Celowanie

Człowiek to drapieżna, uzbrojona, agresywna małpa-morderca mająca silne instynkty terytorialne. Taką tezą uzasadniałem różne swoje wywody w dwóch następujących notkach:

A tę tezę uzasadniałem między innymi tym, że tylko człowiek potrafi celować. A więc z pośród wszystkich drapieżnych ssaków tylko człowiek potrafi polować posługując się kamieniem czy dzidą, którą zabija swoje ofiary.

Teza o celowaniu zainteresowała dwóch blogerów, więc specjalnie dla nich zeskanowałem i zoceerowałem fragment książki, w której o tym przeczytałem. Tytuł: „Jak Homo stał się sapiens – o ewolucji myślenia”, autorem jest Peter Gärdenfors wybitny szwedzki filozof, profesor nauk kognitywnych Uniwersytetu w Lundzie.

W książce tej autor posługuje się zabiegiem stylistycznym polegającym na tym, że dyskutuje ze swoją małpą o imieniu Egon. Oto fragment o celowaniu:

Sztuka celowania - dlaczego szympansy nie potrafią grać w strzałki

Przygotowując się do pisania tej książki, robiłem notatki na małych karteczkach. Teraz, wprowadziwszy moje notatki do manuskryptu, zwijam kartki w kulki i rzucam je do kosza. Stoi on kilka metrów od biurka, więc jest niezła zabawa. Jestem w tym dość dobry - trafiam przynajmniej cztery razy na pięć. Egon też chce się przyłączyć do zabawy, ale trafia bardzo rzadko i jego kulki rozsiane są po całej podłodze.

- Słabo rzucasz - mówię mu.

- Jak to słabo? - odpowiada Egon naburmuszony. - Rzucam równie daleko jak ty.

- Tak, ale nie to się liczy. Nie możesz trafić, twoje kulki lądują daleko od kosza.

- Co się robi, kiedy się celuje?

To pytanie mnie zaskakuje. Po kilku chwilach chaotycznej dyskusji pojmuję, że Egon nie ma umiejętności celowania. Nie potrafi po prostu przy rzucaniu kierować ramieniem tak, by trafić do celu. Wertuję literaturę źródłową i odkrywam, że małpy człekokształtne nie potrafią celować.

(Jedna z informacji pochodzi od Jane Goodall, która z nieziemską cierpliwością obserwowała szympansy w rezerwacie Gombe w Tanzanii. Odnotowała, że z 44 rzutów jakimś przedmiotem w kierunku innych zwierząt jedynie cztery trafiły w cel i wszystkie cztery wykonane były z odległości poniżej dwóch metrów (van Lavick-Goodall 1968). Zob. też Calvin 1982, 1983. Z drugiej strony Westergaard ze współpracownikami (2000) wykazał, że małpki kapucynki potrafią ciskać kamieniami ze znaczną precyzją. Rzucanie jest dla nich również sposobem przekazywania sobie pokarmu. Co ciekawe, samice kapucynów są równie wprawne w rzucaniu jak samce, podczas gdy u ludzi samce są w tym znacznie sprawniejsze. Jak zauważa Corballis (2002, s. 77), sugeruje to, że „u ludzi różnica między płciami w zdolności do rzucania przynajmniej częściowo jest uwarunkowana biologicznie, a nie kulturowo”.)

Ale umiejętność ta była oczywiście ewolucyjnie bardzo ważna dla hominidów, kiedy zaczęły polować na sawannie lub musiały się bronić przed drapieżnikami.

- Chodź, pójdziemy do pubu na piwo - mówię - i przyjrzymy się grającym w rzutki. Oni naprawdę umieją celować. Mogą z odległości trzech metrów trafić rzutką w pole nie większe niż kilka centymetrów kwadratowych.

- Dziwnie się czuję po piwie i nie wiem, dlaczego.

Wychodzę zatem z założenia, że umiejętność celowania przy rzucie musiała mieć dużą wartość ewolucyjną. Pytanie brzmi, jak musiały się zmienić ciało i mózg hominidów w porównaniu z innymi małpami człekokształtnymi, by temu podołać.

- Co się dzieje, kiedy się rzuca? - zastanawia się Egon, tym razem naprawdę zainteresowany.

- No, trzyma się jakąś rzecz w ręce, poruszając ramieniem tak, by ręka nabrała dużej szybkości w zamierzonym kierunku, a potem wypuszcza się trzymany przedmiot w odpowiednim momencie z dłoni, często z szarpnięciem nadgarstkiem.

- To w czym leży tu trudność?

- Trzeba przede wszystkim wiedzieć, czy kieruje się ramieniem w dobrym kierunku.

- A nie czuje się tego?

Rzut zaczyna się w mózgu (cerebrum), a sterowanie nabiera precyzji w móżdżku (cerebellum). Oczywiście mózg odbiera z czujników w mięśniach ramienia i ręki sygnały informujące, w którym kierunku kończyna porusza się podczas rzutu. To sprzężenie zwrotne jest częścią tak zwanej propriocepcji. Szkopuł w tym, że sygnały wracające z mięśni poprzez włókna nerwowe są zbyt powolne. Obliczono, że przebieg sygnału z mózgu do mięśni i z powrotem zajmuje 250 do 450 milisekund. W tym czasie sprinter w biegu na sto metrów przebywa od dwóch do pięciu metrów. Jest to niestety o wiele za długo, by mózg mógł skontrolować, czy ramię podąża podczas rzutu w odpowiednim kierunku.

- Więc nie zdąży się wyczuć, czy rzuca się w dobrym kierunku, zanim jest już za późno?

- Właśnie.

- Jak więc można celować?

Tu właśnie pojawia się wielka nowość. W mózgu powstało coś w rodzaju symulatora, błyskawicznie kalkulującego, jaki będzie spodziewany rezultat sygnału do mięśni (Grush 1997, 1998; Kawato 1999.). Sygnał z motorycznej części kory mózgowej wysyłany jest poprzez móżdżek do ramienia i do symulatora. W symulatorze szacuje się, co się stanie z ramieniem, i wynik tej kalkulacji wysyłany jest z powrotem do móżdżku, który koryguje dalsze ruchy ramienia.

Pętla przechodząca przez symulator jest szybsza od pętli biegnącej przez włókna nerwowe. Szacuje się, że mózg jest wtedy w stanie skorygować sygnał, który wysłał do mięśni, już po 70 milisekundach. To znacznie mniej niż 200-450 milisekund, których potrzebuje sygnał idący do mięśni i z powrotem. Tak więc symulator może korygować ruchy ramienia podczas rzutu dużo skuteczniej, niż jest to możliwe za pomocą cielesnego sprzężenia zwrotnego. Im szybszy rzut, tym krótszy czas na sterowanie ramieniem. Bez pomocy takiego symulatora nigdy nie bylibyśmy w stanie rozwiązać zagadnienia kontroli, na której polega sztuka celowania.

- Ale skąd możemy wiedzieć, czy symulator kalkuluje poprawnie?

Kiedy ciało staje przed nowym problemem, kalkulator będzie oczywiście z początku zgadywał źle. Nikt, kto po raz pierwszy bierze strzałki do ręki, nie będzie nimi od razu trafiał zbyt dobrze. Ale jeśli neurony, które są częścią składową symulatora, będą stopniowo korygować swoje obliczenia, biorąc pod uwagę skutki uprzednich prób, to z czasem symulator będzie mógł dokładnie przewidywać skutki motorycznych sygnałów mózgowych. Podobne zasady zawiadujące procesami uczenia się znane są dobrze z symulacji komputerowych opartych na sztucznych sieciach neuronowych i jest bardzo prawdopodobne, że prawdziwe neurony pracują w podobny sposób. Jednak nie wiemy jeszcze dokładnie, jak symulator jest zbudowany w rzeczywistości.

Symulator b l e f u j e w tym znaczeniu, że nie dostaje żadnych prawdziwych bodźców od ciała, ale poprzez pilny trening może nauczyć się blefować wystarczająco wiarygodnie, aby reszcie mózgu bardziej opłacało się mu zaufać, niż czekać na dane z opóźnieniem przychodzące z włókien nerwowych mięśni. Nie ma innego sposobu na nauczenie się celowania z większą precyzją.

Dzięki symulatorowi dysponujemy mechanizmem umożliwiającym precyzyjne sterowanie kierunkiem i siłą ruchów naszych kończyn. Potrzebne to jest nie tylko do celowania przy rzucie. Przydaje się również na przykład przy ociosywaniu krzemiennej siekierki. Aby odłupać od kamienia odpowiedniej wielkości odłamki w odpowiednim miejscu i w ten sposób wyprodukować siekierkę odpowiednich kształtów, potrzebne jest precyzyjne kierowanie ręką, dobre wyczucie mocy uderzenia i oczywiście długi trening. Istnieje dużo podobieństw między ruchami potrzebnymi do rzucania kamieniem i do obrabiania go. Dlatego być może hominidy musiały opanować sztukę rzucania, zanim mogły przystąpić do wyrabiania kamiennych narzędzi (Grush (1997) uważa, że powinniśmy się cieszyć, iż włókna nerwowe biegnące do i od mięśni są takie powolne. Gdyby ewolucja nie wynalazła procesów symulacji, nasze myślenie nie mogłoby się rozwinąć.). Okazuje się, że podczas rozwoju hominidów zaszła nie tylko zmiana w budowie dłoni, ale również w budowie ramienia, co umożliwiło dużo skuteczniejsze rzucanie.

Ludzie są prawo- albo leworęczni (małpy człekokształtne też, ale mniej wyraźnie). Człowiek praworęczny rzuca dużo lepiej ręką prawą niż lewą. Najwyraźniej symulator wyspecjalizował się w sterowaniu jedną ręką. Pewien eksperyment doskonale naświetla tę sprawę (Hammond 1990). Kilka osób poproszono, by biły w bęben tak szybko, jak tylko potrafią, raz prawą ręką, raz lewą. Okazało się, że szybkość bębnienia była mniej więcej taka sama niezależnie od ręki, ale rytm wystukiwany był dużo równiej przez rękę dominującą (jak zobaczymy później, małpy w ogóle nie potrafią utrzymać rytmu). Dowodzi to, że w dominującej ręce mamy lepszą kontrolę czasu. Tu leży prawdopodobnie wyjaśnienie, dlaczego jedną ręką celujemy lepiej.

Zwierzęca natura i ludzka kultura <- poprzednia notka

następna notka -> Umowy śmieciowe