Войти
J. А. Скотт Келсо (родился в 1947 г. в Дерри, Северная Ирландия ), нейробиолог и профессор сложных систем и Brain Sciences, профессор психологии, биологических и биомедицинских наук в Атлантическом университете Флориды (FAU) в Бока-Ратон, Флорида и Университете Ольстера (кампус Маги) в Дерри, штат Нью-Йорк. Ирландия.
Келсо работал над динамикой координации, наукой о координации и фундаментальными механизмами, лежащими в основе произвольных движений, и их связью с крупномасштабной координационной динамикой человеческого мозга.
Его экспериментальные исследования в конце 1970-х и начале 1980-х годов привели к модели HKB (Haken –Kelso–), математической формулировке, которая количественно описывает и предсказывает, насколько элементарно формы согласованного поведения возникают и адаптивно изменяются в результате нелинейных взаимодействий между компонентами.
Келсо родился в городе Дерри, Северная Ирландия. Он учился в Колледже Фойла (1958–1965), получая высшее образование в Университетском колледже Стрэнмиллис Белфаст с 1965 по 1969 год, а также в Университете Калгари, Альберта с 1971 по 1972 год. Он получил степень доктора философии в Университете Висконсина, Мэдисон в 1975 году.
С 1976 по 1978 год Келсо был доцентом и директор лаборатории моторного поведения в Университете Айовы. В период с 1978 по 1985 год он был старшим научным сотрудником лаборатории Хаскинса Йельского университета в Нью-Хейвене, Коннектикут и профессором психологии и биоповеденческих наук (подразделение поведенческой генетики ). в Университете Коннектикута.
В 1985 году он основал Центр сложных систем и наук о мозге в Атлантическом университете Флориды, междисциплинарный исследовательский центр, в который входят нейробиологи, прикладные математики, физики, психологи и компьютерные ученые, работающие в одном физическом корпусе. объект, работающий вместе над общими проблемами сложных биологических систем, от молекул до разумов. Келсо возглавляет группу исследователей в Лаборатории человеческого мозга и поведения Центра.
С 1985 года Келсо занимал должность выдающегося ученого Гленвуда и Марты Крич кафедрой естественных наук в Атлантическом университете Флориды, где он также профессор психологии, биологических наук и биомедицинских наук. Келсо был директором программы Национальной учебной программы NIMH по сложным системам и наукам о мозге в Атлантическом университете Флориды в период с 1987 по 2005 годы. Работая с администрацией FAU и канцелярией государственного университета, Келсо помогал установить степень доктора философии в области сложных систем и наук о мозге.
В 1995 году Келсо был одним из руководителей Летней школы сложных систем в Институте Санта-Фе. С 1995 по 1999 год он был президентом южно-Флоридского отделения Sigma Xi, Общества научных исследований. Он является членом научного совета Института Plexus, Всемирного совета институтов Эйнштейна и Консультативный совет Центра исследований интеллектуальных систем в кампусе Университета Ольстера Маги.
Келсо был приглашенным профессором во Франции, Германии, России и (в настоящее время) Ирландии. Он также много читал лекции в США и за рубежом. Он получил множество наград и наград за свои научные исследования. В 2007 году его назвали Лауреатом Пьера де Ферма.
Цель исследования Келсо - понять, как человеческие существа (и человеческий мозг - по отдельности и вместе) координировать поведение. Келсо и его исследовательская группа в настоящее время используют неинвазивные нейровизуальные методы (ЭЭГ, МЭГ, фМРТ, ПЭТ и т. д.) и статистические инструменты для сбора информации о структуре и функциях мозга во время поведения в реальном времени.
За последние 30 лет или около того, вместе с коллегами, работающими в лабораториях по всему миру, он участвовал в междисциплинарной науке под названием координационная динамика. Динамика координации - это эмпирическая и концептуальная основа, которая пытается объяснить, как модели координации формируются, сохраняются, адаптируются и изменяются. Понимание динамики координации применялось для прогнозирования поведения в различных типах систем на разных уровнях анализа.
Координационная динамика основана на концепциях синергетики и математическом аппарате динамических систем (см. теория нелинейных динамических систем и синергетика ). Но динамика координации стремится моделировать определенные свойства человеческого познания, нейрофизиологии и социальной функции, такие как ожидание, намерение, внимание, принятие решений и обучение. Основное утверждение динамики координации состоит в том, что координация нейронов в мозге и скоординированные действия людей и животных связаны благодаря общей математической или динамической структуре.
Келсо работал над метастабильностью в неврологии. Эта концепция вызвала растущий интерес среди теоретиков и компьютерных нейробиологов, поскольку она обеспечивает математическую формализацию идеи о том, что отдельные части мозга могут, с одной стороны, быть специализированными и изолированными, а с другой стороны, функционировать как единое целое. 4>
В ранних работах Келсо использовались техники нервной блокады, чтобы отключить сенсорную информацию от конечностей у людей. Его эксперименты показали, что даже без осознанного понимания положения конечностей люди могут точно перемещаться в желаемое место в космосе. Наряду с работой, проведенной Политом и Бицци над обезьянами в Массачусетском технологическом институте, исследование Келсо стало ключом к созданию теории равновесия моторного контроля, первоначально постулированной Анатолем Фельдманом. Затем, работая со своими учениками Дэвидом Гудманом и Дэном Саутхардом, он продемонстрировал - используя технику импульсных светоизлучающих диодов задолго до эпохи сложного компьютерного анализа движений - что мозг контролирует сложные, скоординированные движения верхних конечностей, используя функциональную синергию. понятие, первоначально выдвинутое российским физиологом и кибернетиком Николаем Бернштейном. Дальнейшая работа в Haskins Labs с использованием комбинации новых методов пертурбации, кинематических и внутримышечных записей обнаружила, что управление и координация сложных речевых жестов также основывается на функциональной синергии или координационных структурах. Задаваясь вопросом, как может формироваться синергия в двигательных системах, Келсо обратился от Шеррингтоновской нейрофизиологии к теориям самоорганизации, в частности к молодой междисциплинарной области синергетики, основанной Германом Хакеном. В то время преобладающим пониманием анимированного движения было то, что поведение определяется «центральной программой», заранее составленным набором инструкций, предписывающих, как должен вести себя набор биомеханических компонентов. Напротив, Келсо экспериментально показал, что поведение также может возникать самоорганизующимся образом в результате сильно нелинейных взаимодействий между многими взаимосвязанными элементами. Его эксперименты были первыми, кто продемонстрировал существование фазовых переходов - внезапных и спонтанных переходов из одного согласованного состояния в другое при непрерывном изменении параметра. Фазовые переходы являются основным механизмом самоорганизации в природе, и эксперименты Келсо, которые многократно повторялись, были первыми, в которых они были показаны в скоординированных движениях человека.
Впоследствии, Келсо и его коллеги перешли от руки к мозгу, используя большие массивы магнитометров SQUID для регистрации нейромагнитной активности мозга и функциональной магнитно-резонансной томографии для записи BOLD (в зависимости от уровня кислорода в крови) активации в областях мозга. Эта работа показала, что математические формы, наблюдаемые при скоординированном движении рук (например, фазовые переходы), также наблюдались на изображениях активности мозга. Или, как выразился Келсо, «одна и та же координационная динамика управляет мозговой деятельностью и поведением человека». Например, на основе записей и анализа активности человеческого мозга Виктор Джирса и Армин Фукс вместе с Келсо смогли вывести уравнения координации HKB на поведенческом уровне из более реалистичной анатомической и физиологической модели нижележащего нейронного субстрата
Текущая работа Келсо сосредоточена на том, применимы ли те же принципы и механизмы координационной динамики к человеческому мозгу, работающему вместе в социальных условиях. Используя большие массивы электродов, доступные в настоящее время в области электроэнцефалографии (ЭЭГ), он и его коллеги визуализировали мозг пар людей, выполняющих скоординированные движения рук. Примечательно, что команда Келсо определила сигнатуры в мозге, которые соответствуют тому, координируют ли люди вместе или действуют независимо. В другом направлении исследований Келсо и его коллеги создали новый способ понимания взаимодействия человека и машины в реальном времени, получивший название Virtual Partner Interaction (VPI). В VPI люди координируют свои действия с виртуальным партнером, поведение которого определяется компьютеризированной версией уравнений HKB, которые, как известно, управляют основными формами координации человека. VPI - это принципиальный подход к взаимодействию человека и машины, который может открыть новые пути понимания того, как люди взаимодействуют с человекоподобными машинами.
Первая полнометражная книга Келсо, Dynamic Patterns: Самоорганизация мозга и поведения (MIT Press, 1995) подводит итоги первых 20 лет его теоретической и экспериментальной работы по координации и утверждает, что создание и эволюция шаблонного поведения на всех уровнях - от нейронов до разума - регулируется динамические процессы самоорганизации. Книга написана для обычного читателя, и в ней используются простые экспериментальные примеры и иллюстрации для передачи основных концепций, стратегий и методов с минимумом математики.
Вместе с Виктором Джирсой Келсо редактировал книгу «Координационная динамика: проблемы» и тенденции (Springer, 2004). Келсо также является редактором-основателем серии Springer «Понимание сложных систем» и входил в редакционные советы 10 научных журналов / периодических изданий по различным дисциплинам.
Вторая полнометражная книга Келсо, написанная с его бывшим постдок Дэвид А. Энгстрём, «Дополнительная природа» (MIT Press, 2006). Эта книга пытается примирить то, что она называет «философией дополнительных пар», с наукой о координационной динамике. Пары противоположностей встречаются повсюду в природе и в науке (например, сотрудничество и конкуренция, интеграция и сегрегация, индивидуальное и коллективное, я и другие, тело и разум, природа и воспитание и т. Д.). Келсо и Энгстрём утверждают, что эти пары не исключают друг друга, а дополняют друг друга. Они предлагают исчерпывающую, эмпирически научную теорию того, как можно согласовать противоречия, основанную на теории метастабильной координационной динамики Келсо. Суть теории состоит в том, что человеческий мозг способен одновременно демонстрировать два явно противоречащих друг другу, взаимоисключающих поведения - интеграцию и сегрегацию. Келсо и Энгстрём используют тильду или волнистую линию (~) как символ согласованных дополнительных пар (например, тело ~ разум, природа ~ воспитание). Волнистая линия раскрывает основную истину: как взаимодополняющие аспекты, так и их динамика необходимы для исчерпывающего описания и понимания сложных явлений и систем в жизни, разуме, обществе и природе.
Скотт Келсо опубликовал множество статей и книг. Подборка:
