Паходжанне і прырода свядомых перажыванняў - часам іх называюць лацінскім словам якасці - былі для нас загадкай з самай ранняй антычнасці аж да нядаўняга часу. Многія філосафы свядомасці і ў тым ліку сучасныя, лічаць існаванне свядомасці настолькі недапушчальнай супярэчнасцю таму, што, на іх думку, ёсць свет з матэрыі і пустаты, што аб'яўляюць яго ілюзіяй. Іншымі словамі, яны або адмаўляюць існаванне qualia у прынцыпе, або заяўляюць, што іх немагчыма асэнсавана вывучыць з дапамогай навукі.
Калі б гэтае меркаваньне было праўдзівым — гэта артыкул быў бы вельмі кароткі. І пад катом нічога б не было. Але там сёе-тое ёсць…
Калі прытомнасць немагчыма асэнсаваць з дапамогай інструментаў навукі, спатрэбілася б толькі растлумачыць, чаму вы, я і амаль усе астатнія так упэўнены ў тым, што ў нас наогул ёсць пачуцці. Аднак хворы зуб выклікаў у мяне флюс. Выдасканалены довад з мэтай пераканаць у тым, што мой боль ілюзорны, ні на ёту не пазбавіць мяне ад гэтых пакут. Я не маю сімпатыі да такога тупіковага тлумачэння сувязі паміж душой і целам, таму, мабыць, працягну.
Свядомасць - гэта ўсё, што ты адчуваеш (на аснове інфармацыі ад сэнсарных органаў пачуццяў), і затым перажываеш (за кошт успрымання і асэнсавання).
Захрасла ў галаве мелодыя, густ шакаладнага дэсерту, які свідруе зубны боль, каханне да дзіцяці, абстрактнае мысленне і разуменне таго, што аднойчы ўсім адчуванням прыйдзе канец.
Навукоўцы пакрысе набліжаюцца да разгадкі таямніцы, якая доўгі час хвалявала філосафаў. І кульмінацыяй гэтых навуковых пошукаў чакаецца - структураваная працоўная тэорыя свядомасці. Самы яркі прыклад прымянення гэтай тэорыі - паўнавартасны ІІ (гэта не выключае магчымасць з'яўлення ІІ без тэорыі свядомасці, а на аснове ўжо існуючых эмпірычных падыходаў у распрацоўцы ІІ)
Большасць навукоўцаў прымаюць прытомнасць як дадзенасць і імкнуцца зразумець яго сувязь з аб'ектыўным светам, які апісвае навука. Чвэрць стагоддзя таму Фрэнсіс Крык і астатнія вырашылі адкласці ў бок філасофскія дыскусіі аб свядомасці (якія хвалявалі навуковых мужоў як мінімум з часоў Арыстоцеля) і замест гэтага пусціцца ў пошукі ягоных фізічных слядоў.
Што менавіта ў надзвычай узбудлівай частцы мазгавога рэчыва спараджае прытомнасць? Даведаўшыся гэта, навукоўцы могуць спадзявацца наблізіцца да рашэння больш фундаментальнай праблемы.
У прыватнасці, нейробиологи шукаюць нейронавыя карэляты свядомасці (НКС) найменшыя нейронавыя механізмы, у сукупнасці дастатковыя для якога-небудзь канкрэтнага ўсвядомленага досведу ў адчуваннях.
Што павінна адбывацца ў мозгу, каб вы адчувалі зубны боль, напрыклад? Нейкія нервовыя клеткі павінны вібраваць з нейкай магічнай частатой? Ці трэба актываваць нейкія асаблівыя "нейроны свядомасці"? У якіх зонах мозга такія клеткі маглі б размяшчацца?
Нейронныя карэляты свядомасці
У вызначэнні НКС важная агаворка "мінімальны". Бо мозг як адзінае цэлае можна лічыць НКС - дзень пры дні ён спараджае адчуванні. І ўсё ж месцазнаходжанне можна пазначыць яшчэ дакладней. Возьмем спінны мозг - 46-сантыметровую гнуткую трубку нервовай тканіны ўнутры хрыбетніка, якая змяшчае каля мільярда нервовых клетак. Калі ў выніку траўмы спінны мозг цалкам пашкоджаны аж да шыйнай зоны, у пацярпелага паралізуе ногі, рукі і тулава, ён не зможа кантраляваць кішачнік і мачавая бурбалка і будзе пазбаўлены цялесных адчуванняў. Тым не менш такія паралітыкі працягваюць спазнаваць жыццё ва ўсёй яго разнастайнасці: яны бачаць, чуюць, нюхаюць, выпрабоўваюць эмоцыі і памятаюць гэтак жа добра, як і да таго, як трагічнае здарэнне ў корані змяніла іх жыццё.
Або ўзяць мазжачок - «маленькі мозг» у задняй частцы мозгу. Гэтая мазгавая сістэма, адна з найстаражытных у эвалюцыйным сэнсе, удзельнічае ў кантролі за маторыкай, становішчам цела і хадой, а таксама адказвае за спрытнае выкананне складаных паслядоўнасцяў рухаў.
Гульня на піяніна, друк на клавіятуры, фігурнае катанне або скалалажанне - ва ўсіх гэтых занятках задзейнічаны мазжачок. Ён аснашчаны самымі знакамітымі нейронамі пад назвай клеткі Пуркінье, якія маюць вусікі, якія раздзімаюцца, як карал марскі веер, і ўтойваюць у сабе складаную электрычную дынаміку. А яшчэ мазжачок змяшчае найбольшая колькасць нейронаў, каля 69 мільярдаў (у асноўным гэта - мозачкавыя лабрацыты ў форме зорак) - у чатыры разы больш, чым увесь мозг разам узяты (запомніце - гэта важны момант).
Што адбываецца са свядомасцю, калі чалавек у выніку інсульту ці пад нажом хірурга часткова пазбаўляецца мозачка?
Ды амаль нічога крытычнага для прытомнасці!
Пацыенты з такім пашкоджаннем скардзяцца на некалькі праблем, тыпу менш беглай гульні на піяніна ці менш спрытнага друкавання на клавіятуры, - але ніколі на поўную страту якога-небудзь з аспектаў сваёй свядомасці.
Найбольш дэталёвае даследаванне аб уплыве пашкоджанняў мозачка на кагнітыўныя функцыі, шырока вывучана ў кантэксце . Але нават у гэтых выпадках, акрамя каардынацыйна-прасторавых праблем (вышэй), устаноўлены толькі некрытычныя парушэнні выканаўчых аспектаў кіравання, якія характарызуюцца. , безуважлівасцю і малаважным зніжэннем здольнасці да навучання.
Шырокі мозачкавы апарат не мае дачынення да суб'ектыўных перажыванняў. Чаму? Важную падказку змяшчае яго нейронавая сетка - яна выключна аднастайная і паралельная.
Мазжачок - гэта практычна цалкам ланцуг прамога распаўсюджвання: адзін шэраг нейронаў сілкуе наступны, які, у сваю чаргу, уплывае на трэці. У ім няма завес зваротнай сувязі, якія ўзад-наперад рэзаніравалі б у рамках электрычнай актыўнасці. Больш за тое, мазжачок функцыянальна дзеліцца на сотні, калі не больш, незалежных вылічальных модуляў. Кожны з іх працуе паралельна, з адасобленымі і не накладваюцца сябар на сябра ўваходам-выхадам, якія кантралююць рухі ці розныя маторныя ці кагнітыўныя сістэмы. Яны амаль не ўзаемадзейнічаюць адзін з адным, тады як у выпадку прытомнасці - гэта яшчэ адна абавязковая характарыстыка.
Важны ўрок, які можна вынесці з аналізу спіннога мозгу і мозачка, складаецца ў тым, што геній свядомасці не нараджаецца так папросту ў любым месцы ўзбуджэння нервовай тканіны. Неабходна яшчэ сёе-тое. Гэты дадатковы фактар крыецца ў шэрым рэчыве, якое складае праславутую кару галаўнога мозгу - яго знешнюю паверхню. Усе наяўныя дадзеныя паказваюць на тое, што ў спараджэнні адчуванняў удзельнічаюць тканіны.
Можна звузіць вобласць размяшчэння агменю прытомнасці яшчэ больш. Возьмем, да прыкладу, эксперыменты, у якіх правае і левае вока падвяргаюць уздзеянню розных раздражняльнікаў. Уявіце, што фатаграфія «Лады Прыёры» бачная толькі вашаму леваму воку, а здымак «Тэслы S» – толькі праваму. Можна выказаць здагадку, што вы ўбачыце нейкі новы аўтамабіль з накладанняў Лады і Теслы сябар на сябра. На самой жа справе на працягу некалькіх секунд вы будзеце бачыць Ладу, пасля чаго ён знікне і з'явіцца Тэсла - а затым яна знікне, і зноў з'явіцца Лада. Дзве карцінкі будуць у бясконцым танцы змяняць адзін аднаго - навукоўцы называюць гэта бінакулярным спаборніцтвам, або саперніцтвам сятчатак. У мозг паступае неадназначная інфармацыя звонку, і ён не можа вызначыцца: Лада гэта ці Тэсла?
Калі пры гэтым вы ляжыце ўнутры тамографа, які рэгіструе мазгавую дзейнасць, навукоўцы канстатуюць актыўнасць у шырокім дыяпазоне картыкальных зон, сумесна названых «задняй гарачай зонай» (posterior hot zone). Гэта цемянныя, патылічныя і скроневыя вобласці задняй часткі кары мозгу, і яны гуляюць самую важную ролю ў удасканаленьні таго, што мы бачым.
Цікава, што першасная глядзельная кара, якая атрымлівае і перадае інфармацыю, якая паступае ад вачэй, не адлюстроўвае таго, што бачыць чалавек. Падобны падзел працы, назіраецца таксама і ў выпадку слыху і дотыку: першасная слыхавая і першасная соматосенсорная кара не ўносяць непасрэднага фундуша ў змест слыхавога і соматосенсорного досведу. Свядомае ўспрыманне (уключаючы выявы Лады і Теслы) спараджаюць наступныя стадыі апрацоўкі - у задняй гарачай зоне.
Выходзіць, што глядзельныя выявы, гукі і іншыя жыццёвыя адчуванні зараджаюцца ў межах задняй кары галаўнога мозгу. Наколькі нейробиологи могуць судзіць, амаль усе ўсвядомленыя перажыванні бяруць свой пачатак менавіта тамака.
Лічыльнік усвядомленасці
Для аперацый, да прыкладу, хворых падвяргаюць наркозу, каб яны не рухаліся, захоўвалі стабільны крывяны ціск, не адчувалі болі, а пасля не мелі траўматычных успамінаў. На жаль, гэта ўдаецца дасягнуць не заўсёды: штогод сотні пацыентаў пад дзеяннем анестэзіі знаходзяцца ў той ці іншай ступені ў прытомнасці.
Іншая катэгорыя хворых з сур'ёзным пашкоджаннем мозгу ў выніку траўмы, інфекцый ці найцяжэйшага атручвання можа гадамі існаваць, не маючы магчымасці размаўляць ці рэагаваць на звароты. Даказаць, што яны адчуваюць жыццё, - вельмі цяжкая задача.
Уявіце сабе згубленага ў сусвеце касманаўта, які слухае спробаў цэнтра кіравання палётамі звязацца з ім. Радыё, якое выйшла са строю, не транслюе яго голас, з-за чаго свет лічыць яго зніклым без вестак. Прыкладна так можна апісаць бязвыхадную сітуацыю хворых, чый пашкоджаны мозг пазбавіў іх кантакту са светам, - свайго роду крайняя форма адзіночнага зняволення.
У пачатку 2000-х гадоў Джуліо Таноні з Вісконсінскага ўніверсітэта ў Мадысоне і Марчэла Масіміні, упершыню ўжылі метад пад назвай , Каб вызначыць, у свядомасці чалавек ці не.
Навукоўцы прыкладвалі да галавы шпульку з правадамі ў абалонцы і пасылалі ўдар токам (zap) – моцны зарад магнітнай энергіі, які выклікаў кароткачасовы электрычны ток. Гэта ўзбуджае і тармазіла партнёрскія клеткі нейронаў у звязаных абласцях ланцуга, і хваля рэзанавала па кары мозгу да таго часу, пакуль актыўнасць не згасала.
Сетка замацаваных на галаве датчыкаў электраэнцэфалаграмы запісвала электрычныя сігналы. Па меры паступовага распаўсюджвання сігналаў іх сляды, кожны з якіх адпавядаў вызначанай кропцы пад паверхняй чэрапа, ператвараліся ў фільм.
Запісы не дэманстравалі нейкі тыповы алгарытм – але і не былі зусім выпадковымі.
Цікава, што чым больш прадказальнымі былі якія ўспыхваюць і якія дагасаюць рытмы, тым больш высокая была дзель верагоднасці таго, што мозг быў у несвядомым стане. Навукоўцы замералі гэтую здагадку, сціснуўшы дадзеныя відэароліка з дапамогай алгарытму, якім архівуюць кампутарныя файлы ў ZIP-фармаце. Сціск падало адзнаку складанасці рэакцыі мозгу. Добраахвотнікі, якія знаходзіліся ў свядомасці, прадэманстравалі «паказчык складанасці пертурбацый» ад 0,31 да 0,70, прычым індэкс падаў ніжэй за 0,31, калі яны былі ў стане глыбокага сну або пад наркозам.
Затым каманда выпрабавала zip and zap на 81 пацыенце, якія былі ў мінімальнай свядомасці або шалёныя (у коме). У першай групе, якая дэманстравала некаторыя прыкметы нерэфлексіўных паводзін, метад карэктна паказаў, што 36 з 38 знаходзяцца ў прытомнасці. З 43 хворых у «агароднінным» стане, з якімі сваякі ў падгалоўя бальнічнай койкі ні разу не змаглі ўсталяваць камунікацыю, 34 былі аднесены да катэгорыі несвядомых, а яшчэ дзевяць - не. Іх мозг рэагаваў аналагічна тым, хто быў у прытомнасці, што азначала, што яны таксама былі ў прытомнасці, але пры гэтым не ў стане мець зносіны з роднымі.
Бягучыя даследаванні ставяць за мэту стандартызаваць і ўдасканаліць методыку для неўралагічных хворых, а таксама распаўсюдзіць яе на пацыентаў псіхіятрычных і педыятрычных аддзяленняў. З часам навукоўцы выявяць пэўны набор нервовых механізмаў, якія спараджаюць перажыванні.
Па вялікім рахунку нам патрэбна пераканаўчая навуковая тэорыя свядомасці, якая адкажа на пытанне, пры якіх умовах тая ці іншая фізічная сістэма - няхай гэта будзе складаны ланцуг нейронаў або крамянёвых транзістараў - адчувае адчуванні. І чаму якасць перажыванняў адрозніваецца? Чаму чыстае сіняе неба адчуваецца інакш, чым скрыгат дрэнна настроенай скрыпкі? Ці ёсць у гэтых адрозненняў у адчуваннях нейкая вызначаная функцыя? Калі так, то якая? Тэорыя дазволіць прадбачыць, якія сістэмы будуць здольныя штосьці адчуваць. У адсутнасць тэорыі з якія паддаюцца праверцы прагнозамі любая выснова на тэму свядомасці машын засноўваецца выключна на нашым унутраным нюху, на якое, як паказала гісторыя навукі, належыць варта з асцярожнасцю.
Адна з асноўных тэорый свядомасці - гэта тэорыя (GWT), вылучаная псіхолагам Бернардам Баарсам і нейробиологами Станісласам Дэанам і Жан-П'ерам Шанжэ.
Для пачатку яны сцвярджаюць, што, калі чалавек штосьці ўсведамляе, доступ да гэтай інфармацыі атрымліваюць мноства розных абласцей мозгу. Тады як калі чалавек дзейнічае неўсвядомлена, інфармацыя лакалізуецца ў канкрэтнай задзейнічанай пачуццёва-рухальнай сістэме (сэнсарна-маторнай). Напрыклад, калі вы хутка друкуеце, вы робіце гэта на аўтамаце. Калі вас спытаць, як вы гэта робіце, вы не здолееце адказаць, паколькі маеце абмежаваны доступ да гэтай інфармацыі, што лакалізуецца ў нервовых ланцугах, якія злучаюць вочы з хуткімі рухамі пальцаў.
Глабальная даступнасць спараджае толькі адзін струмень прытомнасці, бо калі нейкі працэс даступны ўсім астатнім працэсам, то ён даступны ім усім - усё злучана са ўсім. Так ажыццяўляецца механізм падаўлення альтэрнатыўных карцін.
Падобная тэорыя добра тлумачыць усякія парушэнні псіхікі, дзе збоі асобных функцыянальных цэнтраў, злучаныя патэрнамі нейронавай актыўнасці (ці цэлай вобласці мозгу), уносяць скажэнні ў агульны струмень «працоўнай прасторы», тым самым скажаючы малюначак у параўнанні з «нармальным» станам (здаровага чалавека) .
На шляху да фундаментальнай тэорыі
Тэорыя "GWT" сцвярджае, што свядомасць вынікае з асаблівага тыпу перапрацоўкі інфармацыі: ён знаёмы нам з часоў зараджэння ІІ, калі спецыяльныя праграмы мелі доступ да маленькага агульнадаступнага сховішча дадзеных. Любыя звесткі, запісаныя на "дошку аб'яў", станавіліся даступнымі для цэлага шэрагу дапаможных працэсаў - аператыўная памяць, мова, модуль планавання, распазнанне асоб, аб'ектаў і т. д. Паводле гэтай тэорыі, прытомнасць узнікае, калі запісаная на дошку ўваходная сэнсарная інфармацыя перадаецца у мноства кагнітыўных сістэм - а яны перапрацоўваюць дадзеныя для маўленчага прайгравання, захоўванні ў памяці або здзяйсненні дзеянняў.
Паколькі месца на такой дошцы аб'яваў абмежавана, у кожны пэўны момант мы можам размяшчаць толькі нязначным аб'ёмам інфармацыі. Сетка нейронаў, якія перадаюць гэтыя паведамленні, як мяркуецца, размяшчаецца ў лобнай і цемянной долях.
Як толькі гэтыя бедныя (разрозненыя) дадзеныя перадаюцца на сетку і становяцца агульнадаступнымі, інфармацыя становіцца ўсвядомленай. Гэта значыць суб'ект яе ўсведамляе. Сучасныя машыны пакуль не дайшлі да падобнага ўзроўню кагнітыўнай складанасці, але гэта толькі пытанне часу.
Тэорыя "GWT" сцвярджае, што кампутары будучыні будуць свядомымі
Агульная інфармацыйная тэорыя свядомасці (IIT), распрацаваная Тононі і яго паплечнікамі, выкарыстоўвае зусім іншую адпраўную кропку – самі перажыванні. У кожнага перажыванні ёсць свае асаблівыя ключавыя характарыстыкі. Яно іманентнае, існуе толькі для суб'екта як «гаспадара»; яно структуравана (жоўтае таксі тармозіць, пакуль карычневы сабака перабягае вуліцу); і яно канкрэтна - адрозніваецца ад любога іншага свядомага перажывання, як асобны кадр у кіно. Акрамя таго, яно суцэльнае і вызначанае. Калі цёплым ясным днём вы сядзіце ў парку на лаўцы і назіраеце за гульнёй дзяцей, розныя элементы досведу - раздзімае валасы вецер, адчуванне радасці ад смеху малых - нельга аддзяліць адзін ад аднаго без таго, каб перажыванне не перастала быць тым, чым яно ёсць.
Тононі пастулюе, што такія ўласцівасці - гэта значыць і нейкі ўзровень усвядомленасці - мае любы складаны і спалучаны механізм, у структуры якога зашыфраваны набор прычынна-следчых сувязяў. Гэта будзе адчувацца як нешта, што ідзе знутры.
А вось калі, падобна мозачку, механізму бракуе складанасці і спалучанасці, ён не будзе ўсведамляць нічога. Як абвяшчае гэтая тэорыя,
свядомасць - неад'емная выпадковая здольнасць, звязаная з такімі складанымі механізмамі, як чалавечы мозг.
Тэорыя таксама выводзіць са складанасці ляжалай у аснове ўзаемаўвязанай структуры адзіны неадмоўны лік Φ (pronounced “fy”), які колькасна выяўляе гэтую ўсвядомленасць. Калі Ф роўна нулю, сістэма сябе наогул не ўсведамляе. І наадварот, чым большы лік, тым большай неад'емнай выпадковай сілай валодае сістэма і тым больш яна свядомая. У мозгу, якому ўласцівая каласальная і высокаспецыфічная складнасць, вельмі высокі Ф, і гэта мяркуе высокі ўзровень усвядомленасці. Тэорыя тлумачыць розныя факты: напрыклад, чаму мазжачок не задзейнічаны ў свядомасці ці чаму zip and zap лічыльнік рэальна працуе (выдаваныя лічыльнікам лічбы - гэта Ф у грубіянскім набліжэнні).
Тэорыя "IIT" прагназуе, што прасунутая сімуляцыя чалавечага мозгу на базе лічбавага кампутара не можа быць свядомай – нават калі яе гаворка немагчыма адрозніць ад чалавечай. Падобна таму, як сімуляцыя маштабнага гравітацыйнага прыцягнення чорнай дзюры не дэфармуе прасторава-часавы кантынуум вакол ужывальнага код кампутара, праграмаванае прытомнасць ніколі не спародзіць свядомы кампутар. Джуліо Таноні і Марчэла Масіміні, часопіс «Nature» 557, S8-S12 (2018)
Паводле IIT – свядомасць нельга пралічыць і вылічыць: яно павінна быць убудавана ў структуру сістэмы.
Галоўная задача сучасных нейробиологов выкарыстоўваць наяўныя ў іх распараджэнні ўсё больш дасканалыя прылады ў вывучэнні бязмежных злучэнняў разнастайных нейронаў, якія ўтвараюць мозг, для далейшага акрэслівання нейронавых слядоў свядомасці. З улікам блытанай прылады ЦНС на гэта сыдуць дзесяцігоддзі. І нарэшце сфармуляваць асноўную тэорыю на базе фрагментаў наяўных. Тэорыю, якая растлумачыць галоўную галаваломку нашага існавання: як орган, які важыць 1,36 кг і па складзе нагадвае соевы тварог, увасабляе ў сабе пачуццё жыцця.
Адна з самых цікавых ужыванняў гэтай новай тэорыі, на мой погляд - гэта магчымасць стварэння ІІ, які валодае свядомасцю і самае важнае - адчуваннямі. Больш за тое, фундаментальная тэорыя свядомасці дазволіць распрацаваць метады і шляхі рэалізацыі хутчэйшай эвалюцыі кагнітыўных здольнасцяў чалавека. Чалавека - будучыні.
Крыніца: habr.com