Wetenschapsfilosofie PDF

[College 1 -- Cognitieve ontologie en mapping] **Cognitieve ontologie**: systematische indeling van onze cognitieve functies *Functie*; **Standaardiseren**: wetenschappers gebruiken andere termen voor hetzelfde cognitieve proces, of definiëren dezelfde term op verschillende manieren Bijv. werkgeh...

[College 1 -- Cognitieve ontologie en mapping] **Cognitieve ontologie**: systematische indeling van onze cognitieve functies *Functie*; **Standaardiseren**: wetenschappers gebruiken andere termen voor hetzelfde cognitieve proces, of definiëren dezelfde term op verschillende manieren Bijv. werkgeheugen - Manipuleren van informatie in het geheugen - Geheugen voor tijdelijk variërende aspecten van een taak *Waar komt onze cognitieve ontologie vandaan?* **Danziger**; cognitieve termen (en psychiatrische stoornissen) zijn geen natural kinds (bestaan onafhankelijk van onderzoek) Geillusteerd door cultureelafhankelijkheid en historiciteit We onderzoeken 'emotie' omdat het een relevante categorie is in onze cultuur/maatschappij Veel psychologische categorieën zijn 'nieuw' en dus ontwikkeld en bedacht (\~ 1910-1940 ontstaan) DSM wordt regelmatig herzien **Expliciete** **theorieen**: passen we aan als gevolg van empirisch bewijs. **Impliciete** **theorieen**: vooronderstellingen over ons onderwerp die geimpliceerd zijn in de categorieën die we gebruiken (gaan vooraf aan het onderzoek, bepalen wat we belangrijk vinden en wat we willen verklaren). - Definieren onderzoeksobjecten - Gebruiken we om onderzoeksresultaten te communiceren. Cognitieve ontologie is niet zo objectief, natuurwetenschappelijk, universeel, theorieneutraal en ahistorisch als we geneigd zijn te denken. **Mapping**: zoeken naar correspondenties tussen hersenactiviteit en cognitieve functies **Frenologie**: relateren van kenmerken van de schedel aan mentale (karakter) eigenschappen. *Aannames van mapping strategie* **One-to-one mapping:** - Aanname: elk hersengebied heeft maar 1 functie en deze functie is ook uniek; elk gebied heeft een andere functie - Werkelijkheid: niet waar wirwar aan correspondenties (many-to-many mapping) Een hersengebied (of neuronaal netwerk) correspondeert vaak met vele cognitieve functies Cognitieve functies corresponderen met meerdere hersengebieden - Bemoeilijkt interpretatie van neuro-data Reverse inference; terugredeneren (plaatje was oorzaak voor activiteit, maar niet activiteit dus plaatje gezien) - Oplossingen Cognitieve categorieën aanpassen Hersencategorieën aanpassen **Cognitieve ontologie staat vast/modularity of mind** - Aanname: er zijn meerdere, vaststaande cognitieve categorieën Modulair; cognitieve processsen kunnen opgedeeld worden in componenten die onafhankelijk van elkaar werken. Natural kinds/context-afhankelijk (Danziger: oorsprong cognitieve categorieën) - Oplossing: cognitieve categorieën aanpassen Algemener maken; benoemen van kleuren + herkenen van visuele woordvormen = integreren van zintuigelijke en motorische informatie In neurotermen gebruiken ipv folks psychology; taal + geheugen = mathematische signaaltransformatie Door middel van neurowetenschappelijke data; prediction = expectation + constraint **Modularity of brain** - Aanname: het brein bestaat uit afgebakende gebieden Blobology/Brodmann areas Neuropsychologie/lokalisatie - Geen 'blobology', maar neurale patronen/netwerken Default mode network **Directe cognitie-brein relatie** - Aanname: cognitieve functies zijn te vinden in het brein Natural kinds (Danziger denkt van niet) - De rol van taken in de psychobiologie (gedragstaken om cognitie te meten) Many-to-many mapping: niet alleen van cognitie naar brein, maar er zit nog een niveau tussen Cognitieve functies zijn onobserveerbaar en moeten geoperationaliseerd worden om ze te kunnen manipuleren/meten (meetbaar maken) Taken zijn cruciaal: definiëren het cognitieve construct Maar er zijn geen standaardregels voor operationalisatie Inconsistentie in labels en taken; oplossing = interpretivisme/conceptuele review (analyse van methodologische keuzes + (bewust zijn van) conceptuele implicaties van die keuze). *Conceptuele review* 1\. Inventaris/tabel maken van methodologische keuzes 2\. Opgraven van ingebouwde conceptuele implicaties/aannames (geschiedenis van taak bestuderen of taak vergelijken met andere taak voor zelfde cognitieve functie) 3\. Aannames kritisch analyseren + verbetersuggesties [College 2 -- Hoe komen wetenschappers aan kennis?] **Observatie**: een handeling om te zien dat iets het geval is, zonder gebruik te maken van theorieën of andere veronderstellingen. Specifiek **Theorie**: een goed onderbouwd wetenschappelijk principe dat een verklaring geeft voor een scala aan verschijnselen Kan worden gerechtvaardigd door waarnemeningen, maar kan niet rechtstreeks vastgesteld worden door een waarneming Algemeen **Rationalisme**: de rede als enige betrouwbare bron van kennis van de werkelijkheid Begin met theorie (nadenken) **Empirisme**: zintuigelijke ervaring als enige betrouwbare bron van kennis van de werkelijkheid Begin met observatie **Scepticisme**: kennis is niet mogelijk **Deductie**: conclusie volgt onvermijdelijk uit een aantal vooronderstellingen (premissen) Theorie observatie De waarheid van de premissen garandeert de waarheid van de conclusie (verificatie) Bijv. Alle zwanen zijn wit, Daisy is een zwaan, dus Daisy is wit Conclusie is gegarandeerd waar *Maar*: Hoe weten we zeker dat premissen waar zijn? Deductie kan geen nieuwe wetenschappelijke kennis genereren. **Inductie**: algemene wetten/theorie afleiden uit specifieke observaties Observatie theorie De waarheid van observaties/premissen leidt niet noodzakelijk tot waarheid van de conclusie. Bijv. Daisy is een zwaan en is wit, Danny is een zwaan en is wit, Dante is een zwaan en is wit, dus alle zwanen zijn wit. Conclusie is waarschijnlijk waar *Maar*: "Alle zwanen zijn wit", kun je niet met zekerheid bewijzen tenzij je alle zwanen hebt gezien. Inductie leidt potentieel tot kennisgroei (waardevolle informatie/confirmatie) Veel observaties zijn nodig om het betrouwbaar te maken en onder verschillende omstandigheden. **Abductie**: redeneren vanuit de data naar een theorie of hypothese die de data verklaart Bijv. Alle zwanen zijn wit, Daisy is wit, dus Daisy is een zwaan Inference to the best explanation (IBE) Beperkte set aan observaties en door een 'best guess' een conclusie trekken. Andere versie van niet-deductief redeneren Conclusie is een 'best guess' *Maar*: Hoe beslissen we welke van de rivaliserende hypothesen de 'beste' verklaring van de data geeft? (Simplicity; waarschijnlijk is de simpelste verklaring de 'beste') **Inductieprobleem** - *Hume*: gebruik van inductie kan niet rationeel gerechtvaardigd worden. Inductieve redenering is alleen geldig als we de uniformiteit van de natuur obver ruimte en tijd aannemen, en dat is geen gerechtvaardige aanname. Regelmaat voortzetten, ervan uit gaan dat iets morgen ook niet zal gebeuren omdat het vandaag ook niet heeft plaatsgevonden. - *Popper*: inductie kan helemaal niet gerechtvaardigd worden, en hoeft ook niet te worden gerechtvaardigd, omdat ze in de wetenschappelijke groei van kennis geen rol speelt. Falsificatie; je kunt het probleem omdraaien: je kunt met zekerheid bewijzen (deductie) dat een theorie onwaar is als je een tegenvoorbeeld vindt (zwarte zwaan vinden). Door falsificatie kun je tot ware uitspraken komen Vervangt inductie door falsificatie en dat is weer deductie **Falsificeerbaarheid**: een theorie is falsificeerbaar als we een observatie of experiment kunnen bedenken dat de theorie zou kunnen weerleggen. Van verificatie/confirmatie naar falsificatie van een theorie 1. **Oplossing voor het inductieprobleem** 2. **Falsificatie als doel voor de wetenschap** Popper; wetenschappers zijn helemaal niet bezig met het laten zien dat hun theorieën correct zijn. Het enige dat wetenschappers met zekerheid kunnen zeggen is dat een theorie gefalsificeerd is (of nog niet gefalsificeerd) Wetenschappers zijn kritische denkers die bezig zijn met weerleggen We kunnen nooit met zekerheid zeggen dat een theorie waar is, maar wel steeds dichter bij de waarheid komen. 3. **Demarcatiecriterium voor wetenschap en pseudowetenschap** Onderscheiden van wetenschap en pseudowetenschap (grens trekken tussen wetenschap en geen wetenschap) Een theorie is wetenschappelijk als deze kan worden gefalsificeerd Theorieën moeten op een zo kwetsbaar mogelijk manier geformuleerd worden Theorieën moeten leiden tot risicovolle voorspellingen (dingen durven uitsluiten) 4. **Mate van falsificeerbaarheid als maat voor kwaliteit van theorie** Sommige theorieën zijn makkelijker te falsificeren dan andere -- hoe specifieker de theorie, hoe makkalijker dat gaat. "Elke 'goede' wetenschappelijke theorie is een verbod: de theorie verbiedt dat bepaalde dingen gebeuren. Hoe meer de theorie verbiedt, hoe beter zij is." Als een cruciale test (om een theorie te falsificeren) succesvol verloopt, dan is er geen sprake van verificatie of confirmatie, maar van corroboratie: de theorie wordt versterkt. Ad hoc aanpassingen: aanpassing die alleen bedoeld is om de theorie te beschermen tegen falsificatie, en die verder geen gevolgen heeft die niet al toetsbaar waren binnen de oorspronkelijke theorie. In goede wetenschap is volgens Popper geen plek voor ad hoc aanpassingen, want daarmee boekt wetenschap geen vooruitgang. 5. **Wetenschap als een kritische activiteit in een open samenleving.** Logisch empirisme/Wiener Kreis Tegenwicht aan macht van religie en opkomende antisemitisme Onderscheid tussen echte kennis en dogmatiek Popper was joods: blijvend besef van onzekerheid voorkomt juist dogmatiek Wetenschap (en samenleving) moet open voor verschillen en nieuwe ideeën, en kritisch op macht en waarheden zijn. **Probleem van falsificatie: onderdeterminatie** Een theorie is ingebed in een netwerk van aannames, achtergrondkennis, geaccepteerde theorieën, etc. Om theorie aan observaties te verbinden zijn hulphypothesen nodig Voorbeeld - Theorie: makkelijk hypnotiseerbare mensen zijn goed in selectieve aandacht - Observaties: hulphypothesen nodig over wat 'hypnotiseerbaarheid' en 'selectieve aandacht' zijn, en hoe je ze kunt meten Als test faalt, kun je dit wijten aan de hulphypothese - Hoe kun je een theorie dan falsificeren? **Empirisch onderzoek** Observatie → experiment - Causaal verband onderzoeken - Manipulatie of interventie **Observatie in de empirische cyclus** Empirische cyclus start met een observatie Idee voor nieuwe onderzoeksvraag, interessant patroon Eigen ervaring in de wereld of data uit eerder onderzoek **Theorie vs. hypothese in de empirische cyclus** Ideaal: op basis van een wetenschappelijke theorie wordt een hypothese gevormd, voorafgaand aan empirisch onderzoek Realiteit psycho(bio)logie - Hypothese wordt vaak gevormd op basis van observatie - Theorievorming volgt na een aantal empirische cycli om hypothese(n) waar veel bewijs voor is te verklaren **Deductie in de empirische cyclus** Opgedeeld in meerdere stappen - **Deductie**: uit hypothese wordt een voorspelling afgeleid Om een voorspelling te kunnen maken, moeten we een onderzoeksopzet bedenken - **Toetsing**: hypothese wordt getest → data wordt verzameld en vegeleken met voorspelling Hierbij speelt statistische analyse een grote rol - **Evaluatie**: interpreteren van resultaten → hypothese wordt door het empirische bewijs ondersteund, aangepast of verworpen (of onderzoeksopzet wordt aangepast) Hypothese testen Hulphypothesen Falsificeerbaarheid - Een potentiële 'falsifier' van een theorie is elke mogelijke observatie die de theorie zou weerleggen (Dienes, p. 12) - Een theorie heeft een grotere mate van falsificeerbaarheid als de groep potentiele 'falsifiers' groter is Falsificeerbaarheid van een theorie neemt toe door 1) precisie; 2) brede toepasbaarheid [College 3 -- Wetenschap in context] *Wetenchappelijk realisme en anti-realisme* Verschil tussen metafysisch (wat bestaat er echt) en wetenschappelijk debat Realisme als **metafysische claim**: er bestaat een externe, geestonafhankelijke werkelijkheid. - Oneens: idealisme Realisme als **wetenschappelijke claim**: een correcte wetenschappelijke theorie beschrijft de wereld zoals die werkelijk is - Oneens: wetenschappelijk anti-realisme **Realisme**: opvatting dat een correcte wetenschappelijke theorie de wereld beschrijft zoals die werkelijk is. We moeten onze beste wetenschappelijke theorieën letterlijk nemen: ze leveren kennis op over zowel waarneembare als niet-waarneembare aspecten van de wereld Deze aspecten zijn allemaal even 'echt': het doet er niet toe of we theoretische entiteiten rechtstreeks kunnen observeren of niet (geen verschil in dingen die je wel of niet met het blote oog kan zien). Concluderen dat omdat een theorie goed werkt, deze ook daadwerkelijk klopt. Externe werkelijkheid bestaat, letterlijke beschrijvingen, kennis over onobserveerbare werkelijkheid. **Anti-realisme**: opvatting dat wetenschap als doel heeft theorieën te vinden die empirisch adequaat zijn (het correct voorspellen van resultaten van experimenten en observaties) Niet zeker of het ook in de buitenwereld bestaat. Als een theorie perfect empirisch adequaat is, dan is de verdere vraag of die de wereld beschrijft zoals die echt is overbodig voor anti-realisten, of zelfs een onzinnige vraag We kunnen beter agnostisch blijven over de vraag of onobserveerbare theoretische entiteiten werkelijk bestaan, het gaat uiteindelijk om de empirische adequaatheid van een theorie. Wat theorieën zeggen moeten we niet letterlijk nemen. Externe werkelijkheid bestaat, maar theorieën geven geen letterlijke beschrijvingen van de wereld zoals die is. Je kunt wel iets zeggen over de observeerbare werkelijkheid, maar niet iets over de onobserveerbare werkelijheid. **Instrumentalisme**: theorieën zijn slechts nuttig 'gereedschap' die ons voorspellingen laten doen over observeerbare verschijnselen. Voorbeeld: Baddeley's model van werkgeheugen. *Belangrijkste argumenten* **Argument voor anti-realisme: Empirisme** Empirisme: zintuiglijke ervaring als enige betrouwbare bron van kennis van de werkelijkheid; dus we kunnen geen kennis verkrijgen van het niet-observeerbare deel van de wereld Theoretische die onobserveerbare entiteiten postuleren zijn nuttig gereedschap waarmee kunnen voorspellen (instrumentalisme) **Argument tegen anti-realisme**: Onderscheid observeerbaar/onobserveerbaar Maxwell: onderscheid observeerbaar vs. niet-observeerbaar is problematisch - Tafels en stoelen vs. atomen en elektronen - Continue schaal, geen grens Anti-realisten kunnen zich dus niet beroepen op een indeling van entieiten als observeerbaar vs. niet-observeerbaar. **Argument voor realisme: No miracles** Veel theorieën die onobserveerbare entiteiten postuleren zijn empirisch succesvol/voorspellen goed het gedrag van observeerbare objecten Putnam: het zou wel heel toevallig zijn als een theorie die onobserveerbare entiteiten postuleert zulke accurate voorspellingen doet, tenzij deze echt bestaan Realism "is the only philosophy that doesn't make the success of science a miracle" (Putnam, 1975) = inference to the best explanation. **Argument tegen realisme: Pessimistische inductie** Laudan: er zijn veel voorbeelden uit de wetenschapsgeschiedenis van wetenschappelijke theorieen die empirisch succesvol waren maar later toch onwaar bleken te zijn; dus hoe weten we zo zeker dat dit niet ook het geval zal zijn voor onze huidige theorieen? Realisme wordt niet ondersteund door de wetenschapsgeschiedenis, en kan die geschiedenis ook niet verklaren; we zien namelijk dat wetenschap zowel feilbaar als herzienbaar is *Geschiedenis wetenschapsfilosofie in vogelvlucht* **Wiener Kreis**: Tegenwicht aan macht van religie en opkomende antisemitisme. Onderscheid tussen echte kennis en dogmatiek **Karl Popper**: Popper was Joods. Besef van onzekerheid voorkomt juist dogmatiek Zoeken naar falsificatie en kritisch proberen te blijven. **Thomas Kuhn**: Geschiedenis van wetenschap als achtergrond (anti-realist). Hoe werkt wetenschap echt? Historicisme; er bestaat geen externe, geestonafhankelijke werkelijkheid. **Imre Lakatos**: Introduceert concept 'onderzoeksprogramma' om ideeën Popper en Kuhn in overeenstemming te brengen. **Feyerabend**: Bekritiseert monopolie van de wetenschappelijke methode. 'Anything goes' *Kuhns historische benadering van wetenschap* Standaardbeeld van wetenschap: **Objectief**: door middel van empirische testen kunnen we twee theorieën vergelijken met neutrale observatiefeiten. **Rationeel**: we kunnen een empirisch geïnformeerd, onpartijdig oordeel vellen over welke van de twee theorieën waar is. **Cumulatief**: wetenschap ontikkelt zich lineair richgting de waarheid, en wetenschappelijke kennis bouwt op over de tijd. Wetenschap volgens Kuhn: **Normale wetenschap**: periode waarin wetenschappers binnen een bepaald paradigma werken zonder de uitgangspunten ervan serieus ter discussie te stellen ('puzzels oplossen') **Paradigma**: het geheel van overtuigingen, aannames en normen ten aanzien van wetenschappelijk onderzoek waarmee een gemeenschap van wetenschappers werkt **Wetenschappelijke revolutie**: paradigmawisseling; bestaande wetenschappelijke ideeën worden vervangen door compleet nieuwe set **Incommensurabiliteit**: de onmogelijkheid om twee paradigma's op een neutrale manier met elkaar te vergelijken - "\[The\] most fundamental aspect of the incommensurability of competing paradigms\... is that \"the proponents of competing paradigms practice their trades in different worlds." - En er is geen gemeenschappelijke taal of standaard waarmee twee paradigma's geëvalueerd kunnen worden **Theoriegeladenheid van data**: neutrale data bestaan niet; data bevatten altijd theoretische aannames - Een objectieve keuze tussen twee paradigma's op basis van 'de feiten' is daardoor onmogelijk  **Wetenschapsfilosofie**: demarcatiecriteria voor wat wetenschap mag heten **Wetenschapssociologie**: van welke historische en sociologische processen is hedendaagse kennis het resultaat *Latours sociologische benadering van wetenschap* Volgens **Latour** is wetenschap mensenwerk (anti-realist) **Geen kant-en-klare wetenschap**, maar wetenschap in actie - Wat doen wetenschapsmensen als zij wetenschap bedrijven? - In welk netwerk van conventies krijgen de resultaten die zij rapporteren betekenis? **Nieuwe werkelijkheden maken**: mensen, dingen, concepten uit de werkelijkheid in een netwerk verenigen (actor-netwerk theorie) - Verwerpt dualisme tussen kennend subject en object in de werkelijkheid dat gekend moet worden Latour wil laten zien **hoe feiten tot stand komen**: open zijn over aannames, methoden en conclusies - Menselijke interventies in bijv. Laboratoriumonderzoek worden vaak aan het oog onttrokken om het resultaat voor te stellen als iets dat direct gegenereerd is door objectief onderzoek aan de natuur - Maar de totstandkoming van wetenschappelijke feiten is (ook) een sociaal proces; en feiten worden robuust doordat wetenschappers er werk voor verrichten - "We would be in a much better situation \[\...\] if they stopped pretending that 'the others'--the climate-change deniers--are the ones engaged in politics and that you are engaged 'only in science'" (wetenschappers moeten meer open zijn). Sociaal-constructivisme: er bestaat geen externe, geestonafhankelijke werkelijkheid **Alternatieve feiten** Van Latours postmodernisme naar 'post-truth'? (Ik geloof daarom dat ik gelijk heb) Logisch dat mensen alternatieve feiten omarmen en soms gaan ze terug naar de wetenschap, maar schipperen tussen waarheden is niet waar hij voor staat (kritisch zijn op wetenschap) [College 4 -- Levels in psychobiologie] Mar's levels of analysis: hetzelfde fenomeen bekijken vanuit verschillende perspectieven *Levels hangen af van verschillende contexten* Simpelste vorm: een set items en een criterium om ze hoger of lager ten opzichte van elkaar te ordenen op basis van een bepaald aspect Verschillende niveaus; bijv andere grootte Hetzelfde niveau; bijv zelfde schaal Zijn verschillende soorten levels aan elkaar te linken? Omdat de wereld in kleinere deeltjes op te splitsen is, moeten we de wetenschappen en hun theorieën ook op die manier indelen Een bepaalde tak van de wetenschap bestudeert (slechts) 1 bepaald niveau Moeten we een keuze maken voor 1 (beste) niveau van verklaring? Levels in psychobiologie In de psychobiologie wordt er niet netjes binnen een 'level of science' gewerkt aan een bepaald 'ontological level' (er is overlap en is breder dan 1 strikt niveau van grootte) Craver; - Verschillende wetenschapsgebieden bestuderen dingen en bieden verklaringen op verschillende niveaus, maar deze overlappen vaak en lopen door elkaar heen - Theorieeën en verklaringen in de psychobiologie zijn multilevel (integratie van onderzoeksresultaten over meerdere niveaus heen) *Theorieën en verklaringen in psychobiologie zijn multilevel* **Supra-personal level**: sociaal en cultureel **Personal level**: cognitie en gedrag **Sub-personal level**: biologie **Reductionisme** Is er 1 beste niveau van verklaring in psychobiologie? Volgens reductionsime ja. Reduceren = herleiden tot of vervangen door Het geheel kan volledig worden verklaard vanuit de som van de eigenschappen en het interactieve gedrag ter delen. Ontologisch reductionisme: is de geest niet meer dan het brein? Theoretisch reductionisme: maakt hersenonderzoek de psychologie overbodig? Is reductionisme mogelijk? Bijv. Ongerustheid (anxiety); refereert in alledaags taalgebruik aan toestand van angst, spanning, vrees Concept is te gebruiken zonder biologische kennis, bijv. Wat het betekent om ongerust te zijn over je aankomende tentamen Reductionist: Ongerustheid bestaat slechts uit bepaalde gedragsreacties Of ongerustheid is niets anders dan fysiologische en chemische processen Beter begrip van biologie = ongerustheid succesvol reduceren tot specifieke biologische reacties *Problemen* **Ontologisch**: probleem van meervoudige realisatie: ieder psychologisch fenomeen kan in principe op oneindig veel verschillende manieren gerealiseerd worden (bijv. verschil in pijn in dieren en mensen). Het (biologische) concept 'cel' is niet te definieren in theoretisch natuurkundige termen **Theoretisch**: gebaseerd op een verouderd model van verklaring (herleiden van natuurwetten) Special sciences als autonome wetenschapsgebieden Bijv. theoretische natuurkunde kan geen economische crises voorspellen of uitleggen waarom neuronen langer leven dan huidcellen (hoger niveau van wetenschap is nodig) **Holisme**: het geheel is meer dan de som ter delen en moet ook als geheel worden bestudeerd Complexiteit ontstaat pas op hoger niveau **Emergentie**: het proces waarbij nieuwe eigenschappen ontstaan door de interactie tussen simpele, kleine onderdelen die deze eigenschappen niet bezitten Bijv. groep vogels die in vorm vliegen (gedrag groep als geheel is niet terug te leiden naar gedrag individu) Meest kenmerkende eigenschap van complexe systemen - Dynamisch gedrag van een complex systeem als geheel begrijpen en verklaren aan de hand van zo min mogelijk (cruciale) eigenschappen (eigenschappen van systeem als geheel) *Is reductionisme wenselijk?* Reductie postuleren is niet (noodzakelijk) een verklaring geven - Bijv. wat is hypnose = fysiologische toestand die ertoe leidt dat mensen zich op een bepaalde manier gaan gedragen - Maar probleem wordt geformuleerd als verklaring Leidt vaak tot begripsverwarring: mixen van psycho en bio vocabulaires zonder dat duidelijk is hoe levels gerelateerd zijn Doet geen recht aan multilevel verklaringen in psychobiologie Is dus een fundamentele aanname in psychobiologie, maar wellicht niet mogelijk en/of wenselijk **Multilevel verklaringen** Is er 1 beste niveau van verklaring in psychobiologie? Nee: meerdere niveaus van verklaring nodig om psycho naar bio te kunnen vertalen en andersom - Beter geschikt voor complexe fenomenen Craver: multilevel verklaringen zijn completer dan unilevel - Focus op mechanismen op verschillende sub-personal levels - Op elk niveau wordt er een ander niveau van gedrag verklaard (je kijkt op elk niveau naar iets anders) Marr: drie levels/complementaire manieren om informatieverwerkingssysteem te beschrijven - Op 3 verschillende manieren kijken naar hetzelfde fenomeen (waarom, wat, hoe) - Computionalisme (denken als symboolmanipulatie = waarom, probleem) - Algoritme (instructies voor hoe je van input naar output komt = wat, regels) - Implementatie (= hoe, fysiek) - Je maakt de vertaalslag van personal level/cognitie (1) naar sub-personal level/brein (3) door middel van algoritmen (2) *Kritiek op Marrs levels* Het computionele niveau is niet beter dan de andere niveaus, en vaak is juist onderzoek op implementatieniveau (breindata) nodig om biologische algoritmen te begrijpen. De niveaus zijn niet onafhankelijk van elkaar in biologische systemen De taxonomie is arbitrair en incompleet Uit onderzoek is gebleken dat het framework niet werkt voor het domein van vision, waarvoor Marr het ontwikkeld heeft Welk niveau van verklaring is het beste voor psychobiologie, is geen goede vraag voor psychobiologie. Multilevel verklaringen Focus op bepaald level is afhankelijk van doel Hersenen als complex systeem Wat is eigenlijk een goede verklaring? Er wordt wel verschillend over gedacht in de geschiedenis over het beste niveau van onderzoek. [HC5 -- Verklaringen in psychobiologie] *Doelen van psychobiologie* **Verklaringsdoelen**: - Verklaren - Voorspellen - Controleren *Wanneer heb je iets verklaard?* **Covering-law model (Hempel):** aantonen dat het fenomeen onder een algemene natuurwet valt. Verklaringen hebben de vorm van argumenten. 1. De conclusie moet volgen uit de premissen (deductief argument) 2. Premissen moeten allen waar zijn (dan is de conclusie ook waar) 3. De premissen moeten bestaan uit minstens 1 algemene natuurwet. Bijv. Feit: Marie's hippocampus is actief Wet: als de hippocampus actief is, herinnert iemand zich iets Conclusie: Marie herinnert zich iets *Gevolg*: verklaren en voorspellen zijn twee kanten van dezelfde medaille; structureel symmetrisch - Conclusie kan ook als feit en feit als conclusie (symmetrisch). *Tegenvoorbeelden*: kloppen met CL model, maar vinden we geen goede verklaringen - Problem of symmetry; flagpole/shadow - Problem of temporal sequence; rooster/sunrise - Problem of common cause; barometer/storm (gemeenschappelijke oorzaak met 2 effecten) - Problem of irrelevance; birth control/male pregnancy - Problem of improbable effects; syphilis/paresis **Casuality models (o.a. Salmon)**: zeggen wat het fenomeen veroorzaakt heeft. Focussen op oorzaken. Reductionistisch model *Tegenvoorbeelden* niet van toepassing; geen symmetrie, oorzaak en gevolg zijn niet om te draaien. - Casualiteit is asymmetrisch + identificeert oorzaak (op fundamenteel niveau). - Maar begrip 'causaliteit' is verdacht volgens empiristen (Hume) *Tegenvoorbeeld*: klopt niet met causality model, maar vinden we wel een goede verklaring. - Theoretische identificatie; water/H2O example **Mechanistisch model (Craver):** het mechanisme van het fenomeen beschrijven. Weten hoe iets werkt, en dat je er iets aan kan doen als het niet werkt (praktisch). *Tegenvoorbeelden* niet van toepassing Komt overeen met praktijk van (psycho)biologisch onderzoek - Verklaringen beschrijven mechanismen - Verklaringen zijn multilevel - Verklaringen integreren bevindingen van meerdere (sub)disciplines Geeft criteria voor het evalueren van verklaringen **Intermezzo** *Covering-law model en casuality models zagen natuurkunde als 'standaard' wetenschap.* - Ontdekken van algemene natuurwetten - Ontwikkelen van overkoepelende theorieën - Hierarchisch beeld van wetenschappen die onafhankelijk van elkaar werken - Intertheoretische reductie/fysieke niveau fundamenteel *Past niet goed op de 'special sciences'* - Biologische wereld is product van een lange geschiedenis (natuurlijke selectie + historische toevalligheden) - Statistische algemeenheden ipv. deterministische wetten - Verklaringen binnen biologie zijn heterogeen en combineren inzichten van verschillende disciplines/levels *Eisen aan een model van verklaring* - Tegenvoorbeelden niet van toepassing - Komt overeen met praktijk van (psycho)biologisch onderzoek - Geeft criteria voor evalueren van verklaringen *Goede verklaringen in psychobiologie (Craver)* Wordt er een constitutief causaal **mechanisme** beschreven? Gedrag van mechanisme als geheel verklaren ini termen van de activiteiten van de onderdelen ervan (componenten). **Consitutieve oorzaak**; tussen niveaus (bijv. het hart pompt bloed rond, mechanisme (onderdelen); boezems en kamers trekken samen en ontspannen in een bepaalde volgorde) = hoe onderdelen samen tot het fenomeen leiden. **Etiologische oorzaak**; binnen niveau/temporeel (bijv. virus veroorzaakt de griep; oorzaak heeft bepaald effect in de tijd) = losse oorzaken. Bijv. hoe ontstaat een actiepotentiaal in een neuron? Etiologisch; ionkanalen van het neuron veroorzaken het actiepotentiaal. Is het mechanisme **volledig** beschreven? Verklaart het **alle** **eigenschappen** van het fenomeen? - Beschrijfing van fenomeen kan foutief zijn; bjv. het bestaat niet, of er worden 2 dingen samengenomen die in werkelijkheid verschillend zijn. - Fenomeen kan ondergespecificeerd zijn; bijv. 'liefde' onderzoek in het lab vs liefde in het dagelijks leven Zijn de onderdelen **echt**? - How-possibly vs how-actually - Bijv. stabiel, robuust, fysiologisch plausibel Is de **causale** **rol** van de activiteiten duidelijk? - Causaal (zie 5 tegenvoorbeelden) - Filler terms; worden vaak gebruikt om te verhullen dat activiteit (nog) onbekend is (bijv. betrokken bij). - Kan gebruikt worden voor interventie Is het duidelijk hoe de onderdelen **samenwerken** (organisatie)? Zijn componenten en activiteiten van het mechanisme causaal **relevant**? Hoe bepaal je wat er wel en niet bij het mechanisme hoort? Niet alle delen zijn relevant voor fenomeen hoe bepaal je dat? - Causaal relevant als je ze kunt gebruiken voor **interventie/manipulatie** ('difference-making'). Bijv. LTP wordt veroorzaakt door tetanische stimulatie; je kunt een synaps versterken door deze te tetaniseren. Relevant als het uit maakt; testen door te manipuleren. Manipuleren en effecten testen door middel van **interlevel experimenten** ('mutual manipulability' criterium; beide kanten manipuleren). - Interference: bottum-up inhibitory (bijv. lesion) - Stimulation: bottum-up excitatory (bijv. motor cortex) - Activation (op niveau van fenomeen): top-down excitatory (bijv. fMRI, single-unit recording) *Verklaringen en levels* Mechanistische verklaringen zijn **multilevel** - Niet alleen oorzaken op fysieke niveau; behaviors, drives, working of bodily organs, flux of bodily molecules, swarms of ions - Focus op relevante onderdelen in een hierarchie van mechanismen - Vaak meerdere levels nodig voor goede verklaring Verklaringen integreren bevindingen van **meerdere** **(sub)disciplines** - Geen reductie van biologie tot natuurkunde - 'Mosaic unity of neuroscience'; onderzoekers werken samen om multilevel mechanistische verklaringen te bouwen. Verschillende disciplines leveren constraints voor verklaring. Robuustere verklaring als deze werkt vanuit meerdere disciplines. *Cognitieve ontologie, mapping en verklaring* - CL model: verklaren = voorspellen - Mechanistisch model: verklaren = manipuleren/controleren Wat willen we eigenlijk **verklaren**? Cognitieve ontologie staat in dienst van verklaring Craver: causale relevantie is afhankelijk van fenomeen - Fenomeen moet duidelijk zijn; consistente operationalisaties van cognitieve functies Leidt **mapping strategie** tot goede verklaringen? Geeft weinig informatie: alleen dat er een correlatie bestaat - Betekent niet dat hersenactiviteit in hippocampus causale invloed heeft op uitvoeren van geheugentaak - Vertelt niet hoe geheugen precies werkt - Betekent niet dat hippocampusactiviteit relevant is voor geheugen - Geeft geen informatie over hoe omgevingsfactoren, hormonen en andere hersengebieden gerelateerd zijn aan hippocampusactiviteit en geheugen Gebaseerd op CL model van verklaring Mapping/Kaart van de hersenen is geen doel op zich Goede verklaringen vereisen focus op causale relaties Dus: mapping strategie **leidt niet tot goede verklaringen** (volgens mechanistische criteria) + tot beperkte voorspellingen In plaats van one-to-one mapping van cognitie op brein → mechanistische kijk naar hoe meerdere componenten samenwerken → verklaren hoe fenomeen wordt veroorzaakt Een fenomeen kan op meerdere niveaus onderzocht worden → levert convergerend bewijs/extra informatie over mechanisme Maar wat is het fenomeen? Geen vaststaande cognitieve ontologie → in psychobiologie expliciet/specifiek zijn over taak waarmee fenomeen geoperationaliseerd wordt [HC6 -- Verklaren, voorspellen & modellen] **The scientific method** Galileo → innovative combination of experimentation and mathematical modelling resulting in the start of the 'modern' scientific method. Door fundamentele wetten voorspellingen doen volgens covering law model. *Doel van wetenschap* Statistisch modelleren/empirisch onderzoek om achter causale verklaringen te komen. Veronderstelling dat modellen met een hoge verklaringskracht inherent een hoge voorspellende kracht hebben. Het hypothetisch-deductieve model stelt expliciet voorspelling en verklaring gelijk. Herbert Simon maakte onderscheid tussen 'basiswetenschap' en 'toegepaste wetenschap' (Simon) een onderscheid dat vergelijkbaar is met verklaren vs voorspellen. Basiswetenschap is gericht op kennen en begrijpen. Toegepaste wetenschappen verbinden reeksen variabelen waardoor voorspellingen kunnen worden gedaan van bekende waarden van sommige variabelen met onbekende waarden en andere variabelen. *Soorten modellen* **Formeel** **model**: biedt een abstracte, wiskundige beschrijving van neurale en/of psychologische fenomenen. Hodgkin-Huxley model Rescorla-Wagner (klassieke conditionering) **Mechanistisch** **model**: legt de nadruk op het verklaren van neurale processen op een conceptueel niveau, vaak door gebruik te maken van analogieën met concepten of apparaten. Hoe werkt geheugen? **Computationeel Model**: een wiskundige representatie of algoritme dat ontworpen is om een systeem, proces of fenomeen te simuleren of te analyseren. **Conceptuele** **modellen**: abstracte representaties van ideeën of theorieen. Vaak diagrammen, schema's of verbale beschrijvingen Maslow's behoeftepiramide **Proces** **modellen**: de stappen of fasen in een proces zonder noodzakelijkerwijs de onderliggende mechanismen te specificeren. Kübler-Ross model van de rouwfasen in de psychologie **Kwalitatieve** **modellen**: beschrijven relaties en/of processen zonder noodzakelijkerwijs kwantitatieve details te geven. Ecologische modellen die voedselwebben in een ecosysteem beschrijven. Typische discussie in een paper. *Kenmerken van een goed model:* - **Competentie**: hoe goed worden onderdelen van een systeem, en/of het gedrag van het systeem afgebeeld? - **Explanatory** **Power**: in hoeverre helpt het model ons de causale processen van het gedrag te identificeren? - **Predictive** **capability**: in hoeverre is het modelijk gedrag te voorspellen waar het niet direct op getrained is? **Verklaren/begrijpen** Causale relatie, die te begrijpen is, tussen X en Y vaststellen (dus simpel model) Y = transformatie (X) **Voorspellen** Y voorspellen op basis van X y = transformatie (x) Elk model dat een voorspelling kan opleveren zijn vaak complexe Multi-parameter modellen. Verklaren en voorspellen zijn **niet hetzelfde** Je meet niet direct de constructen waar je geïnteresseerd in bent. Conceptueel niveau (X,Y) via F Meet niveau (x,y) via f **Verklaren** - F schatten door f zo goed mogelijk op F te laten lijken. - F is de onderliggende causale functie. - f wordt gebruikt om hypothesen te testen (retrospectief) **Voorspellen** - f schatten op basis van relatie tussen x en y. - f representeert de associatie tussen X en Y. - f wordt gebruikt om toekomstige y's te voorspellen. **The unreasonable effectiveness of data (2009)** Wanneer komt het conceptuele niveau overeen met het meet niveau? - Als een model dat kan verklaren ook goed voorspelt. - Meeste 'simpele' modellen zijn slecht in voorspellen. - Modellen die wel goed kunnen voorspellem worden getraind met veel data en zjin parameter rijk (rol van individuele factoren in model daardoor cognitief niet te begrijpen). **Neurale netwerken** bestaan uit vele eenheden die een niet-lineaire functie van hun invoer berekenen. Eenheden berekenen de gewichtscombinatie van invoer gevolgd door een statische niet-lineariteit. Met de toevoeging van een verborgen laag kunnen alle functies worden berekend (vanwege XOR). Een tweede verborgen laag kan de (rijkere) output van de eerste verborgen laag gebruiken. **DNN\'s** die getraind zijn in objectherkenning worden momenteel gezien als het beste model van de ventrale cortex. Mechanisch model dat ook ingaat op de vraag waarom en hoe. - Why → lokale structuren in de wereld bemonsteren en combineren voor objectherkenning. - How → convnets. Lokaal samplen van informatie, en gradueel combineren op hogere niveau's. - Insight → geen wonderen nodig om objectperceptie te begrijpen, alleen genoeg voorbeelden