzących superkomputery (np. The Blue Brain
Project, superkomputer Blue Gene/L). Serwery z macierzami dysków
twardych umożliwiły natomiast stworzenie dostępnych przez Internet baz
danych gromadzących niemal wszysko co dotyczyło układu nerwowego
(np. BrainMaps, The Cell Centered Database – CCDB, Neuroscience
Database Gateway, Collations of Connectivity data on the Macaque brain –
CoCoMac, BrainInfo, The Internet Brain Volume Database, GeneWays,
Neurocortical Microcircuit Database – NMDB, SenseLab).
Uporządkowanie i udostępnienie w sieci Internet wszelkich
dostępnych obecnie danych dotyczących struktury (dane neuroobrazowe)
i funkcji (dane z zakresu biochemii, biofizyki, biologii molekularnej
i genetyki) systemu nerwowego jest niewątpliwie największym
osiągnięciem neuroinformatyki. Jakkolwiek dziedzina ta oferuje o wiele
56
Neuroinformatyka – problemy definicyjne
bogatszą perspektywę, która polega na konwergencji informacji z różnych
źródeł, a następnie stwarza możliwość wykorzystania jej rozwinięcia
w koncepcji eksperymentu obliczeniowego (experiment in computo) [1].
W pracy tej przedstawiony został zarys ogólnie dostępnych w sieci
internet systemów bazodanowych gromadzących zasoby informacji
neurobiologicznych.
Definicja neuroinformatyki
Zacznijmy od wyjaśnienia i zdefiniowania równie modnego obecnie,
co jak się wydaje nie końca rozumianego terminu – neuroinformatyka.
Neuroinformatyka jest dziedziną stosunkowo młodą i ściśle związaną
z dynamicznym rozwojem technik komputerowych i systemów
informatycznych. W sposób naturalny łączy się z tradycyjnymi dziedzinami
nauk przyrodniczych jak neurobiologia, neurofizjologia, neuropsychologia
czy neurologia. Natomiast, jeśli chodzi o nauki o systemie nerwowym,
które w dużym stopniu wykorzystują aparat matematyczny tj.
neurocybernetyka i neurokognitywistyka to pozostaje z nimi często mylnie
utożsamiana.
Neuroinformatyka jest wbrew pozorom dziedziną dość dobrze
określoną, bowiem istnieją wspierające jej rozwój organizacje naukowe
(The International Neuroinformatics Coordinating Facility - INCF, Society
for Neuroscience Brain Information Group - SfNBIG) orazinstytuty (The
Institute of Neuroinformatics – INI, The Neuroinformatics Group in
Bielefeld, The THOR Center for Neuroinformatics), które wydają własne
czasopisma (Frontiers in Neuroinformatics, Neuroinformatics).
Proponowana przez nas definicja neuroinformatyki brzmi
następująco:
Neuroinformatyka jest interdyscyplinarną dziedziną nauki
związaną z tworzeniem narzędzi informatycznych oraz systemów
komputerowych służących do modelowania i symulacji procesów
neurobiologicznych oraz do gromadzenia i zarządzania danymi
pochodzącymi z innych dziedzin neuronauki.
W podobny sposób neuroinformatykę określa inspirator jej powołania
i pierwszy przewodniczący grupy neuroinformatycznej Stephen Koslow:
„Neuroinformatyka stanowi połączenie neuronauki i informatyki w celu
rozwoju oraz zastosowania innowacyjnych narzędzi i rozwiązań dla
lepszego zrozumienia struktury i funkcji mózgu” [2].
57
Należy zatem podkreślić, że domeną neuroinformatyki jest
w pierwszym rzędzie budowa oprogramowania komputerowego do
tworzenia modeli oraz baz danych, natomiast konstruowanie modeli, ich
testowanie i interpretacja wyników przynależy zazwyczaj do innej grupy
neuronauk np. neurocybernetyki, neurokognitywistyki lub neurobiologii
obliczeniowej, z których każda analizuje dane neurofizjologiczne według
własnego paradygmatu i określonej metodologii.
Powyższa definicja neuroinformatyki jest zbieżna z definicją
Międzynarodowego Komitetu Koordynacji Neuroinformatyki (International
Neuroinformatics Coordinating Facility – INCF). Definicja proponowana
przez INCF dzieli działania naukowe podejmowane na gruncie
neuroinformatyki na trzy grupy: a) budowa i rozwijanie neurobiologicznych
baz danych, dzięki którym możliwe jest ujęcie systemu nerwowego, jako
całości, od poziomu molekularnego do behawioralnego; b) konstruowanie
narządzi służących do zbierania danych neurobiologicznych, oraz
wspomagania ich dalszego przetwarzania, analizy, wizualizacji, a także
eksportowania do innych systemów informatycznych; c) budowie
środowisk programistycznych, które wykorzystywane będą do tworzenia
modeli procesów neuronalnych, na różnych poziomach organizacji
biologicznej (molekularnej, komórkowej, systemowej) [3].
Nieliczne monografie opisuje neuroinformatykę jak np.
Neuroinformatics z 2007 roku [4] składają się więc w większości z opisu
narzędzi informatycznych służących do gromadzenia, przetwarzania,
analizy danych neuroanatomicznych oraz do modelowania i symulacji
procesów neurofizjologicznych.
Tworzenie
modeli
określonych
układów
neuronalnych
z wykorzystaniem narzędzi i metod neuroinformatycznych jest przede
wszystkim zależne od przyjętych założeń, dlatego najczęściej znajduje się
w obszarze badawczym takich nauk jak neurobiologia obliczeniowa,
neurofizjologia, neurocybernetyka i neurokognitywistyka. Każda z tych
nauk ma nieco odmienne podejście, i operuje na innym poziome analizy
danych. Jednakże wyniki badań z poszczególnych dziedzin wiedzy o mózgu
trafiają z powrotem do zintegrowanych baz danych, przez co przyczyniają
się do poszerzenia całościowej wiedzy o budowie i funkcjonowaniu
systemu nerwowego.
Przedstawione ujecie neuroinformatyki wynika także bezpośrednio
z jej historii powstania. W 1989 roku w Stanach Zjednoczonych Instytut
Medycyny Narodowej Akademii Nauk (National Academy of Sciences
Institute of Medicine) wystąpił z wnioskiem do trzech organizacji:
Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego (National Institute of Mental
58
Neuroinformatyka – problemy definicyjne
Health - NIMH), Narodowego Instytutu Nadużywania Leków (National
Institute of Drug Abuse - NIDA) i Narodowej Fundacji Nauki (National
Science Foundation - NSF) o stworzenie bazy danych gromadzącej
całościowy zakres wiedzy z różnych nauk o układzie nerwowym.
Przyczyniło się do rozpoczęcia Projektu Poznania Ludzkiego Mózgu
(Human Brain Project), którego celem była wymiana i integracja
rozproszonych wcześniej danych pochodzących z nauk szczegółowych
zajmujących się badaniem mózgu, a podlegających naukom mających
osobną historię i zakres działania jak medycyna, biologia, chemia, fizyka,
inżynieria, matematyka i informatyka czy psychologia. Problem był
złożony, ponieważ każda z tych dziedzin miała w pewnym stopniu
odmienne podejście i chociaż przedmiot zainteresowania był ten sam, to
narzędzia badawcze i interpretacja danych przebiegała na innej płaszczyźnie
metodologicznej.
Dlatego postanowiono powołać interdyscyplinarną naukę, bazującą na
informatycznych technologiach wymiany i analizy danych, która
umożliwiłaby, choć częściową, konwergencję wiedzy neuronaukowej.
W ramach Grupy Roboczej Biologii Informatycznej powstała pierwsza
grupa neuroinformatyki, której przewodniczącym został S. Koslow.
Niestety zakres neuroinformatyki bywa niepotrzebnie rozszerzany.
Jako neuroinformatyczne działania zalicza się badania symulacyjne
z zakresu biologii molekularnej, neurobiologii obliczeniowej,
neurofizjologii czy neurologii, gdzie nawet analizy danych z dziedziny
elektrofizjologii mózgu stają się neuroinformatyczne.
Oprócz zbyt szerokich ujęć neuroinformatyki możemy się także
spotkać z niezbyt poprawnym jej definiowaniem, które abstrahując od
historii jej powstania próbuje nadać jej nowego znaczenia. Przykładem
może być następująca definicja: „Neuroinformatyka to zastosowanie
w neuronaukach metod pomiarów, analizy i modelowania pochodzących
z nauk fizycznych”. Warto w tym miejscu wspomnieć, że przecież metody
pomiaru, które wykorzystują zjawiska fizyczne, np. elektryczne, stosuje od
wielu lat neurologia i neurobiologia w badaniach np. elektroencefalograficznych. Przy czym nawet zastosowanie metody analizy
powszechnej w badaniach fizycznych, jaką jest np. szybka transformata
Fouriera FFT, nie uprawnia do uznania tych badań za neuroinformatyczne.
Modelowanie i podejście fizyczne niewiele mają wspólnego
z
modelowaniem
mózgu,
pomimo
wykorzystywania
modeli
matematycznych i ich informatycznej implementacji. Dla przykładu
rozważmy równania Hodgkina-Huxleya, które są jednymi z najczęściej
używanych równań do modelowania dynamiki impulsu nerwowego. Jak
59
pisze matematyk Alwyn Scott z Los Alamos National Laboratory:
„równania te nie są zwykłymi prawami fizyki (na co wskazał Schrödinger),
ale nowymi prawami, wyłaniającymi się z hierarchicznego poziomu, na
którym znajduje się akson by rządzić dynamiką impulsów nerwowych.” Nie
ma ani jednego parametru równania Hodgkina-Huxleya, który mógłby być
przewidziany lub wyprowadzony z równań teorii Schrödingera [5]. A zatem
porównywanie metod stosowanych w fizyce do badania mózgu, pomimo, iż
w obu przypadkach stosujemy metody matematyczne, i które na pewnym
etapie analizy danych mogą być nawet takie same (np. stosowanie FFT czy
wnioskowania statystycznego), nie wydaje się być właściwe.
Powiedzmy wyraźnie, że tworzenie, testowanie i rozwijanie
oprogramowania
komputerowego
(np.
NEURON,
GENESIS),
przeznaczonego do modelowania i symulacji funkcjonowania systemu
nerwowego to neuroinformatyka. Łączenie różnych środowisk
programistycznych (np. NEURON), baz danych (np. ModelDB, NMDB)
oraz systemów organizacji i wymiany danych neurobiologicznych (np.
BrainML, CellML, MorphML, NeuroML) w zestaw powiązanych,
współpracujących narzędzi to również są realizacje neuroinformatyczne.
Także neuroinformatyką należy określić poszukiwanie nowych metod
analitycznych i eksperymentalnych w neurobiologii, np. w elektroencefalografii [6], które opierają się na wykorzystaniu oprogramowania i systemów
komputerowych.
Neuroinformatyka ma, zatem dobrze określoną dziedzinę badań oraz
coraz mocniej wykształcony zestaw narzędzi i własną metodologię. Warto
jednak zaznaczyć, że neuroinformatyka jak zresztą większość nauk
istniejących na pograniczu różnych dziedzin wiedzy, jest zależna od
wyników badań w związanych z nią naukach jak np. neurobiologia czy
informatyka.
Literatura cytowana
1.
2.
3.
4.
5.
6.
60
Tadeusiewicz R., Lazarewicz M., Nowy paradygmat neurobiologii obliczeniowej:
„Experiment in computo”, Modelowanie Cybernetyczne Systemów Biologicznych,
Kraków 2000, s.13-45.
Koslow S., Foreward, w: Neuroinformatics, ed. Crasto C. Humana Press 2007.
INCF
Crasto C. Neuroinformatics, Humana Press 2007.
Scott A., Schody do umysłu, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1999,
s. 55.
Durka P. J., Matysiak A., Montes E. M., Valdes Sosa, Blinowska K. L., Multichannel
matching pursuit and EEG inverse solutions, Journal of Neuroscience Methods, vol
148/1, 2005, pp. 49-59.
EPISTEME
Piotr Walecki
Jan Trąbka
7/2008
s.61-82
ISSN 1895-4421
WYBRANE REALIZACJE PROJEKTÓW
NEUROINFORMATYCZNYCH
CHOSEN RESULTS OF NEUROINFORMATICS PROJETCS
Streszczenie: W pracy zaprezentowane zostały wybrane realizacje,
najbardziej reprezentatywne dla całej dziedziny. Całość prezentacji
podzielona została na dwie części. W pierwszej przedstawione są
systemy bazodanowe służące do gromadzenia różnych formatów
danych neurobiologicznych. Natomiast w drugiej części pokazane
zostały narzędzia służące do analizy, modelowania i symulacji.
Słowa kluczowe: neuronauka, bazy danych, informatyka, Projekt
Poznania Ludzkiego Mózgu
Abstract: The thesis presents selected and most representative
achievements of neuroinformatics. There are two parts of
presentation as a whole. The first one concerns database systems that
gather different neurobiological data formats. While the second
shows instruments to conduct analysis, modeling and simulations.
Keywords: neuroscience, databases, informatics, Human Brain
Project
Wprowadzenie
Neuroinformatyka, pomimo że jest nauką bardzo młodą, powstała
zalewnie przed niecałymi dwiema dekadami, to ma już na koncie spore
sukcesy. Wiąże się to z dynamicznym rozwojem technologii komputerowej,
w której jednym z najważniejszych osiągnięć było stworzenie sieci Internet.
Za pośrednictwem Internetu możliwa jest szybka wymiana danych
pomiędzy ośrodkami zlokalizowanymi w różnych, często bardzo odległych
od siebie miejscach. Ten przełom komunikacyjny przyczynił się do
zintensyfikowania badań i współpracy międzynarodowej.
61
Piotr Walecki i Jan Trąbka
Kolejnym ważnym elementem był wzrost mocy obliczeniowej
komputerów. Jednakże nawet najszybszy obecnie komputer, pojedynczo nie
jest w stanie symulować bardziej złożonych modeli neuronalnych, dlatego
istotna cechą jest możliwość łączenia komputerów w klastry lub gridy, czyli
sieci komputerów tworzące olbrzymi system obliczeniowy. Obecnie
większość zaawansowanych obliczeń i symulacji dokonuje się na tego typu
systemach.
Przedstawione w pracy realizacje związane były z historią
kształtowania się i rozwoju neuroinformatyki. Informacje na ten temat
zostały przedstawione w innych pracy autorów [1-5], dlatego nie będą tutaj
powtarzane. W pracy zostały zaprezentowane, krótko omówione
i zilustrowane bogata kolekcją ilustracji wybrane realizacje, uważane przez
autorów za najbardziej reprezentatywne dla całej dziedziny. Całość
prezentacji podzielona została na dwie części. W pierwszej przedstawione
są systemy bazodanowe służące do gromadzenia różnych formatów danych
neurobiologicznych. Natomiast w drugiej części pokazane zostały narzędzia
służące do analizy, modelowania i symulacji. Podział ten wynika z zakresu
badawczego, jaki przyjęty został na gruncie neuroinformatyki [6].
Neuroinformatyczne systemy bazodanowe
Jednym z najbardziej znaczących rezultatów Projektu Poznania
Ludzkiego Mózgu (Human Brain Project – HBP) jest utworzenie
cyfrowego atlasu mózgu BrainMaps, który jest dostępny on-line przez sieć
Internet. Nie jest to kolejny cyfrowy atlas, jaki możemy spotkać w wielu
miejscach w Internecie. W BrainMaps zgromadzone jest ok. 10000 zdjęć
mikroskopowyche wysokiej rozdzielczości oraz obrazów pochodzących
z innych technik neuroobrazowania jak MRI i PET. BrainMaps jest
najbardziej rozbudowanym i posiadającym największą ilość obrazów
mózgu atlasem, jaki został kiedykolwiek zbudowany [7]. Zawiera w swych
zbiorach ponad 60 terabajtów danych neuroanatomicznych, które składają
się na ponad 20 milionów megapikseli informacji obrazowej. Rozdzielczość
obrazów anatomicznych wynosi 0,46 mikrona na piksel. Jest to najwyższa
rozdzielczość i najbardziej szczegółowe przedstawienie danych obrazowych
całego mózgu jakie zostało dotąd wykonane.
W BrainMaps dostępne są zeskanowane preparaty histologiczne
ukazujące cały mózg lub jego fragmenty, a także zdjęcia mózgu w różnych
przekrojach (rys. 2). W atlasie znajdują się preparaty anatomiczne różnych
gatunków zwierząt, przy czym największy zbiór przedstawia preparaty
62
Wybrane realizacje projektów neuroinformatycznych
tkanki mózgowej naczelnych (Homo sapiens, Macaca mulatta, Macaca
fascicularis, Chlorocebus aethiops, Callicebus moloch).
Atlas BrainMaps jest nie tylko zbiorem zdjęć, lecz posiada
zaawansowaną organizację danych, która umożliwia dynamiczne
powiększanie obrazów anatomicznych. Hierarchicznie zbudowana baza
obrazów umożliwia płynne przejście od skali tkankowej do komórkowej
(rys. 3) [8]. Dzięki temu poruszanie się po ogromnej ilości danych jest
niezwykle proste.
BrainMaps posiada również odpowiednie narzędzie wspomagające
wyszukiwanie struktur anatomicznych. Automatyczne indeksowanie
i opisywanie tysięcy obrazów, które przedstawiane są w różnej skali
wymaga zastosowania złożonych mechanizmów analitycznych. Na rys. 1
widać obrazy histologiczne mózgu i po prawej stronie rozwijaną,
hierarchiczną listę struktur anatomicznych. Po kliknięciu na określoną
nazwę lub wpisaniu tej nazwy do specjalnej wyszukiwarki, system
odnajdzie zdjęcie w wybranym zestawie obrazów i zaznaczy na nim
poszukiwaną strukturę.
Rys. 1. Okno cyfrowego atlasu BrainMaps. W przeglądarce możemy dynamicznie
powiększać obraz preparatu histologicznego zeskanowanego w bardzo wysokiej
rozdzielczości. Połączenie obrazów w różnej skali umożliwia płynne przejście od
poziomu tkankowego do poziomu komórkowego. Po prawej stronie przeglądarki
widać rozwijaną hierarchiczną listę struktur anatomicznych. Dzięki jej pomocy
możemy odnajdywać dowolny fragment mózgu.
63
Rys. 2. Strona internetowa cyfrowego atlasu BrainMaps. Pokazane są na niej
zestawy zdjęć całości mózgu lub jego fragmentów. Preparaty tkanek zostały
uzyskane za pomocą różnych metod neuroanatomicznych.
64
Rys. 3. Zdjęcia ukazujące konstruowanie bazy z zeskanowanych w różnym
powiększeniu preparatów histologicznych [8].
65
Bardzo ważnym elementem BrainMaps jest możliwość
komunikowania się z innymi bazami danych, w których znajdują się
informacje o układzie nerwowym. Przykładem może być integracja atlasu
z danymi pochodzącymi z PubMed (rys. 4). PubMed jest interfejsem
dostępu do największej bazy publikacji naukowych z dziedzin medycznych
i biologicznych – MEDLINE. Na rys. 4 po lewej stronie widać okno
z wyświetlonymi informacjami o określonej strukturze mózgu, które
pochodzą z aktualnych prac naukowych. Równie prosto po kliknięciu na
dany fragment można uzyskać dostęp do pełnej wersji artykułu.
Konwergencja informacji z różnych źródeł stwarza możliwość pełniejszego,
wieloaspektowego wglądu w dane opisujące określone struktury
neuronalne.
Rys. 4. Okno cyfrowego atlasu BrainMaps, który udostępnia zintegrowane
środowisko przeszukiwania bazy publikacji MEDLINE.
66
Rys. 5. Okno programu BrainMaps B3D (u góry) i StackVis (u dołu), które
umożliwiają tworzenia trójwymiarowych modeli mózgu na podstawie
dwuwymiarowych obrazów anatomicznych.
67
BrainMaps zawiera dziesiątki, a czasem nawet setki obrazów tego
samego mózgu, dlatego z wykorzystaniem zaawansowanego oprogramowania wykonano system, dzięki któremu z dowolnego zestawu zdjęć tworzony
jest trójwymiarowy model mózgu lub jego fragmentu [8]. Wirtualny mózg
generowany jest w programie BrainMaps B3D (rys. 5), który jest
autonomiczną, interaktywną aplikacją zintegrowaną serwisem BrainMaps.
Kolejną aplikacją umożliwiającą trójwymiarowe obrazowanie jest
Make Isosurf Volume. Program ten umożliwia ocenę rozmiaru wybranej
struktury anatomicznej i przedstawienie jej w postaci trójwymiarowej bryły.
Rekonstrukcja trójwymiarowej bryły tworzona jest otwartym standardzie
VRML (Virtual Reality Modeling Language), który opisuje grafikę
trójwymiarową i interaktywną grafikę wektorową. Tak zapisaną bryłę można
odczytywać w dowolnej przeglądarce VRML, gdzie można obracać ją
i przekształcać, a następnie analizować określone fragmenty bryły (rys. 6).
Rys. 6. Okno przeglądarki VRML View z wczytaną bryłą aktywnych fragmentów
kory mózgu.
68
Istotną częścią atlasu BrainMaps jest możliwość wizualizacji sieci
połączeń neuronalnych na pomocą różnych narzędzi (rys. 7). Nodes3D jest
programem, który z wykorzystaniem trójwymiarowych grafów pokazuje
połączenia pomiędzy określonymi strukturami anatomicznymi (rys. 8). Sieć
połączeń może być wyświetlana w różnych wersjach wizualizacji danych
(przy użyciu różnych narzędzi) oraz z wybranym zakresem szczegółowości
(rys. 8, 9).
Na rys. 10 przedstawiona została sieć połączeń układu okoruchowego
opracowana przez jednego z autorów (P. Walecki).
Rys. 7. Strona internetowa cyfrowego atlasu BrainMaps z wyborem narzędzi
służących do trójwymiarowej wizualizacji połączeń neuronalnych.
69
Rys. 8. Okno programu Nodes3D, na którym została przedstawiona przy pomocy
trójwymiarowych grafów sieć połączeń neuronalnych. Górne i dolne okno pokazuje
różny stopień szczegółowości prezentowanych informacji.
70
Rys. 9. Przykłady różnych wersji interaktywnych map połączeń neuronalnych
(Neural Connectivity Maps) wykonanych w środowisku AJAX.
71
Rys. 10. Ilustracja przedstawia sieć połączeń układu okoruchowego wykonana
w programie MS Visio. Autor: P. Walecki.
72
Przykładem innego atlasu jest interaktywny atlas mózgu udostępniony
w serwisie BrainInfo (rys.11).
Rys. 11. Okno wirtualnego atlas mózgu w serwisie BrainInfo.
Dane neurobiologiczne to nie tylko dane obrazowe, ale także szereg
innych danych pochodzących z różnych dziedzin nauki jak biologia
molekularne, genetyka, neurofizjologia czy neurologia. Istnieje wiele baz
danych gromadzących te zasoby np.: Collations of Connectivity data on the
Macaque brain – CoCoMac, GeneWays, Neurocortical Microcircuit
Database – NMDB, Neuroscience Database Gateway, SenseLab, The Cell
Centered Database – CCDB, The Internet Brain Volume Database.
Dlatego powstał projekt stworzenia portalu BrainInfo, który integruje
dane o układzie nerwowym pochodzące z różnych internetowych baz
danych. Na rys. 12 przedstawiono zestaw możliwych do wykorzystania
zbiorów danych, które zwrócą nam informację na temat poszukiwanej
struktury anatomicznej. W przykładzie na ilustracji zapytanie stanowi fraza:
jadro ogoniaste (caudate nucleus).
73
Rys. 12. Zintegrowany za pośrednictwem serwisu BrainInfo dostęp do
internetowych baz danych zawierających informacje neurobiologiczne.
74
Jednakże największym projektem udostępnionym w serwisie
BrainInfo jest ontologia NeuroNames. Ontologia ta przedstawia strukturę
nomenklatury neuro-anatomicznej, która zawiera kodyfikację nazw i opis
relacji pomiędzy nazwami a ich definicjami. NeuroNames jest zatem
logicznie
skonstruowaną
hierarchiczną
nomenklaturą
opisującą
anatomiczne struktury mózgu. NeuroNames w swej bazie danych zawiera
15000 terminów anatomicznych w języku łacińskim i angielskim, które
opisują układ nerwowy. Podstawową bazę stanowi 550 terminów głównych,
które połączone są z 850 nazwami struktur podrzędnych. Baza wzbogacona
jest o akronimy każdej struktury oraz jej homonimy, a także posiada ponad
9000 synonimów [9]. Rys. 13 przedstawia polską implementację ontologii
NeuroNames rozwijaną przez autorów.
Nazewnictwo anatomiczne ewoluowało wraz z rozwojem technik
badania mózgu i odkryć dotyczących jego struktury. Wiele systemów
nomenklatury neuroanatomicznej związanych jest jednak z tradycyjną
konwencją przyjętą i utrzymywaną od wielu lat, która różni się w innych
krajach. Obecnie brakuje ujednoliconego systemu nazw anatomicznych.
Często odmienne systemy istnieją obok siebie i są wykorzystywane
w zależności od potrzeb. Problemy zaczynają się przy tłumaczeniu nazw
z innych języków. Wtedy najczęściej korzysta się z międzynarodowej
nomenklatury w języku łacińskim. Jednakże nazewnictwo anatomiczne
w języku łacińskim, również nie jest spójne, ponieważ nie posługuje się
systemem kategorii odwołującym się do najnowszych odkryć dotyczących
ewolucji biologicznej oraz rozwoju ontogenetycznego i epigenetycznego.
Nazewnictwo łacińskie, choć rozpowszechnione i dobrze rozpoznawane,
najczęściej odwołuje się do pewnej tradycji i historii powstania określonych
nazw.
Problem braku spójnego systemu nomenklatury anatomicznej
przejawia się trudnościach jego implementacji komputerowej. Pomimo, iż
ludzie w miarę sprawnie operują pomiędzy różnymi systemami nazw to
programy komputerowe niezbyt dobrze radzą sobie w przetwarzaniu
niejednorodnych i wieloznacznych danych. Rozwiązaniem tych problemów
sa prace nad ujednoliceniem terminologii i podporządkowaniem jej ścisłym
logicznym regułom. Jednym z projektów realizujących te założenia jest
program NeuroNames.
75
Rys. 13. Polska implementacja ontologii NeuroNames wykonana pod kierunkiem
autorów (J. Trąbka, P. Walecki).
76
Neuroinformatyczne narzędzia służce do analizy,
modelowania i symulacji
Atlas BrainMaps wykorzystywany jest zarówno do celów
edukacyjnych, jak i naukowych. Do analizy zgromadzonych danych
anatomicznych w celach naukowych stworzono oprogramowanie
BrainMaps Analyze, które zostało napisane w środowisku MATLAB.
Aplikacja BrainMaps Analyze przeznaczona jest do obliczania określonych
parametrów charakteryzujących wyróżnione obszary anatomiczne przy
zastosowaniu matematycznych algorytmów służących do analizy obrazów
(rys. 14).
Środowisko programistyczne MATLAB, a zwłaszcza Simulink,
zintegrowany moduł służący do symulowania procesów przy wykorzystaniu
schematów blokowych, często wykorzystywane używane są to tworzenia
modeli struktur neurofizjologicznych (rys. 15).
Rys. 14. Aplikacja BrainMaps Analyze napisana w środowisku MATLAB, służąca
do zaawansowanej analizy danych obrazowych.
77
Rys. 15. Implementacja w środowisku Simulink MATLAB wektorowego modelu
generatora sakad (Model With Distributed Vectorial Premotor Bursters Accounts for
the Component Stretching of Oblique Saccades – J. Neurophysiol. 78:1120-1134,
1997). Autorzy modelu: Christian Quaia i Lance M. Optican. Implementacja:
Ansgar Koene.
Rys. 16. Program Neurocoral napisany w środowisku MATLAB, służący do
obliczeń związanych z funkcjonowaniem układu nerwowego.
78
MATLAB jest często używanym w różnych dziedzinach nauki
systemem służącym do modelowania procesów (rys. 16). Jednak należy
wspomnieć, że specjalnie dla potrzeb neurobiologii i innych gałęzi
neuronauki,
powstały
ściśle
neuroinformatyczne
środowiska
programistyczne jak NEURON (rys. 17) czy GENESIS (rys. 18), służące do
modelowania i symulacji pracy układu nerwowego.
Najnowszymi projektami neuroinformatycznymi jest łączenie
różnych środowisk programistycznych (np. NEURON), baz danych (np.
ModelDB, NMDB) oraz systemów organizacji i wymiany danych
neurobiologicznych (np. BrainML, CellML, MorphML, NeuroML)
w zestaw powiązanych, współpracujących narzędzi.
Neuroinformatyka wspiera również projekty mające na celu
symulację pracy złożonych układów neuronalnych. Olbrzymia moc
obliczeniowa potrzebna do wykonania takich symulacji wymusza
wykorzystanie sieci komputerowych typu grid (np. The Biomedical
Informatics Research Network – BIRN) czy klastrów tworzących
superkomputery (np. The Blue Brain Project, superkomputer Blue Gene/L)
(rys. 19).
Rys. 17. Okno środowiska NEURON, służącego do modelowania i symulacji
czynności komórek nerwowych.
79
Rys. 18. Okno środowiska GENESIS, służącego do modelowania i symulacji
czynności komórek nerwowych.
Rys. 19. Strona internetowa programu The Blue Brain Project, wykorzystującego
do obliczeń superkomputer Blue Gene/L
80
Podsumowanie
Efektem realizacji programu Projekt Poznania Ludzkiego Mózgu
(Human Brain Project) było stworzenie i udostępnienie rozległych baz
danych, co przyczyniło się do rozwoju wielu gałęzi neuronauki w różnych
krajach. Oczywiście zaprezentowane przykłady stanowią zaledwie drobny
wycinek neuroinformatycznych projektów. Warto jednak przypomnieć, że
neuroinformatyka to nie tylko zaawansowane bazy danych, ale również
wspomaganie zaawansowanych obliczeń mających na celu modelowanie
układu nerwowego. Także neuroinformatyką należy określić poszukiwanie
nowych metod analitycznych i eksperymentalnych w neurobiologii.
Wyżej przedstawiono jedynie drobny wybór, z dziesiątek realizacji
neuroinformatycznych. Skoncentrowano się na pokazaniu najciekawszych
przedsięwzięć dotyczących budowy zintegrowanych neurobiologicznych
baz danych, które na zasadzie konwergencji tworzą z innymi bazami
olbrzymi system gromadzący niemal całą dostępną obecnie wiedzę
naukową o układzie nerwowym.
81
Literatura
Lasoń W., Walecki P., Trąbka J., Telemedyczne bazy danych – teoria
i praktyka, W: Społeczeństwo informacyjne wizja czy rzeczywistość? Red. L.
Haber, AGH Uczelniene Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Kraków 2004,
s.349-360
2. Pyrczak W., Lasoń W., Walecki P., Sarapata K., Trąbka J., Teleinformatyczne
systemy w edukacji medycznej, W: Komputer w edukacji, red. J. Morbitzer,
Wyd. Naukowe Akademii Pedagogicznej, Kraków 2003, s.226-230
3. Lasoń W., Walecki P., Pyrczak W., Sarapata K., Roterman-Konieczna I,
Medycyna Oparta na Dowodach (EBM) – nowe podejście optymalizacyjne
wykorzystujące systemy komputerowe, W: Tadeusiewicz R., Ligęza A.,
Szymkat M. (red): Computer Methods and Systems, 2005: 455-462.
4. Walecki P., Sarapata K., Lasoń W., Pyrczak W., Roterman-Konieczna I.,
Balwierz W., Telemedical Database of Hodgkin Disease, In: Transformation of
Healthcare with Information Technologies, Studies in Health Technology and
Informatics, IOS Press, Amsterdam-Berlin-Oxford-Tokyo-Washington, DC
2004, s.51-60
5. Walecki P., Lasoń W., Sarapata K., Biologizacja w obrębie nauk technicznych,
Krakowskie Studia Małopolskie, 2002, t. 6, s.313-330
6. Crasto C. Neuroinformatics, Humana Press 2007.
7. Mikula, S; Trotts I, Stone JM, Jones EG (2007). Internet-enabled highresolution brain mapping and virtual microscopy. NeuroImage. PMID
17229579.
8. Mikula, S; Stone JM, Jones EG (2008). BrainMaps.org - Interactive HighResolution Digital Brain Atlases and Virtual Microscopy. Brains Minds Media.
PMID 19129928.
9. Trotts, I; Mikula S, Jones EG (2007). Interactive visualization of
multiresolution image stacks in 3D. NeuroImage. PMID 17336095.
10. Mikula, S; Manger PR, Jones EG (2007). Review. The thalamus of the
monotremes: cyto- and myeloarchitecture and chemical neuroanatomy. Philos
Trans R Soc Lond B Biol Sci 1: -1. doi:10.1098/rstb.2007.2133. PMID
17553780.
11. Mikula, S; Parrish SK, Trimmer JS, Jones EG (2009). Complete 3D
visualization of primate striosomes by KChIP1 immunostaining. J Comp
Neurol. PMID 19350670.
12. Bowden D.M., Dubach M.F., NeuroNames 2002, Neuroinformatics 1 (1): 4359
1.
82
Jan Trąbka
Piotr Walecki
Krzysztof Sarapata
Wisław Pyrczak
Irena Roterman-Konieczna
EPISTEME
7/2008
s.83-94
ISSN 1895-4421
PERCEPCJA MOWY – ANALIZA POTENCJAŁÓW
WYWOŁANYCH W ZABURZENIACH PROCESÓW
PRZETWARZANIA SŁUCHOWEGO
COST BM0605 – ŚWIADOMOŚĆ: ZINTEGROWANE
PODEJŚCIE INTERDYSCYPLINARNE
COST ACTION BM0605: CONSCIOUSNESS:
A TRANSDISCIPLINARY, INTEGRATED APPROACH
Streszczenie: COST - Europejski Program Współpracy w Dziedzinie Badań NaukowoTechnicznych (European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research), to
utrzymywana wspólnie przez 34 państwa europejskie i Izrael (jako państwo współpracujące)
struktura instytucjonalna, której najważniejszym zadaniem jest organizowanie multilateralnej
współpracy naukowo-technicznej krajów członkowskich.
Głównym zadaniem programu COST jest organizowanie pojedynczych projektów
prowadzonych w różnych krajach a mających wspólny cel ogólny. Umożliwia to koordynację
na szczeblu europejskim przedsięwzięć badawczych o określonej tematyce, prowadzonych
w różnych krajach w ramach tak zwanych Akcji COST, stanowiących rodzaj parasola, pod
osłoną, którego wykonywanych jest wiele pojedynczych projektów.
Tematem akcji COST BM0605 jest zintegrowane podejście interdyscyplinarne do
problematyki związanej z badaniem zjawiska świadomości. Cele te są realizowane za pomocą
czterech metodologii badawczych: 1) badania podstawowe, 2) badania technologiczne,
3) badania eksperymentalne, 4) kliniczne, społeczne i etyczne implikacje badań. Realizacja
akcji przebiegać będzie w trzech grupach roboczych.
Projekt realizowany w ramach niniejszego wniosku pochodzi z polskiej grupy WG3,
prowadzącej badania eksperymentalne w przypadku chorób, w których zjawisko świadomości
odgrywa istotną rolę. Jako główny temat projektu przyjęto problematykę związku świadomości
z percepcją mowy w zaburzeniach procesów przetwarzania słuchowego (Auditory Processing
Disorders – APD). Badania wykorzystywać będą techniki audiologiczne oraz analizę
słuchowych potencjałów wywołanych (ABR i CERP).
Słowa kluczowe: świadomość, neurobiologia kognitywna, filozofia umysłu, psychologia
eksperymentalna i społeczna, obrazowanie mózgu
83
Jan Trąbka i wsp.
Wprowadzenie
Problem świadomości uważany jest, jako jeden z podstawowych
problemów
współczesnej
nauki.
Zrozumienie
mechanizmów
przyczyniających się do generowania stanów świadomości takich jak
postrzeganie, odczuwanie, myślenie lub działanie wymaga wysoce
interdyscyplinarnego podejścia łączącego badania i odkrycia dokonane na
gruncie różnych dziedzin nauki (od nauk neurologicznych do filozofii, od
sztucznej inteligencji do psychologii), różnych metod badawczych
(obserwacja zachowania, obrazowanie czynności mózgu lub metody
symulacyjne, numeryczne i komputacyjne) oraz badań różnych populacji
(od zwierząt do stanów patologicznych u ludzi). Większość naukowców w
Europie w małym stopniu podejmuje się takich interdyscyplinarnych badań,
najczęściej stanowią one domenę młodych badaczy. Celem tej akcji COST
jest stworzenie sieci badawczej aktywującej zarówno starszych, jak
i młodych naukowców (senior and junior scientists), która miałaby
doprowadzić do wykształcenia w Unii Europejskiej określonej grupy
badawczej zajmującej się problematyką świadomości.
Akcja COST BM0605 koncentruje się na zrozumieniu następujących
aspektów świadomości: 1) specyficznych charakterystyk świadomości,
2) markerów behawioralnych, 3) zasad komputacyjnych, 4) neuronalnych
mechanizmów odpowiedzialnych za powstawanie stanów świadomości
w zwierząt i u człowieka. Cele te są realizowane za pomocą czterech
metodologii badawczych, które stosowane są w poszczególnych czterech
grupach roboczych (Working Groups): WG1 – badania podstawowe, WG2
– badania technologiczne, WG3 – badania eksperymentalne, WG4 –
kliniczne, społeczne i etyczne implikacje badań.
Opis projektu przedstawionego w niniejszym artykule dotyczy zadań
badawczych realizowanych przez polską grupę roboczą WG3 w ramach
akcji COST BM0605. Tematem badań są eksperymenty neurofizjologiczne
obrazujące funkcjonowanie mózgu w przypadku chorób, w których
zjawisko świadomości odgrywa istotną rolę. Podstawową problematyką
poruszaną w projekcie jest badanie związku świadomości z percepcją
mowy, które będzie przeprowadzone z wykorzystaniem metod
elektroencefalograficznych u osób z zaburzeniami procesów przetwarzania
słuchowego (Auditory Processing Disorders – APD).
84
Percepcja mowy – analiza potencjałów wywołanych w zaburzeniach
procesów przetwarzania słuchowego
Opis projektu
Zasadniczym celem projektu, realizowanego w ramach akcji COST
BM0605 jest zbadanie charakterystyk percepcji i przetwarzania mowy przy
wykorzystaniu metod elektroencefalografii u osób z zaburzeniami procesów
przetwarzania słuchowego (Auditory Processing Disorders – APD).
APD charakteryzuje się niezdolnością do uczenia się w oparciu
o bodźce słuchowe oraz trudnościami w rozumieniu mowy: a) przy
normalnych progach słuchu, b) w słabych warunkach akustycznych, c) mowy
zniekształconej lub niewyraźnej.
Badania są oparte o analizę egzogennych i endogennych potencjałów
wywołanych. W badaniach uwzględniony jest zarówno pomiar zdolności
fonologicznych tj. objętości i sekwencji pamięci słuchowej, dyskryminacji
czasowej, jak i pomiar innych zjawisk behawioralnych, które są
odpowiedzialne za ośrodkowe procesy przetwarzania słuchowego, tj.
lokalizacja i lateralizacja dźwięku, rozróżnianie słuchowe, rozpoznawanie
cech wzorców słuchowych, czasowe aspekty słyszenia (dyskryminacja,
maskowanie, integracja, porządkowanie), zdolność rozpoznawania
konkurujących sygnałów akustycznych i zdolność rozpoznawania sygnału
akustycznego zdegradowanego.
Wyniki badań mają zastosowanie w opracowaniu efektywnych
strategii leczenia osób, u których rozpoznano APD. Strategie te będą
obejmować oprócz interwencji medycznej (farmakoterapia, zabieg
chirurgiczny), trening odbiorczy (np. gry komputerowe, które trenują lub
modyfikują zaburzenia czasowej koncentracji u dzieci), techniki
kompensacyjne (wzmocnienie reakcji odbiorczych i usprawnienie takich
zdolności jak dyskryminacja i analiza słuchowa, synteza fonemów, pamięć
słuchowa, słyszenie w hałasie, przetwarzanie czasowe) oraz trening
poznawczy (uczenie aktywnego monitorowania i samoregulacji zdolności
do rozumienia przekazu, trening lingwistyczny i metalingwistyczny).
Wyniki badań przyczynią się także do określenia szeroko
akceptowalnej definicji APD oraz stworzenia baterii testów służących do
diagnozowania tej choroby i do rozwoju wytycznych do postępowania
terapeutycznego. Wymiernym efektem projektu bezpośrednio nawiązującym
do tematyki akcji COST BM0605 jest poszerzenie wiedzy na temat związku
percepcji mowy ze świadomością. Zastosowanie w badaniach obiektywnych
testów mierzących określone parametry fizjologiczne pozwoli na zbadanie
procesów związanych ze świadomym przetwarzaniem danych, i ich wpływu
za określone zaburzenia procesów poznawczych.
85
Jan Trąbka i wsp.
Adaptacja oprogramowania do urządzeń pomiarowych
Większość obliczeń realizowana będzie w środowisku
programistycznym MATLAB. Dlatego niezbędne jest napisanie
odpowiednich skryptów w tym języku (M-plików), dzięki którym możliwe
będzie proste przeniesienie danych pochodzących z urządzeń pomiarowych
do środowiska MATLAB. Wykorzystywane w badaniach urządzenia
pomiarowe posiadają własne odpowiednio sprofilowanie oprogramowanie,
które generuje pliki danych przeznaczone do analizy według
zaimplementowanych algorytmów.
Aby dane podać innego rodzaju analizie, na przykład
zaproponowanej przez wnioskodawców projektu, analizie wielorozdzielczej
za pomocą przekształceń falkowych, niezbędna jest konwersja danych do
niezależnego środowiska, w którym można dowolnie modyfikować
algorytmy przy wykorzystaniu zoptymalizowanych pod tym względem
odpowiednich bibliotek. Wybrane zostało oprogramowanie MATLAB,
ponieważ jest ono jednym z najpowszechniej używanych środowisk
programistycznych i obliczeniowych w badaniach naukowych, w których
stosowane są analizy numeryczne. MATLAB posiada odpowiednie
wsparcie dla metod wykorzystywanych w projekcie, tj. moduły: Signal
Processing Toolbox i Wavelet Toolbox.
Neuropsychologiczna charakterystyka osób z zaburzeniami procesów
przetwarzania słuchowego – badania audiologiczne i analiza słuchowych
potencjałów wywołanych z pnia mózgu
W pierwszym etapie badań określona zostanie charakterystyka oraz
stopień nasilenia zaburzeń procesów przetwarzania słuchowego (APD)
u badanych osób. Metody badawcze stosowane na tym etapie to: wywiad,
obserwacja zachowań w odpowiedzi na bodźce słuchowe, badania
audiologiczne (audiometria tonalna, a. mowy i a. impedancyjna, testy oceny
procesów czasowych, testy oceny lokalizacji i lateralizacji, rozumienie
jednouszne mowy o niskiej redundancji, rozumienie bodźców rozdzielonych
obuusznie, interakcja słyszenia obuusznego), testy patologii mowy-języka.
Narzędzia badawcze używane w tych badaniach wykorzystywać będą emisje
otoakustyczne (OAE): emisje spontaniczne (SOAE), otoemisje wywołane
trzaskiem (TEOAE) i otoemisje produktów zniekształceń nieliniowych
(DPOAE), a także egzogenne potencjały wywołane: słuchowe potencjały
86
wywołane z pnia mózgu (ABR) i składowe średniolatencyjne słuchowych
potencjałów wywołanych (MLR). Na tym etapie badań wykluczone zostają
obwodowe uszkodzenie słuchu typu przewodzeniowego lub nerwowoczuciowego (przy wykorzystaniu tympanometrii oraz audiometrii tonalnej dla
częstotliwości w zakresie 250-8000Hz, mierzonych w interwałach
oktawowych).
Ważnym elementem badań jest pomiar ABR, które stanowią serię
odpowiedzi neurologicznych obrazujących kolejno czynność nerwu
słuchowego oraz włókien i jąder nerwowych występujących na kolejnych
piętrach drogi słuchowej (rys.1). Analizowane są załamki oznaczone
rzymskimi literami od I do VII; są one odzwierciedleniem mostowomiędzymózgowego przewodzenia we włóknach nerwowych i dobrą miarą
ośrodkowych procesów słuchowych na poziomie pnia mózgu. Liczne badania
potwierdzają przydatność diagnostyczną pomiaru ABR u różnych grup
chorych. Potwierdzone zostały również zależności pomiędzy zaburzeniami
średniolatencyjnych potencjałów wywołanych (MLR) a testem Słów
Spondejowych Staggereda (SSW). Badania przeprowadzane są
z wykorzystaniem testów słownych mowy uczulonej, w której pewne bodźce
słowne zostały zniekształcone w taki sposób, aby zredukować zrozumiałość
przekazu. Testy te zawierają badania percepcji mowy filtrowanej,
przerywanej, skompresowanej w czasie, test obuusznego łączenia sygnałów
mowy filtrowanej z zastosowaniem filtrów dolno- i górno-pasmowych
włączonych zamiennie lub narastająco-malejaco, a także testy dwudzielne
zgodno-samogłoskowe oraz spondeje. Podstawowym założeniem
wykorzystania tych testów jest teza, że osoba z prawidłowym słuchem i bez
zaburzeń ośrodkowej drogi słuchowej może zrozumieć mowę zniekształconą,
jednakże, gdy występują zaburzenia to zrozumiałość jest gorsza. Ponieważ na
zrozumiałość mowy zniekształconej wpływają negatywnie zarówno
przyczyny ośrodkowe, jak i obwodowe to przed interpretacją wyników badań
ośrodkowych badań słuchu wykonana zostanie ocena progów słuchu
(wrażliwość na bodźce o różnej amplitudzie lub częstotliwości).
Ocena endogennych potencjałów związanych z wydarzeniami
poznawczymi u osób z zaburzeniami procesów przetwarzania słuchowego
Drugi etap badań związany jest z analizą za pomocą zaawansowanych
metod
matematycznych
endogennych
potencjałów
związanych
z wydarzeniami poznawczymi (CERP). Analizowany jest związek z APD
i określenie roli składowych poznawczych takich jak załamek P-300 (P3b),
87
Jan Trąbka i wsp.
które są związane z koncentracją uwagi, a także komponent związanych
z analizą semantyczną jak N400, i wskaźnika uwagi selektywnej, jakim jest
fala oczekiwania Contingent Negative Variation – CNV. Poddana analizie
jest również fala niezgodności Mismatch Negativity – MMN (N2a), będąca
wyrazem automatycznej aktywności mózgu związanej z wykryciem różnicy
pomiędzy wyróżnionym bodźcem dźwiękowym a serią identycznych,
standardowych bodźców dźwiękowych, które go poprzedzają (rys. 1).
W tej części projektu poddawane analizie są przede wszystkim
potencjały endogenne, które są wyrazem poznawczej lub emocjonalnej
reakcji na bodziec, zmianę jego parametrów lub niespodziewany brak bodźca.
Załamek, który przy dyskryminacji dwóch bodźców najwyraźniej jest
rejestrowany w odprowadzeniach centralno-ciemieniowych nazywany jest
P3b, chociaż częściej określany jest, jako potencjał P300 (P3), ponieważ gdy
stymuluje się bodźcami słuchowymi, to występuje on z latencją około 300350 ms.
Analiza i badanie związku tego potencjału z APD jest ważne,
ponieważ powstaje on w sytuacji, gdy bodziec jest nieoczekiwany lub niesie
nową lub ważną informację, wtedy latencja jest miarą czasu poświęconego na
opracowanie bodźca (odkodowanie, rozpoznanie, klasyfikowanie),
a amplituda świadczy o rozmiarach zaangażowanych struktur poznawczych
(sam załamek powstaje w momencie rozwiązania problemu poznawczego).
Do czynników wpływających na amplitudę i latencję fali P300 należą: stan
świadomości pacjenta, rodzaj zadania postawionego przed pacjentem podczas
rejestracji, koncentracja uwagi (motywacja do wykonania zadania) oraz
znaczenie bodźców dla pacjenta.
W badaniach poddany analizie zostanie również potencjał
semantyczny N400, który powstaje wyłącznie w czasie prezentacji zdań,
w których ostatnie słowo nie pasuje do poprzedzającego je kontekstu. Będzie
on rejestrowany podczas prezentacji słów lub zdań w formie akustycznej.
Również w tym przypadku stosowane będą testy mowy uczulonej. Właściwa
część eksperymentalna zaprojektowana została w oparciu o tonotopową
organizację początkowego odcinka drogi słuchowej (ściśle określoną mapę
preferowanych częstotliwości bodźca).
Mapowana jest aktywność pierwszorzędowej kory słuchowej A1
zlokalizowanej na środku górnego zakrętu skroniowego (pola 41 i 42 na
mapie Brodmanna). Rejestrowanie sygnału EEG i potencjałów wywołanych
zwłaszcza typu poznawczego z określonych generatorów mózgowych
(niewielkich okolic-centrów kory mózgowej, jakim jest pierwszorzędowa
kora słuchowa A1) będzie wymagało bardzo precyzyjnego rozlokowywania
elektrod, jak również dokładnego definiowania ich położenia.
88
Rys. 1. U góry wykres (skala logarytmiczna) z zaznaczonymi załamkami
słuchowych potencjałów wywołanych. U dołu przykłady różnych słuchowych
potencjałów zarejestrowanych u dorosłego człowieka (Źródło: Nakao, Barsky,
BioPsychoSocial Medicine, 2007, 1:17 DOI:10.1186/1751-0759-1-17).
89
Jan Trąbka i wsp.
Rys. 2. Okno oprogramowania Megis BESA (Brain Electrical Source Analysis),
które jest używane w projekcie. Oprogramowanie Megis BESA integruje na jednej
platformie wszystkie funkcje niezbędne do pracy z zapisem EEG w różnych
sytuacjach klinicznych. Pozwala na szczegółową analizę przebiegu i rozkładu
potencjałów wywołanych (ilustracje u góry). Umożliwia zarówno rutynową analizę
zapisu przy użyciu dowolnych montaży z pomiarem czasu i amplitud, oraz
powiększanie fragmentów zapisu i poddawanie go zaawansowanym procedurom
analitycznym jak mapowanie czy analizy widmowe, a także rekonstrukcja 3D
(ilustracja u dołu).
90
Dla przezwyciężenia problemów związanych z możliwie jak
najbardziej dokładnym położeniem elektrod na głowie osoby badanej użyty
został specjalistyczny digitizer (Polhemus), dzięki któremu możliwe jest
oznaczanie punktów w trójwymiarowej przestrzeni kartezjańskiej
z dokładnością do 0,025 stopnia kątowego. Pomiary koordynat elektrod
poczynione na głowie osoby badanej zostaną zaimportowane do
oprogramowania analizującego sygnał EEG.
Ocena modeli percepcji mowy opartych na niezmiennych cechach sygnału
W projekcie są poddane weryfikacji modele percepcji mowy oparte na
niezmiennych cechach sygnału. Badane będzie początkowe przetwarzanie
sygnału mowy, które obejmuje filtrację, supresję, adaptację i synchroniczność
fazową, a także analiza funkcjonowania detektorów właściwości
akustycznych (włączenia, zmian widmowych, częstotliwości formantów oraz
okresowości) oraz cech fonetycznych (dźwięczności czy nosowości).
Ostatnim etapem tego procesu będzie analiza segmentowa
i przeszukiwanie językowe. Metody badawcze stosowane na tym etapie to
szybka transformata Fouriera (STFT) i dyskretna transformata falkowa
(DWT) typu Daubechies. Transformata Fouriera (TF) policzona za okres
czasu trwania potencjałów wywołanych ERP, pozwoli zilustrować złożoność
widmową sygnału. ERP ma charakter oscylacji gasnących, więc sama
informacja o składowych widma jest wiedzą połowiczną, nie pozwala na
rekonstrukcję sygnału (rys. 2).
Zastosowanie TF okienkowej, pozwala prześledzić zmiany widma
w czasie, oddając strukturę częstotliwościowo-czasową przebiegu, jednakże
rozdzielczość takiej metody jest niska, ograniczona długością okna
transformaty. Dlatego użyta zostanie analiza sygnału za pomocą transformaty
falkowej (program do analizy zostanie zaimplementowany w środowisku
MATLAB). Z jej pomocą otrzymamy czasowy rozkład widma sygnału,
z rozdzielczością lepszą niż przy TF okienkowej. Transformacja falkowa,
pozwala również na lokalizację czasową poszukiwanego wzorca.
U podstaw tego badania leży założenie o możliwości znalezienia
względnie niezmiennego przyporządkowania pomiędzy przebiegami
akustycznymi a percypowanymi dźwiękami mowy, co z kolei wpływa na
możliwość uzyskania względnie stałych wzorców aktywności neuronalnej
odpowiadanych określonym przebiegom akustycznym.
91
Jan Trąbka i wsp.
Podsumowanie
Przedstawiony projekt realizowany jest w Zakładzie Bioinformatyki
i Telemedycyny Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego. Projekt
stanowi kontynuację i rozwiniecie realizowanych wcześniej przez ten sam
zespół programów europejskich:
- COST Action B27, Electrical Neuronal Oscillations and Cognition
- COST Action BM0601, Advanced Methods for the Estimate of
Human Brain Activity and Conectivity (NeuroMath)
Wyniki badań będą miały znaczenie praktyczne (przyczynią się do
wypracowania lepszych metod diagnostycznych i terapeutycznych
w zaburzeniach procesów przetwarzania słuchowego) i teoretyczne
(poszerzą wiedzę na temat roli świadomości w percepcji mowy). Badanie
zjawisk związanych z percepcją mowy przyczynia się do zrozumienia
natury świadomości i jej funkcji. Zarówno zaburzenia świadomości, jak
i procesy przetwarzania słuchowego są ze sobą związane, chociaż istota tej
relacji nie jest dostatecznie poznana. We wnioskowanym projekcie badania
oparte na pomiarze parametrów neurofizjologicznych będą służyć
weryfikacji modeli percepcji mowy. Takie podejście jest proponowane
przez organizatorów projektu COST BM0605, ponieważ przy olbrzymiej
liczbie podejść spekulatywnych dotyczących świadomości, niewiele jest
obiektywnych badań neurofizjologicznych dokumentujących jej rolę.
Proces percepcji mowy jest szczególnie ważnym mechanizmem, ponieważ
łączy się ze świadomością, jej powstaniem i funkcją.
Zastosowanie precyzyjnych metod mierzących aktywność neuronalną
oraz zaawansowanych metod matematycznych służących analizie sygnału,
a także wykorzystanie urządzeń obliczeniowych o dużej mocy umożliwia
poszerzenie wiedzy, która może zostać użyta w skutecznej interwencji
medycznej. Zaburzenia procesów przetwarzania słuchowego (APD) są
jednostką chorobową niedostatecznie rozpoznawaną i leczoną, dlatego
ważne jest szczegółowe określenie szeroko akceptowalnej definicji APD oraz
rozwój skutecznych metod diagnostycznych i terapeutycznych. Wyniki badań
przyczynią się do opracowania efektywnych strategii leczenia osób,
u których rozpoznano APD. Strategie te będą obejmować oprócz
interwencji medycznej (farmakoterapia, zabieg chirurgiczny), trening
odbiorczy (np. gry komputerowe, które trenują lub modyfikują zaburzenia
czasowej koncentracji u dzieci), techniki kompensacyjne (wzmocnienie
reakcji odbiorczych i usprawnienie takich zdolności jak dyskryminacja
i analiza słuchowa, synteza fonemów, pamięć słuchowa, słyszenie
92
w hałasie, przetwarzanie czasowe) oraz trening poznawczy (uczenie
aktywnego monitorowania i samoregulacji zdolności do rozumienia
przekazu, trening lingwistyczny i metalingwistyczny).
Szczególne znaczenie ma podejmowanie tej problematyki w Polsce,
ponieważ ze względu na nieliczne ośrodki zajmujące się zaburzeniami
percepcji mowy projekt ten może przyczynić się do wzrostu wiedzy
dotyczącej tego zagadnienia oraz aktywizacji środowisk związanych
z pomocą ludziom cierpiących na zaburzenia procesów przetwarzania
słuchowego (APD).
Bibliografia
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Barlow J. S., Trąbka J.: The relationship between photic driving in the EEG and
responses to single flashes. Fifth International Congress of Electroencephalography and
Clinical Neurophysiology. Rome-Italy, 7-13 Sept. 1961. Exc. Med. Int. Congr. Ser. No
37, 182.
Chermak G. D., Musiek F. E., Managing central auditory processing disorders in
children and youth. American Journal of Audiology, 1, 1992: 61-65.
Cole R., Jakimik L. (1979). A model of speech perception. In Col, R. (Ed.), Perception
and production of fluent speech (pp. 133-160). Hillsdale, N.J.: Erlbaum.
Colson K., Robin D., Luschei E., Auditory processing and sequential pitch and timing
changes following frontal opercular damage. Clinical Aphasiology, 20, 1991: 317-325.
Craig C. H., Ki B. W., Rhyner P. M., Chirillo T. K. B., Effects of word predictability,
child development, and aging on time-gated speech recognition performance. Journal of
Speech and Hearing Research, 36, 1993, 832-841.
Jaśkowski P. Verleger R., Amplitudes and latencies of single-trial ERP estimated by maximum
likelihood method, IEEE Transactions on Medical Engineering, 46, 1999, 987-993.
Jaśkowski P. Verleger R., An evaluation of methods for single-trial estimation of P3 latency,
Psychophysiology 37, 2000, 153-162
Jerger J., Johnson K., Jerger S. Coker N., Pirozzolo R., Gray L., Central auditory
processing disorder: A case study. Journal of the American Academy of Audiology, 2,
1991: 36-54.
Jirsa R. E., Clontz K. B., Long latency auditory event-related potentials from children
with auditory processing disorders. Ear and Hearing, 11, 1990: 222-232.
Jirsa R. E., The clinical utility of the P3 AERP in children with auditory processing
disorders. Journal of Speech and Hearing Research, 35, 1992: 903-912.
Keith, R. W. (Ed.). (1981). Central auditory and language disorders in children. San
Diego: College-Hill.
Sęk A. P., Auditory filtering at low frequencies, Archives of Acoustics 25, 2000: 291316.
Sęk A., Moore B. C. J., Detection of quasitrapezoidal frequency and amplitude
modulation, J. Acoust. Soc. Am. 107, 2000: 1598-1604.
Sęk A., Moore B. C. J., Testing the concept of a modulation filter bank: The audibility of
component modulation and detection of phase change in three-component modulators,
J. Acoust. Soc. Am. 2002.
93
Jan Trąbka i wsp.
15. Skrodzka E. B. Sęk A. P., Application of BEM to modeling loudspeaker's directivity
patterns based on its dynamic behavior, Archives of Acoustics 26, 2001: 75-91.
16. Szczuka M., Wojdyłło P., Neuro-wavelet classifiersfor EEG signals based on rough set
methods. Neurocomputing 36, 2001:103–122.
17. Trąbka J., Górkiewicz M., Trąbka W.: EEG Signals Described by the Automatic
Linguistic Analysis. W: Rother M., Zwiener U.: Quantitative EEG Analysis, Univ, Jena
1993, 114-117.
18. Trąbka J., Przewłocki R., Siuta J.: The influence of topical administration of the
carboline derivatives on direct cortical response (DCR). Diss. Pharm. Pharmacol. 1969,
6, 515-522.
19. Trąbka J., Sekuła J., Fenczyn J., Warchołek J.: Efekt Bezold-Bruckego w obrazie
uśrednionych słuchowych odpowiedzi wywołanych. The Bezold-Brucke effect in the
pattern of averaged auditory evoked responses. Otolaryng. Pol. 1975, 29, 1.
20. Trąbka J.: Badania EEG u dzieci z zaburzeniami ortostatycznymi. EEG examination in
the children with orthostatic disturbances. Pediatr. Pol. 1965, 40, 1333-1337.
21. Trąbka J.: Behavioral and EEG changes caused by the substituted derivatives of the
gamma-butyrolacton. Abstracts First Meeting of the German Neuropharmacolog.
Society, Magdeburg – GFR 1968.
22. Trąbka J.: Easy making own EMG glossary and knowledgebase – is it possible? IX
International Congress of Electromyography and Cl. Neuroph. Jerusalem, Israel 1992,
132-132.
23. Trąbka J.: EEG observations of the alterations of consciousness. Electroenceph. Clin.
Neurophysiol., 1959, 11, 175.
24. Trąbka J.: Electrophysiological approach to the problem of brain hemisphere asymetry.
EEG Abstracts 6th International Congress of EEG. Vienna, Austria 1965, Elsevier, 307310.
25. Trąbka J.: High frequency components in brain wave activity. Electroenceph. Clin.
Neurophysiol., 1962, 14, 453-464.
26. Trąbka J.: Steering function of the consciousness in the language decoding process.
Proceedings of the First International Aphasia Rehabilitation Congress 1990, 29-35.
27. Trąbka W., Hamuda G., Trąbka J.: The desing kind and order of stochastic model for
EEG signals. XII International Congress of Electroencephal. nad Clinical Neuroph., Rio
de Janeiro, Brazil 1990.
28. Trąbka W., Stanuch H., Trąbka J.: Automatic analysis of the evoked potentials using
harmonical functions. XIIIth Annual Joint Meeting of Electroenceph. and Clinical
Neuroph. Prague, Czechoslovakia 1990.
29. Trąbka W., Trąbka J.: Fractal Consciousness. Third IBRO World Congress of
Neuroscience 1991.
30. Wróbel A., Beta activity: a carrier for visual attention. Acta Neurobiol Exp 60, 2000: 247-260.
31. Wróbel A., Kublik E., Modification of evoked potentials in the rat's barrel cortex induced by
conditioning stimuli, In: Barrel Cortex (Kossut, M., ed.) Graham Publ. Corp. New York 2000,
pp. 229–239.
32. Wróbel A., Kublik E., Musiał P., Gating of sensory activity within barrel cortex of the awake
rat. Exp. Brain Res. 123, 1998: 117-123.
33. Wypych M., Kublik E., Wojdyłło P., Wróbel A., Sorting functional classes of evoked potentials
by wavelets. Neuroinformatics, 1, 2003: 193-202.
94
EPISTEME
7/2008
s. 95-102
ISSN 1895-4421
Piotr Duchliński
Zagadka „bytu jako bytu”
RECENZJA
W. Stróżewski, Ontologia, Znak, Aureus, Kraków 2004
Są takie książki, które stanowią dla czytelników zajmujących się daną
dziedziną wiedzy lekturę obowiązkową. Są to książki, których po prostu,
nie można nie przeczytać, i nie można nic o nich nie napisać. W moim
przekonaniu, taką obowiązkową lekturą dla każdego filozofa jest książka
prof. Władysława Stróżewskiego, Ontologia. Praca ta powstała, jako owoc
wieloletnich przemyśleń, krakowskiego filozofa, nad zagadką bytu jako
takiego, która koniec końców trapi każdego poważnego filozofa, a do takich
już od lat zaliczany jest w Polsce prof. Władysław Stróżewski. Książka ta
powstawała stopniowo. Jest ona owocem myśli dojrzałego filozofa. Była
przygotowywana przez szereg wykładów, jakie Profesor prowadził na
Uniwersytecie Jagiellońskim, oraz publikacji, w których od lat 60-tych
rozwijał poszczególnie zagadnienia. Część z tych przemyśleń sprzed laty
został w Ontologii raz jeszcze przywołana i usystematyzowana. Szczególnie
wiele przemyśleń zawartych w tej książce ukazało się we wcześniejszej
pracy profesora Istnienie i sens, gdzie rozwija on koncepcję fenomenologii
dialektycznej.
Książka ta, jak pisze Autor „została pomyślana jako próba
przedstawienia podstawowych problemów ontologii, rozumianej jako
filozofia bytu, wraz z ukazaniem najważniejszych rozwiązań tych
problemów, a więc określonych metafizycznych teorii, jakie pojawiły się
w ciągu wieków” (s.17). Po sformułowaniu celu badawczego autor
zastrzega jednak, że przedstawienie wszystkich metafizycznych teorii, jakie
powstały na przestrzeni ludzkiej myśli jest niemożliwe i przekracza zamiary
jednego człowieka. Dlatego konieczne było zawężenie problematyki, co
dokonało się zgodnie z osobistymi preferencjami autora. Autorowi zaś „(…)
najbliższa jest klasyczna filozofia bytu oraz szeroko ujmowana
fenomenologia” (s. 17).
95
Piotr Duchliński
Przypomnijmy, że profesor Stróżewski jest gorącym zwolennikiem
twórczego łączenia klasycznej arystotelesowsko-tomistycznej filozofii bytu
z osiągnięciami współczesnej fenomenologii, szczególnie w wersji jaka
została opracowana przez mistrza Profesora, Romana Ingardena. W Polsce
podobne poglądy podzielali Karol Wojtyła, Antoni B. Stępień, Marian
Jawroski. W całości Ontologii to twórcze napięcie między klasyczną
filozofią bytu a fenomenologią, jest stale widoczne. Ujawnia się ono
szczególnie
w
naświetlaniu
rozwiązań
różnych
problemów
ontologicznych/metafizycznych. Np. omawiając zagadnienie istnienia,
sposobów istnienia, jego doświadczenia, autor pokazuje, jak problem ten
był rozwiązywany najpierw w klasycznej filozofii bytu, następnie
w fenomenologii. To pozwala zobaczyć komplementarność różnych ujęć.
Próba łączenia obecna jest także przy wyrażaniu poglądów metafizycznych
jednej tradycji za pomocą aparatu pojęciowego drugiej tradycji. Np.
Profesor przy omawianiu klasycznych zagadnień metafizycznych, bardzo
często posługuje się aparaturą pojęciową zaczerpniętą od Ingardena.
Czytając Ontologię widzimy, że jej autor jest przekonany, że między
klasyczną filozofią bytu a fenomenologią nie zachodzi sprzeczność, że
można podjąć niebezowocną próbę ich połączenia, która to próba owocuje
korzyściami po obydwu stronach. Do szczególnych korzyści trzeba zaliczyć
„odświeżenie” aparatury pojęciowej metafizyki arystotelesowskotomistycznej.
Przejedźmy teraz do omówienia struktury książki. Ontologia składa
się z 10 rozdziałów. Każdy z nich podejmuje fundamentalny problem dla
ontologii/metafizyki z uwzględnieniem trzech komplementarnych
aspektów: metaprzedmiotowego, historycznego oraz przedmiotowego. Po
każdym z rozdziałów znajduje się aneks, napisany przez ucznia
i współpracownika Profesora, doktora Sebastiana Kołodziejczyka. Aneksy
zostały napisane w sposób fachowy, analityczny i erudycyjny. Stanowią
bardzo cenne uzupełnienie rozdziałów. Można w nich znaleźć wiele
ważnych informacji na temat współczesnych teorii metafizycznych, i tego
jak rozwiązują one klasyczne problemy metafizyczne/ontologiczne.
Szczególnie sporo miejsca poświęcono w nich zagadnieniom
metafizycznym podejmowanym we współczesnej filozofii analitycznej.
Dzięki temu perspektywa klasyczna i fenomenologiczna zostaje twórczo
dopełniona przez perspektywę badań prowadzonych analityków. Tym
samym praca ta nie traci nic z całościowego ujęcia problematyki
ontologicznej/metafizycznej. Książka została także zaopatrzona w stosowną
bibliografię, która znajduje się po aneksie do każdego rozdziału, jak i na
końcu książki. Uwzględnia ona wszystkie najważniejsze, klasyczne oraz
96
współczesne opracowania dotyczące problematyki ontologicznej, tak
w literaturze polskiej i obcojęzycznej.
Książka rozpoczyna się od ustalenia pewnych kwestii
metodologicznych, czy raczej metaontologicznych, dotyczących
podstawowych rozróżnień pojęciowych między metafizyką, ontologią
a filozofią pierwszą, jej przedmiotem, metodą badania, punktem wyjścia.
Racja za ich przeprowadzeniem jest taka, że nie wszyscy filozofowie
utożsamiają ze sobą te dwie dziedziny wiedzy. Np. niektórzy tomiści jak
o, M. A. Krąpiec wyraźnie odróżniają od sobie metafizykę i ontologię,
natomiast inni jak np. Adamczyk używają tych nazw zamiennie. Dla
tomistów np., metafizyka jest filozofią pierwszą, natomiast dla Romana
Ingardena rolę te pełni ontologia, metafizyka jest czymś wtórnym, od
rozstrzygnięć ontologii zależnym. Prezentując kwestie metodologiczne,
Profesor odwołuje się do kontekstu historycznego. Znakomicie pokazuje jak
na przestrzeni rozwoju myśli o „bycie jako bycie”, kształtowo się
nazewnictwo dotyczące dziedziny, która miała się nim zajmować. Ilustruje
to na przykładzie największych klasyków ontologii, którzy zmagali się
z zagadką „bytu jako bytu”, począwszy od Parmendesa, poprzez Platona,
Arystotelesa, św. Tomasza, Kartezjusza, Kanta, na Ingardenie
skończywszy. Profesor Stróżewski poddaje także metodologicznej analizie
zagadnienie filozofii pierwszej. Pyta; czym jest filozofia pierwsza?
Odpowiadając na to pytanie rozważa on problem warunków, jakie powinna
spełniać filozofia, która rości sobie prawo do bycia pierwszą, przed innymi
naukami tak filozoficznymi jak i szczegółowymi. Przeprowadzone analizy
cechuje wysoka precyzja, zacięcie analityczne w systematyzowaniu
nierzadko pogmatwanych poglądów, często zachodzących na siebie, lecz
w drobnych niuansach różniących się między sobą. Krakowski Profesor ma
niebywałą zdolność ich wyłapywania i jasnego różniania.
Po ustaleniu podstawowych kwestii metaontologicznych w II
rozdziale autor przechodzi do omówienia głównych problemów
metafizycznych/ontologicznych. Pierwszy zagadnieniem, wokół którego
ogniskują się analizy krakowskiego filozofa, jest problematyka bytu jako
bytu.
Problem
bytu
należy
do
podstawowych
problemów
ontologicznych/metafizycznych. W analizie tej profesor Stróżewski
wychodzi od pewnych ustaleń semantycznych dotyczących znaczenia
pojęcia bytu. Sięga w tej kwestii do prac M Heideggera, Ch. Kahna oraz
E. Gilsona. Następnie omawia problematykę bytu w filozofii klasycznej.
Porusza problem formowania pojęcia bytu za pomocą metody abstrakcji
i separacji, przywołuje semantyczne własności, jakie tradycyjnie
przypisywano temu pojęciu. Następnie przedstawia jak problematyka bytu
97
Piotr Duchliński
kształtowała się u wybranych przedstawicieli nowożytnej i współczesnej
filozofii, szczególnie u Wolfa, Heideggera, i Jaspersa.
W rozdziale III profesor Stróżewski omawia problematykę istnienia
i sposobów istnienia. Rozdział rozpoczyna się od uporządkowania pytań
dotyczących istnienia, czyli pytań egzystencjalnych, zaczynających się od
partykuły pytajnej „czy”, np., czy jest pies? Autor odróżnia te pytania od
pytań esencjalnych, które stawiamy mając w zamierzeniu poznanie istoty
danego bytu lub przedmiotu, czyli jego „co”, np., „co to jest x? Po
uporządkowaniu naczelnych pytań, autor Ontologii, przechodzi do
semantycznej analizy istnienia, interesuje go przede wszystkim słówko
„jest” i jego różnorodne znaczenia. Po dokonaniu uporządkowania znaczeń
„jest” Stróżewski zaznacza, że interesuje go szczególnie egzystencjalny
sens tego słowa, choć jako pokazują badania, nie był on jego pierwszym
i podstawowym sensem. Niemniej jednak, dla problematyki
ontologicznej/metafizycznej tenże sens wydaje się podstawowy. W dalszym
drążeniu kwestii istnienia, filozof, dokonuje historycznego przeglądu
najważniejszych jego koncepcji, po czym przechodzi do epistemologicznej
problematyki doświadczenia istnienia. Poznanie istnienia należy do
najtrudniejszych kwestii z zakresu teorii poznania metafizycznego/
ontologicznego. Tutaj Stróżewski stara się odpowiedzieć na pytanie; w jaki
sposób człowiek doświadcza istnienia?, jak jest one dane świadomości?
Odpowiedzi na to pytania poszukuje Profesor w krótkim przeglądzie
najważniejszych teorii, które zmagały się z problematyką poznania
istnienia. Poszukując metafizycznych rozstrzygnięć na temat sposobów
istnienia, kolejnego ważnego zagadnienia ontologicznego, autor rozpoczyna
od filozofii św. Tomasza z Akwinu, następnie szczegółowo omawia
problem sposobów istnienia w ontologii Romana Ingardena, następnie
u H. Bergsona oraz A. Whiteheada w jego metafizyce procesualnej.
Rozdział zamyka interesujący aneks napisany przez dr S. Kołodziejczyka
o problematyce istnienia w filozofii analitycznej.
Problematyce istoty poświecony jest IV rozdział Ontologii. Rozdział
ten w całości posiada charakter historyczno-przeglądowy. Autor na
przykładzie poszczególnych koncepcji począwszy od starożytności
a skończywszy na czasach współczesnych, pokazuje jak rozumiane było
pojęcie istoty. Szczególnie sporo miejsca poświęca Romanowi
Ingardenowi, który skonstruował bardzo rozbudowaną koncepcję istoty
przedmiotu w ramach swojej ontologii. Rozdział zamyka krótki punkt
dotyczący pytania o rację istoty.
Rozdział V poświęcony jest problematyce negacji, niebytu, nicości.
Zagadnienie te były w centrum uwagi profesora Stróżewskiego już od wielu
98
lat. Problemom tym poświecił on swoją rozprawę habilitacyjną. Większość
znajdujących się w tym rozdziale ustaleń, pochodzi z wcześniejszych
publikacji Profesora. Autor omawia w nim problem tzw. faktów
negatywnych, pojęcie negatywności, trzy rodzaje niebytu, oraz wprowadza
rozróżnienie na negację przekreślającą oraz negację różnicującą. Dokonuje
historycznego przeglądu teorii, które uznawały autonomiczną rolę negacji.
Rozdział zamyka opracowany wspólnie z dr S. Kołodziejczykiem aneks
dotyczący odpowiedzi na pytanie; co to jest fakt?
Rozdział
VI
omawia
problematykę
transcendentaliów.
Transcendentalia to również jest ten dział metafizyki, który szczególnie
interesował profesora Stróżewskiego. Rozdział rozpoczyna się od ogólnej
charakterystyki
pojęć
transcendentalnych.
Autor
charakteryzuje
transcendentalia od strony semantycznej i metafizycznej. Następnie
dokonuje historycznego przeglądu wybranych teorii transcendentaliów jakie
miały miejsce na przestrzeni wieków kształtowania się tej teorii.
Szczególnie sporo uwagi poświęca koncepcji transcendentalaliów, jaka
została sformułowana przez św. Tomasza z Akwinu. Szczegółowo omawia
zaproponowany przez Akwinatę sposób dochodzenia do poszczególnych
pojęć transcendentalnych. W tym też rozdziale, autor ujawnia swoje własne
stanowisko dotyczące pojęć transcendentalnych, które rozwijał już
w poprzednich publikacjach. Władysław Stróżewski wiąże pojęcia
transcendentalne przede wszystkim z wartościami. Inspirując się Kantem
pojmuje je jako idee regulatywne, które określają właściwe funkcjonowanie
władz intelektualnych i wolitywnych ludzkiego umysłu. Pełnią one także
funkcji teoretyczne, gdyż służą do opisu rzeczywistości. Interesujący
historyczny przegląd transcendentaliów od starożytności do czasów
współczesnych z uwzględnieniem badań analityków, znajdujemy
w opracowanym przez dr Kołodziejczyka aneksie.
W rozdziale VII autor podejmuje problematykę, która związana jest
ze współczesną teorią przedmiotu. Rozdział rozpoczyna się od
semantycznych ustaleń dotyczących znaczenia pojęcia przedmiotu. Chodzi
w nich o wskazanie zakresu możliwych desygnatów pojęcia przedmiotu.
Przedmiot to najszersza kategoria semantyczna, szersza niż pojęcie bytu
jako bytu. Jeśli pojęcie bytu desygnuje tylko to „co jest realne” to pojęcie
przedmiotu odnosi się tak do istnień realnych, idealnych, intencjonalnych,
przedmiotów możliwych, wewnętrznie sprzecznych, niesprzecznych,
nieistniejących.
Przedmiot
desygnuje
po
prostu
to,
co
przedstawione/przedstawialne, lub co może być przedstawione, pomyślane,
wyobrażone, w jakikolwiek sposób przed podmiot poznający
uświadomione. Następnie profesor Stróżewski omawia ogólnie dwie
99
Piotr Duchliński
klasyczne koncepcje przedmiotu, pierwszą w ujęciu K. Twardowskiego,
twórcy szkoły lwowsko-warszawskiej, oraz drugą w ujęciu A. Meinonga,
którego uważa się za ojca współczesnej teorii przedmiotu. Struktura
przedmiotu – to kolejne zagadnienie które omawia autor Ontologii.
Rozróżnia on przedmioty proste oraz złożone, przedmioty jako zbiory
elementów, następnie przedmioty jako podmioty cech oraz przedmioty jako
systemy. Każde z tych rozróżnień ilustrowane jest przez prof.
Stróżewskiego konkretnymi teoriami filozoficznymi. Rozdział zamyka
aneks o przedmiotach i własnościach w ujęciu analityków.
Rozdział VIII prezentuje systematyzację rzeczywistości w ujęciu
wybranych filozofów. Autor rozpoczyna od szczególnie bliskiego mu
filozofa od Platona, następnie omawia Arystotelesa, Plotyna, Jana Szkota
Eriugenę, św. Tomasza z Akwinu, Kartezjusza, Kanta, Hegla – także
bliskiego Profesorowi filozofa, z którego czerpał on wiele inspiracji dla
swojej koncepcji tzw. fenomenologii dialektycznej, Hartmanna, Ingardena,
Chwistka, Poppera. Rozdział kończy aneks dotyczące ontologii światów
możliwych. Przedstawiona systematyzacja świata u wybranych filozofów
została dokonana podług preferencji autora. W tej systematyzacji
odczuwam trochę brak uwzględnienia współczesnych ontologii
procesualnych.
Rozdział IX jest poświęcony problematyce podstawy. Ma on
charakter historycznego przeglądu. Autor omawia w nim wybranych przez
siebie filozofów i ich poglądy na naturę podstawy świata. Rozdział kończy
się typologią podstawowych stanowisk dotyczących monistycznej lub
pluralistycznej wizji świata. W aneksie natomiast zostaje szczegółowo
omówiona problematyka arche.
Rozdział X podejmuje klasyczny problem metafizyki, jakim jest
pytanie o rację. Chodzi o rację nie istoty ale istnienia, bo tylko w optyce
istnienia ma sens postawienie pytania o rację. W rozdziale tym, krakowski
filozof, śledzi jak u poszczególnych myślicieli wyglądał problem
poszukiwania racji istnienia, świata/bytu. Stróżewski uważa, że pytanie o
rację istnienia, które zostało sformułowanym przez Leibniza, jest
podstawowym pytaniem metafizycznym. Można powiedzieć, że pytanie to
decyduje o tożsamości metafizyki. Leibniz uważał przecież, że istnienie jest
czymś trudniejszym niż „nic”, „nic” jest znacznie łatwiejsze, niż „jest”.
Metafizyka pyta o to „dlaczego istnieje coś, niż nić”, jeśli bowiem coś
istnieje, to muszą być jakieś racje które tłumaczą fakt istnienia tego czegoś.
Na przestrzeni wieków filozofowie w różnych czynnikach doszukiwali się
racji istnienia. Jedni wskazywali, że racje które są w tym świecie, czyli
wskazywali na racje immanentne, inni zaś, że racje lub racja istnienia jest
100
poza światem, wskazując tym samym na czynniki/czynnik transcendentne.
Dla Profesora Stróżewskiego adekwatną odpowiedzią na to wyjściowe
pytanie metafizyki, „dlaczego istnieje coś, niż nic” jest tylko Istnienie
Absolutne, czyli Bóg będący absolutnym Dobrem. Tylko bowiem on może
stanowić rację ostateczną, rację jedyną wszelkiego istnienia. Wskazanie na
istnienie bytu koniecznego, jako racji, gasi dalsze stawianie pytania
„dlaczego”. W obliczu bytu koniecznego stawianie tego pytania nie ma już
sensu.
Uwagi końcowe:
1. Praca prof. Stróżewskiego ma charakter erudycyjny. Jest to ogromy
walor tej pracy. Stanowi ona prawdziwą kopalnią wiedzy o problemach
metafizycznych, ontologicznych. Jest znakomitym zaprezentowaniem
najważniejszych problemów ontologicznych oraz prób ich rozwiązań,
jakie maiły miejsce od starożytności do współczesności. Pracę cechuje
precyzja i analityczne zacięcie ujawniające się zwłaszcza w analizach
semantycznych oraz w systematyzacji poszczególnych stanowisk
i problemów.
2. Książka
ma
charakter historyczno-systematyzujący.
Można
powiedzieć, że gdyby ktoś na podstawie tylko tej pracy próbował
zrekonstruować poglądy krakowskiego profesora, to nie bardzo by mu
się to udało, a to dlatego, że w Ontologii prof. Stróżewski jest bardziej
historykiem problemów ontologicznych i hermeneutykiem tekstów
najważniejszych jej klasyków. Stara się on zachować właściwy dla
rekonstrukcji poglądów innych obiektywizm, stąd też unika radykalnej
oceny referowanych przez siebie stanowisk, i tego jak rozwiązują one
poszczególne problemy ontologiczne. Własne stanowisko autora
ujawnia się tylko przy omawianiu niektórych zagadnień, jak np.,
problematyki transcendentaliów, i pytania o rację istnienia. Dlatego też,
wydaje mi się, że bardziej z pracy Istnienie i sens, niż z Ontologii,
można zrekonstruować oryginalne poglądy prof. Stróżewskiego.
3. Ontologia może pełnić rolę znakomitego podręcznika do prowadzenia
wykładów, wykładów monograficznych oraz ćwiczeń. Zawiera
bowiem przegląd tych najważniejszych problemów metafizycznych,
z którymi winien zapoznać się rzetelnie każdy student filozofii.
W obecnej chwili książka Prof. Stróżewskiego, na „polskim rynku
filozoficznym” jest jedynym i najbardziej kompletnym opracowaniem
problematyki z zakresu filozofii bytu. Choć obecne są w niej osobiste
preferencje autora, to jednak nie zostaje przekreślona jej bezstronność.
Dotychczasowe opracowania problematyki ontologicznej czy
metafizycznej były przeważnie pisane z perspektywy jednej tradycji
101
Piotr Duchliński
filozoficznej, np., tomizmu czy procesualizmu. Ontologia Prof.
Stróżewskiego unika takiej skrajności, pokazując komplementarność
różnych nurtów filozoficznych w rozwiązywaniu problemów
metafizycznych dotyczących bytu, istnienia, istoty, przedmiotu itp.
Autor nie ucieka także od problemów ontologicznych obecnych
w badaniach współczesnych nauk przyrodniczych. Problemy te porusza
przy okazji zagadnienia podstawy rzeczywistości. Ta „mała wycieczka”
w kierunku nauk przyrodniczych jest wyraźnym znakiem tego, że autor
będąc rasowym filozofem dostrzega konieczność odwoływania się na
pewnym etapie badań ontologicznych do tego, co strukturze świata
realnego mówią współczesne nauki szczegółowe, zwłaszcza fizyka. Na
dzisiejszym etapie rozwoju nauki te są kopalnią problemów
metafizycznych. Przekonanie takie towarzyszyło już Ingardenowi,
którego ontologia jest pełna odwołań do nauk przyrodniczych, jak
i nauk formalnych, zwłaszcza matematyki.
4. Studium Ontologii to prawdziwa intelektualna przygoda. Odsłaniając
przed czytelnikiem kolejne meandry ontologicznych/metafizycznych
problemów, autor „daje do myślenia”, prowokuje do stawiania
własnych pytań, formowania krytycznych ocen pod adresem
omawianych stanowisk. Książka prof. Stróżewskiego, jest piękną
opowieścią o zmaganiu się ludzkiej myśli z tajemnicą bytu, istnienia.
Na podstawie jej lektury nasuwa się nieodparte przekonanie, że tak
naprawdę zagadka „bytu jako bytu”, jest do końca niemożliwa do
rozwikłania dla ludzkiego umysłu. Rzeczywistość tylko częściowo
poddaje się procedurom racjonalnego wyjaśniania. W każdym badaniu
istnieje ten nieprzekraczalny horyzont, poza którym jest coś, co nie
poddaje się łatwej konceptualizacji, zrozumieniu. Filozofowie od
zawsze mieli dobrą intuicję tego stanu rzeczy. Gabriel Marcel,
francuski egzystencjalista, mówi o istnieniu tajemnicy, która nie jest
problemem, K. Jaspers o istnieniu sytuacji granicznych, wobec których
kapituluje ludzki rozum, a Hartmann o irracjonalnym aspekcie świata,
który bada właśnie nie ontologia, ale metafizyka. Konstytutywnym
elementem świata jest, w przekonaniu krakowskiego profesora
tajemnica, której nie da się ani usunąć poprzez redukcję, ani do końca
zgłębić ludzkim umysłem. Zagadka „bytu jako bytu”, odsyła bowiem
do Absolutnej Tajemnicy, do Bytu Absolutnego.
Można zatem powiedzieć, że Ontologia otwiera, czy podprowadza do
perspektywy teologii, która zresztą też jest metafizyką. Jej przedmiotem jest
bowiem najwyższa tajemnica, czyli Osobowy Bóg.
102
EPISTEME
7/2008
s. 103-108
ISSN 1895-4421
Krzysztof Duda
W poszukiwaniu podstaw tożsamości Ja
RECENZJA
Józef Bremer, Osoba – fikcja czy rzeczywistość?
Tożsamość i jedność Ja w świetle badań neurologicznych,
Wydawnictwo Aureus Kraków 2008, s. 488
Człowiek ze świadomością styka się, na co dzień, a dziej się to przede
wszystkim przez użycie języka. Mówimy przecież: „mam tego świadomość,
jestem świadomy, stracił świadomość” etc. Takie codzienne,
zdroworozsądkowe pojmowanie świadomości jest sprawą zupełnie
normalną, jednak nie satysfakcjonuje naukowców oraz implikuje tak
potrzebę badania języka, jakim posługujemy się w stosunku do pewnej
jakości, jaką jest świadomość. Użycie tego słowa implikuje również
potrzebę badań nad problemem świadomości tak na poziomie nauk
szczegółowych, jak i poprzez analizę filozoficzną
Z tym, niezwykle istotnym problemem, jaki jawi się nie tylko na
gruncie filozofii; tam obecny jest już od czasów Arystotelesa, ale również w
naukach szczegółowych, zmaga się w swojej pozycji naukowej Józef
Bremer. Autor, badając problematykę świadomości, zajmuje się nią
operując językiem filozoficznym dokonuje analiz źródeł filozoficznych, jak
również konfrontuje je z wynikami nauk szczegółowych, przede wszystkim
z neurologią. Zamysł autora zdaje się być przez przyjęcie takiej metody
ukierunkowany na rozwój nowej dyscypliny naukowej, jaką jest
kognitywistyka, w swojej metodzie łącząca tak filozofię, jak i nauki
szczegółowe, w szczególności te, które empirycznie badają mózg. Zamysł
niezwykle nowatorski na gruncie polskim, zważywszy na fakt, że w Polsce
w minimalnym stopniu widać zainteresowanie tą tematyką, która
w światowej nauce cieszy się zasłużoną już renomą, oraz posiada spory
zasób naukowców ją reprezentujących.
Układ omawianej pozycji, jest bardzo przejrzysty. Dziesięć
rozdziałów ułożonych jest w systemie chronologicznym, poprzedzonych
wstępem. To już tam autor stawia jasno sprawę, że badania, których się
103
Krzysztof Duda
podjął, są trudne i wieloznaczne nawet na poziomie języka potocznego.
Przekonanie to wyraża następującymi słowami: „Z jednej strony trudno
nam podać jednoznaczną definicję terminów <osoba>, <jaźń> czy
<podmiot>. Dotyczy to zarówno definicji w języku potocznym, jak
i definicji w ramach jakiejś nauki szczegółowej. Z drugiej strony jakoś
potocznie wiemy, czym sami, jako osoby, jesteśmy i czym są inne osoby.
Zdziwieniem zareagowalibyśmy na pytanie typu: Czy jesteś przekonany, że
<ty> istniejesz? Czy wiesz, że to <ty> myślisz, podejmujesz decyzje? Czy
myślisz, że jesteś świadomy?” 1 . Tak postawione zagadnienie
ukierunkowuje nas.
Pochylając się nad rozdziałem pierwszym, zauważamy, że autor
w szczególności omawia tam obraz świata i osoby, ich odmienności
i tożsamości, a w szczególności zadaje pytanie, „czy za potoczną pierwotną
intuicją, że istnieje coś takiego jak tożsame i cechujące się jednością Ja, stoi
coś obiektywnego z filozoficznego i neurologicznego punktu widzenia” 2 .
Badanie te mają charakter analiz filozoficznych, które w ostateczności,
w drugim podrozdziału pierwszego rozdziału okazują się być
scharakteryzowane przez autora, jako obraz osoby określony nazwą
„arystotelesowsko – strawsonowska”. Co kryje się za tą nazwą? Oddajmy
głos autorowi, który wyjaśnia to następująco: „Pisząc o osobie, Strawson
odwołuje się do tez metafizycznych i odróżnia dwie formy metafizyki:
opisową i rewizjonistyczną. Do pierwszej z nich należą ujęcia osoby
proponowane przez Arystotelesa i Kanta, do drugiej – proponowane przez
Kartezjusza, Leibniza oraz – możemy dodać – Parfita. (…) Strawson
przyjmuje, za Arystotelesem, że jedynymi niezależnymi konkretami są
rzeczy w pełni substancjalne, np. konie lub ludzie. Równocześnie jednak
proponujer wzmocnienie pojęcia niezależnego konkretu dalszymi
kategoriami. Strawsonowskie pojęcie osoby przypisuje jej nie tylko cechy
mentalne, ale i cechy cielesne(czasoprzestrzenne) 3 . Takie szersze ujęcie
osoby – jak dalej przekonuje nas autor – jest intrygujące naukowo, choćby
z tego powodu, że przyjmuje szerokie pojęcie osoby, używając
jednocześnie kategorii tożsamości, a co za tym idzie nie wprowadza
dualizmu ontologicznego, a także daje możliwości badania relacji między
stroną mentalną i neurologiczną 4 .
J. Bremer, Osoba – fikcja czy rzeczywistość? Tożsamość i jedność Ja świetle badań neurologicznych,
Kraków 2008, s. 12
J. Bremer, Osoba – fikcja czy rzeczywistość? Tożsamość i jedność Ja świetle badań neurologicznych, s. 17.
3
Bremer, dz. cyt., s. 57.
4
Tamże, s. 58.
1
2
104
Taka metoda, stosowana w dalszej części pracy bardzo
konsekwentnie, pozwoli autorowi monografii bardzo szeroko, a zatem
i wyczerpująco, podejść do problemu świadomości i szeroko ją opisać.
Bardzo ważnym założeniem, które autor przyjął również za
Stawsonem, jest to mówiące, że osoba, aby dokonać autoidentyfikacji
w czasie i przestrzeni, musi być częścią tej rzeczywistości
czasoprzestrzennej, zatem musi z konieczności uznać istnienie ciała.
Istnienie samych świadomości nie może stać się jakimś pewnikiem do
rozumienia siebie jako osoby. Autor „Osoby…, mówi z przekonaniem
następująco: „Osoba zatem musi składać się z ciała. Jej bycie ciałem nie
może jednak być przypadłościowe – osoba jest ciałem na sposób konieczny,
bo wtedy zawsze jest jednym ciałem i jednym podmiotem doświadczeń.
Osoby są czymś pojedynczym, cechującym się jednością i w sposób
konieczny posiadają zarówno duchowe, jak i cielesne własności. Osoby są
równocześnie ciałami, chociaż nie są – ani epistemologicznie, ani
ontologicznie – redukowalne do ciał. W tym sensie pojęcie materialnego
ciała jest pojęciem pierwotnym w stosunku do pojęcia osoby” 5 . Takie nie
redukcjonistyczne podejście do problematyki daje autorowi w dalszej części
dociekań możliwość badań nad zachowaniami ciała i utożsamianiem się
osoby z własnym ciałem, co choćby pokazuje przywołując i analizując
liczne eksperymenty, które badaczom pozwoliły na analizę zachowań
ludzkich w stosunku do swojego ciała 6 . Niewątpliwie te prolegomena
podprowadzają nas pod przedstawione przez autora koncepcje jaźni. Józef
Bremer stara się przybliżyć czytelnikowi dwie niezależne od siebie grupy
opisujące teorię świadomości.
Pierwsza z tych grup, to teoria podmiotowego badania świadomości,
która z przekonaniem uznaje istnienie jaźni. Do grupy tej autor zaliczył
teorie takich filozofów jak Arystoteles i Kartezjusz, co oczywiście dla
każdego badacza filozofii jest sprawą oczywistą, ze względu na ich ujęcie
jaźni jako czegoś trwałego, czegoś, co jest stałym pierwotnym
i niezmiennym elementem składowym osoby 7 .
Drugą z teorii, zakładającą brak istnienia jaźni, reprezentować będą
D. Hume oraz D. Parfit, którzy określani są jako przedstawiciele ujmowania
podmiotu jako „Teorii Wiązki”. Ciekawostką, którą autor przytacza jest
odwołanie się do teorii Parfita, który stwierdzał, że teoria wiązki jest obecna
w myśli Buddy 8 . Oczywiście, autor zajmuje się dużo wnikliwiej systemem
Bremer, Osoba – fikcja czy rzeczywistość?, dz. cyt., s. 74.
Zob. Tamże, ss. 109 – 112.
Zob. Tamże, s. 120.
8
Tamże, s. 121.
5
6
7
105
Krzysztof Duda
Parfita, zwraca choćby uwagę, na jego próbę rozstrzygnięcia kryterium
tożsamości osoby. Wypowiada to następująco: „Numeryczna tożsamość
osoby w czasie t1-t2 składa się z nieprzerywanej w czasie, psychologicznej
ciągłości, bez względu na to, co – od strony przyczynowej – powoduje tego
rodzaju ciągłość” 9 . I dalej dodaje: „Parfit nie neguje tego, że osoby istnieją,
neguje jedynie to, że osoby mają jakiś specjalny (podstawowy) sposób
istnienia i cechują się jakąś podstawową tożsamością. Uważa, że fakty
dotyczące tożsamości osoby składają się po prostu z bardziej
szczegółowych faktów o mózgu, ciałach i o wzajemnych relacjach
pomiędzy zdarzeniami fizycznymi i psychicznymi” 10 . Ta zaprezentowana
koncepcja Parfita, zostanie poddana przez Bremera gruntownej analizie,
którą zaprezentuje czytelnikowi w czterech punktach, przy końcu czwartego
rozdziału. Warto w tym miejscu zgodzić się z autorem, który na kanwie
badań dorobku Parfita wskazał na zdecydowany rozdźwięk pomiędzy
Podmiotową Teorią a Teorią Wiązki.
Bardzo wnikliwie autor prezentuje badania Immanuela Kanta. Filozof
z Królewca bardzo intensywnie zajmował się procesem poznawania, zresztą
cały jego „przewrót kopernikański” skierowany jest na pokazanie podmiotu
w jego procesie poznawczym. Jak ten podmiot; ja, jest rozumiane przez
Kanta próbuje rozeznać Józef Bremer. Pisze zatem: „Zamiast Ja
metafizyków, Kant postuluje Ja, które jest tak skonstruowane, aby
zjednoczyć empiryczną świadomość. Konstrukcji tej nie należy mieszać
z noumenalnym Ja. Transcendentalna świadomość zakłada zjawiskową
stronę rozróżnienia noumena – zjawiska i odgrywa rolę w empirycznym
przedstawieniu świata” 11 . Kant podważając podstawową dla empiryzmu
zasadę wiązkowego pojmowania świadomości, wskazuje jednocześnie na
potrzebę poszukiwania Ja, które stałoby się warunkiem możliwości
subiektywności. Kant nie poszukiwał zatem obiektywnie istniejącego Ja,
lecz pokazywał, że świadomość jest niczym innym, jak spostrzeganiem
naszych własnych stanów psychicznych, zachodzących w zmyśle
wewnętrznym.
Niewątpliwie bardzo ważnym elementem związanym ze
świadomością, o którym już wspomniano na samym początku jest kwestia
analizy języka. Autor omawianej pozycji z wielką wnikliwością zajmuje się
analizą języka i użyciem w nim zaimka „ja”. Jest to dla niego ważny
element badań nad tożsamością siebie, którym posługujemy się w sposób
„odnoszący się”, który zasadniczo się różni od użycia zaimka „ja” bez
9
Tamże, s. 206.
Tamże, s. 206.
J. Bremer, dz. cyt., s.243.
10
11
106
ustalonego donośnika. W rozdziale tym autor zasadniczo zajmuje się
analizami języka, na gruncie filozofii Kanta i Wittgensteina, wskazując na
zasadnicze różnice miedzy nimi. Pisze o tym następująco: „Wittgenstein nie
odróżnia świata, jako zjawisko (Erscheinung) od świata samego w sobie.
Nie zagłębia się on w badania transcendentalne, które dla Kanta są
badaniami a priori i dotyczą używania pojęć do przedmiotów, bezpośrednio
ukazujących konieczne prawdy o formalnych strukturach nakładanych
przez umysł(…). Wittgenstein jest natomiast idealistą w tym sensie, że
twierdzi, iż to, czym jest dla nas świat, ukazuje się poprzez to, że jego sens
leży poza nim.(…)Wittgenstein pisze(…), że natura przedmiotów, którym
odpowiadają nasze pojęcia, nie jest niezależna od natury tych pojęć, a tym
samym istota osoby (jej tożsamość i jedność) nie są niezależne od rodzajów
użycia zaimka <ja>” 12 . Taka interpretacja kieruje nas na dalsze
poszukiwania sensu użycia zaimka „ja”, który, choć gwarantowany jest
naszymi strukturami gramatycznymi, jakimi się posługujemy, to jednak
w żaden sposób nie daje nam jasnego i wyraźnego – mówiąc językiem
Kartezjusza – dowodu na istnienie substancjalnego i niezmiennego ja, które
leżałoby u podłoża naszych osoby, rozumianej substancjalnie. Nie daje nam
też i przekonania, że nasze ja jest tylko splotem wiązek połączonych ze
sobą pamięcią.
Ten brak jednoznacznego określenia nakierowuje autora na podjęcie
badań nad świadomością w kontekście nauk szczegółowych. Skupia się
zatem na poszukiwaniach rozwiązaniach tego problemu w kontekście
neurologicznym, który jest najbliższy ze wszystkich innych dyscyplin.
Analizując zatem zjawisko ciągłości jaźni. Badając jej pragmatyczne,
użyteczne i naturalistyczne ujęcie, jak również pochylając się nad
modularną teorią mózgu i jaźni, Józef Bremer dochodzi do przekonania, że
każde ze stanowisk, czy to substancjalne, czy też redukcjonistyczne –
niesubstancjalne, a także i konstruktywistyczne, pokazują nam złożoność
problemu, który wydaje się być na tą chwilę nie rozwiązywalny.
Niewątpliwie ważne jest stwierdzenie autora, w którym wyraża
przekonanie, iż zagadnienie świadomości, a co za nim idzie i „osoby
wymaga dzisiaj rozpatrywania z różnych perspektyw nauki zwanej
kognitywistyką: z perspektywy psychologii, socjologii, neurologii
i filozofii” 13 . Trudno nie zgodzić się z taką argumentacją.
Wydaje się, że w chwili obecnej prowadzenie badań nad
człowiekiem, a zwłaszcza na tak ważnym jego problemem, jakim dla niego
samego, jest świadomość musi mieć charakter interdyscyplinarny,
12
13
Tamże, s. 304.
J. Bremer, dz. cyt., s. 361.
107
Krzysztof Duda
a właściwie kognitywistyczny, gdyż dyscyplina ta właśnie w swej
strukturze zawiera właśnie elementy innych dyscyplin. Takie syntetyczne
ujęcie ma zasadniczo dać pełniejszy obraz człowieka, a być może,
w perspektywie czasu dać odpowiedź na nurtujące go pytanie o osobę
i świadomość.
Badania kognitywistyczne prowadzone są obecnie w dosyć
ograniczonym zakresie. Nie jest to zapewne powodowane małą
aktywnością naukowców w tym obszarze, ale przede wszystkim
złożonością problematyki i jej kosztownością. Niestety wyjaśnienie tego, co
osoba posiada charakter substancjalny, czy też nie raczej nie da się
przełożyć na wyniki finansowe, cz też nie spowoduje znaczących zmian
w wszechogarniającej ekonomii. Można zetem podziwić ludzi, którzy
z uporem pierwszych filozofów poszukują odpowiedzi na pytania
o człowieka. Odpowiedzi, na przeszkodzie, których staje nie tylko problem
języka, czy też rozdwojonej jaźni, czy też bagaż szlamu pojęciowego do
rozjaśnienia, ale też i problemy naukowe, takie jak choćby nie pełny obraz
mózgu, który nie pozwala na pełne jego rozpoznanie. Jaką zatem
perspektyw dla kognitywistyki i jej badań nad świadomością i osobą daje
Józef Bremer? Pisze następująco: „Kognitywistyczną dyskusję
z neuronaukowym obrazem osoby należy prowadzić na polu filozofii
i psychologii, czyli na polu, na którym nie łatwo ją prowadzić. Z jednej
strony filozofia musi się zastanawiać nad kryteriami naukowego rozumienia
osoby, z drugiej ważne jest, żeby tak sformułować filozoficzne rozumienie
osoby, aby mogło ono być poważnie potraktowane w badaniach ściśle
naukowych. Tylkom wówczas dojdziemy do wspomnianej we Wstępie tej
pracy syntezy potocznego i naukowego obrazu osoby i jej jaźni” 14 . Nie
pozostaje nam nic innego, jak tylko życzyć autorowi monografii oraz
naukowcom zajmujących się tą trudną dziedziną, aby realizowali w ten
sposób wytyczony kierunek.
14
J. Bremer, dz. cyt., s. 463.
108
EPISTEME
SPIS TREŚCI
7/2008
ISSN 1895-4421
Piotr Augustyniak,
analizy ścieżki wzrokowej ………………………………………………………5
Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk,
Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących…19
Teresa Grabińska,
Wyjaśnienie pewnych nieporozumień w filozofii przyrody …………………33
Mirosław Zabierowski,
Libracje humanistyki i fizyki – w sprawie przedmiotu filozofii przyrody …41
Jan Trąbka i Piotr Walecki,
Neuroinformatyka – problemy definicyjne ……………………………………55
Piotr Walecki i Jan Trąbka,
Wybrane realizacje projektów neuroinformatycznych ………………………61
Jan Trąbka, Piotr Walecki, Krzysztof Sarapata, Wisław Pyrczak,
Irena Roterman-Konieczna,
procesów przetwarzania słuchowego ………………… ………………………83
Piotr Duchliński,
Zagadka „bytu jako bytu” ………………………………………………………95
Krzysztof Duda,
W poszukiwaniu podstaw tożsamości Ja ……………………………………103

Pobierz wersję PDF

Transkrypt

Podobne dokumenty

Wydrukuj kartę produktu

O zgodzie, bez złudzeń