Die oorsprong en aard van bewuste ervarings – soms genoem deur die Latynse woord kwaliteit - was vir ons 'n raaisel sedert die vroeë oudheid tot onlangs. Baie filosowe van bewussyn, insluitend modernes, beskou die bestaan van bewussyn as so 'n onaanvaarbare teenstrydigheid van wat hulle glo 'n wêreld van materie en leegheid is dat hulle dit 'n illusie verklaar. Met ander woorde, hulle ontken óf die bestaan van qualia in beginsel óf beweer dat hulle nie sinvol deur die wetenskap bestudeer kan word nie.
As hierdie oordeel waar was, sou hierdie artikel baie kort wees. En daar sou niks onder die sny wees nie. Maar daar is iets daar...
As bewussyn nie met behulp van die gereedskap van die wetenskap begryp kan word nie, is al wat nodig is om te verduidelik hoekom jy, ek en byna almal anders so seker is dat ons hoegenaamd gevoelens het. ’n Slegte tand het my egter dikbek gegee. ’n Gesofistikeerde argument om my te oortuig dat my pyn illusie is, sal my nie een jota van hierdie pyn verlig nie. Ek het geen simpatie vir so 'n doodloopstraat interpretasie van die verband tussen siel en liggaam nie, so miskien sal ek voortgaan.
Bewussyn is alles wat jy aanvoel (deur sensoriese insette) en dan ervaar (deur persepsie en begrip).
’n Melodie wat in jou kop vassit, die smaak van sjokoladenagereg, ’n vervelige tandpyn, liefde vir ’n kind, abstrakte denke en die begrip dat alle sensasies eendag tot ’n einde sal kom.
Wetenskaplikes kom geleidelik nader aan die oplossing van 'n raaisel wat filosowe lank bekommer het. En die hoogtepunt van hierdie wetenskaplike navorsing sal na verwagting 'n gestruktureerde werkende teorie van bewussyn wees. Die mees treffende voorbeeld van die toepassing van hierdie teorie is volwaardige KI (dit sluit nie die moontlikheid van die ontstaan van KI uit sonder 'n teorie van bewussyn nie, maar op grond van reeds bestaande empiriese benaderings in die ontwikkeling van KI)
Die meeste wetenskaplikes aanvaar bewussyn as 'n gegewe en streef daarna om die verband daarvan met die objektiewe wêreld wat die wetenskap beskryf, te verstaan. ’n Kwarteeu gelede, Francis Crick en die res het besluit om filosofiese besprekings oor bewussyn (wat wetenskaplikes ten minste sedert die tyd van Aristoteles bekommer het) tersyde te stel en eerder die fisiese spore daarvan te soek.
Wat presies is dit in die hoogs prikkelbare deel van die breinmateriaal wat aanleiding gee tot bewussyn? Deur dit te leer, kan wetenskaplikes hoop om nader aan die oplossing van 'n meer fundamentele probleem te kom.
Neurowetenskaplikes soek veral na neurale korrelate van bewussyn (NCC) - die kleinste neurale meganismes gesamentlik voldoende vir enige spesifieke bewuste ervaring van sensasie.
Wat moet in die brein gebeur vir jou om byvoorbeeld tandpyn te ervaar? Is sommige senuweeselle veronderstel om teen een of ander magiese frekwensie te vibreer? Moet ons enige spesiale "neurone van bewussyn" aktiveer? In watter areas van die brein kan sulke selle geleë wees?
Neurale korrelate van bewussyn
In die definisie van NKS is die “minimale” klousule belangrik. Die brein as geheel kan immers as die NKV beskou word – dag na dag wek dit sensasies op. En tog kan die ligging selfs meer presies aangewys word. Oorweeg die rugmurg, die buigsame buis van 46 sentimeter van senuweeweefsel binne die ruggraat wat ongeveer 'n miljard senuweeselle bevat. As die besering veroorsaak dat die rugmurg tot in die nekarea heeltemal beskadig word, sal die slagoffer in die bene, arms en bolyf verlam wees, geen derm- of blaasbeheer hê nie, en van liggaamlike sensasies ontneem word. Desnieteenstaande ervaar sulke parapleë steeds die lewe in al sy diversiteit: hulle sien, hoor, ruik, ervaar emosies en onthou so goed as voor die tragiese voorval hul lewens radikaal verander het.
Of neem die serebellum, die "klein brein" aan die agterkant van die brein. Hierdie breinstelsel, een van die oudstes in evolusionêre terme, is betrokke by die beheer van motoriese vaardighede, liggaamshouding en gang, en is ook verantwoordelik vir die behendige uitvoering van komplekse opeenvolgings van bewegings.
Om klavier te speel, op 'n klawerbord te tik, figuurskaats of rotsklim - al hierdie aktiwiteite behels die serebellum. Dit is toegerus met die bekendste neurone genaamd Purkinje-selle, wat ranke het wat fladder soos 'n seewaaier van koraal en hawe komplekse elektriese dinamika. Die serebellum bevat ook grootste aantal neurone, ongeveer 69 miljard (meestal is dit stervormige serebellêre mastselle) - vier keer meeras die hele brein saam (onthou, dit is 'n belangrike punt).
Wat gebeur met bewussyn as 'n persoon die serebellum gedeeltelik verloor as gevolg van 'n beroerte of onder 'n chirurg se mes?
Ja, amper niks krities vir bewussyn nie!
Pasiënte met hierdie skade kla oor 'n paar probleme, soos om minder vlot klavier te speel of op 'n klawerbord te tik, maar nooit 'n volledige verlies van enige aspek van hul bewussyn nie.
Die mees gedetailleerde studie oor die uitwerking van serebellêre skade op kognitiewe funksie, omvattend bestudeer in die konteks van . Maar selfs in hierdie gevalle, benewens koördinasie en ruimtelike probleme (hierbo), slegs nie-kritiese oortredings van die uitvoerende aspekte van bestuur, gekenmerk deur , afwesigheid en 'n effense afname in leervermoë.
Die uitgebreide serebellêre apparaat het geen verband met subjektiewe ervarings nie. Hoekom? Sy neurale netwerk bevat 'n belangrike leidraad - dit is uiters eenvormig en parallel.
Die serebellum is feitlik geheel en al 'n voorwaartse stroombaan: een ry neurone voed die volgende, wat weer die derde beïnvloed. Daar is geen terugvoerlusse wat heen en weer in die elektriese aktiwiteit resoneer nie. Boonop word die serebellum funksioneel verdeel in honderde, indien nie meer, onafhanklike berekeningsmodules. Elkeen werk in parallel, met afsonderlike en nie-oorvleuelende insette en uitsette wat beweging of verskillende motoriese of kognitiewe sisteme beheer. Hulle het skaars interaksie met mekaar, terwyl dit in die geval van bewussyn nog 'n onontbeerlike eienskap is.
Die belangrike les wat uit die ontleding van die rugmurg en serebellum geleer kan word, is dat die genie van bewussyn nie so maklik by enige punt van opwekking van die senuweeweefsel gebore word nie. Iets anders is nodig. Hierdie bykomende faktor lê in die grysstof wat die berugte serebrale korteks uitmaak - sy buitenste oppervlak. Alle beskikbare bewyse dui daarop dat sensasies betrokke is stowwe.
Jy kan die area waar die fokus van bewussyn geleë is selfs meer vernou. Neem byvoorbeeld eksperimente waarin die regter- en linkeroë aan verskillende stimuli blootgestel word. Stel jou voor dat 'n foto van 'n Lada Priora net vir jou linkeroog sigbaar is, en 'n foto van 'n Tesla S is net aan jou regterkant sigbaar. Ons kan aanneem dat jy 'n nuwe motor sal sien uit superimposisies van Lada en Tesla bo-op mekaar. Trouens, jy sal Lada vir 'n paar sekondes sien, waarna hy sal verdwyn en Tesla sal verskyn - en dan sal sy verdwyn en Lada sal weer verskyn. Twee prente sal mekaar in 'n eindelose dans vervang - wetenskaplikes noem dit verkykerkompetisie, of retinale kompetisie. Die brein ontvang dubbelsinnige inligting van buite, en dit kan nie besluit: is dit 'n Lada of 'n Tesla?
Wanneer jy in 'n breinskandeerder lê, vind wetenskaplikes aktiwiteit in 'n wye verskeidenheid kortikale areas, wat gesamentlik die posterior warm sone genoem word. Dit is die pariëtale, oksipitale en temporale streke van die agterkant van die brein, en hulle speel die belangrikste rol in die opsporing van wat ons sien.
Interessant genoeg, die primêre visuele korteks, wat inligting van die oë ontvang en oordra, weerspieël nie wat 'n persoon sien nie. 'n Soortgelyke arbeidsverdeling word ook waargeneem in die geval van gehoor en aanraking: die primêre ouditiewe en primêre somatosensoriese korteks dra nie direk by tot die inhoud van ouditiewe en somatosensoriese ervaring nie. Bewuste persepsie (insluitend beelde van Lada en Tesla) gee aanleiding tot daaropvolgende stadiums van verwerking - in die agterste warm sone.
Dit blyk dat visuele beelde, klanke en ander lewenssensasies binne die posterior korteks van die brein ontstaan. Sover neurowetenskaplikes kan sê, ontstaan byna alle bewuste ervarings daar.
Bewustheidstoonbank
Vir operasies word pasiënte byvoorbeeld onder verdowing geplaas sodat hulle nie beweeg nie, stabiele bloeddruk handhaaf, nie pyn ervaar nie en daarna nie traumatiese herinneringe het nie. Ongelukkig word dit nie altyd bereik nie: honderde pasiënte onder narkose is elke jaar in een of ander mate bewus.
Nog 'n kategorie pasiënte met ernstige breinskade as gevolg van trauma, infeksie of ernstige vergiftiging kan jare lank leef sonder om te praat of op oproepe te reageer. Om te bewys dat hulle die lewe ervaar, is 'n uiters moeilike taak.
Stel jou 'n ruimtevaarder voor wat in die heelal verlore is en luister na sendingbeheer wat hom probeer kontak. Die stukkende radio saai nie sy stem uit nie, daarom beskou die wêreld hom as vermis. Dit is ongeveer hoe ’n mens die desperate situasie van pasiënte kan beskryf wie se beskadigde brein hulle van kontak met die wêreld ontneem het – ’n soort uiterste vorm van eensame opsluiting.
In die vroeë 2000's het Giulio Tononi van die Universiteit van Wisconsin-Madison en Marcello Massimini baanbrekerswerk gedoen met 'n metode genaamd om te bepaal of 'n persoon by sy bewussyn is of nie.
Wetenskaplikes het 'n spoel van omhulde drade op die kop aangebring en 'n skok (zap) uitgestuur - 'n sterk lading magnetiese energie wat 'n korttermyn elektriese stroom veroorsaak het. Dit het vennootneuronselle in gekoppelde streke van die stroombaan opgewonde en geïnhibeer, en die golf het regdeur die serebrale korteks geresoneer totdat die aktiwiteit uitgesterf het.
'n Netwerk van kopgemonteerde elektro-enfalogramsensors het elektriese seine aangeteken. Soos die seine geleidelik versprei het, is hul spore, wat elk ooreenstem met 'n spesifieke punt onder die oppervlak van die skedel, in 'n film omskep.
Die opnames het geen tipiese algoritme getoon nie - maar hulle was ook nie heeltemal lukraak nie.
Interessant genoeg, hoe meer voorspelbaar die aan-en-af-ritmes was, hoe meer waarskynlik was dit dat die brein bewusteloos was. Die wetenskaplikes het hierdie aanname gemeet deur die videodata saam te komprimeer met behulp van 'n algoritme wat gebruik word om rekenaarlêers in zip-formaat te argiveer. Kompressie het 'n beoordeling gegee van die kompleksiteit van die brein se reaksie. Vrywilligers wat by hul bewussyn was, het 'n "versteuringskompleksiteitsindeks" van 0,31 tot 0,70 getoon, met die indeks wat onder 0,31 gedaal het as hulle in 'n toestand van diep slaap of onder narkose was.
Die span het toe zip en zap getoets op 81 pasiënte wat óf minimaal by bewussyn óf bewusteloos (komatoeus) was. In die eerste groep, wat 'n paar tekens van onreflektiewe gedrag getoon het, het die metode korrek getoon dat 36 uit 38 bewus was. Van die 43 pasiënte in 'n "groente" toestand met wie familielede aan die hoof van die hospitaalbed nooit kommunikasie kon bewerkstellig nie, is 34 as bewusteloos geklassifiseer, en nog nege nie. Hulle breine het soortgelyk gereageer as diegene wat bewus was, wat beteken dat hulle ook bewus was, maar nie in staat was om met hul familie te kommunikeer nie.
Huidige navorsing het ten doel om die tegniek vir neurologiese pasiënte te standaardiseer en te verbeter, asook om dit uit te brei na pasiënte in psigiatriese en pediatriese afdelings. Met verloop van tyd sal wetenskaplikes die spesifieke stel neurale meganismes identifiseer wat aanleiding gee tot ervarings.
Uiteindelik het ons 'n oortuigende wetenskaplike teorie van bewussyn nodig wat die vraag sal beantwoord onder watter omstandighede enige gegewe fisiese stelsel - of dit nou 'n komplekse ketting van neurone of silikontransistors is - sensasies ervaar. En hoekom is die kwaliteit van ervaring anders? Hoekom voel 'n helder blou lug anders as die klank van 'n swak gestemde viool? Het hierdie verskille in sensasies enige spesifieke funksie? Indien wel, watter een? Die teorie sal ons toelaat om te voorspel watter sisteme iets sal kan aanvoel. In die afwesigheid van 'n teorie met toetsbare voorspellings, is enige afleiding oor masjienbewustheid uitsluitlik gebaseer op ons ingewande instink, wat, soos die geskiedenis van die wetenskap getoon het, met omsigtigheid staatgemaak moet word.
Een van die hoofteorieë van bewussyn is die teorie (GWT), voorgestel deur sielkundige Bernard Baars en neurowetenskaplikes Stanislas Dean en Jean-Pierre Changeux.
Om mee te begin, redeneer hulle dat wanneer 'n persoon bewus is van iets, baie verskillende areas van die brein toegang tot hierdie inligting het. Waar 'n persoon onbewustelik optree, is die inligting gelokaliseer in die betrokke sensories-motoriese sisteem (sensories-motories). Byvoorbeeld, wanneer jy vinnig tik, doen jy dit outomaties. As jy gevra word hoe jy dit doen, sal jy nie kan antwoord nie, want jy het beperkte toegang tot hierdie inligting, wat gelokaliseer is in die neurale stroombane wat die oë verbind met die vinnige bewegings van die vingers.
Globale toeganklikheid genereer slegs een stroom van bewussyn, want as een of ander proses toeganklik is vir alle ander prosesse, dan is dit toeganklik vir almal van hulle - alles is met alles verbind. Dit is hoe die meganisme vir die onderdrukking van alternatiewe prente geïmplementeer word.
Hierdie teorie verduidelik goed alle vorme van geestesversteurings, waar mislukkings van individuele funksionele sentrums, verbind deur patrone van neurale aktiwiteit (of 'n hele area van die brein), vervormings in die algemene vloei van die "werkruimte" inbring, en sodoende verwringing die prentjie in vergelyking met die "normale" toestand (van 'n gesonde persoon) .
Op pad na 'n fundamentele teorie
GWT-teorie sê dat bewussyn spruit uit 'n spesiale tipe inligtingverwerking: dit is aan ons bekend sedert die begin van KI, toe spesiale programme toegang gehad het tot 'n klein, publiek toeganklike datawinkel. Enige inligting wat op die "bulletin board" aangeteken is, het vir 'n aantal hulpprosesse beskikbaar geword - werkgeheue, taal, beplanningsmodule, herkenning van gesigte, voorwerpe, ens. Volgens hierdie teorie ontstaan bewussyn wanneer inkomende sensoriese inligting wat op die bord opgeteken is, na baie kognitiewe sisteme oorgedra - en hulle verwerk data vir spraakreproduksie, berging in geheue of uitvoering van aksies.
Aangesien spasie op so 'n kennisgewingbord beperk is, kan ons slegs 'n klein hoeveelheid inligting op enige gegewe oomblik beskikbaar hê. Die netwerk van neurone wat hierdie boodskappe oordra, word vermoedelik in die frontale en pariëtale lobbe geleë.
Sodra hierdie skaars (verspreide) data na die netwerk oorgedra word en publiek beskikbaar word, word die inligting bewus. Dit wil sê die subjek is bewus daarvan. Moderne masjiene het nog nie hierdie vlak van kognitiewe kompleksiteit bereik nie, maar dit is net 'n kwessie van tyd.
"GWT" teorie sê dat rekenaars van die toekoms bewus sal wees
Die algemene inligtingsteorie van bewussyn (IIT), ontwikkel deur Tononi en sy medewerkers, gebruik 'n heel ander beginpunt: die ervarings self. Elke ervaring het sy eie spesiale sleutelkenmerke. Dit is immanent, bestaan slegs vir die subjek as die "meester"; dit is gestruktureerd ('n geel taxi ry stadiger terwyl 'n bruin hond oor die straat hardloop); en dit is konkreet - anders as enige ander bewuste ervaring, soos 'n aparte raam in 'n fliek. Boonop is dit solied en gedefinieerd. Wanneer jy op 'n warm, helder dag op 'n parkbank sit en kyk hoe kinders speel, kan die verskillende elemente van die ervaring – die wind wat deur jou hare waai, die vreugde van die kleintjies wat lag – nie van mekaar geskei word sonder dat die ervaring ophou nie. om te wees wat dit is.
Tononi postuleer dat sulke eienskappe – dit wil sê ’n sekere vlak van bewustheid – enige komplekse en gekoppelde meganisme het, in die struktuur waarvan ’n stel oorsaak-en-gevolg verhoudings geïnkripteer is. Dit sal voel soos iets wat van binne af kom.
Maar as die meganisme, soos die serebellum, nie kompleksiteit en konnektiwiteit het nie, sal dit van niks bewus wees nie. Soos hierdie teorie lui,
bewussyn is 'n inherente, toevallige vermoë wat verband hou met komplekse meganismes soos die menslike brein.
Die teorie spruit ook uit die kompleksiteit van die onderliggende, onderling gekoppelde struktuur 'n enkele nie-negatiewe getal Φ (uitgespreek "fy"), wat hierdie bewustheid kwantifiseer. As F nul is, is die stelsel glad nie bewus van homself nie. Omgekeerd, hoe groter die getal, hoe groter is die inherente ewekansige krag wat die stelsel het en hoe meer bewus is dit. Die brein, wat gekenmerk word deur enorme en hoogs spesifieke konnektiwiteit, het 'n baie hoë F, en dit impliseer 'n hoë vlak van bewustheid. Die teorie verduidelik verskeie feite: byvoorbeeld hoekom die serebellum nie by bewussyn betrokke is nie of hoekom die zip- en zap-teller werklik werk (die getalle wat deur die teller geproduseer word, is F in 'n rowwe benadering).
Die IIT-teorie voorspel dat 'n gevorderde digitale rekenaarsimulasie van die menslike brein nie bewus kan wees nie - selfs al is die spraak daarvan nie onderskeibaar van menslike spraak nie. Net soos die simulasie van die massiewe gravitasietrek van 'n swart gat nie die ruimte-tyd kontinuum rondom die rekenaar verdraai deur die kode te gebruik nie, geprogrammeer bewussyn sal nooit geboorte gee aan 'n bewuste rekenaar nie. Giulio Tononi en Marcello Massimini, Nature 557, S8-S12 (2018)
Volgens IIT kan bewussyn nie bereken en bereken word nie: dit moet in die struktuur van die sisteem ingebou word.
Die hooftaak van moderne neurowetenskaplikes is om die toenemend gesofistikeerde gereedskap tot hul beskikking te gebruik om die eindelose verbindings van diverse neurone wat die brein vorm te bestudeer, om die neurale spore van bewussyn verder te omlyn. Gegewe die ingewikkelde struktuur van die sentrale senuweestelsel, sal dit dekades neem. En formuleer ten slotte 'n basiese teorie gebaseer op bestaande fragmente. 'n Teorie wat die hoofraaisel van ons bestaan sal verduidelik: hoe 'n orgaan wat 1,36 kg weeg en in samestelling soortgelyk is aan boontjiemelk, die sin van lewe beliggaam.
Een van die interessantste toepassings van hierdie nuwe teorie, na my mening, is die moontlikheid om KI te skep wat bewussyn en, bowenal, sensasies het. Boonop sal die fundamentele teorie van bewussyn ons in staat stel om metodes en maniere te ontwikkel om 'n vinniger evolusie van menslike kognitiewe vermoëns te implementeer. Man - die toekoms.
Bron: will.com