?

Log in

No account? Create an account
Читая разные научно-популярные сайты, где много говорится о… - Ivory Tower of a Hoopoe Bird

> Recent Entries
> Archive
> Friends
> Profile

October 18th, 2015


Previous Entry Share Next Entry
06:43 pm
Читая разные научно-популярные сайты, где много говорится о происхождении человека путем эволюции, подумал, что не совсем понятно, как современная наука объясняет очевидное противоречие. Считается, что для высшей нервной деятельности (речь, сознание, сложные социальные навыки) требуется согласованная работа миллиардов нейронов, между которыми существуют триллионы связей, специальным образом организованных. Между тем, у человека в ДНК только 20 тысяч генов (и подавляющее большинство из них не имеет никакого отношения к высшей нервной деятельности). Например, считается, что речь регулируется одним геном в седьмой хромосоме, FOXP2. Возможно -- несколькими генами (CNTNAP2, CTBP1, and SRPX2); скажем, порядка десятка или нескольких десятков. Но это слишком мало, ведь информацию об организации и архитектуре триллионов нейронных связей они никак не могут нести. При этом тот же FOXP2 выполняет сразу несколько функций, участвуя, помимо развития коры головного мозга, в развитии тканей легких и кишечника. Насколько я понял из википедии, белок, кодируемый FOXP2 ( O15409-FOXP2_HUMAN или Forkhead box protein P2), состоит из 715 аминокислот.

Описание таково FOXP2:

This gene encodes a member of the forkhead/winged-helix (FOX) family of transcription factors. It is expressed in fetal and adult brain as well as in several other organs such as the lung and gut. The protein product contains a FOX DNA-binding domain and a large polyglutamine tract and is an evolutionarily conserved transcription factor, which may bind directly to approximately 300 to 400 gene promoters in the human genome to regulate the expression of a variety of genes. This gene is required for proper development of speech and language regions of the brain during embryogenesis, and may be involved in a variety of biological pathways and cascades that may ultimately influence language development. Mutations in this gene cause speech-language disorder 1 (SPCH1), also known as autosomal dominant speech and language disorder with orofacial dyspraxia. Multiple alternative transcripts encoding different isoforms have been identified in this gene.

Понятно, что генетический код не содержит, скажем, полной информации с описанием человеческих языков. Но все же он должен содержать описание архитектуры "языкового органа", довольно сложной нейронной сети из сотен миллионов или миллиардов нейронов. Даже если эта сеть состоит из каких-то повторяющихся фрагментов, очень трудно поверить, что описание ее архитектуры может уложиться в 715 аминокислот.

Более того, из этих 715 аминокислот только три отличаются от аналогичного белка y мыши ( "FOXP2 protein is different from its mouse ortholog for only 3 amino acids")! Выходит, весь человечаский языковой аппарат (нейронная сеть из сотен милионов нейронов и синапсисов, специальным образомом соединенных друг с другом в трилионы соединений) закодирован тремя аминокислотами?!? Об этом есть любопытная популярная статья здесь: http://www.evolutionpages.com/FOXP2_language.htm. Там говорится, что все сложнее:

"No-one should imagine that the development of language relied exclusively on a single mutation in FOXP2. They are many other changes that enable speech. Not least of these are profound anatomical changes that make the human supralarygeal pathway entirely different from any other mammal. Also, the nasal cavity can be closed thus preventing vowels from being nasalised and thus increasing their comprehensibility. These changes cannot have happened over such a short period as 100,000 years. Furthermore the genetic basis for language will be found to involve many more genes that influence both cognitive and motor skills"

Конечно, не говорить в нос и не гнусавить тоже важно, но все же как как разрешить логическое противоречие (20 тысяч генов содержат информацию о миллиардах нейронных связей)?

(93 comments | Leave a comment)

Comments:


[User Picture]
From:ygam
Date:October 18th, 2015 11:38 pm (UTC)
(Link)
Правила игры "Жизнь" очень просты, но в этой игре можно смоделировать Тьюринг-полный компьютер.
[User Picture]
From:duchifat
Date:October 18th, 2015 11:44 pm (UTC)
(Link)
Аналогия неверная. Из возможности смоделировать фактически компьютер не возникает, нужно где-то взять информацию, как его смоделировать, а такое описание будет гораздо длинее, чем правила игры в Жизнь.

А из молекулы ДНК возникает почти с необходимостью человеческий мозг, без какой-либо дополнительной внешней инфомации о том, как он устроен.
[User Picture]
From:rsokolov
Date:October 19th, 2015 12:09 am (UTC)
(Link)
Вы исходите из того, что человеческий речевой аппарат возник как бы с нуля, что мыши вообще не обладают какой-либо способностью общаться с помощью звуковых сигналов. Но это, очевидно, неверно.

Конечно, по сравнению с птицами, у млекопитающих вокализации как правило весьма примитивны. Но ваш вопрос может быть точно так же задан и в отношении птиц (попугаи способны говорить не намного хуже людей - если обращать внимание не на осмысленность речи, а на ее разнообразие) - а нейрофизиология птичьего пения уже относительно неплохо изучена. У одних птиц вокализации врожденные, у других - приобретенные, среди последних можно различать тех, у которых она фиксируется в раннем возрасте, и тех, которые способны ее менять в течение всей жизни. Способность к речи вполне может регулироваться одним-единственным геном, роль которого состоит в том, чтобы регулировать уровень защищенности участков мозга, ответственных за вокализацию, от изменения записанной в них информации.

Edited at 2015-10-19 12:12 am (UTC)
[User Picture]
From:duchifat
Date:October 19th, 2015 12:40 am (UTC)
(Link)
Я говорю не столько о физиологическом "речевом аппарате", сколько о "языковом органе" (в хомскианском смысле), т.е. о способности порождать или анализировать информацию. Безотносительно к материальному носителю этой информации. Именно для анализа (или порождения) текстов нужна служная нейронная сеть (я, конечно, при этом предполагаю, что человеческий мозг в каком-то смысле похож по устройству на искусственные нейронные сети, перцептроны и т.п.). Сложность архитектуры такой сети связана со сложностью задач переработки информации.

В этом смысле информационное содержание "речи" мышей или пения птиц крайне примитивно. Оно сводится к нескольким сигналам и почти не имеет грамматики и способности к обучению новой лексике и языковым конструкциям. Человеческая речь в информационном плане качественно совсем другое явление и требует нейронных структур другого уровня сложности организации.

Способность к речи вполне может регулироваться одним-единственным геном, роль которого состоит в том, чтобы регулировать уровень защищенности участков мозга, ответственных за вокализацию, от изменения записанной в них информации.

Но грамматика языка (точнее - алгоритмы анализа и порождения текстов; ; еще точнее, архитектура нейронной сети, реализующей такие алгоритмы) это вещь, которая не берется ниоткуда. Это информация, которая должна быть где-то записана. Неужели Вы хотите сказать, что эти алгоритмы уже содержатся в ДНК мыши, осталось только "регулировать уровень защищенности участков мозга"? :)
[User Picture]
From:rsokolov
Date:October 19th, 2015 12:33 am (UTC)
(Link)
>>требуется согласованная работа миллиардов нейронов

Согласованная работа нейронов, отвечающих за моторику голосовых связок, языка и губ, не прописана в генах, она приобретается на ранних стадиях обучения языку. (Во взрослом возрасте человеку уже довольно трудно исправить свое произношение, хотя он по прежнему способен выучить иностранный язык - в этом отношении люди несколько менее развиты, чем попугаи.) Процесс обучения фонетике происходит путем сопоставления производимых звуков с теми, которые были ранее услышаны (от родителей) и записаны в память. То есть, в генах прописана, грубо говоря, не библиотека midi-файлов, а параметры PID-регулятора.

А дальнейшее комбинироване звуков в слова, а слов - в предложения уже не отличается принципиально от любой другой человеческой деятельности, требующей выполнения определенной последовательности действий, типа игры на балалайке или вождения машины.
[User Picture]
From:duchifat
Date:October 19th, 2015 12:51 am (UTC)
(Link)
А дальнейшее комбинироване звуков в слова, а слов - в предложения уже не отличается принципиально от любой другой человеческой деятельности, требующей выполнения определенной последовательности действий, типа игры на балалайке или вождения машины.

Смеётесь? Вопрос же о том и стоит: где прошиты эти алгоритмы человеческой деятельности, связанные с обучаемостью разным последовательностям действий. К которой не способны животные, но способен человек. То есть понятно, что они прошиты в архитектуре миллиардов нейронных связей. Вопрос, как информация о них умещается в ДНК.
[User Picture]
From:overscience_mes
Date:October 19th, 2015 03:08 am (UTC)
(Link)
так тож регулятор... достаточно добавить несколько участков его узнавания перед генами и он будет регулировать совсем не то, что у мышей
[User Picture]
From:duchifat
Date:October 19th, 2015 03:19 am (UTC)
(Link)
Ой. А нельзя ли поподробнее? :)
[User Picture]
From:exb18
Date:October 19th, 2015 03:19 am (UTC)
(Link)
По нарушениям в этом гене мы можем сказать что необходимо для речи, но никак не можем сказать о достаточности. Если бы мы запихали человеческий ген в рыбку и она заговорила бы человеческим голосом, тогда да. А то что считается - так ведь врут.
[User Picture]
From:duchifat
Date:October 19th, 2015 03:51 am (UTC)
(Link)
Да, понятно. То есть дело не только в двух аминокислотак, отличающих этот ген у человека от других животных?

Но все равно, сложность организации мозга (сотни миллиардов нейронов) как-то контрастирует с относительной краткостью генетического кода (двадцать тысяч генов).
(Deleted comment)
[User Picture]
From:gineer
Date:October 19th, 2015 06:53 am (UTC)
(Link)
Просто поразительно... и откуда только может взяться подобный вопрос...

Просто почитайте что-то новое про эмбриогенез...

Высшие существа тем и отличаються от простейших,
что в их ДНК закодированы не только, и даже не столько гены,
сколько разнообразные управляющие последовательности,
ответственные за дифференциацию клеток при эмбриогенезе.
[User Picture]
From:duchifat
Date:October 19th, 2015 07:07 am (UTC)
(Link)
И?
[User Picture]
From:idelsong
Date:October 19th, 2015 08:21 am (UTC)
(Link)
[User Picture]
From:rsokolov
Date:October 19th, 2015 05:17 pm (UTC)
(Link)
Они замечательны вот чем: в период полового созревания их самцы начинают учиться петь. Как правило, у каждой птицы своя уникальная мелодия, которой она обучается от отца, с небольшими вариациями. Соответственно, есть короткий период, в который они открыты и способны к обучению. Затем песня фиксируется, и взрослый самец уже больше не способен к обучению и перемене песни.

Это не совсем точное описание процесса. Зебровые амадины запоминают мелодию в очень раннем возрасте, а в период полового созревания (который у них вообще-то довольно короткий) они пытаются ее воспроизводить. Т.е. период обучения разделен на две стадии. Кроме того, они способны обучиться далеко не всякой мелодии, а только той, которая а)состоит из звуков, которые они способны производить, б) подчиняется неким "правилам грамматики", типичных для зебровых амадин. Смысл этих ограничений - в том, чтобы они в раннем возрасте могли отличать пение отца от пения прочих находящихся по близости птиц других видов. (Соответственно, у зебровой амадины, которая была выкормлена представителем другого вида, мелодия будет очень сильно отличаться как о типичной мелодии зебровых амадин, так и от мелодии его приемного родителя.)
[User Picture]
From:gineer
Date:October 23rd, 2015 07:02 pm (UTC)
(Link)
[User Picture]
From:sahonko
Date:April 6th, 2016 08:15 am (UTC)
(Link)

> Go to Top
LiveJournal.com