¿Qué tipo de mundo impulsaría a los cerebros a desarrollar una capacidad sensorial de alto rendimiento?

Esta respuesta puede ser votada como no receptiva, pero creo que su pregunta puede estar perdiendo el punto.

Usted afirma que "filtrar" el estímulo sin importancia es un signo de procesamiento lento o incompleto. En cambio, considero que es un enfoque de muy alta velocidad para eliminar entradas sin importancia y permitir que la inteligencia situacional se centre en las entradas inesperadas, novedosas e importantes.

En lugar de considerar que el cerebro humano es lento porque solo atiende a un pequeño porcentaje de las señales enviadas por los sensores, considérelo como muy amplio, muy rápido y bien entrenado para identificar elementos de importancia.

Mucho, quizás la mayor parte, del trabajo que hace el cerebro no está bajo un control consciente constante.

La misma arquitectura cerebral funcionaría en cualquier situación para identificar lo importante.

Si quisiera hacer que los cerebros fueran más rápidos, tendría algunas variables con las que trabajar. Podría aumentar la velocidad de conducción de la señal, reducir los espacios sinápticos y desarrollar neurotransmisores de difusión más rápida. Los cerebros ya son un compromiso equilibrado entre tamaño, consumo de energía, enfriamiento, gestión de desechos, control de infecciones, plasticidad y estabilidad, pero cualquier equilibrio puede alterarse en respuesta a factores ambientales.

Mejora los sensores.

Si quisieras mejorar el alcance de las señales que el cerebro tiene disponibles, podrías hacer mejores sensores.

Los ojos podrían tener campos de visión más amplios o ser un híbrido de ojos de mamíferos e insectos. Los ojos podían sentir más profundo en el infrarrojo o más alto en el ultravioleta. Los ojos podrían aumentar la sensibilidad a la polarización de la luz, ya que algunos ojos de abeja son sensibles.

Los oídos y la piel podrían ser más sensibles a las vibraciones a frecuencias más bajas y más altas.

La combinación de patrones y texturas en la corteza visual evolucionaría para responder mejor a los patrones y texturas particulares que importan en su mundo.

La piel podría incluir varios sensores químicos para aspectos básicos como el pH y la salinidad, y feromonas específicas importantes para tus criaturas.

¿Qué tipo de mundo alentaría esto?

Para fomentar una mejor detección de vibraciones, un mundo con grandes amenazas que sacuden el suelo.

Para fomentar un sentido de polarización, un mundo con una atmósfera bastante espesa pero poca variación en la superficie, tal vez un mundo oceánico o desértico.

Para fomentar la detección infrarroja, un mundo frío con amenazas de sangre caliente.

Para fomentar un sentido ultravioleta, una estrella azul y poco ozono en la atmósfera planetaria.

Para fomentar la detección química, un mundo oscuro, quizás bajo el agua cerca de un respiradero hidrotermal.

Para fomentar un campo de visión más amplio, un mundo donde las amenazas vienen de todas las direcciones. Estas podrían ser criaturas que viven en la superficie y sufren amenazas desde el aire, o tal vez una especie aviar o submarina.

Creo que es más que solo el mundo en el que vive la criatura, también debes tener en cuenta sus hábitos y su lugar en el ecosistema para ese fin, creo que debes comenzar con un carnívoro obligado de sangre caliente, tales criaturas casi siempre están en la búsqueda de la próxima comida tal como es. Luego, debe colocarlos en el medio de la cadena alimenticia en lugar de en la parte superior. Ahora están buscando comida o, si tienen el estómago lleno, las cosas que los cazan.

Luego, para maximizar los datos sensoriales que tienen que procesar mientras están atentos, todas las poblaciones locales de herbívoros son tóxicas en ciertas etapas de sus ciclos de vida y los ciclos de vida de la vegetación de la que se alimentan. Los depredadores ahora deben tener en cuenta las pequeñas señales que los rodean en la vegetación y en sus presas para saber qué carne pueden cazar en cualquier momento. Además, los depredadores de orden superior que se los comen aprovechan al máximo el camuflaje camaleónico activo, por lo que son más difíciles de detectar a distancia y son expertos en tácticas de caza de acecho y emboscada.

Entonces, ahora que tenemos una criatura que está constantemente escaneando su entorno en busca de señales de idoneidad de presas, presas y depredadores sigilosos de orden superior que específicamente se aprovechan de ella, no se puede descartar ningún detalle con seguridad.

La escasez de recursos es un hecho con el que tenemos que lidiar, no importa si somos alguien con un coeficiente intelectual de 200 o una ameba en un charco de barro.

De la escasez de recursos sigue un principio económico: usas algo solo si el costo está justificado, de lo contrario es solo un desperdicio de recursos escasos. Entonces, por ejemplo, si eres un organismo que vive en un lago subterráneo, los ojos son pleonásticos y serán eliminados por la presión evolutiva, según el principio económico anterior.

En cuanto a su pregunta, si desea que el "ruido de fondo" se procese y no se ignore, no tiene que ser un ruido, sino significativo y valioso. Esto puede ser cierto para un subconjunto limitado de señales en un conjunto limitado de circunstancias (es decir, un portero durante un partido puede ser mucho más reactivo a los movimientos de otra persona que cuando hace cola en la oficina de correos), para el resto apenas tiene sentido.

La mayor parte de la información filtrada es casi inútil. Por ejemplo, si alguna vez has visto "Trazadores" en películas en las que se muestra a personas consumiendo drogas, eso es algo real, no una alucinación: tus ojos no tienen una resolución o una velocidad de respuesta perfectas. Cuando algo se mueve frente a tus ojos, tarda un tiempo en desvanecerse: tu cerebro descubrió esto cuando eras un bebé y construyó un filtro para ello. ¡Tu visión actual sin los marcadores es la alucinación real!

Si a su conciencia siempre se le presentan los 1000 olores inútiles que hay en su hogar, es posible que tenga problemas para detectar el nuevo olor a humo que le informa que algo malo está sucediendo, y si siempre está rastreando cada uno de los folículos que toca su camisa, es posible que No sienta una avispa que acaba de aterrizar en su brazo y el dolor de un pinchazo puede ser debilitante durante días.

Probablemente hagamos un uso casi óptimo de nuestros sentidos tal como son. Para tener mejores sentidos que realmente puedan captar información adicional, es posible que necesite una nariz como la de un beagle u ojos físicamente más grandes.

Si desea intentar procesar manualmente toda la entrada del sensor, ciertamente hay formas de experimentar con eso.

Su pregunta está muy cerca de responderse a sí misma. Para que la evolución de los cerebros sea impulsada por altos niveles de información sensorial, esto tendría que tener lugar en un entorno que sería extremadamente complejo, extremadamente activo con muchas cosas sucediendo y extremadamente peligroso. En otras palabras, el procesamiento de la información sensorial se convierte en la principal presión de selección imperativa.

Tal entorno podría desarrollarse en el tipo de planeta conocido como una Tierra súper habitable . Los planetas de este tipo podrían tener los entornos complejos, activos y peligrosos necesarios para impulsar la evolución del cerebro a través del procesamiento sensorial.

Los entornos de los planetas superhabitables tienen el potencial para la evolución de ecosistemas sobreabundantes completos con un número extremo de especies de animales y plantas depredadoras y competitivas. Esa es solo la biota a escala macro, tales planetas súper habitables tendrían microbiomas feroces y mortales. Desarrollar la habilidad y la capacidad para detectar colonias de microorganismos peligrosos podría ser esencial. Por no hablar de nubes de esporas y semillas capaces de infectar animales y plantas.

Cualquier organismo que desarrolle cerebros de cualquier tamaño favorecerá la evolución de conjuntos masivos de organismos sensoriales y, debido a estas presiones selectivas, esto a su vez impulsará la evolución de sus cerebros. Esos cerebros tendrán niveles correspondientemente altos de procesamiento sensorial.

En conclusión, se trata simplemente de comprender qué tipo de entornos producen las presiones selectivas necesarias para impulsar la evolución de los cerebros en relación con su capacidad sensorial.

Creo que te estás perdiendo algunos detalles de cómo funcionan los cerebros, así que saltaré con una red neuronal :

Tu dices...

Me acabo de inventar este término, así que déjame explicarlo brevemente aquí. Toda la información se conserva y el cerebro no "elimina" ningún "ruido". Siente todo, desde cada receptor sensorial en todo su cuerpo todo el tiempo.

Aquí hay un hecho interesante: una red neuronal procesa todas las entradas, todo el tiempo .

A nivel teórico, una neurona es algo que toma varias entradas (entre cero y uno), y emite la suma de sus entradas, dando más importancia (peso) a unas entradas que a otras. En un nivel biológico aproximado, una neurona es una célula que recibe entradas de sensores u otras neuronas en forma de carga eléctrica (a través de sustancias químicas llamadas neurotransmisores), calcula la suma de las entradas a través de reacciones químicas y "produce" un potencial eléctrico . .

Ahora, podría argumentar que "eliminar el ruido" es establecer la salida de cualquier neurona en las capas intermedias a cero, y nunca querrá eso. Ese sería un argumento contraproducente, ya que necesitaría un valor mínimo para la salida de la neurona, que se convertiría en el nuevo cero. Cualquier red neuronal tendrá neuronas con un rendimiento mínimo en un momento dado.

Dicho esto, creo que apunta a una red neuronal amplia (muchas neuronas como entrada y muchas neuronas en cada capa) en lugar de una red neuronal profunda (muchas capas). Permítanme citar de https://stats.stackexchange.com/questions/222883/why-are-neural-networks-becoming-deeper-but-not-wider :

El problema principal es que estas redes muy amplias y poco profundas son muy buenas para la memorización, pero no tan buenas para la generalización.

De hecho, puede tener una red neuronal muy rápida (ya que menos capas significa menos tiempo de propagación), pero no recordará nada, y hacer que esa red neuronal aprenda algo será un proceso largo.

También tendrías un problema con la memoria, ya que depende de bucles en la red .

Luego puede decir "bueno, agreguemos más neuronas para recordar todo, ¡hagamos que la red sea amplia y profunda"! a lo que la respuesta sería: tal organismo tendría una desventaja evolutiva debido al uso de energía :

La mayoría de las especies de vertebrados dedican entre el 2% y el 8% del metabolismo basal al cerebro. [...] humanos se eleva al 20-25%.

En otras palabras, tal criatura necesitaría consumir más comida que una contraparte más estúpida capaz de realizar las mismas habilidades.

Así que déjame darle la vuelta a tu pregunta y tratar de dar una respuesta de construcción mundial:

¿Qué tipo de entorno/narrativa evolutiva debería asumirse para permitir que los cerebros con amplias redes neuronales se conviertan en un rasgo favorecido?

voy a decir:

• No hay necesidad de memoria a largo plazo
• Confíe solo en las respuestas instintivas
• Altas tasas de mortalidad y fertilidad
• Reducción del costo metabólico de los órganos de entrada sensorial

Entonces, Zerglings , pero con extraños ojos de mosca .

Creo que será un entorno de ritmo muy lento donde los recursos son muy escasos.

Si sus recursos son difíciles de conseguir, debe invertir en algunos órganos sensoriales seleccionados para ayudarlo a buscar la próxima comida. Esto significa que te especializas en procesar todos los detalles que un órgano sensorial puede brindarte. Entonces, como un giro a su pregunta, termina procesando todo el ruido que puede, pero su ruido es limitado porque tiene métodos de detección limitados.

Por ejemplo, si una criatura solo tiene sentido del tacto, porque vive en un ambiente súper oscuro sin vista, sin capacidad de oler y sin capacidad de escuchar, solo puede enfocar toda su atención en descubrir qué lo ha tocado.

La selectividad sensorial automatizada, es decir, no pasar datos sensoriales a la mente consciente, es el resultado de la evolución. Ciertas entradas sensoriales se han considerado irrelevantes y, por lo tanto, se han colocado en una especie de datos de segundo nivel, que se transmiten a la mente consciente solo si te enfocas en ellos.

Otras respuestas han proporcionado la explicación obvia de que este efecto se debe a una economía de energía y la necesidad de respuestas rápidas ante anomalías ambientales, lo que podría indicar presencia de depredadores, peligro inmediato o simplemente una situación nueva y desconocida.

Para evitar que este filtrado ocurra antes del procesamiento consciente, es posible que desee evitar que cualquier entrada se asocie con algo habitual. Llamaré a esto el mundo de Schrödinger, en el que es imposible saber a partir de señales ambientales únicamente en qué situación nos encontramos, por ejemplo, si es de peligro o de seguridad.

Como no se puede descartar ninguna combinación específica de datos sensoriales sobre otras combinaciones, es probable que haya dos partes evolutivas:

• Energéticamente barato: no se procesan datos sensoriales.
• Energéticamente caro: todos los datos pasan a la parte consciente del cerebro, que tiene que añadir información no sensorial para decidir.

Es un poco complicado imaginar un escenario en el que todos los datos sensoriales no sean suficientes para determinar la posibilidad de que una situación esté libre de peligro y, sin embargo, no sea completamente inútil.

Para permitir tal escenario, elegiría a los humanos-pavo real, que muestran todos sus apéndices sensoriales en un mundo donde no sirven para nada, solo para obtener una ventaja de apareamiento: percibir más del mundo también es ser percibido más. El apareamiento entre tales humanos es una batalla consciente en todo el espectro sensorial, como un juego de ajedrez en el que el candidato derrotado se retira después de darse cuenta de que no tiene respuestas válidas a los matices del oponente.

¿Por qué esta danza de apareamiento no sería manejada por el subconsciente en escalas de tiempo evolutivas? La naturaleza siempre cambiante del mundo de Schrödinger es tal que se penaliza el comportamiento repetible. Un depredador puede estar al acecho para aparearse con humanos que muestran los mismos patrones una y otra vez, lo que hace que su número disminuya, a diferencia de los exitosos humanos pavo real conscientes.

Para aumentar la cantidad de detalles relevantes que un organismo extrae de sus datos sensoriales, necesitaría que un organismo viva en un entorno que requiera conocer más detalles sobre su entorno para sobrevivir.

Para maximizar los detalles que necesita el organismo, necesita que sea un depredador pero no un depredador ápice. Esto requiere que use sus sentidos para superar las técnicas de ocultamiento de su presa y requiere que el organismo vigile su entorno en busca de amenazas entrantes.

A continuación, necesita que el organismo esté en sintonía con su entorno para moverse. Por ejemplo, si el área en la que vive el organismo es plana y estable, requiere una cantidad mínima de detalles relevantes para moverse de manera predecible. Por otro lado, si el organismo se mueve en un medio volátil, digamos que camina, pero en montañas con mucha actividad sísmica, vuela en vientos turbulentos, o nada en corrientes caóticas, el organismo necesitará saber mucho más sobre su entorno para moverse con seguridad y precisión.

El organismo también requeriría conocimiento adicional sobre su entorno para sobrevivir si usara camuflaje para múltiples sentidos como su medio principal para cazar y mantenerse a salvo. Si el organismo se camufla visualmente, necesitaría ser capaz de elegir detalles mejor que su presa para atacar y mejor que sus depredadores para permanecer oculto. Si camuflara su olor necesitaría poder oler mejor que su presa y sus depredadores también, etc.

Por último, el organismo necesitaría ser de sangre caliente con un metabolismo rápido. Esto aumenta los requisitos de energía para el animal y lo obligaría a moverse activamente, lo que aumentaría la cantidad de veces al día que tiene que depender de información sensorial sutil para sobrevivir.

Me imagino algo así como una musaraña arbórea que se desliza entre los árboles como una ardilla voladora y tiene la piel camuflada como un pulpo. Necesitaría sentir la velocidad del viento en su piel, la posición cinestésica de su cuerpo, la velocidad de la rama sobre la que se para, la posición de la rama que necesitaría para saltar al olor que está tratando de duplicar como parte de su camuflaje, los colores/texturas/patrones de la rama en la que se camufla, todo solo para determinar el momento adecuado para abalanzarse sobre la presa o huir a otro árbol.

En un entorno que tiene muchos depredadores efectivos y presas sigilosas, rápidas y escurridizas, el organismo tendría que ser consciente de cientos de pequeños detalles para evitar la muerte y definitivamente tendría los sentidos de alto "rendimiento" que estaba buscando.