نحو نظرية أساسية للوعي

أصل وطبيعة التجارب الواعية – وتسمى أحياناً بالكلمة اللاتينية الكواليا - كانت لغزا بالنسبة لنا منذ العصور القديمة وحتى وقت قريب. العديد من فلاسفة الوعي، بما في ذلك المعاصرين، يعتبرون وجود الوعي تناقضًا غير مقبول مع ما يعتقدون أنه عالم من المادة والفراغ لدرجة أنهم يعلنون أنه مجرد وهم. وبعبارة أخرى، فإنهم إما ينكرون وجود الكواليا من حيث المبدأ أو يدعون أنه لا يمكن دراستها بشكل هادف من خلال العلم.

ولو كان هذا الحكم صحيحا لكان هذا المقال قصيرا جدا. ولن يكون هناك شيء تحت الخفض. لكن هناك شيء هناك..

إذا لم يكن من الممكن فهم الوعي باستخدام أدوات العلم، فكل ما نحتاجه هو توضيح السبب الذي يجعلنا أنت وأنا وكل شخص آخر تقريبًا على يقين من أن لدينا مشاعر على الإطلاق. ومع ذلك، فإن أحد الأسنان السيئة أصابني بالصمغ. إن الحجة المتطورة لإقناعي بأن ألمي وهم وهمي لن تريحني ذرة من هذا الألم. أنا لا أتعاطف مع مثل هذا التفسير المسدود للعلاقة بين الروح والجسد، لذلك ربما سأستمر.

الوعي هو كل ما تشعر به (من خلال المدخلات الحسية) ثم تجربه (من خلال الإدراك والفهم).

لحن عالق في رأسك، طعم حلوى الشوكولاتة، ألم الأسنان الممل، حب الطفل، التفكير المجرد وفهم أنه في يوم من الأيام ستنتهي كل الأحاسيس.

يقترب العلماء تدريجياً من حل اللغز الذي طالما أثار قلق الفلاسفة. ومن المتوقع أن تكون ذروة هذا البحث العلمي عبارة عن نظرية عمل منظمة للوعي. وأبرز مثال على تطبيق هذه النظرية هو الذكاء الاصطناعي الكامل (وهذا لا يستبعد إمكانية ظهور الذكاء الاصطناعي بدون نظرية للوعي، ولكن على أساس المناهج التجريبية الموجودة بالفعل في تطوير الذكاء الاصطناعي).

يقبل معظم العلماء الوعي كأمر مسلم به ويسعون جاهدين لفهم ارتباطه بالعالم الموضوعي الذي يصفه العلم. منذ ربع قرن، فرانسيس كريك والبقية علماء الأعصاب المعرفية قررت أن تضع جانبًا المناقشات الفلسفية حول الوعي (التي شغلت العلماء على الأقل منذ زمن أرسطو) وبدلاً من ذلك انطلقت للبحث عن آثاره المادية.

ما هو بالضبط الجزء سريع الاستثارة من مادة الدماغ الذي يؤدي إلى الوعي؟ ومن خلال تعلم ذلك، يمكن للعلماء أن يأملوا في الاقتراب من حل مشكلة أكثر جوهرية.
على وجه الخصوص، يبحث علماء الأعصاب عن الارتباطات العصبية للوعي (NCC) - أصغر الآليات العصبية كافية بشكل جماعي لأي تجربة إحساسية واعية معينة.

ما الذي يجب أن يحدث في الدماغ حتى تشعر بألم في الأسنان، على سبيل المثال؟ هل من المفترض أن تهتز بعض الخلايا العصبية بتردد سحري ما؟ هل نحتاج إلى تنشيط أي "خلايا عصبية خاصة بالوعي"؟ وفي أي مناطق من الدماغ يمكن أن توجد مثل هذه الخلايا؟

الارتباطات العصبية للوعي

في تعريف NKS، يعتبر شرط "الحد الأدنى" مهمًا. بعد كل شيء، يمكن اعتبار الدماغ ككل NCS - فهو يولد الأحاسيس يومًا بعد يوم. ومع ذلك، يمكن تحديد الموقع بشكل أكثر دقة. خذ على سبيل المثال الحبل الشوكي، وهو أنبوب مرن يبلغ طوله 46 سم من الأنسجة العصبية داخل العمود الفقري ويحتوي على حوالي مليار خلية عصبية. إذا تسببت الإصابة في تلف الحبل الشوكي بالكامل وصولاً إلى منطقة الرقبة، فسيصاب الضحية بالشلل في الساقين والذراعين والجذع، ولن يتمكن من التحكم في الأمعاء أو المثانة، وسيحرم من الأحاسيس الجسدية. ومع ذلك، يستمر هؤلاء المصابون بالشلل النصفي في تجربة الحياة بكل تنوعها: فهم يرون، ويسمعون، ويشمون، ويشعرون بالعواطف، ويتذكرون، وكذلك قبل أن يغير الحادث المأساوي حياتهم بشكل جذري.

أو خذ المخيخ، "الدماغ الصغير" الموجود في الجزء الخلفي من الدماغ. هذا النظام الدماغي، وهو أحد أقدم الأنظمة التطورية، يشارك في التحكم في المهارات الحركية ووضعية الجسم والمشية، كما أنه مسؤول عن التنفيذ الماهر لتسلسلات معقدة من الحركات.
العزف على البيانو، أو الكتابة على لوحة المفاتيح، أو التزلج على الجليد، أو تسلق الصخور - كل هذه الأنشطة تنطوي على المخيخ. وهي مجهزة بأشهر الخلايا العصبية التي تسمى خلايا بوركينجي، والتي لها محلاق ترفرف مثل مروحة البحر المرجانية وتأوي ديناميكيات كهربائية معقدة. ويحتوي المخيخ أيضًا على أكبر عدد من الخلايا العصبية، حوالي 69 مليار (معظمها عبارة عن خلايا سارية مخيخية على شكل نجمة) - أربع مرات أكثرمن الدماغ بأكمله مجتمعًا (تذكر أن هذه نقطة مهمة).

ماذا يحدث للوعي إذا فقد الشخص المخيخ جزئيًا نتيجة لسكتة دماغية أو تحت سكين الجراح؟

نعم، لا شيء تقريبا حاسما للوعي!

يشكو المرضى الذين يعانون من هذا الضرر من بعض المشاكل، مثل العزف على البيانو بطلاقة أقل أو الكتابة على لوحة المفاتيح، ولكن لا يفقدون أبدًا أي جانب من جوانب وعيهم بشكل كامل.

الدراسة الأكثر تفصيلاً عن تأثيرات تلف المخيخ على الوظيفة الإدراكية، تمت دراستها على نطاق واسع في سياق المتلازمة العاطفية المخيخية بعد السكتة الدماغية. ولكن حتى في هذه الحالات، بالإضافة إلى التنسيق والمشاكل المكانية (أعلاه)، فإن الانتهاكات غير الجسيمة فقط للجوانب التنفيذية للإدارة، والتي تتميز بـ المثابرةوالشرود الذهني وانخفاض طفيف في القدرة على التعلم.

لا علاقة للجهاز المخيخي الواسع بالتجارب الذاتية. لماذا؟ تحتوي شبكتها العصبية على دليل مهم - فهي موحدة ومتوازية للغاية.

إن المخيخ عبارة عن دائرة تغذية أمامية تقريبًا: حيث يغذي صف واحد من الخلايا العصبية الصف التالي، والذي يؤثر بدوره على الصف الثالث. لا توجد حلقات ردود فعل يتردد صداها ذهابًا وإيابًا داخل النشاط الكهربائي. علاوة على ذلك، ينقسم المخيخ وظيفيًا إلى مئات، إن لم يكن أكثر، من الوحدات الحسابية المستقلة. وتعمل كل منها بالتوازي، بمدخلات ومخرجات منفصلة وغير متداخلة تتحكم في الحركة أو الأنظمة الحركية أو المعرفية المختلفة. إنهم بالكاد يتفاعلون مع بعضهم البعض، بينما في حالة الوعي، فهذه خاصية أخرى لا غنى عنها.

إن الدرس المهم الذي يمكن تعلمه من تحليل الحبل الشوكي والمخيخ هو أن عبقرية الوعي لا تولد بسهولة عند أي نقطة إثارة للنسيج العصبي. هناك حاجة إلى شيء آخر. ويكمن هذا العامل الإضافي في المادة الرمادية التي تشكل القشرة الدماغية سيئة السمعة، أي سطحها الخارجي. تشير جميع الأدلة المتاحة إلى أن الأحاسيس تنطوي على ذلك القشرة المخية الحديثة الأنسجة.

يمكنك تضييق المنطقة التي يوجد بها تركيز الوعي بشكل أكبر. خذ على سبيل المثال التجارب التي تتعرض فيها العين اليمنى واليسرى لمحفزات مختلفة. تخيل أن صورة Lada Priora مرئية فقط للعين اليسرى، وصورة Tesla S مرئية فقط على يمينك. يمكننا أن نفترض أنك سترى بعض السيارات الجديدة من خلال تراكبات لادا وتيسلا فوق بعضها البعض. في الواقع، سوف ترى لادا لبضع ثوان، وبعد ذلك سوف يختفي وسيظهر تسلا - وبعد ذلك سوف تختفي وسوف تظهر لادا مرة أخرى. ستحل صورتان محل بعضهما البعض في رقصة لا نهاية لها - ويطلق العلماء على هذه المنافسة بين العينين، أو المنافسة الشبكية. يتلقى الدماغ معلومات غامضة من الخارج، ولا يستطيع أن يقرر: هل هي لادا أم تسلا؟

عندما تستلقي داخل ماسح ضوئي للدماغ، يجد العلماء نشاطًا في نطاق واسع من المناطق القشرية، والتي تسمى مجتمعة المنطقة الساخنة الخلفية. هذه هي المناطق الجدارية والقذالية والزمانية في الجزء الخلفي من الدماغ، وهي تلعب الدور الأكثر أهمية في تتبع ما نراه.

ومن المثير للاهتمام أن القشرة البصرية الأولية، التي تتلقى وتنقل المعلومات من العين، لا تعكس ما يراه الشخص. ويلاحظ أيضًا تقسيم مماثل للعمل في حالة السمع واللمس: فالقشرة السمعية والحسية الجسدية الأولية لا تساهم بشكل مباشر في محتوى التجربة السمعية والحسية الجسدية. يؤدي الإدراك الواعي (بما في ذلك صور Lada و Tesla) إلى ظهور مراحل لاحقة من المعالجة - في المنطقة الساخنة الخلفية.

اتضح أن الصور المرئية والأصوات وأحاسيس الحياة الأخرى تنشأ داخل القشرة الخلفية للدماغ. وبقدر ما يستطيع علماء الأعصاب أن يقولوا، فإن جميع التجارب الواعية تقريبًا تنشأ هناك.

عداد التوعية

بالنسبة للعمليات، على سبيل المثال، يتم وضع المرضى تحت التخدير حتى لا يتحركوا، ويحافظوا على ضغط دم مستقر، ولا يشعرون بالألم، وبالتالي لا يكون لديهم ذكريات مؤلمة. لسوء الحظ، لا يتم تحقيق ذلك دائمًا: ففي كل عام، يكون مئات المرضى تحت التخدير واعين بدرجة أو بأخرى.

وهناك فئة أخرى من المرضى الذين يعانون من تلف خطير في الدماغ نتيجة لصدمة أو عدوى أو تسمم حاد يمكن أن يعيشوا لسنوات دون القدرة على التحدث أو الرد على المكالمات. إن إثبات أنهم يختبرون الحياة مهمة صعبة للغاية.

تخيل رائد فضاء ضائعًا في الكون، يستمع إلى مركز التحكم في المهمة وهو يحاول الاتصال به. الراديو المعطل لا يبث صوته، ولهذا يعتبره العالم مفقودا. هذه هي الطريقة التقريبية التي قد يصف بها المرء الوضع اليائس الذي يعيشه المرضى الذين حرمتهم أدمغتهم المتضررة من الاتصال بالعالم ــ وهو نوع من الشكل المتطرف للحبس الانفرادي.

في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ابتكر جوليو تونوني من جامعة ويسكونسن ماديسون ومارسيلو ماسيميني طريقة تسمى انطلق والرمز البريديلتحديد ما إذا كان الشخص واعيا أم لا.

قام العلماء بتطبيق ملف من الأسلاك المغلفة على الرأس وأرسلوا صدمة (انطلق) - وهي شحنة قوية من الطاقة المغناطيسية تسببت في تيار كهربائي قصير المدى. أثارت هذه الخلايا العصبية الشريكة وتثبيطتها في المناطق المتصلة من الدائرة، وتردد صدى الموجة في جميع أنحاء القشرة الدماغية حتى توقف النشاط.

سجلت شبكة من أجهزة استشعار مخطط كهربية الدماغ المثبتة على الرأس الإشارات الكهربائية. ومع انتشار الإشارات تدريجيًا، تحولت آثارها، التي يقابل كل منها نقطة معينة تحت سطح الجمجمة، إلى فيلم.

لم تُظهر التسجيلات أي خوارزمية نموذجية، لكنها لم تكن عشوائية تمامًا أيضًا.

ومن المثير للاهتمام أنه كلما كانت إيقاعات التشغيل والإيقاف أكثر قابلية للتنبؤ بها، زاد احتمال أن يكون الدماغ فاقدًا للوعي. قام العلماء بقياس هذا الافتراض عن طريق ضغط بيانات الفيديو باستخدام خوارزمية تُستخدم لأرشفة ملفات الكمبيوتر بتنسيق ZIP. قدم الضغط تقييماً لمدى تعقيد استجابة الدماغ. أظهر المتطوعون الذين كانوا واعين "مؤشر تعقيد الاضطراب" يتراوح بين 0,31 إلى 0,70، مع انخفاض المؤشر إلى أقل من 0,31 إذا كانوا في حالة نوم عميق أو تحت التخدير.

بعد ذلك، قام الفريق باختبار تقنية Zip and Zap على 81 مريضًا كانوا إما في حالة وعي طفيف أو فاقدًا للوعي (في حالة غيبوبة). في المجموعة الأولى، التي أظهرت بعض علامات السلوك غير الانعكاسي، أظهرت الطريقة بشكل صحيح أن 36 من أصل 38 كانوا واعين. من بين المرضى الـ 43 الذين كانوا في حالة "خضروية" ولم يتمكن أقاربهم الموجودين على رأس سرير المستشفى من التواصل معهم مطلقًا، تم تصنيف 34 مريضًا على أنهم فاقدون للوعي، بينما لم يكن تسعة آخرون كذلك. استجابت أدمغتهم بشكل مشابه لأولئك الذين كانوا واعين، مما يعني أنهم كانوا واعين أيضًا ولكنهم غير قادرين على التواصل مع أسرهم.

ويهدف البحث الحالي إلى توحيد وتحسين هذه التقنية لمرضى الأعصاب، فضلا عن توسيع نطاقها لتشمل المرضى في أقسام الطب النفسي وطب الأطفال. مع مرور الوقت، سيحدد العلماء مجموعة محددة من الآليات العصبية التي تؤدي إلى التجارب.

في النهاية، نحن بحاجة إلى نظرية علمية مقنعة عن الوعي تجيب على السؤال تحت أي ظروف يتعرض أي نظام فيزيائي معين - سواء كان سلسلة معقدة من الخلايا العصبية أو ترانزستورات السيليكون - للأحاسيس. ولماذا تختلف جودة الخبرة؟ لماذا تبدو السماء الزرقاء الصافية مختلفة عن صوت الكمان الذي تم ضبطه بشكل سيء؟ هل لهذه الاختلافات في الأحاسيس أي وظيفة محددة؟ إذا كان الجواب نعم أي واحد؟ ستسمح لنا النظرية بالتنبؤ بالأنظمة التي ستكون قادرة على استشعار شيء ما. وفي غياب نظرية ذات تنبؤات قابلة للاختبار، فإن أي استنتاج حول الوعي الآلي يعتمد فقط على غريزتنا الغريزية، والتي، كما أظهر تاريخ العلم، ينبغي الاعتماد عليها بحذر.

إحدى النظريات الرئيسية للوعي هي النظرية مساحة العمل العصبية العالمية (GWT)، قدمه عالم النفس برنارد بارس وعلماء الأعصاب ستانيسلاس دين وجان بيير تشانجوكس.

في البداية، يجادلون بأنه عندما يكون الشخص على علم بشيء ما، فإن العديد من مناطق الدماغ المختلفة تصل إلى هذه المعلومات. بينما إذا تصرف الشخص دون وعي، فإن المعلومات تكون موضعية في النظام الحسي الحركي المحدد (الحسي الحركي). على سبيل المثال، عندما تكتب بسرعة، فإنك تفعل ذلك تلقائيًا. إذا سُئلت عن كيفية القيام بذلك، فلن تتمكن من الإجابة لأن وصولك إلى هذه المعلومات محدود، وهو موضعي في الدوائر العصبية التي تربط العينين بالحركات السريعة للأصابع.

إن إمكانية الوصول العالمية تولد تيارًا واحدًا فقط من الوعي، لأنه إذا كانت بعض العمليات متاحة لجميع العمليات الأخرى، فهي في متناول الجميع جميعًا - كل شيء مرتبط بكل شيء. هذه هي الطريقة التي يتم بها تنفيذ آلية قمع الصور البديلة.
تشرح هذه النظرية جيدًا جميع أنواع الاضطرابات العقلية، حيث يؤدي فشل المراكز الوظيفية الفردية، المرتبطة بأنماط النشاط العصبي (أو منطقة كاملة من الدماغ)، إلى حدوث تشوهات في التدفق العام لـ "مساحة العمل"، وبالتالي تشويه الصورة مقارنة بالحالة "الطبيعية" (للشخص السليم).

في الطريق إلى النظرية الأساسية

تنص نظرية GWT على أن الوعي ينبع من نوع خاص من معالجة المعلومات: لقد كان مألوفًا لنا منذ فجر الذكاء الاصطناعي، عندما كان لدى البرامج الخاصة إمكانية الوصول إلى مخزن بيانات صغير يمكن الوصول إليه بشكل عام. أصبحت أي معلومات مسجلة على "لوحة الإعلانات" متاحة لعدد من العمليات المساعدة - الذاكرة العاملة، واللغة، ووحدة التخطيط، والتعرف على الوجوه، والأشياء، وما إلى ذلك. ووفقًا لهذه النظرية، ينشأ الوعي عندما يتم تسجيل المعلومات الحسية الواردة على اللوحة. تنتقل إلى العديد من الأنظمة المعرفية - وتقوم بمعالجة البيانات لإعادة إنتاج الكلام أو تخزينها في الذاكرة أو أداء الإجراءات.

وبما أن المساحة المتاحة على لوحة الإعلانات هذه محدودة، فلا يمكننا الحصول إلا على كمية صغيرة من المعلومات المتاحة في أي لحظة. ويعتقد أن شبكة الخلايا العصبية التي تنقل هذه الرسائل تقع في الفصين الأمامي والجداري.

بمجرد نقل هذه البيانات النادرة (المتناثرة) إلى الشبكة وتصبح متاحة للجمهور، تصبح المعلومات واعية. أي أن الموضوع على علم به. ولم تصل الآلات الحديثة بعد إلى هذا المستوى من التعقيد المعرفي، ولكنها مسألة وقت فقط.

تنص نظرية "GWT" على أن أجهزة الكمبيوتر في المستقبل ستكون واعية

تستخدم نظرية المعلومات العامة للوعي (IIT)، التي طورها تونوني وزملاؤه، نقطة بداية مختلفة تمامًا: التجارب نفسها. كل تجربة لها خصائصها الرئيسية الخاصة. إنه جوهري، موجود فقط للذات باعتبارها "السيد"؛ إنه منظم (تبطئ سيارة أجرة صفراء بينما يجري كلب بني عبر الشارع)؛ وهي ملموسة، مختلفة عن أي تجربة واعية أخرى، مثل إطار منفصل في فيلم. علاوة على ذلك، فهي صلبة ومحددة. عندما تجلس على مقعد في الحديقة في يوم دافئ وصاف وتشاهد الأطفال يلعبون، فإن عناصر التجربة المختلفة - الريح التي تهب من خلال شعرك، فرحة الأطفال الصغار وهم يضحكون - لا يمكن فصلها عن بعضها البعض دون أن تتوقف التجربة ليكون ما هو عليه.

يفترض تونوني أن مثل هذه الخصائص - أي مستوى معين من الوعي - لها أي آلية معقدة ومزدوجة، يتم في بنيتها تشفير مجموعة من علاقات السبب والنتيجة. سوف تشعر وكأنه شيء يأتي من الداخل.

ولكن إذا كانت الآلية، مثل المخيخ، تفتقر إلى التعقيد والاتصال، فلن تكون على علم بأي شيء. وكما تقول هذه النظرية،

الوعي هو قدرة متأصلة ومشروطة مرتبطة بآليات معقدة مثل الدماغ البشري.

تستمد النظرية أيضًا من تعقيد البنية الأساسية المترابطة رقمًا واحدًا غير سالب Φ (يُنطق "fy")، والذي يحدد حجم هذا الوعي. إذا كانت F تساوي صفرًا، فإن النظام لا يكون واعيًا بذاته على الإطلاق. على العكس من ذلك، كلما زاد العدد، زادت القوة العشوائية المتأصلة في النظام وأصبح أكثر وعيًا. إن الدماغ، الذي يتميز باتصال هائل ومحدد للغاية، لديه درجة عالية جدًا من F، وهذا يعني مستوى عالٍ من الوعي. تشرح النظرية حقائق مختلفة: على سبيل المثال، لماذا لا يشارك المخيخ في الوعي، أو لماذا يعمل عداد الضغط والانطلاق فعليًا (الأرقام التي ينتجها العداد هي F بشكل تقريبي).

تتنبأ نظرية IIT بأن المحاكاة الحاسوبية الرقمية المتقدمة للدماغ البشري لا يمكن أن تكون واعية، حتى لو كان كلامها لا يمكن تمييزه عن الكلام البشري. تمامًا كما أن محاكاة قوة الجاذبية الهائلة للثقب الأسود لا تشوه استمرارية الزمكان حول الكمبيوتر باستخدام الكود، مبرمجة الوعي لن يلد أبداً حاسوباً واعياً. جوليو تونوني ومارسيلو ماسيميني، Nature 557، S8-S12 (2018)

وفقًا لـ IIT، لا يمكن حساب الوعي وحسابه: يجب أن يكون مدمجًا في بنية النظام.

تتمثل المهمة الرئيسية لعلماء الأعصاب المعاصرين في استخدام الأدوات المتطورة المتاحة لهم لدراسة الروابط التي لا نهاية لها بين الخلايا العصبية المتنوعة التي تشكل الدماغ، وذلك من أجل تحديد الآثار العصبية للوعي بشكل أكبر. ونظرًا للبنية المعقدة للجهاز العصبي المركزي، فإن هذا سيستغرق عقودًا. وأخيرًا صياغة نظرية أساسية بناءً على الأجزاء الموجودة. نظرية تشرح اللغز الرئيسي لوجودنا: كيف لعضو يزن 1,36 كجم ويشبه في تركيبه خثارة الفول أن يجسد معنى الحياة.

أحد التطبيقات الأكثر إثارة للاهتمام لهذه النظرية الجديدة، في رأيي، هو إمكانية إنشاء ذكاء اصطناعي يتمتع بالوعي، والأهم من ذلك، الأحاسيس. علاوة على ذلك، فإن النظرية الأساسية للوعي ستسمح لنا بتطوير أساليب وطرق لتحقيق تطور أسرع للقدرات المعرفية البشرية. الرجل - المستقبل.

المصدر الرئيسي

المصدر: www.habr.com