Произходът и природата на съзнателните преживявания - понякога наричани с латинската дума qualia - са били загадка за нас от ранната античност до неотдавна. Много философи на съзнанието, включително съвременните, смятат съществуването на съзнанието за толкова неприемливо противоречие на това, което те вярват, че е свят на материя и празнота, че го обявяват за илюзия. С други думи, те или отричат съществуването на квалиа по принцип, или твърдят, че те не могат да бъдат смислено изследвани чрез наука.
Ако тази преценка беше вярна, тази статия щеше да е много кратка. И нямаше да има нищо под разреза. Но има нещо...
Ако съзнанието не може да бъде разбрано с инструментите на науката, всичко, което би било необходимо, е да обясним защо вие, аз и почти всички останали сме толкова сигурни, че изобщо имаме чувства. Обаче болен зъб ми даде фюфет. Сложен аргумент, който да ме убеди, че болката ми е илюзорна, няма да ме освободи и на йота от тази болка. Нямам симпатии към такова задънено тълкуване на връзката между душа и тяло, така че може би ще продължа.
Съзнанието е всичко, което усещате (чрез сензорен вход) и след това преживявате (чрез възприятие и разбиране).
Мелодия, заседнала в главата ви, вкус на шоколадов десерт, скучен зъбобол, любов към дете, абстрактно мислене и разбирането, че един ден всички усещания ще свършат.
Учените постепенно се доближават до разгадаването на мистерия, която отдавна тревожи философите. И кулминацията на това научно изследване се очаква да бъде структурирана работеща теория за съзнанието. Най-яркият пример за приложението на тази теория е пълноценният AI (това не изключва възможността за възникване на AI без теория на съзнанието, но въз основа на вече съществуващи емпирични подходи в развитието на AI)
Повечето учени приемат съзнанието като даденост и се стремят да разберат връзката му с обективния свят, който науката описва. Преди четвърт век Франсис Крик и останалите решава да остави настрана философските дискусии за съзнанието (които вълнуват учените поне от времето на Аристотел) и вместо това се впуска в търсене на неговите физически следи.
Какво точно е това в силно възбудимата част от мозъчната материя, което поражда съзнанието? Като научат това, учените могат да се надяват да се доближат до решаването на по-фундаментален проблем.
По-специално, невролозите търсят невронни корелати на съзнанието (NCC) - най-малките невронни механизми, колективно достатъчни за всяко конкретно съзнателно преживяване на усещане.
Какво трябва да се случва в мозъка, за да изпитате например зъбобол? Трябва ли някои нервни клетки да вибрират на някаква магическа честота? Трябва ли да активираме някакви специални „неврони на съзнанието“? В кои области на мозъка могат да се намират такива клетки?
Невронни корелати на съзнанието
В дефиницията на NKS клаузата „минимална“ е важна. В крайна сметка мозъкът като цяло може да се счита за NCS - ден след ден той генерира усещания. И все пак местоположението може да бъде определено още по-точно. Помислете за гръбначния мозък, 46-сантиметровата гъвкава тръба от нервна тъкан вътре в гръбначния стълб, която съдържа около един милиард нервни клетки. Ако нараняването причини пълно увреждане на гръбначния мозък до областта на шията, жертвата ще бъде парализирана в краката, ръцете и торса, няма да може да контролира червата или пикочния мехур и ще бъде лишена от телесни усещания. Въпреки това, такива параплегици продължават да преживяват живота в цялото му разнообразие: те виждат, чуват, миришат, изпитват емоции и помнят толкова добре, колкото преди трагичният инцидент коренно да промени живота им.
Или вземете малкия мозък, „малкия мозък“ в задната част на мозъка. Тази мозъчна система, една от най-старите в еволюционно отношение, участва в контрола на двигателните умения, стойката на тялото и походката и също така е отговорна за сръчното изпълнение на сложни последователности от движения.
Свирене на пиано, писане на клавиатура, фигурно пързаляне или скално катерене – всички тези дейности включват малкия мозък. Той е оборудван с най-известните неврони, наречени клетки на Пуркиние, които имат пипала, които трептят като морско ветрило от корали и съдържат сложна електрическа динамика. Малкият мозък също съдържа най-голям брой неврони, около 69 милиарда (предимно това са мастоцити на малкия мозък с форма на звезда) - четири пъти повечеотколкото целия мозък взети заедно (не забравяйте, че това е важен момент).
Какво се случва със съзнанието, ако човек частично загуби малкия мозък в резултат на инсулт или под ножа на хирурга?
Да, почти нищо критично за съзнанието!
Пациентите с това увреждане се оплакват от няколко проблема, като по-малко плавно свирене на пиано или писане на клавиатура, но никога от пълна загуба на който и да е аспект от съзнанието им.
Най-подробното проучване на ефектите от увреждане на малкия мозък върху когнитивната функция, обстойно проучено в контекста на . Но дори и в тези случаи, в допълнение към координационните и пространствените проблеми (по-горе), само некритични нарушения на изпълнителните аспекти на управлението, характеризиращи се с , разсеяност и леко намаляване на способността за учене.
Обширният мозъчен апарат няма отношение към субективните преживявания. Защо? Невронната му мрежа съдържа важна улика - тя е изключително еднаква и паралелна.
Малкият мозък е почти изцяло захранваща верига: един ред неврони захранва следващия, който от своя страна влияе върху третия. Няма вериги за обратна връзка, които резонират напред-назад в електрическата активност. Освен това малкият мозък е функционално разделен на стотици, ако не и повече, независими изчислителни модули. Всеки работи паралелно, с отделни и незастъпващи се входове и изходи, които контролират движението или различни двигателни или когнитивни системи. Те почти не взаимодействат помежду си, докато в случая със съзнанието това е друга незаменима характеристика.
Важният урок, който може да се научи от анализа на гръбначния и малкия мозък е, че гениалното съзнание не се ражда толкова лесно във всяка точка на възбуждане на нервната тъкан. Необходимо е нещо друго. Този допълнителен фактор се крие в сивото вещество, което изгражда прословутия мозъчен кортекс - неговата външна повърхност. Всички налични доказателства показват, че усещанията включват тъкан.
Можете още повече да стесните зоната, в която се намира фокусът на съзнанието. Вземете например експерименти, при които дясното и лявото око са изложени на различни стимули. Представете си, че снимка на Lada Priora се вижда само с лявото ви око, а снимка на Tesla S се вижда само с дясното. Можем да предположим, че ще видите някоя нова кола от наслагвания на Lada и Tesla една върху друга. Всъщност ще видите Лада за няколко секунди, след което той ще изчезне и ще се появи Тесла - и след това тя ще изчезне и Лада ще се появи отново. Две картини ще се сменят една друга в безкраен танц - учените наричат това бинокулярно състезание или съревнование на ретината. Мозъкът получава двусмислена информация отвън и не може да реши: Лада ли е или Тесла?
Когато лежите в мозъчен скенер, учените откриват активност в широк спектър от кортикални области, наричани общо задна гореща зона. Това са теменната, тилната и темпоралната област на задната част на мозъка и те играят най-важната роля при проследяването на това, което виждаме.
Интересното е, че първичната зрителна кора, която получава и предава информация от очите, не отразява това, което човек вижда. Подобно разделение на труда се наблюдава и в случая на слуха и докосването: първичната слухова и първичната соматосензорна кора не допринасят пряко за съдържанието на слуховия и соматосензорния опит. Съзнателното възприятие (включително изображения на Lada и Tesla) поражда последващи етапи на обработка - в задната гореща зона.
Оказва се, че визуални образи, звуци и други жизнени усещания произхождат от задната кора на мозъка. Доколкото невролозите могат да кажат, почти всички съзнателни преживявания произхождат от там.
Брояч на информираност
При операции например пациентите се слагат под упойка, за да не се движат, да поддържат стабилно кръвно налягане, да не изпитват болка и впоследствие да нямат травматични спомени. За съжаление, това не винаги се постига: всяка година стотици пациенти под анестезия са в една или друга степен в съзнание.
Друга категория пациенти със сериозни мозъчни увреждания в резултат на травма, инфекция или тежко отравяне могат да живеят с години, без да могат да говорят или да отговарят на повиквания. Да докажат, че преживяват живота е изключително трудна задача.
Представете си астронавт, изгубен във Вселената, който слуша контрола на мисията, който се опитва да се свърже с него. Счупеното радио не излъчва гласа му, поради което светът го смята за изчезнал. Приблизително така може да се опише отчаяното положение на пациенти, чиито увредени мозъци са ги лишили от контакт със света - един вид екстремна форма на изолация.
В началото на 2000-те Джулио Тонони от Университета на Уисконсин-Медисън и Марчело Масимини въвеждат метод, наречен за да се определи дали човек е в съзнание или не.
Учените приложиха намотка от обвити проводници към главата и изпратиха шок (zap) - силен заряд от магнитна енергия, който предизвика краткотраен електрически ток. Това възбужда и инхибира партньорските невронни клетки в свързани области на веригата и вълната резонира в мозъчната кора, докато активността изчезне.
Мрежа от монтирани на главата сензори за електроенцефалограма записва електрически сигнали. Докато сигналите постепенно се разпространяваха, техните следи, всяка от които съответстваше на определена точка под повърхността на черепа, се трансформираха във филм.
Записите не демонстрираха никакъв типичен алгоритъм - но те също не бяха напълно произволни.
Интересното е, че колкото по-предвидими са били ритмите на включване и изключване, толкова по-вероятно е мозъкът да е в безсъзнание. Учените измерват това предположение, като компресират видео данните с помощта на алгоритъм, който се използва за архивиране на компютърни файлове в ZIP формат. Компресията дава оценка на сложността на реакцията на мозъка. Доброволците, които са били в съзнание, са показали „индекс на сложност на смущението“ от 0,31 до 0,70, като индексът е паднал под 0,31, ако са били в състояние на дълбок сън или под анестезия.
След това екипът тества zip и zap върху 81 пациенти, които са били в минимално съзнание или в безсъзнание (кома). В първата група, която показа някои признаци на неотразяващо поведение, методът правилно показа, че 36 от 38 са в съзнание. От 43 пациенти в „зеленчуково“ състояние, с които роднините в главата на болничното легло никога не са успели да установят комуникация, 34 са класифицирани като безсъзнание, а други девет не са. Мозъците им реагираха подобно на тези, които бяха в съзнание, което означава, че те също бяха в съзнание, но не можеха да общуват със семейството си.
Настоящите изследвания имат за цел да стандартизират и подобрят техниката за неврологични пациенти, както и да я разширят при пациенти в психиатрични и педиатрични отделения. С течение на времето учените ще идентифицират специфичния набор от невронни механизми, които пораждат преживявания.
В крайна сметка се нуждаем от убедителна научна теория за съзнанието, която ще отговори на въпроса при какви условия всяка дадена физическа система - било то сложна верига от неврони или силициеви транзистори - изпитва усещания. И защо качеството на преживяването е различно? Защо усещането за чисто синьо небе е различно от звука на зле настроена цигулка? Тези разлики в усещанията имат ли някаква специфична функция? Ако да, кой? Теорията ще ни позволи да предвидим кои системи ще могат да усетят нещо. При липсата на теория с проверими прогнози, всяко заключение за машинното съзнание се основава единствено на инстинкта ни, на който, както показва историята на науката, трябва да се разчита предпазливо.
Една от основните теории за съзнанието е теорията (GWT), представен от психолога Бернард Баарс и невролозите Станислас Дийн и Жан-Пиер Шангекс.
Като начало те твърдят, че когато човек е наясно с нещо, много различни области на мозъка имат достъп до тази информация. Докато ако човек действа несъзнателно, информацията се локализира в специфичната сетивно-моторна система (сензорно-моторна), която участва. Например, когато пишете бързо, вие го правите автоматично. Ако ви попитат как правите това, няма да можете да отговорите, защото имате ограничен достъп до тази информация, която е локализирана в невронните вериги, които свързват очите с бързите движения на пръстите.
Глобалната достъпност генерира само един поток на съзнанието, тъй като ако даден процес е достъпен за всички останали процеси, то той е достъпен за всички тях - всичко е свързано с всичко. Така се реализира механизмът за потискане на алтернативни картини.
Тази теория добре обяснява всички видове психични разстройства, при които сривовете на отделни функционални центрове, свързани с модели на невронна активност (или цяла област на мозъка), въвеждат изкривявания в общия поток на „работното пространство“, като по този начин изкривяват картината в сравнение с “нормалното” състояние (на здрав човек).
По пътя към една фундаментална теория
Теорията на GWT заявява, че съзнанието произтича от специален тип обработка на информация: тя ни е позната от зората на AI, когато специалните програми са имали достъп до малко, публично достъпно хранилище на данни. Всяка информация, записана на „таблото за обяви“, става достъпна за редица спомагателни процеси - работна памет, език, модул за планиране, разпознаване на лица, обекти и др. Според тази теория съзнанието възниква, когато входящата сензорна информация, записана на дъската, е предавани в много когнитивни системи - и те обработват данни за възпроизвеждане на реч, съхранение в паметта или извършване на действия.
Тъй като мястото на такова табло за обяви е ограничено, можем да разполагаме с малко количество информация във всеки един момент. Смята се, че мрежата от неврони, които предават тези съобщения, е разположена във фронталните и париеталните лобове.
След като тези оскъдни (разпръснати) данни се прехвърлят в мрежата и станат публично достъпни, информацията става съзнателна. Тоест субектът го осъзнава. Съвременните машини все още не са достигнали това ниво на когнитивна сложност, но това е само въпрос на време.
Теорията "GWT" гласи, че компютрите на бъдещето ще бъдат съзнателни
Общата информационна теория на съзнанието (IIT), разработена от Тонони и неговите сътрудници, използва много различна отправна точка: самите преживявания. Всяко преживяване има свои собствени специални ключови характеристики. Тя е иманентна, съществуваща само за субекта като „господар”; тя е структурирана (жълто такси забавя, докато кафяво куче тича през улицата); и е конкретно - различно от всяко друго съзнателно преживяване, като отделен кадър във филм. Освен това е солидна и дефинирана. Когато седите на пейка в парка в топъл, ясен ден и гледате как децата играят, различните елементи на преживяването – вятърът, който духа през косите ви, радостта на малките, които се смеят – не могат да бъдат отделени един от друг, без преживяването да спре да бъде това, което е.
Тонони постулира, че такива свойства - тоест определено ниво на осъзнаване - имат някакъв сложен и свързан механизъм, в структурата на който е криптиран набор от причинно-следствени връзки. Ще се почувства като нещо идващо отвътре.
Но ако, подобно на малкия мозък, на механизма липсва сложност и свързаност, той няма да осъзнава нищо. Както гласи тази теория,
съзнанието е присъща, условна способност, свързана със сложни механизми като човешкия мозък.
Теорията също така извежда от сложността на основната взаимосвързана структура едно неотрицателно число Φ (произнася се „fy“), което количествено определя това осъзнаване. Ако F е нула, системата изобщо не осъзнава себе си. Обратно, колкото по-голямо е числото, толкова по-голяма е присъщата произволна сила на системата и толкова по-съзнателна е тя. Мозъкът, който се характеризира с колосална и силно специфична свързаност, има много високо F, което предполага високо ниво на осъзнатост. Теорията обяснява различни факти: например, защо малкият мозък не участва в съзнанието или защо броячът на zip и zap действително работи (числата, произведени от брояча, са F в грубо приближение).
Теорията на IIT прогнозира, че усъвършенствана цифрова компютърна симулация на човешкия мозък не може да бъде съзнателна - дори ако неговата реч е неразличима от човешката. Точно както симулирането на масивното гравитационно привличане на черна дупка не изкривява пространствено-времевия континуум около компютъра с помощта на кода, програмиран съзнанието никога няма да роди съзнателен компютър. Джулио Тонони и Марчело Масимини, Nature 557, S8-S12 (2018)
Според ИИТ съзнанието не може да бъде изчислено и изчислено: то трябва да бъде вградено в структурата на системата.
Основната задача на съвременните невролози е да използват все по-сложните инструменти, с които разполагат, за да изследват безкрайните връзки на различни неврони, които образуват мозъка, за да очертаят допълнително невронните следи на съзнанието. Като се има предвид сложната структура на централната нервна система, това ще отнеме десетилетия. И накрая формулирайте основна теория, базирана на съществуващи фрагменти. Теория, която ще обясни основния пъзел на нашето съществуване: как орган, който тежи 1,36 кг и е подобен по състав на бобовата извара, олицетворява смисъла на живота.
Едно от най-интересните приложения на тази нова теория според мен е възможността за създаване на ИИ, който има съзнание и, най-важното, усещания. Освен това фундаменталната теория на съзнанието ще ни позволи да разработим методи и начини за прилагане на по-бърза еволюция на човешките когнитивни способности. Човекът - бъдещето.
Източник: www.habr.com