[論文レビュー] Speculations on the emergence of self-awareness in big-brained organisms

Emmanuel Tannenbaum|ArXiv.org|Jan 11, 2007

Plant and Biological Electrophysiology Studies参考文献 3被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、自己認識が先天的であるのではなく、大脳を有する生物において、連合学習と記憶を通じて発生すると提案している。継続的な感覚入力から神経的「自己像」が形成され、これは自己認識、『私』という概念、および人間における高次自己認識を説明する。言語と好奇心が、複雑な存在論的思考を可能にする。

ABSTRACT

This paper argues that self-awareness is a learned behavior that emerges in organisms whose brains have a sufficiently integrated, complex ability for associative learning and memory. Continual sensory input of information related to the organism causes the organism's brain to learn the physical characteristics of the organism, in the sense that neural pathways are produced that are reinforced by, and therefore recognize, various features associated with the organism. This results in the formation of a set of associations that may be termed an organismal self-image, which provides a mechanistic basis for the emergence of various behaviors that are associated with self-awareness, such as self-recognition. In humans, self-awareness includes additional behaviors such as recognition of self-awareness, the concept of I, and various existential and religious questions. This paper shows how associative memory and learning, combined with an organismal self-image and, in the case of humans, language, leads to the emergence of these various behaviors. This paper also discusses various tautologies that invariably emerge when discussing self-awareness, that ultimately prevent an unambiguous resolution to the various existential issues that arise. We continue with various speculations on manipulating self-awareness, and discuss how concepts from set and logic may provide a highly useful set of tools in computational neuroscience for understanding the emergence of higher cognitive functions in complex organisms. The existence of other types of awareness, and the role of mirror neurons in the emergence of self-awareness, are also briefly discussed.

研究の動機と目的

• 自己認識がハードワイヤードまたは霊的特徴であるという考えに挑戦し、代わりにそれが発生的で学習された行動であると提唱すること。
• 継続的な感覚入力が連合学習を通じて神経的「自己像」の形成に寄与するメカニズムを説明すること。
• 連合記憶と学習、特に人間における言語の統合が、自己認識やメタ認知といった複雑な自己認識行動を生み出す仕組みを示すこと。
• 自己認識の議論における哲学的循環論的構造を扱い、集合論と論理学を計算神経科学のための道具として提案すること。
• 好奇心が自己認識の発生の背後にある進化的およびメカニズム的基盤であるかを探索すること。

提案手法

• 持続的な生物に関する感覚入力への反応として、連合学習と記憶に基づく自己認識を発生的特性としてモデル化すること。
• 『自己像』を、視覚的・触覚的などの感覚入力を、生物の身体的・行動的特徴と結びつける強化された神経的連合の集合として定義すること。
• 自己認識に内在する自己言及的および循環的構造（特に存在論的・宗教的思考において）を集合論と論理学を用いて形式化すること。
• 報酬・罰のメカニズムによって駆動される好奇心が、認知的矛盾の解消を促し、自己反省的行動を生み出す鍵的要因であると提案すること。
• 部分的なデータストリーム（感覚入力）が重なり合う連合を通じて結びつけられ、完全なシステム（自己像）が再構築される、連合学習と遺伝子配列解析との類似性を示すこと。
• 脳の情報処理を、連合学習が断片的な感覚入力を統合して一貫性のある自己表現を形成する、データ再構築問題としてフレームすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自己認識が複雑な生物において、先天的特徴ではなく学習された行動としてどのように発生するのか？
• RQ2 連合学習と記憶が神経的「自己像」の形成に果たすメカニズム的役割は何か？
• RQ3 人間における言語と高次認知は、自己認識の基本的レベルをどのように超えて自己認識を拡張するのか？
• RQ4 なぜ自己認識の議論において循環的構造が避けがたく生じるのか？ そして、それらが存在論的問いの明確な解決を妨えるのはなぜか？
• RQ5 認知的矛盾の解消という文脈において、好奇心が自己認識の発生に与える進化的利点は何か？

主な発見

• 自己認識は、インストゥルクションに内在するものではなく、脳が感覚入力と自らの身体的・行動的特徴との間で連合を形成・強化する能力に起因する。
• 連合学習による安定的「自己像」の形成は、チンパンジー、イルカ、ゾウにおける自己認識の背後にあるメカニズム的基盤を提供する。
• 『私』という概念とメタ認知（自分自身の意識の意識）は、人間において自己像と言語、複雑な連合記憶が統合されることによって生じる。
• 『私は自分が意識していることを知っている』といった循環的構造は、自己認識において避けがたく生じ、存在論的問いの明確な解決を妨げる。これは自己言及的推論における根本的な限界を示唆する。
• 好奇心は、自己認識を促進する重要な駆動要因であり、特に循環的またはパラドクス的自己言及に起因する内部矛盾を解消するように脳を促す。
• 連合学習は、遺伝子配列解析に類似した、複雑なシステムを解読する基盤的アルゴリズムとして機能し、断片的な感覚入力を統合して一貫性のある自己表現を形成する。