J. A. Scott Kelso - J. A. Scott Kelso

J. A. Scott Kelso (1947 yılında doğdu Derry, Kuzey Irlanda ) bir sinirbilimci ve Profesör Karmaşık Sistemler ve Beyin Bilimleri Profesörü Psikoloji, Biyolojik Bilimler ve Biyomedikal Bilimler Florida Atlantic Üniversitesi (FAU) Florida, Boca Raton ve The University of Ulster (Magee Kampüsü) Derry, K. İrlanda.

Kelso üzerinde çalıştı koordinasyon dinamikleri koordinasyon bilimi ve gönüllü hareketlerin altında yatan temel mekanizmalar ve bunların insan beyninin büyük ölçekli koordinasyon dinamikleriyle ilişkisi.

1970'lerin sonu ve 1980'lerin başında yaptığı deneysel araştırması, HKB modeli (Haken –Kelso–Bunz ),[1] Bileşenler arasındaki doğrusal olmayan etkileşimlerin bir sonucu olarak koordineli davranışın temel biçimlerinin nasıl ortaya çıktığını ve uyarlamalı olarak nasıl değiştiğini nicel olarak tanımlayan ve tahmin eden matematiksel bir formülasyon.

Biyografi

Kelso şehrinde doğdu Derry, Kuzey Irlanda. Foyle College'a (1958–1965) katıldı ve lisans eğitimini Stranmillis Üniversitesi Koleji Belfast 1965'ten 1969'a ve Calgary Üniversitesi, Alberta 1971'den 1972'ye kadar. Doktora -den Wisconsin-Madison Üniversitesi 1975'te.

1976'dan 1978'e kadar Kelso, Yardımcı Doçent ve The Motor Davranışı Laboratuvar Iowa Üniversitesi. 1978 ile 1985 yılları arasında Yale Üniversitesi'nde Kıdemli Araştırmacı olarak görev yaptı. Haskins Laboratuvarları içinde New Haven, Connecticut ve Psikoloji ve Biyodavranış Bilimleri Profesörü (Ünite Davranışsal Genetik ) Connecticut Üniversitesi.

1985'te Florida Atlantic Üniversitesi'nde, aynı fiziksel tesiste bulunan sinirbilimciler, uygulamalı matematikçiler, fizikçiler, psikologlar ve bilgisayar bilimcilerini içeren disiplinler arası bir araştırma merkezi olan Karmaşık Sistemler ve Beyin Bilimleri Merkezi'ni kurdu. moleküllerden zihinlere kadar değişen sistemler. Kelso, Merkezin İnsan Beyni ve Davranış Laboratuvarı'nda bir araştırma ekibine liderlik ediyor.[2]

Kelso, 1985'ten beri Glenwood ve Martha Creech Eminent Scholar'ı yönetmektedir. Sandalye Florida Atlantic Üniversitesi'nde Bilim Doktorası, aynı zamanda Profesör olduğu Psikoloji, Biyolojik Bilimler, ve Biyomedikal Bilimler. Kelso, NIMH Florida Atlantic Üniversitesi'nde 1987 ile 2005 yılları arasında Karmaşık Sistemler ve Beyin Bilimleri Ulusal Eğitim Programı. FAU İdaresi ve Eyalet Üniversite Sistemi Şansölye ofisi ile birlikte çalışan Kelso, Merkezin Karmaşık Sistemler ve Beyin Bilimleri alanında Doktora Derecesinin kurulmasına yardımcı oldu.

1995'te Kelso, Kompleks Sistemlerde Yaz Okulu'nun Santa Fe Enstitüsü. Güney Florida bölümünün başkanı olarak görev yaptı. Sigma Xi, Bilimsel Araştırma Topluluğu, 1995'ten 1999'a kadar. Plexus Enstitüsü Bilim Kurulu Üyesidir, Einstein Enstitüleri Dünya Konseyi ve Ulster Üniversitesi Magee Kampüsü Akıllı Sistemler Araştırma Merkezi Danışma Kurulu üyesidir.

Kelso, Fransa, Almanya, Rusya ve (şu anda) İrlanda'da misafir profesörlükler düzenlemiştir. Ayrıca A.B.D.'de ve yurtdışında kapsamlı dersler verdi. Bilimsel araştırması için birçok onur ve ödül aldı.[3] 2007'de Pierre de Fermat Ödülü'ne layık görüldü.[4]

İş

Kelso'nun araştırmasının amacı, insanların nasıl (ve insan beyni - tek tek ve birlikte) davranışı koordine edin. Kelso ve araştırma ekibi şu anda non-invaziv kullanıyor nöro-görüntüleme teknikler (EEG, MEG, fMRI, EVCİL HAYVAN, vb.) ve istatistiksel gerçek zamanlı davranış sırasında beynin yapısı ve işlevi hakkında bilgi toplamak için araçlar.

Yaklaşık son 30 yıldır, dünyanın dört bir yanındaki laboratuvarlarda çalışan meslektaşlarıyla birlikte, disiplinlerarası bir bilime katıldı. koordinasyon dinamikleri. Koordinasyon dinamikleri, koordinasyon kalıplarının nasıl oluştuğunu, devam ettiğini, uyum sağladığını ve değiştiğini açıklamaya çalışan deneysel ve kavramsal bir çerçevedir. Koordinasyon dinamiklerinin içgörüleri, farklı analiz seviyelerinde farklı sistem türlerindeki davranışı tahmin etmek için uygulanmıştır.

Koordinasyon dinamikleri, sinerjetik kavramlarına ve dinamik sistemlerin matematiksel araçlarına dayanmaktadır (bkz. doğrusal olmayan dinamik sistemler teorisi ve sinerjetik ). Ancak koordinasyon dinamikleri, insanın belirli özelliklerini modellemeye çalışır. biliş, nörofizyoloji, ve Sosyal işlev - beklenti, niyet, dikkat, karar verme ve öğrenme gibi. Koordinasyon dinamiklerinin temel iddiası, koordinasyon dinamiklerinin nöronlar Beyindeki ve insanların ve hayvanların koordineli eylemleri, ortak bir matematiksel veya dinamik yapının paylaşılmasıyla birbirine bağlıdır.

Kelso üzerinde çalıştı metastabilite içinde sinirbilim. Bu kavram, bir yandan beynin münferit bölümlerinin özelleştirilebileceği ve ayrıştırılabileceği, diğer yandan da entegre bir bütün olarak işlev görebileceği fikri için matematiksel bir biçimlendirme sağladığı için teorik ve hesaplamalı sinirbilimciler arasında artan bir ilgi gördü.[5]

Erken iş

Kelso'nun ilk çalışması, insanlarda uzuvlardan gelen duyusal girdiyi kesmek için sinir blok teknikleri kullandı.[6] Deneyleri, uzuv konumunun bilinçli farkında olmasa bile, insanların uzayda istenen yerlere doğru bir şekilde hareket edebildiğini gösterdi. Polit ve Bizzi'nin MIT'de maymunlar üzerinde yürüttüğü çalışmalarla birlikte[7] Kelso'nun araştırması, başlangıçta Anatol Feldman tarafından öne sürülen motor kontrolün denge noktası teorisinin kurulmasına yardımcı olacak bir anahtardı.[8] Daha sonra öğrencileri David Goodman ve Dan Southard ile birlikte çalışarak - karmaşık bilgisayar destekli hareket analizi çağından çok önce darbeli ışık yayan diyot tekniği kullanarak - beynin fonksiyonel sinerjilerden yararlanarak üst uzuvların karmaşık, koordineli hareketlerini kontrol ettiğini gösterdi. aslen Rus fizyolog ve sibernetikçi Nicolai Bernstein tarafından ortaya atılan bir fikir.[9] Haskins Laboratuarlarında yeni tedirginlik teknikleri, kinematik ve kas içi kayıtların bir kombinasyonunu kullanan daha fazla çalışma, karmaşık konuşma hareketlerinin kontrolünün ve koordinasyonunun aynı zamanda fonksiyonel sinerjilere veya koordinasyon yapılarına dayandığını keşfetti.[10] Motor sistemlerinde nasıl sinerji oluşabileceğini soran Kelso, Sherrington nörofizyolojisinden kendi kendine örgütlenme teorilerine, özellikle Hermann Haken tarafından kurulan yeni disiplinler arası sinerjetik alanına yöneldi.[11] O zamanlar, canlandırılmış hareketin baskın anlayışı, davranışın bir dizi biyomekanik bileşenin nasıl davranması gerektiğini belirleyen önceden düzenlenmiş bir talimatlar dizisi olan "merkezi bir program" tarafından belirlendiğiydi. Aksine Kelso, deneysel olarak, birbiriyle bağlantılı birçok unsur arasındaki son derece doğrusal olmayan etkileşimlerin bir sonucu olarak davranışın kendi kendini organize eden bir şekilde ortaya çıkabileceğini gösterdi. Deneyleri, faz geçişlerinin varlığını gösteren ilk deneylerdi - bir parametre sürekli değiştikçe bir koordineli durumdan diğerine ani ve kendiliğinden değişimler. Faz geçişleri, doğada kendi kendini organize etmenin temel bir mekanizmasıdır ve Kelso'nun defalarca tekrarlanan deneyleri, bunları insanoğlunun koordineli hareketlerinde gösteren ilk deneylerdir.[12]

HKB modeli

Kelso ve meslektaşları daha sonra, birçok karmaşıklığın koordineli motor karmaşık, çok serbestlik dereceli sistemlerdeki davranış, nispeten basit, ancak doğrusal olmayan matematiksel kanunlardan türetilebilir. Bu çalışmanın gözden geçirilmesi için Kelso ve ark. (1987) ve Schöner ve Kelso (1988)[13] Kelso, özellikle seçkinlerle işbirliği içinde matematiksel bir model geliştirdi. teorik fizikçi Hermann Haken, babası lazer teori ve sinerjetik. Bu "HKB modeli", Kelso'nun deneylerinde gözlemlenen temel koordinasyon biçimlerini bir doğrusal olmayan ilişkiler sistemi bireysel koordinasyon elemanları arasında[14] HKB modeli, koordinasyondaki dengesizlik ve dramatik değişikliklerle ilişkili "kritik yavaşlama" ve "artan dalgalanmalar" gibi deneysel gözlemleri açıkladı ve tahmin etti. HKB'nin sonraki uzantıları, gürültünün etkilerini, bozuk simetriyi, çoklu etkileşimli heterojen bileşenleri, işe alma-yok etme süreçlerini, parametrik stabilizasyonu ve değişen ortamların koordinasyon üzerindeki rolünü barındırdı.[15]

Beyin görüntüleme çalışması

Daha sonra Kelso ve meslektaşları elden beyne geçtiler ve geniş bir dizi KALAMAR beynin nöromanyetik aktivitesini kaydetmek için manyetometreler ve Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme beyin bölgelerinde BOLD (Kan Oksijen Seviyesine Bağlı) aktivasyonunu kaydetmek için.[16] Bu çalışma, ellerin koordineli hareketinde gözlemlenebilen matematiksel formların (faz geçişleri gibi), beyin aktivitesi görüntülerinde de gözlemlenebilir olduğunu gösterdi. Veya Kelso'nun dediği gibi, "aynı koordinasyon dinamikleri beyin aktivitesini ve insan davranışını yönetir."[17] Örneğin, insan beyni aktivitesinin kayıtları ve analizi temelinde[18] Viktor Jirsa ve Armin Fuchs, Kelso ile birlikte, altta yatan nöral substratın daha gerçekçi bir anatomik ve fizyolojik modelinden davranışsal düzeyde HKB koordinasyon denklemlerini türetmeyi başardılar.[19]

Güncel araştırma

Kelso'nun mevcut çalışması, aynı koordinasyon dinamikleri ilkelerinin ve mekanizmalarının sosyal ortamlarda birlikte çalışan insan beyni için de geçerli olup olmadığına odaklanıyor. Kendisi ve arkadaşları, elektroensefalografi (EEG) alanında şu anda mevcut olan geniş elektrot dizilerini kullanarak, koordineli el hareketleri gerçekleştiren insan çiftlerinin beyinlerini görüntülüyorlar. Kelso'nun ekibi, dikkat çekici bir şekilde beyinde, insanların birlikte mi yoksa bağımsız olarak mı hareket ettiğine karşılık gelen imzalar belirledi.[20] Başka bir araştırma hattında, Kelso ve meslektaşları, bir insan ve bir makine arasındaki gerçek zamanlı etkileşimi anlamak için Virtual Partner Interaction (VPI) adı verilen yeni bir yol yarattı. VPI'da insanlar, davranışı, insan koordinasyonunun temel biçimlerini yönettiği bilinen HKB denklemlerinin bilgisayarlı bir versiyonu tarafından yönlendirilen sanal bir ortakla koordine olur. VPI, insan-makine etkileşimine ilkeli bir yaklaşımdır ve insanların insan benzeri makinelerle nasıl etkileşime girdiğini anlamak için yeni yollar açabilir.[21]

Kitabın

Kelso'nun ilk tam uzunlukta kitabı, Dinamik Örüntüler: Beynin ve Davranışın Kendini Örgütlenmesi (MIT Press, 1995) koordinasyon üzerine yaptığı teorik ve deneysel çalışmalarının ilk 20 yılını özetliyor ve nöronlardan akla tüm seviyelerde modelli davranışın yaratılması ve evriminin kendi kendini organize etmenin dinamik süreçleri tarafından yönetildiğini savunuyor. Kitap genel okuyucu için yazılmıştır ve temel kavramları, stratejileri ve yöntemleri minimum matematikle aktarmak için basit deneysel örnekler ve resimler kullanır.[kaynak belirtilmeli ]

Kelso Viktor Jirsa ile kitabı düzenledi Koordinasyon Dinamikleri: Sorunlar ve Eğilimler (Springer, 2004). Kelso aynı zamanda "Karmaşık Sistemleri Anlamak" konulu Springer serisinin kurucu editörüdür ve çeşitli disiplinlerdeki 10 bilimsel dergi / süreli yayının Yayın Kurullarında görev yapmıştır.[kaynak belirtilmeli ]

Kelso'nun eski doktora sonrası doktoru David A. Engstrøm ile yazdığı ikinci tam uzunlukta kitabı Tamamlayıcı Doğa (MIT Press, 2006). Bu kitap, "tamamlayıcı çiftler felsefesi" dediği şeyi, koordinasyon dinamikleri bilimiyle uzlaştırmaya çalışıyor. Doğada ve bilimde her yerde karşıt çiftler bulunur (örneğin işbirliği ve rekabet, bütünleşme ve ayrışma, bireysel ve kolektif, benlik ve diğerleri, beden ve zihin, doğa ve yetiştirme, vb.). Kelso ve Engstrøm, bu çiftlerin birbirini dışlamadığını, ancak tamamlayıcı olduğunu savunuyor. Kapsamlı bir teklif sunarlar, deneysel olarak - Kelso'nun yarı kararlı koordinasyon dinamikleri teorisine dayanarak zıtlıkların nasıl uzlaştırılabileceğine dair bilimsel teori. Teorinin özü, insan beyninin aynı anda birbiriyle çelişen, birbirini dışlayan iki davranışı - entegrasyon ve ayrışma - gösterme yeteneğine sahip olmasıdır. Kelso ve Engstrøm, uzlaştırılmış tamamlayıcı çiftler için sembol olarak tilde veya dalgalı çizgiyi (~) kullanır (örn. Beden ~ zihin, doğa ~ yetiştirme). Dalgalı çizgi temel bir gerçeği ortaya çıkarır: Yaşam, zihin, toplum ve doğadaki karmaşık fenomenlerin ve sistemlerin kapsamlı bir açıklaması ve anlaşılması için hem tamamlayıcı yönlere hem de dinamiklerine ihtiyaç vardır.[22]

Yayınlar

Scott Kelso çok sayıda makale ve kitap yayınladı. Bir seçim:

  • 1973. Davranışsal ve nörolojik parametrelerin bir belirleyicisi olarak sinir sıkıştırma bloğu
  • 1982. İnsan motor davranışı: bir giriş.
  • 1982. Hareket kontrolü ve koordinasyonunun gelişimi, Jane E. Clark ile.
  • 1995. Dinamik örüntüler: beynin ve davranışın kendi kendine organizasyonu
  • 2004. Koordinasyon dinamikleri: sorunlar ve eğilimler, Viktor K. Jirsa ile birlikte
  • 2006. Tamamlayıcı doğa, David A. Engstrøm ile birlikte

Notlar ve referanslar

  1. ^ Haken – Kelso – Bunz modeli - Scholarpedia
  2. ^ HBBL Web sayfası Arşivlendi 2007-09-23 Wayback Makinesi
  3. ^ Kuzey Amerika Spor ve Fiziksel Aktivite Psikolojisi Topluluğu'ndan Seçkin Bilim Adamı Ödülü (1999), Kıdemli Bilim İnsanı ve MERIT Ödülleri dahil Ulusal Sağlık Enstitüleri (1997) ve Seçkin Mezunlar Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden Araştırma Ödülü (1990). American Psychological Association'ın seçilmiş bir üyesidir (1986), Amerikan Psikoloji Derneği (1990), American Association for the Advancement of Science (2004) ve alıcısı (2001) Docteur Honoris Causa Fransa Cumhuriyeti ve Toulouse Üniversitesi (Paul Sabatier ).
  4. ^ Gözlemci - Psikolojik Bilimler Derneği
  5. ^ Örneğin Andrew ve Alexander Fingelkurts (2004), "Karmaşıklığı basitleştirmek: beyindeki çok değişkenli ve yarı kararlılık" konusuna bakın. International Journal of Neuroscience vol. 114, s. 843–862. Kelso, J.A.S. & Tognoli, E. (2007) Tamamlayıcı bir sinirbilime doğru: Beynin yüksek kararlı koordinasyon dinamikleri. İçinde R. Kozma & L. Perlovsky (Ed.) Biliş ve Bilincin Nörodinamiği. Springer, Heidelberg, s. 39–60.
  6. ^ Kelso, J.A.S. (1973). Davranışsal ve nörolojik parametrelerin bir belirleyicisi olarak sinir sıkıştırma bloğu. (Yüksek Lisans Tezi, Wisconsin Üniversitesi, 1973). Oregon Üniversitesi: Mikroform Yayınları, BR295, 152 234. Kelso, J.A.S., Stelmach, G.E. ve Wanamaker, W.M. (1974) Sinir kompresyon bloğunun davranışsal ve nörolojik parametreleri. Motor Davranış Dergisi, 6, 179–190.
  7. ^ Polit, A. ve Bizzi, E. (1978) Maymunlarda kol hareketlerini kontrol eden işlemler. Bilim, 201, 1235–1237.
  8. ^ Kelso, J.A.S. (1977). İnsan hareketi yeniden üretiminin altında yatan motor kontrol mekanizmaları. Deneysel Psikoloji Dergisi: İnsan Algısı ve Performansı, 3, 529–543.
  9. ^ Örneğin bkz. Kelso, J.A.S., Southard, D. ve Goodman, D. (1979). İnsan uzuvları arası koordinasyonun doğası üzerine. Bilim, 203, 1029– 1031. Kelso, J.A.S. (2008). Sinerjiler: Beyin ve davranış atomları. İçinde Deneysel Tıp ve Biyolojideki Gelişmeler, Cilt 629. (D.Sternad (Ed) Motor kontrolüne multidisipliner bir yaklaşım). Springer, Heidelberg.
  10. ^ Kelso, J.A.S., Tuller, B., Bateson, E. V. ve Fowler, C.A. (1984). Konuşma sırasında çene bozulmalarını takiben işlevsel olarak spesifik ifade işbirliği: Koordinatif yapılar için kanıt. Deneysel Psikoloji Dergisi: İnsan Algısı ve Performansı, 10, 812–832.
  11. ^ Haken, H. (1977/1983). Sinerjetik: Fizik, kimya ve biyolojide denge faz geçişleri ve kendi kendine organizasyon. Berlin, Springer
  12. ^ Kelso, J.A.S. (1984). İnsan iki el koordinasyonunda faz geçişleri ve kritik davranış. Amerikan Fizyoloji Dergisi. Düzenleyici, Bütünleştirici ve Karşılaştırmalı, 15, R1000 R1004.
  13. ^ G. Schöner ve J.A. Kelso (1988), "Davranışsal ve sinir sistemlerinde dinamik model üretimi." Bilim vol. 239, s. 1513–1520; J.A.S. Kelso, vd. (1987), "Koordineli biyolojik harekette faz kilitli modlar, faz geçişleri ve bileşen osilatörleri." Physica Scripta vol. 35, s. 79–87.
  14. ^ Haken, H., Kelso, J.A. S. ve Bunz, H. (1985). İnsan eli hareketlerinde faz geçişlerinin teorik bir modeli. Biyolojik Sibernetik, 51, 347–356.
  15. ^ Son inceleme için bkz Kelso, J.A.S. (2009). Koordinasyon Dinamikleri. R.A.'da Meyers (Ed.) Encyclopedia of Complexity and System Science, Springer: Heidelberg.
  16. ^ Örneğin, JAS Kelso ve ark. (1992), "İnsan beyninde ve davranışında bir faz geçişi." Fizik Harfleri A vol. 169, s. 134–144. Jantzen, K.J., Steinberg, F.L. ve Kelso, J.A.S. (2008) Sensorimotor davranışın altında yatan büyük ölçekli sinir devrelerinin koordinasyon dinamikleri. Bilişsel Sinirbilim Dergisi
  17. ^ Not Kelso'nun C.V. 4 Şubat 2009'da erişildi.
  18. ^ Kelso, J.A.S., Fuchs, A., Holroyd, T., Lancaster, R., Cheyne, D. ve Weinberg, H. (1998) İnsan beynindeki dinamik kortikal aktivite, motor eşdeğerliği ortaya çıkarır. Doğa, 392, 814–818.
  19. ^ Fuchs, A., Jirsa, V.K. ve Kelso, J.A.S. (2000). İnsan beyin aktivitesi (MEG) ile el hareketleri arasındaki ilişki teorisi. NeuroImage, 11, 359–369. Jirsa, V. K., Fuchs, A. ve Kelso, J.A.S. (1998) Kortikal ve davranışsal dinamikleri birbirine bağlamak: Bimanual koordinasyon. Sinirsel Hesaplama, 10, 2019–2045. Kelso, J.A.S., Fuchs, A. ve Jirsa, V.K. (1999). Beyin ölçeklerinde ve davranışsal organizasyonda geçiş. I. Kavramlar ve deneyler. C. Uhl (Ed.), Nörofizyolojik Beyin İşlevlerinin Analizi. Springer-Verlag, Berlin, s. 73–89.
  20. ^ Örneğin, Oullier, O., DeGuzman, G.C., Jantzen, K.J., Lagarde, J., & Kelso, J.A.S. (2008) Sosyal koordinasyon dinamikleri: İnsan bağını ölçmek. Sosyal Sinirbilim, 3, 178–192. doi:10.1080/17470910701563392 + Tognoli, E., Lagarde, J., DeGuzman, G.C. ve Kelso, J.A.S. (2007) İnsan sosyal koordinasyonunun bir nöro belirteci olarak phi kompleksi. Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı, 104, 8190–8195 (kapaktan; ayrıca bakınız Scientific American Mind, Ağustos 2007).
  21. ^ Kelso, J.A.S., DeGuzman, G.C., Reveley, C. ve Tognoli, E. (2009). Sanal Ortak Etkileşimi (VPI): Koordinasyon dinamikleri aracılığıyla yeni davranışları keşfetmek. PLoSONE, 4 (6): e5749
  22. ^ Kelso, J.A.S. (2008). Zihni anlamak üzerine bir makale: A.S. Iberall Ders. Ekolojik Psikoloji, 20, 180–208.

Dış bağlantılar