Termín neurální darwinismus se používá ve dvou různých významech. V jednom případě se jedná o teorii, podle níž lze vědomí vysvětlit darwinovským výběrem a evolucí nervových stavů. V druhém případě popisuje proces ve vývoji nervové soustavy, při němž jsou zachovány synapse, které jsou nejvíce využívány, zatímco nejméně využívaná spojení jsou zničena nebo „prořezána“, aby se vytvořily nervové dráhy.
Ačkoli se až do roku 1998 věřilo, že neurologický vývoj končí na konci dospívání, nyní existují přesvědčivé důkazy, že neurologický vývoj pokračuje po celý dospělý život.
Vzhledem k těmto důkazům lze obě užití považovat za komplementární, protože:
Neurální darwinismus v teoriích vědomí
Edelmanovi byla v roce 1972 udělena Nobelova cena za jeho práci v imunologii, která ukázala, jak se po objevení antigenu zvyšuje populace lymfocytů schopných vázat se na cizí antigen diferenciálním klonálním množením. V podstatě tím dokázal, že lidské tělo je schopno vytvářet složité adaptivní systémy v důsledku lokálních událostí se zpětnou vazbou. Edelmanův zájem o selektivní systémy se rozšířil do oblasti neurobiologie a neurofyziologie a v knize Neural Darwinism Edelman předkládá teorii nazvanou „neuronální skupinový výběr“. Ta obsahuje tři hlavní části:
Bylo naznačeno, že podobnou myšlenku již dříve navrhl Friedrich Hayek ve své knize Smyslový řád: v roce 1952, kdy vyšla jeho kniha An Inquiry into the Foundations of Theoretical Psychology (Zkoumání základů teoretické psychologie).
Mezi další přední zastánce patří Daniel Dennett a William H. Calvin.
Díky heterogenitě neuronů (Edelman ji nazývá degenerací) je možné testovat mnoho obvodů (v lidském mozku je to řádově 30 miliard neuronů s odhadem jedním kvadrilionem spojení mezi nimi) s různorodým souborem vstupů a zjistit, které skupiny neuronů reagují „vhodně“ statisticky. Vznikají tak funkční „distribuované“ (rozšířené) mozkové okruhy.
Edelman se podrobně věnuje tomu, jak vývoj mozku závisí na různých adhezních molekulách (CAM) a adhezních molekulách substrátu (SAM) na povrchu buněk, které umožňují buňkám dynamicky řídit jejich mezibuněčné vazebné vlastnosti. Tato modulace povrchu umožňuje buněčným kolektivům účinně „signalizovat“, jak se skupina shlukuje, což pomáhá řídit morfogenezi. Morfologie tedy závisí na funkci CAM a SAM. A funkce CAM a SAM závisí také na vývoji morfologie.
Edelman vyslovil teorii, že podobnými selektivními procesy se řídí také proliferace buněk, migrace buněk, buněčná smrt, distribuce neuronových trsů a větvení neuritů.
Jakmile se během raného vývoje vytvoří základní pestrá anatomická struktura mozku, je víceméně neměnná. Ale vzhledem k početnému a rozmanitému souboru dostupných obvodů budou jistě existovat funkčně ekvivalentní, i když anatomicky neizomorfní skupiny neuronů schopné reagovat na určité smyslové vstupy. To vytváří konkurenční prostředí, v němž jsou skupiny obvodů zdatné v reakcích na určité vstupy „vybírány“ prostřednictvím zvyšování synaptické účinnosti vybrané sítě. To vede ke zvýšení pravděpodobnosti, že stejná síť bude v budoucnu reagovat na podobné nebo identické signály. K tomu dochází prostřednictvím posilování synapsí mezi neurony. A tyto úpravy umožňují nervovou plasticitu podle poměrně rychlého časového harmonogramu.
Poslední část teorie se pokouší vysvětlit, jak prožíváme časoprostorovou konzistenci v interakci s podněty z prostředí. Edelman ji nazval „reentry“ a navrhuje model reentrantní signalizace, kdy disjunktní multimodální vzorkování téže podnětové události korelované v čase vede k sebeorganizující se inteligenci. Jinak řečeno, k paralelnímu vzorkování dané sady podnětů lze použít více neuronálních skupin a komunikovat mezi těmito disjunktními skupinami se vzniklou latencí.
Bylo naznačeno, že podobnou myšlenku již dříve navrhl Friedrich Hayek ve své knize Smyslový řád: (Herrmann-Pillath, 1992). Mezi další přední zastánce patří Jean-Pierre Changeux, Daniel Dennett, William H. Calvin a Linda B. Smithová.
Neurální „darwinismus“ kritizoval Francis Crick, který poukázal na absenci replikace v teorii, která je podmínkou přírodního výběru. Nedávné práce navrhly způsoby, jakými může v mozku docházet ke skutečné replikaci. Navíc přidáním hebbovského učení k neuronálním replikátorům může být síla neuronálních evolučních výpočtů ve skutečnosti větší než přirozený výběr v organismech.
Neurální darwinismus v neurovývoji
Lidský mozek po narození rychle vytváří synaptická spojení mezi neurony. Celkový počet synapsí dosahuje vrcholu přibližně v 6-8 měsících věku. V tomto okamžiku má mozek přibližně dvakrát více synapsí mezi sebou, než kolik jich bude existovat, až dítě dosáhne 10 let věku. Synapse jsou selektivně ničeny nebo „prořezávány“, přičemž nejpoužívanější synaptická spojení zůstávají a nejméně používaná jsou odstraněna. Jinými slovy se zdá, že mozek se rychle stává nadměrně propojeným, ale ponecháváme si pouze užitečná spojení. Tento jev je volně analogický Darwinovu principu „přežití nejsilnějšího“, a proto byl označen jako „nervový darwinismus“.
Tento proces umožňuje, aby se již v raném věku pod vlivem zkušeností vytvořily významné a dlouhodobé nervové dráhy.