Произходът и природата на съзнателните преживявания — понякога наричани с латинската дума qualia — бяха загадка за нас от най-ранната античност до съвсем неотдавна. Много философи на съзнанието, включително и съвременните, смятат, че съществуването на съзнание е толкова неприемливо противоречие на това, което, според тях, е светът от материя и пустота, че го обявяват за илюзия. С други думи, те или отричат съществуването на qualia изобщо, или заявяват, че не могат да бъдат смислено проучени с помощта на науката.
Ако това твърдение беше вярно — тази статия щеше да е много кратка. И под статията нямаше да има нищо. Но там има нещо…
Ако съзнанието не може да бъде осмислено с помощта на инструментите на науката, трябваше само да се обясни защо вие, аз и почти всички останали сме толкова уверени, че изобщо имаме чувства. Въпреки това, болният зъб ми причини възпаление. Изтънченият аргумент да ме убеди, че болката ми е илюзорна, не ще избави нито за миг от тези мъки. Нямам симпатии към такава безизходна интерпретация на връзката между душата и тялото, затова вероятно ще продължа.
Съзнанието е всичко, което чувстваш (въз основа на информация от сетивните органи) и след това преживяваш (чрез възприятие и осмисляне).
Заварената в главата мелодия, вкусът на шоколадов десерт, пронизващата зъбна болка, любовта към дете, абстрактното мислене и разбирането, че един ден всички усещания ще приключат.
Учени постепенно се приближават към разгадката на мистерията, която дълго време е тревожила философите. И кулминацията на тези научни изследвания е очакваната — структурирана работна теория за съзнанието. Най-яркият пример за приложение на тази теория е напълно развита ИИ (това не изключва възможността за появата на ИИ без теория за съзнанието, а на основата на вече съществуващите емпирични подходи в разработката на ИИ)
Повечето учени приемат съзнанието за даденост и се стремят да разберат неговата връзка с обективния свят, който науката описва. Четвърт век назад Франсис Крик и останалите решиха да оставят настрана философските дискусии за съзнанието (които тревожеха научните мъже поне от времето на Аристотел) и вместо това да се впуснат в търсене на неговите физически следи.
Какво точно в изключително възбудимата част на мозъчната субстанция предизвиква съзнанието? Като научат това, учените могат да се надяват да се приближат до решаването на по-фундаментален проблем.
По-специално, невробиолозите търсят невронни коррелати на съзнанието (НКС) — най-малките невронни механизми, които в съвкупност са достатъчни за конкретен осъзнат опит в усещанията.
Какво трябва да се случи в мозъка, за да изпитате зъбобол, например? Някои нервни клетки трябва да вибрират с някаква магическа честота? Трябва ли да се активират някакви специални 'нейрони на съзнанието'? В кои зони на мозъка могат да се намират такива клетки?
Невронни коррелати на съзнанието
Важно е да се уточни, че в определението за НКС се използва терминът 'минимален'. Все пак, мозъкът като цяло може да се счита за НКС — ден след ден той поражда усещания. И все пак, местоположението може да бъде посочено още по-точно. Нека вземем гръбначния мозък — 46-сантиметрова гъвкава тръба от нервна тъкан в гръбнака, която съдържа около един милиард нервни клетки. Ако в резултат на травма гръбначният мозък бъде напълно увреден до шийния участък, пострадалият ще бъде парализиран в краката, ръцете и тялото, няма да може да контролира червата и пикочния мехур и ще бъде лишен от телесни усещания. Въпреки това, такива парализирани хора продължават да познават живота във всичките му разнообразия: те виждат, чуват, обонявават, изпитват емоции и помнят толкова добре, колкото и преди трагичния инцидент, който коренно е променил живота им.
Или да вземем мозъчния мозък — 'малкия мозък' в задната част на мозъка. Тази мозъчна система, една от най-древните в еволюционен смисъл, участва в контрола на моториката, положението на тялото и походката, а също така отговаря за ловкото изпълнение на сложни последователности от движения.
Игра на пиано, писане на клавиатура, фигурно пързаляне или катерене — всички тези дейности ангажират мозъчния мозък. Той е оборудван с най-известните неврони, наречени клетки на Пуркинье, които имат разклонения, развиващи се като морски вентилатор, и съдържат сложна електрическа динамика. Освен това, мозъчният мозък съдържа най-голям брой неврони, около 69 милиарда (в основно това са лаброцити на мозъчния мозък във формата на звезда) — четири пъти повече, отколкото целият мозък взет заедно (запомнете — това е важен момент).
Какво се случва със съзнанието, ако човек след инсулт или хирургическа интервенция частично загуби мозъчния задник?
Почти нищо критично за съзнанието!
Пациентите с такова увреждане се оплакват от няколко проблема, като по-малко fluent игра на пиано или по-малко ловко писане на клавиатура, — но никога от пълна загуба на някой от аспектите на съзнанието си.
Най-подробното изследване за влиянието на уврежданията на мозъчния задник върху когнитивните функции е широко проучено в контекста на Но дори и в тези случаи, освен единствено координационно-пространствени проблеми (горе), са установени само некритични нарушения на изпълнителните аспекти на управлението, характеризиращи се разсеяност и минимално намаление на способността за учене.
Обширният мозъчен апарат няма отношение към субективните преживявания. Защо? Важен подсказка съдържа неговата невропетля — тя е изключително еднородна и паралелна.
Мозъчният задник — това е практически изцяло верига на пряко разпространение: един ред неурони захранва следващия, който от своя страна влияе на третия. В него няма обратни връзки, които да резонират напред-назад в рамките на електрическата активност. Освен това мозъчният задник функционално се дели на стотици, ако не и повече, независими изчислителни модули. Всеки от тях работи паралелно, с отделни и несъпричастни входно-изходни системи, които контролират движения или различни моторни или когнитивни системи. Те почти не взаимодействат помежду си, докато в случая на съзнанието — това е още една задължителна характеристика.
Важно урок, който можем да извлечем от анализа на гръбначния мозък и мозъчния задник, е, че гениалността на съзнанието не се ражда просто навсякъде в разбудената нервна тъкан. Необходимо е още нещо. Този допълнителен фактор се крие в сивото вещество, което съставлява прочутата кора на главния мозък — неговата външна повърхност. Всички налични данни сочат, че в създаването на усещания участват тъкани.
Областта на съзнанието може да бъде стеснена още повече. Вземете например експерименти, в които на дясното и лявото око се въздействат с различни дразнители. Представете си, че снимката на „Лада Приора“ е видима само за лявото ви око, а снимката на „Тесла S“ — само за дясното. Може да се предположи, че ще видите нов автомобил от наслагването на Лада и Тесла един върху друг. Всъщност за няколко секунди ще виждате Лада, след което той ще изчезне и ще се появи Тесла — а след това тя ще изчезне и отново ще се появи Лада. Двете изображения ще се сменят в непрекъснат танц — учените наричат това бинокулярна конкуренция или съперничество на ретината. До мозъка достига двусмислена информация отвън, и той не може да реши: дали е Лада или Тесла?
Ако по това време лежите в томограф, който регистрира мозъчната активност, учените констатират активност в широк спектър от кортикални зони, наричани „задна гореща зона“ (posterior hot zone). Това са теменните, тилните и слепоочните области в задната част на кората на мозъка, и те играят най-важна роля в проследяване на това, което виждаме.
Интересно е, че първичната зрителна кора, която получава и предава информацията от очите, не отразява това, което вижда човек. Подобно разделение на труда може да бъде наблюдавано и при слуха и осезанието: първичната слухова и първичната соматосенсорна кора не допринасят пряко за съдържанието на слуховия и соматосенсорния опит. Съзнателното възприятие (включително образите на Лада и Тесла) се ражда в последващите етапи на обработка — в задната гореща зона.
Излиза, че зрителните образи, звуците и другите жизнени усещания възникват в пределите на задната кора на главния мозък. Както могат да преценят невробиолозите, почти всичките осъзнати преживявания имат своя произход именно там.
Счетчик на осъзнаването
При операции, например, пациентите се поставят под анестезия, за да не се движат, да запазят стабилно кръвно налягане, да не изпитват болка, и впоследствие да нямат травматични спомени. За съжаление, това не винаги е възможно: всяка година стотици пациенти под действието на анестезия са в повече или по-малка степен в съзнание.
Друга категория пациенти с тежки мозъчни увреждания в резултат на наранявания, инфекции или тежко отравяне могат да съществуват години наред, без да могат да говорят или да реагират на повиквания. Доказването, че те усещат живота, е изключително трудна задача.
Представете си космонавт, загубил се във вселената, който слуша опитите на центъра за управление на полетите да се свърже с него. Неизправната радиоапаратура не предава гласа му, което кара света да го смята за изчезнал. Точно така може да се опише безизходната ситуация на пациентите, чиито увредени мозъци са ги лишили от контакт с света — своеобразна крайна форма на самотно затворничество.
В началото на 2000-те години Джулио Тонони от Университета на Уисконсин в Мадисън и Марчело Масимини за първи път приложиха метод, наречен , за да определят дали човек е в съзнание или не.
Учените поставяли върху главата катушка с проводници в обвивка и изпращали заряд (zap) — силен импулс магнитна енергия, който предизвиквал краткотраен електрически ток. Това възбуждавало и задържало свързаните неврони в съответните области на веригата, а вълната резонирала по кората на мозъка, докато активността не затихвала.
Мрежата от закрепени на главата сензори за електроенцефалография записвала електрически сигнали. С течение на времето разпространението на сигналите оставяло отпечатъци, всеки от които съответствал на определена точка под повърхността на черепа, променящи се в филм.
Записите не демонстрирали типичен алгоритъм — но и не били напълно случайни.
Интересно е, че колкото по-предсказуеми били пулсиращите и угасващи ритми, толкова по-висок бил процентът на вероятност, че мозъкът е в безсъзнателно състояние. Учените измерили това предположение, компресирайки данните от видеоклипа с алгоритъм, който архивира компютърни файлове в ZIP формат. Компресията предоставила оценка за сложността на реакцията на мозъка. Доброволците, които били в съзнание, демонстрирали „индикатор за сложността на пертурбациите“ от 0,31 до 0,70, като индексът падал под 0,31, когато били в дълбок сън или под анестезия.
След това екипът тества zip and zap върху 81 пациенти, които са били в минимално съзнание или неадекватни (в кома). В първата група, проявяваща някои признаци на нерефлексивно поведение, методът правилно показа, че 36 от 38 са в съзнание. От 43 болни в "зелен" статус, с които роднините не успяха да установят комуникация, 34 бяха класифицирани като несъзнателни, а другите девет - не. Нехомогенният мозък реагираше подобно на този на хората в съзнание, което означаваше, че те също са били в съзнание, но не са могли да комуникират с близките си.
Текущите изследвания имат за цел да стандартизират и подобрят методиката за неврологични пациенти, както и да я разпространят сред пациенти от психиатрични и педиатрични отделения. С времето учените ще идентифицират конкретен набор от нервни механизми, предизвикващи преживявания.
В същността си ни трябва убедителна научна теория за съзнанието, която да отговори на въпроса при какви условия определена физическа система — било то сложен невронен свят или силициеви транзистори — преживява усещания. И защо качеството на преживяванията е различно? Защо чистото синьо небе се усеща иначе от скърцането на зле настроена цигулка? Имат ли тези различия в усещанията определена функция? Ако да, то каква? Теорията ще позволява предсказване на кои системи ще бъдат способни да усетят нещо. При липса на теория с проверяеми прогнози всяко заключение относно съзнанието на машините се основава единствено на нашето вътрешно чувство, на което, както показва историята на науката, трябва да се разчита с внимание.
Една от основните теории за съзнанието е теорията (GWT), предложена от психолога Бернард Баарс и невробиолозите Станислас Деан и Жан-Пиер Шанжё.
В началото те твърдят, че когато човек осъзнава нещо, достъп до тази информация получават множество различни области на мозъка. Докато ако човек действа неосъзнато, информацията се локализира в конкретната задействана сензомоторна система. Например, когато пишете бързо, правите го на автомат. Ако ви попитат как го правите, няма да можете да отговорите, тъй като имате ограничен достъп до тази информация, която се локализира в нервните вериги, свързващи очите с бързите движения на пръстите.
Глобалната достъпност поражда само една линия на съзнанието, тъй като ако някакъв процес е достъпен за всички останали процеси, той е достъпен за всички тях - всичко е свързано с всичко. Така се осъществява механизмът на подавяне на алтернативни картини.
Тази теория добре обяснява различията в психиката, където сбоя на отделни функционални центрове, свързани с патерни на невропроводимост (или цяла област на мозъка), внасят изкривявания в общия поток на „работното пространство“, така изкривявайки картината в сравнение с „нормалното“ състояние (на здравия човек).
По пътя към фундаменталната теория
Теорията „GWT“ твърди, че съзнанието произлиза от особен тип обработка на информация: тя е позната на нас от времето на създаването на ИИ, когато специални програми имали достъп до малко публично хранилище на данни. Всякакви сведения, записани на „дъската с обяви“, ставали достъпни за цял ред помощни процеси — оперативна памет, език, модул за планиране, разпознаване на лица, обекти и т.н. Според тази теория, съзнанието възниква, когато записаната на дъската входяща сензорна информация се предава на множество когнитивни системи — а те обработват данните за речево възпроизвеждане, съхранение в паметта или извършване на действия.
Тъй като мястото на такава дъска с обяви е ограничено, в всеки конкретен момент можем да разполагаме само с малък обем информация. Мрежата от неврони, предаващи тези съобщения, предполагаемо е разположена в фронталната и теменната области.
След като тези оскъдни (разпокъсани) данни бъдат предадени на мрежата и станат публично достъпни, информацията става осъзната. Тоест, субектът я осъзнава. Съвременните машини все още не са достигнали до такова ниво на когнитивна сложност, но това е само въпрос на време.
Теорията „GWT“ твърди, че компютрите на бъдещето ще бъдат осъзнати.
Общата информационна теория на съзнанието (IIT), разработена от Тонони и неговите сътрудници, използва съвсем различна отправна точка — самите преживявания. Всяко преживяване има свои уникални ключови характеристики. То е иманентно, съществува само за субекта като "домакин"; структурирано е (жълто такси спира, докато кафяво куче пресича улицата); и е конкретно — различава се от всяко друго съзнателно преживяване, като отделен кадър в киното. Освен това то е цялостно и определено. Когато в топъл слънчев ден седите в парка на пейка и наблюдавате как играят деца, различните елементи на опита — вятърът, който развява косата, радостта от смеха на децата — не могат да бъдат отделени един от друг, без да престанат да бъдат това, което са.
Тонони постулира, че такива свойства — тоест определен уровень на осъзнатост — притежава всеки сложен и свързан механизъм, в структурата на който е криптиран набор от причинно-следствени връзки. Това ще се усеща като нещо, идващо отвътре.
Ако обаче, подобно на мозъчната система, механизмът няма достатъчно сложност и свързаност, той няма да осъзнава нищо. Както гласи тази теория,
съзнанието е неотменима случайна способност, свързана с такива сложни механизми като човешкия мозък.
Теория изведе от сложността на взаимосвързаната структура единно неотрицателно число Φ (произнася се "фи"), което количествено изразява това съзнание. Ако Φ е нула, системата изобщо не осъзнава себе си. И напротив, колкото по-голямо е числото, толкова по-голяма вградена случайна сила притежава системата и толкова по-съзнателна е тя. Мозъкът, който има огромна и високо специфична свързаност, има много високо Φ, което предполага висок ниво на съзнание. Теорията обяснява различни факти: например, защо мозъчният дял не е ангажиран в съзнанието или защо zip and zap броячът наистина работи (изходящите числа на брояча са грубо Φ).
Теорията "IIT" прогнозира, че напреднала симулация на човешкия мозък на базата на цифров компютър не може да бъде съзнателна - дори ако речта ѝ не може да бъде разграничена от човешката. Подобно на начина, по който симулацията на мащабно гравитационно притегляне на черна дупка не деформира пространствено-времевия континуум около компютъра, програмирано съзнание никога няма да създаде съзнателен компютър. Джулио Тонкони и Марчело Масимини, списание "Nature" 557, S8-S12 (2018)
Според IIT - съзнанието не може да бъде пресметнато и изчислено: то трябва да бъде вградено в структурата на системата.
Главната задача на съвременните невробиолози е да използват все по-съвременните инструменти, които имат на разположение, в изследването на безкрайните свързвания на разнообразни неврони, които образуват мозъка, за по-нататъшното очертаване на невронните следи на съзнанието. С оглед на заплетеното устройство на ЦНС, това ще отнеме десетилетия. И накрая, да формулират основна теория, базирана на фрагменти от съществуващите. Теория, която ще разгадае основната загадка на нашето съществуване: как орган, който тежи 1,36 кг и по състав напомня на соевото сирене, представя чувството за живот.
Едно от най-интересните приложения на тази нова теория, според мен, е възможността за създаване на ИИ, притежаващ съзнание и най-важното - усещания. Освен това, фундаменталната теория на съзнанието ще позволи разработването на методи и пътища за реализиране на по-бърза еволюция на когнитивните способности на човека. Човека на бъдещето.
Източник: habr.com
