We present select examples of how visual phenomena can serve as tools to uncoverbrain mechanisms. Specifically, receptive field organization is proposed as a Gestalt-like neural mechanism of perceptual organization. Appropriate phenomena, such as brightness and orientation contrast, subjective contours, filling-in, and aperture-viewed motion, allow for a quantitative comparison between receptive fields and their psychophysical counterparts, perceptive fields. Phenomenology might thus be extended from the study of perceptual qualities to their transphenomenal substrates, including memory functions. In conclusion, classic issues of Gestalt (...) psychology can now be related to modern. (shrink)

La plupart des projets d’architectures cognitives dans les sciences cognitives et des explications des processus cérébraux dans les neurosciences interprètent l’esprit/cerveau comme réactif : le processus est déclenché par un stimulus et se termine par une réponse. Mais il y a de plus en plus de données laissant penser que le cerveau est endogéniquement actif : des oscillations de l’activité électrochimique à de multiples fréquences ont lieu dans le cerveau même en l’absence de stimuli et ceux-ci servent plutôt à moduler (...) ces oscillations qu’à déclencher l’activité. De plus, des données montrent que cette activité endogène est utilisée dans diverses activités de traitement de l’information. Je m’appuie sur les données issues des enregistrements cellulaires unitaires, de l’EEG et de l’IRMf en situation passive, afin de soutenir la thèse d’un comportement oscillatoire continu dans le cerveau et d’identifier plusieurs manières dont ce comportement peut contribuer à la cognition. Si les sciences cognitives ont pour but de comprendre comment nous effectuons des tâches cognitives, elles ont besoin de développer des architectures cognitives qui intègrent le type d’activité endogène dynamique présentée par le cerveau. (shrink)

Fechner's conception of psychophysics included both “outer psychophysics” the relation between stimulus intensity and the response reflecting sensation strength, and “inner psychophysics” the relation between neurelectric responses and sensation strength. In his own time outer psychophysics focussed on the form of the psychophysical law, with Fechner espousing a logarithmic law, Delboeuf a variant of the logarithmic law incorporating a resting level of neural activity, and Plateau a power law. One of the issues on which the dispute was focussed concerned the (...) appearance of contrasts if the overall illumination was increased or decreased; another issue was the question of whether a sensation of a “just noticeable difference” established for one value of a sensory dimension appeared the same for a value elsewhere on the dimension. The development of “inner psychophysics” led through the works of Delboeuf, Solomons, Jastrow, and Thurstone to modern signal detection theory. A third line of research, devoted to the question of what was meant by the “measurement” of sensation strength, stemmed from the criticism of Fechner's work by von Kries (1882) and others. Although a valid body of science could be built up without the intervening variable called “sensation strength,” such a science might be a cumbersome representation of reality. When an optical contrast is set up, and its overall illumination is increased or decreased, subjective contrasts involving medium levels of lightness vary little as illumination varies (as a power law based on sensation ratios or a logarithmic law based on sensation differences predict), but subjective contrasts involving extreme levels of lightness might be subject to the effects of other variables. (shrink)

We introduce a new model of reduction inspired by Kemeny and Oppenheim’s model [Kemeny & Oppenheim 1956] and argue that this model is operative in a “ruthlessly reductive” part of current neuroscience. Kemeny and Oppenheim’s model was quickly rejected in mid-20th-century philosophy of science and replaced by models developed by Ernest Nagel and Kenneth Schaffner [Nagel 1961], [Schaffner 1967]. We think that Kemeny and Oppenheim’s model was correctly rejected, given what a “theory of reduction” was supposed to account for at (...) that time. But their guiding insights about what constitutes scientific reduction—increases in explanatory scope and systematization—reflect actual practices of current reductionistic neuroscience. The key rehabilitative step to make their insights fit current scientific details is to restate them using resources from recent work on causal-mechanistic explanation. We begin with a scientific case study, drawn from the relatively new field of “molecular and cellular cognition”. It provides an explanation of the well-known Ebbinghaus spacing effect on learning and memory in terms of interactions between a transcriptional enhancer protein and its inhibiting phosphatase in neurons recruited into the memory trace. Next we briefly describe some popular models of reduction from mid-20th-century philosophy of science. We point out how these models fail to illuminate key features of our scientific case study. Finally we present our causal-mechanistically updated Kemeny and Oppenheim-inspired model and argue that it nicely accounts for the details of our scientific case study. We close with a remark that will hopefully undercut the surprise many may feel to learn that a long-rejected philosophical account of reduction actually is at work in one of the most prominent reductionistic endeavors in current science. (shrink)

We explore experimental methods used to study the phenomena of perceptual organization, first studied by the Gestalt psychologists. We describe an application of traditional psychophysics to perceptual organization and offer alternative methods. Among these, we distinguish two approaches that use multistable stimuli: (1) phenomenological psychophysics, in which the observer's response is assumed to accurately and directly reflect perceptual experience; and (2) the interference paradigm, in which an observer's response is evaluated as correct or incorrect because it pertains to a corrigible (...) task, but does not directly reflect the observer's experience. We show that phenomenological psychophysics can yield valuable information about perceptual organization and lends itself to the development of quantitative theory. We discuss some criticisms of the method and argue that the two approaches that use multistable stimuli are complementary. We also compare each of the approaches with traditional psychophysics. We conclude that the several methods are convergent. (shrink)

(No abstract is available for this citation).

Dans cet article, je montre que les neurosciences computationnelles fournissent une nouvelle approche pertinente à des problèmes traditionnels en philosophie tels que la relation entre les états mentaux et cérébraux (le problème esprit–corps ou corps–esprit), le déterminisme et le libre arbitre, et peut nous aider à traiter le problème « difficile » des aspects phénoménaux de la conscience. Un des thèmes de cet article et de mon livre Neuroculture: on the Implications of Brain Science ([Rolls 2012c]) est qu’en comprenant les (...) calculs effectués par les neurones et les réseaux neuronaux, et les effets du bruit dans le cerveau sur ceux-ci, nous gagnerons une vraie compréhension des mécanismes qui sous-tendent le fonctionnement du cerveau. Une partie de notre solution au problème esprit–corps est que l’esprit et le cerveau sont différents niveaux d’explication du traitement de l’information, leur relation pouvant être appréhendée par la compréhension des mécanismes en jeu à l’aide de l’approche fournie par les neurosciences computationnelles. Mais cette solution ne traite pas certains problèmes « difficiles » tels que le problème de la conscience phénoménale, et, même si j’ai fourni de nouvelles suggestions sur ce point dans cet article, il faut reconnaître qu’il y a toujours une brèche dans notre compréhension entre les événements dans le cerveau et les expériences subjectives qui peuvent les accompagner. L’explication que je propose est que, lorsque cela « fait quelque chose », il ne s’agit que d’une propriété d’un processus computationnel qui a des pensées sur ses propres pensées (pensées d’ordre supérieur), les pensées étant ancrées dans le monde. (shrink)

The cognitive neurosciences are based on the idea that the level of neurons or neural networks constitutes a privileged level of analysis for the explanation of mental phenomena. This paper brings to mind several arguments to the effect that this presumption is ill-conceived and unwarranted in light of what is currently understood about the physical principles underlying mental achievements. It then scrutinizes the question why such conceptions are nevertheless currently prevailing in many areas of psychology. The paper argues that corresponding (...) conceptions are rooted in four different aspects of our common-sense conception of mental phenomena and their explanation, which are illegitimately transferred to scientific inquiry. These four aspects pertain to the notion of explanation, to conceptions about which mental phenomena are singled out for inquiry, to an inductivist epistemology, and, in the wake of behaviouristic conceptions, to a bias favoring investigations of input-output relations at the expense of inquiries into internal principles. To the extent that the cognitive neurosciences methodologically adhere to these tacit assumptions, they are prone to turn into a largely a-theoretical and data-driven endeavor while at the same time enhancing the prospects for receiving wide-spread public appreciation of their empirical findings. (shrink)

Le débat sur les relations esprit–cerveau a été centré sur des questions relatives au libre arbitre. J’examine ce débat et conclus que les neurosciences n’ont pas de raisons méthodologiques, ontologiques ou théoriques convaincantes, pas plus que de raisons empiriques, pour rejeter la notion de libre arbitre. Parallèlement, je reconnais que la question est très controversée, à la fois en science et dans la société. Le problème se situe dans l’incompatibilité entre notions scientifiques du cerveau et notions pré-scientifiques de l’esprit. Par (...) conséquent, je propose d’envisager les relations esprit–cerveau sur une base empirique plus profonde et incontestée que l’on peut trouver dans la psychophysique. Je discute deux cas dans lesquels le contenu d’une expérience psychophysique, et sa dynamique, correspondent à la dynamique cérébrale. Dans un cas, la correspondance est une identité de type; dans l’autre, il s’agit d’une instanciation multiple : plusieurs types radicalement différents d’activités donnent lieu à la même dynamique perceptive. Ces deux exemples illustrent que, bien que l’identité des types soit possible, elle peut être souvent hautement contextualisée. Par conséquent, on doit appréhender les relations esprit–cerveau une par une plutôt que les fonder d’un seul bloc. (shrink)