Původ a povaha vědomých prožitků — někdy nazývaných latinským slovem qualia — byly pro nás záhadou od nejranější antiky až do nedávné doby. Mnozí filozofové vědomí, včetně současných, považují existenci vědomí za tak zvláštní protiklad tomu, co, podle jejich názoru, je svět z hmoty a prázdna, že ho vyhlašují za iluzi. Jinými slovy, buď popírají existenci qualia v principu, nebo tvrdí, že je nemožné je smysluplně studovat vědecky.
Kdyby toto tvrzení bylo pravdivé — tento článek by byl velmi krátký. A pod odstavcem by nebylo nic. Ale něco tam je...
Pokud je vědomí nemožné uchopit pomocí vědeckých nástrojů, stačilo by jen vysvětlit, proč vy, já a téměř všichni ostatní jsme si tak jisti, že vůbec máme city. Nicméně bolestivý zub mi vyvolal zánět. Zručnější argument, aby mě přesvědčil, že moje bolest je iluzorní, mě ani na okamžik nevytrhne z těchto muk. K takovému bezvýchodnému vykládání vztahu mezi duší a tělem nemám žádnou náklonnost, a proto asi budu pokračovat.
Vědomí je vše, co cítíš (na základě informací ze smyslových orgánů) a co poté prožíváš (díky vnímání a porozumění).
Zaseknutá melodie v hlavě, chuť čokoládového dezertu, hrozivá bolest zubu, láska k dítěti, abstraktní myšlení a uvědomění si, že jednoho dne všem prožitkům přijde konec.
Vědci se pomalu blíží k rozluštění tajemství, které dlouho zaměstnávalo filozofy. A vrcholem těchto vědeckých úsilí se očekává — strukturovaná pracovní teorie vědomí. Nejvýraznějším příkladem aplikace této teorie je plnohodnotná AI (to nevylučuje možnost vzniku AI bez teorie vědomí, ale na základě již existujících empirických přístupů v oblasti vývoje AI)
Většina vědců přijímá vědomí jako danost a snaží se porozumět jeho vztahu k objektivnímu světu, který popisuje věda. Před čtvrt stoletím Francis Crick a ostatní se rozhodli odložit stranou filozofické diskuse o vědomí (které trápily vědce minimálně od doby Aristotela) a místo toho se vydat na výzkum jeho fyzických stop.
Co přesně v extrémně vzrušilové části mozkového materiálu vytváří vědomí? Pokud se to podaří zjistit, mohou vědci doufat, že se přiblíží k řešení základnějšího problému.
Konkrétně neurobiologové hledají neuronové koreláty vědomí (NKV) — nejmenší neuronové mechanismy, které společně stačí pro jakýkoli konkrétní vědomý zážitek v pocitech.
Co se musí dít v mozku, abyste například cítili zubní bolest? Musí nějaké nervové buňky vibrovat s nějakou magickou frekvencí? Je třeba aktivovat nějaké zvláštní „neuronové vědomí“? Kde by mohly být takové buňky umístěny v mozku?
Neuronové koreláty vědomí
V definici NKV je důležité upozornění "minimální". Vždyť mozek jako celek lze považovat za NKV — den co den vytváří pocity. A přesto lze místo určení vyjádřit ještě přesněji. Vezměme míšní mozog — 46centimetrovou flexibilní trubici nervové tkáně uvnitř páteře, která obsahuje přibližně miliardu nervových buněk. Pokud je v důsledku zranění míšní mozek zcela poškozen až do krční oblasti, postiženému budou paralyzovány nohy, ruce a trup, nebude schopen řídit střeva a močový měchýř a bude zbaven tělesných pocitů. Přesto takoví paralyzovaní lidé stále poznávají život v jeho rozmanitosti: vidí, slyší, cítí pachy, prožívají emoce a pamatují si stejně dobře jako před tragickou událostí, která zásadně změnila jejich život.
Nebo vezměme mozeček — "malý mozek" v zadní části mozku. Tento mozkový systém, jeden z nejstarších z evolučního hlediska, se podílí na kontrole motoriky, poloze těla a chůzi, a také odpovídá za obratné provádění složitých sekvencí pohybů.
Hraní na klavír, psaní na klávesnici, sportovní bruslení nebo lezení — ve všech těchto činnostech je zapojen mozeček. Je vybaven nejznámějšími neurony zvanými Purkyňovy buňky, které mají chapadla rozvíjející se jako korálový mořský vějíř a skrývají složitou elektrickou dynamiku. A navíc mozeček obsahuje nejvyšší počet neuronů, přibližně 69 miliard (většinou se jedná o mozečkové labrocyty ve tvaru hvězdy) — čtyřikrát více, než celý mozek dohromady (zapamatujte si — tohle je důležitý bod).
Co se děje se vědomím, pokud člověk v důsledku mrtvice nebo při chirurgickém zákroku částečně přijde o mozeček?
V podstatě se nic kritického pro vědomí neděje!
Pacienti s takovým poškozením si stěžují na několik problémů, jako je méně plynulé hraní na klavír nebo méně obratné psaní na klávesnici, — ale nikdy na úplnou ztrátu některého aspektu svého vědomí.
Nejpodrobnější výzkum o vlivu poškození mozečku na kognitivní funkce byl rozsáhle studován v kontextu . Ale i v těchto případech, kromě koordinačně-prostorových problémů (výše), byly zjištěny pouze nekritické poruchy vykonávacích aspektů řízení, charakterizované , rozptýlením a mírným poklesem schopnosti učit se.
Rozsáhlý mozečkový aparát nemá žádný vztah k subjektivním prožitkům. Proč? Důležitou nápovědu obsahuje jeho neuronová síť — je výhradně homogenní a paralelní.
Mozeček je prakticky úplně řadou přímého rozprostření: jeden řádek neuronů napájí následující, které zase ovlivňuje třetí. Neexistují v něm zpětnovazební smyčky, které by rezonovaly v rámci elektrické aktivity. Navíc se mozeček funkčně dělí na stovky, ne-li více, nezávislých výpočetních modulů. Každý z nich pracuje paralelně, s oddělenými a přesně se nepřekrývajícími vstupy a výstupy, které kontrolují pohyby nebo různé motorické či kognitivní systémy. Téměř spolu navzájem neinteragují, zatímco u vědomí — to je další neodmyslitelná vlastnost.
Důležitý závěr, který lze vyvodit z analýzy míchy a mozečku, je ten, že genialita vědomí se nerodí tak snadno na jakémkoli místě vzrušení nervové tkáně. Je potřeba něco víc. Tento dodatečný faktor se skrývá v šedé hmotě, která tvoří pověstnou kůru mozku — její vnější povrch. Všechna dostupná data naznačují, že při vzniku pocitů hrají roli tkáně.
Je možné ještě více zúžit oblast umístění ohniska vědomí. Uvažujme například o experimentech, ve který jsou pravé a levé oko vystavena různým podnětům. Představte si, že fotografie "Lady Priory" je viditelná pouze vašemu levému oku, zatímco snímek "Telsy S" pouze pravému. Můžeme předpokládat, že uvidíte nějaké nové auto jako kombinaci Lady a Telsy. Ve skutečnosti však během několika sekund uvidíte Ladu, ta zmizí a objeví se Tesla — a potom zase zmizí a znovu se objeví Lada. Dvě obrázky se budou v nekonečném tanci střídat — vědci tomu říkají binokulární soutěžení, nebo soutěžení sítnic. Do mozku přichází nejednoznačná informace zvenčí a on se nemůže rozhodnout: je to Lada nebo Tesla?
Pokud ležíte uvnitř tomografu, který registruje aktivitu mozku, vědci zaznamenávají aktivitu v širokém spektru kortikálních zón, společně nazývaných "zadní horkou zónou" (posterior hot zone). Jsou to parietální, týlní a spánkové oblasti zadní části mozkové kůry, které hrají nejdůležitější roli při sledování toho, co vidíme.
Zajímavé je, že primární zraková kůra, která přijímá a předává informace přicházející z očí, neodráží to, co člověk vidí. Podobné rozdělení práce lze pozorovat také v případě sluchu a hmatového vjemu: primární sluchová a primární somatosenzorická kůra nepřispívají přímo k obsahu sluchového a somatosenzorického prožitku. Vědomé vnímání (včetně obrazů Lady a Telsy) vytváří následující fáze zpracování — v zadní horké zóně.
Z toho vyplývá, že zrakové obrazy, zvuky a další životní vjemy vznikají v rámci zadní kůry mozku. Kolik neurobiologové mohou posoudit, téměř všechny vědomé prožitky pocházejí právě odsud.
Měřič vědomí
Pro operace jsou například pacienti podrobováni anestezii, aby se nehýbali, udržovali stabilní krevní tlak, necítili bolest a později neměli traumatické vzpomínky. Bohužel to nelze vždy dosáhnout: každoročně stovky pacientů pod vlivem anestezie jsou v nějaké míře při vědomí.
Další skupinou pacientů s vážným poškozením mozku v důsledku zranění, infekcí nebo těžké intoxikace mohou být lidé, kteří po mnoho let existují, aniž by měli možnost mluvit nebo reagovat na oslovení. Dokázat, že cítí život, je extrémně obtížný úkol.
Představte si kosmonauta ztraceného ve vesmíru, který naslouchá pokusům řídícího střediska navázat s ním kontakt. Porušené rádio nepřenáší jeho hlas, což způsobuje, že svět ho považuje za nezvěstného. Přibližně takto lze popsat beznadějnou situaci pacientů, jejichž poškozený mozek je připravil o kontakt s okolním světem – jakýsi extrémní způsob osamělého věznění.
Na počátku 2000. let použili Giulio Tononi z Wisconsinské univerzity v Madisonu a Marcello Massimini poprvé metodu nazvanou , aby zjistili, zda je člověk v bezvědomí nebo ne.
Vědci umístili na hlavu cívku s vodiči a poslali elektrický impuls (zap) – silný náboj magnetické energie, který vyvolával krátkodobý elektrický tok. To vzrušovalo a zpomalovalo spojené neurony v daných oblastech, a vlna rezonovala po kůře mozku, dokud aktivita neovadla.
Síť snímačů elektroencefalografie umístěných na hlavě zaznamenávala elektrické signály. Jak se signály postupně šířily, jejich stopy, z nichž každá odpovídala určitému bodu pod povrchem lebky, se přetvářely na film.
Záznamy neprokázaly žádný typický algoritmus – ale nebyly ani zcela náhodné.
Zajímavé je, že čím více předvídatelné byly pulzující a klesající rytmy, tím vyšší byla pravděpodobnost, že mozek byl v bezvědomí. Vědci toto hypotézu změřili, když komprimovali video data pomocí algoritmu, který se používá k archivaci počítačových souborů ve formátu ZIP. Komprese poskytla odhad složitosti reakcí mozku. Dobrovolníci, kteří byli při vědomí, prokázali "index složitosti perturbací" od 0,31 do 0,70, přičemž index klesal pod 0,31, pokud byli ve stavu hlubokého spánku nebo v anestézii.
Poté tým otestoval zip and zap na 81 pacientech, kteří byli v minimálním vědomí nebo nebyli při smyslech (v kómatu). V první skupině, u které se projevovaly určité známky nereflektivního chování, metoda správně ukázala, že 36 z 38 je při vědomí. Z 43 pacientů ve "zeleninovém" stavu, s nimiž příbuzní u nemocničního lůžka nikdy nedokázali navázat komunikaci, bylo 34 zařazeno do kategorie bezvědomých, a dalších devět ne. Jejich mozek reagoval obdobně jako u těch, kdo byli při vědomí, což znamenalo, že také byli při vědomí, ale nebyli schopni komunikovat s blízkými.
Současné výzkumy mají za cíl standardizovat a vylepšit metodiku pro neurologické pacienty a také ji rozšířit na pacienty psychiatrií a pediatrickými odděleními. V průběhu času vědci odhalí konkrétní soubor nervových mechanismů, které vytvářejí prožitky.
Ve skutečnosti potřebujeme přesvědčivou vědeckou teorii vědomí, která by odpověděla na otázku, za jakých podmínek takový či onaký fyzický systém — ať už složitý řetězec neuronů nebo křemíkové tranzistory — pociťuje vjemy. A proč se kvalita prožitků liší? Proč čistě modrá obloha vyvolává jiný pocit než skřípot špatně seřízené housle? Mají tyto rozdíly v pocitech nějakou konkrétní funkci? Pokud ano, jakou? Teorie by umožnila předvídat, které systémy budou schopny něco prožívat. V absenci teorie s ověřitelnými predikcemi je jakékoli uvažování o vědomí strojů založeno výlučně na našem vnitřním pocitu, na který, jak ukázala historie vědy, je nutno se spoléhat s opatrností.
Jedna z hlavních teorií vědomí je teorie (GWT), kterou navrhl psycholog Bernard Baars a neurobiologové Stanislas Dehaene a Jean-Pierre Changeux.
Na začátku tvrdí, že když si člověk něco uvědomí, přístup k těmto informacím získává mnoho různých oblastí mozku. Naopak, když člověk jedná nevědomě, informace se lokalizují v konkrétní smyslově-pohybové soustavě (senzo-motorické). Například, když rychle píšete, děláte to automaticky. Pokud byste se zeptali, jak to děláte, nedokázali byste odpovědět, protože máte omezený přístup k těmto informacím, které se lokalizují v nervových drahách spojujících oči s rychlými pohyby prstů.
Globální dostupnost vyvolává pouze jeden tok vědomí, protože pokud je nějaký proces dostupný všem ostatním procesům, je dostupný pro všechny – vše souvisí se vším. To je mechanismus potlačení alternativních obrazů.
Taková teorie dobře vysvětluje různá psychická narušení, kde poruchy jednotlivých funkčních center spojené s vzory neuronové aktivity (nebo celé oblasti mozku) zkreslují celkový tok „pracovního prostoru“, čímž zkreslují obraz ve srovnání s „normálním“ stavem (zdravého člověka).
Na cestě k fundamentální teorii
Teorie „GWT“ tvrdí, že vědomí vychází z určitého typu zpracování informací: známe ji od dob vzniku AI, kdy speciální programy měly přístup k malému veřejnému úložišti dat. Jakékoli informace zapsané na „nástěnce“ se staly přístupnými pro celou řadu pomocných procesů – operační paměť, jazyk, plánovací modul, rozpoznávání obličejů, objektů atd. Podle této teorie vědomí vzniká, když zapsaná vstupní senzorická informace je předávána mnoha kognitivním systémům – a ty zpracovávají data pro verbální reprodukci, ukládání do paměti nebo vykonávání činů.
Jelikož místo na takové nástěnce je omezené, v každém konkrétním okamžiku můžeme mít k dispozici pouze malý objem informací. Síť neuronů přenášejících tyto zprávy se předpokládá, že se nachází v čelním a temenním laloku.
Jakmile jsou tyto chudé (rozptýlené) údaje předány do sítě a stávají se veřejně dostupnými, informace se stává vědomou. Jinými slovy, subjekt si jí je vědom. Současné stroje zatím nedosáhly takové úrovně kognitivní složitosti, ale to je jen otázka času.
Teorie ‚GWT‘ tvrdí, že počítače budoucnosti budou vědomé.
Obecná informační teorie vědomí (IIT), kterou vyvinul Tononi a jeho spolupracovníci, vychází z úplně jiného výchozího bodu – samotných prožitků. Každý prožitek má své zvláštní klíčové charakteristiky. Je immanentní, existuje pouze pro subjekt jako ‚majitele‘; je strukturovaný (žluté taxi brzdí, když hnědý pes přebíhá ulici); a je konkrétní – liší se od jakéhokoli jiného vědomého prožitku, jako jednotlivý snímek ve filmu. Kromě toho je celistvý a vymezený. Když na teplém jasném dni sedíte na lavičce v parku a sledujete, jak si hrají děti, různé prvky zkušenosti – vítr, který udržuje vlasy ve vzduchu, pocit radosti ze smíchu dětí – nelze oddělit bez toho, aniž by prožitek přestal být tím, čím je.
Tononi postuloval, že takové vlastnosti – tedy jakási úroveň vědomí – má jakýkoli složitý a propojený mechanismus, v jehož struktuře je zakódována sada příčinných vztahů. To bude vnímáno jako něco, co vychází zevnitř.
Pokud však, podobně jako mozeček, mechanismus postrádá složitost a propojenost, nebude si ničeho vědom. Jak říká tato teorie,
vědomí je inherentní náhodná schopnost spojená s takovými složitými mechanismy, jako je lidský mozek.
Teorie také odvozuje z komplexnosti, která leží v základní propojené struktuře, jedno nezáporné číslo Φ (vyslovuje se „fy“), které kvantitativně vyjadřuje toto vědomí. Pokud je Φ rovno nule, systém si vůbec neuvědomuje sebe. Naopak, čím větší je číslo, tím větší inherentní náhodnou sílu systém má a tím více je vědomý. Mozek, který se vyznačuje obrovskou a vysoce specifickou konektivitou, má velmi vysoké Φ, což naznačuje vysokou úroveň vědomí. Teorie vysvětluje různé fakta: například proč mozeček není zapojen do vědomí nebo proč zip a zap počítadlo opravdu funguje (čísla vydávaná počítadlem jsou v hrubém přiblížení Φ).
Teorie „IIT“ předpovídá, že pokročilá simulace lidského mozku na bázi digitálního počítače nemůže být vědomá – i když její projev nelze odlišit od lidského. Podobně jako simulace rozsáhlého gravitačního přitahování černé díry ne deformuje časoprostorový kontinuitu kolem aplikujícího kódu počítače, naprogramované vědomí nikdy nevytvoří vědomý počítač. Giulio Tononi a Marcello Massimini, časopis „Nature“ 557, S8-S12 (2018)
Podle IIT – vědomí nelze spočítat a vypočítat: musí být integrováno do struktury systému.
Hlavním úkolem současných neurobiologů je využít stále sofistikovanější nástroje ke zkoumání nekonečných spojení různých neuronů, které tvoří mozek, pro další vymezení neuronových stop vědomí. S přihlédnutím k zamotanému uspořádání CNS to potrvá desetiletí. A konečně formulovat hlavní teorii na základě fragmentů existujících. Teorii, která objasní hlavní hádanku našeho existování: jak orgán, který váží 1,36 kg a svým složením připomíná sójový tvaroh, ztělesňuje pocit života.
Jednou z nejzajímavějších aplikací této nové teorie, podle mého názoru, je možnost vytvoření AI, která má vědomí a co je nejdůležitější – pocity. Navíc základní teorie vědomí umožní vyvinout metody a cesty k realizaci rychlejší evoluce kognitivních schopností člověka. Člověka – budoucnosti.
Zdroj: habr.com
