Oprindelsen og karakteren af bevidste oplevelser - nogle gange kaldet med det latinske ord kvalia - har været et mysterium for os siden tidlig oldtid indtil for nylig. Mange bevidsthedsfilosoffer, inklusive moderne, anser eksistensen af bevidsthed for at være en så uacceptabel modsigelse af, hvad de mener er en verden af stof og tomhed, at de erklærer det for en illusion. Med andre ord, enten benægter de principielt eksistensen af qualia eller hævder, at de ikke kan studeres meningsfuldt gennem videnskaben.
Hvis denne dom var sand, ville denne artikel være meget kort. Og der ville ikke være noget under snittet. Men der er noget der...
Hvis bevidsthed ikke kan forstås ved hjælp af videnskabens redskaber, er det eneste, der skal til, at forklare, hvorfor du, jeg og næsten alle andre er så sikre på, at vi overhovedet har følelser. En dårlig tand gav mig dog rod. Et sofistikeret argument for at overbevise mig om, at min smerte er illusorisk, vil ikke lindre mig en tøddel af denne smerte. Jeg har ingen sympati for sådan en blindgyde fortolkning af sammenhængen mellem sjæl og krop, så måske fortsætter jeg.
Bevidsthed er alt, hvad du sanser (gennem sanseinput) og derefter oplever (gennem perception og forståelse).
En melodi, der sidder fast i dit hoved, smagen af chokoladedessert, en kedelig tandpine, kærlighed til et barn, abstrakt tænkning og forståelsen af, at en dag vil alle fornemmelser få en ende.
Forskere kommer gradvist tættere på at løse et mysterium, som længe har bekymret filosoffer. Og kulminationen på denne videnskabelige forskning forventes at være en struktureret arbejdsteori om bevidsthed. Det mest slående eksempel på anvendelsen af denne teori er fuldgyldig AI (dette udelukker ikke muligheden for fremkomsten af AI uden en teori om bevidsthed, men på grundlag af allerede eksisterende empiriske tilgange i udviklingen af AI)
De fleste videnskabsmænd accepterer bevidsthed som en given og stræber efter at forstå dens forbindelse med den objektive verden, som videnskaben beskriver. For et kvart århundrede siden Francis Crick og resten besluttede at lægge filosofiske diskussioner om bevidsthed til side (som har bekymret videnskabsmænd i det mindste siden Aristoteles' tid) og i stedet for at søge efter dens fysiske spor.
Hvad er det helt præcist i den meget excitable del af hjernestoffet, der giver anledning til bevidsthed? Ved at lære dette kan forskerne håbe på at komme tættere på at løse et mere grundlæggende problem.
Især neurovidenskabsmænd leder efter neurale bevidsthedskorrelater (NCC) - de mindste neurale mekanismer samlet set tilstrækkelige til enhver særlig bevidst oplevelse af sansning.
Hvad skal der ske i hjernen, for at du for eksempel oplever tandpine? Er det meningen, at nogle nerveceller skal vibrere med en magisk frekvens? Behøver vi at aktivere nogle specielle "bevidsthedsneuroner"? I hvilke områder af hjernen kunne sådanne celler være placeret?
Neurale korrelater af bevidsthed
I definitionen af NKS er "minimal"-klausulen vigtig. Når alt kommer til alt, kan hjernen som helhed betragtes som NCS - dag efter dag genererer den fornemmelser. Og alligevel kan placeringen udpeges endnu mere præcist. Overvej rygmarven, det 46-centimeter fleksible rør af nervevæv inde i rygsøjlen, der indeholder omkring en milliard nerveceller. Hvis skaden får rygmarven til at blive fuldstændig beskadiget ned til nakkeområdet, vil offeret blive lammet i ben, arme og torso, vil ikke have kontrol over tarmen eller blæren, og vil blive frataget kropslige fornemmelser. Ikke desto mindre fortsætter sådanne paraplegikere med at opleve livet i al dets mangfoldighed: de ser, hører, lugter, oplever følelser og husker såvel som før den tragiske hændelse ændrede deres liv radikalt.
Eller tag lillehjernen, den "lille hjerne" bagerst i hjernen. Dette hjernesystem, et af de ældste i evolutionære termer, er involveret i kontrollen af motoriske færdigheder, kropsholdning og gang, og er også ansvarlig for den behændige udførelse af komplekse sekvenser af bevægelser.
At spille klaver, skrive på et keyboard, kunstskøjteløb eller klatring - alle disse aktiviteter involverer lillehjernen. Den er udstyret med de mest berømte neuroner kaldet Purkinje-celler, som har ranker, der flagrer som en havvifte af koraller og har kompleks elektrisk dynamik. Lillehjernen indeholder også største antal neuroner, omkring 69 milliarder (for det meste er disse stjerneformede cerebellare mastceller) - fire gange mereend hele hjernen tilsammen (husk, dette er et vigtigt punkt).
Hvad sker der med bevidstheden, hvis en person delvist mister lillehjernen som følge af et slagtilfælde eller under en kirurgs kniv?
Ja, næsten intet kritisk for bevidstheden!
Patienter med denne skade klager over nogle få problemer, såsom at spille klaver mindre flydende eller at skrive på et keyboard, men aldrig et fuldstændigt tab af noget som helst aspekt af deres bevidsthed.
Den mest detaljerede undersøgelse af virkningerne af cerebellar skade på kognitiv funktion, omfattende undersøgt i forbindelse med . Men selv i disse tilfælde er der udover koordinations- og rumlige problemer (ovenfor) kun ikke-kritiske krænkelser af ledelsens eksekutive aspekter karakteriseret ved , fravær og et let fald i indlæringsevnen.
Det omfattende cerebellare apparat har ingen relation til subjektive oplevelser. Hvorfor? Dets neurale netværk indeholder et vigtigt spor - det er ekstremt ensartet og parallelt.
Lillehjernen er næsten udelukkende et feedforward-kredsløb: en række neuroner nærer den næste, hvilket igen påvirker den tredje. Der er ingen feedback-loops, der resonerer frem og tilbage i den elektriske aktivitet. Desuden er cerebellum funktionelt opdelt i hundredvis, hvis ikke flere, uafhængige beregningsmoduler. Hver fungerer parallelt med separate og ikke-overlappende input og output, der styrer bevægelse eller forskellige motoriske eller kognitive systemer. De interagerer næsten ikke med hinanden, hvorimod dette i tilfælde af bevidsthed er en anden uundværlig egenskab.
Den vigtige lektie, der kan læres af analysen af rygmarven og lillehjernen, er, at bevidsthedens geni ikke er så let født på noget tidspunkt af excitation af nervevævet. Der skal noget andet til. Denne yderligere faktor ligger i den grå substans, der udgør den berygtede hjernebark - dens ydre overflade. Alle tilgængelige beviser indikerer, at fornemmelser involverer væv.
Du kan indsnævre det område, hvor bevidsthedens fokus er placeret endnu mere. Tag for eksempel forsøg, hvor højre og venstre øje udsættes for forskellige stimuli. Forestil dig, at et billede af en Lada Priora kun er synligt for dit venstre øje, og et billede af en Tesla S kun er synligt til højre for dig. Vi kan antage, at du vil se en ny bil fra overlejringer af Lada og Tesla oven på hinanden. Faktisk vil du se Lada i et par sekunder, hvorefter han forsvinder og Tesla dukker op – og så forsvinder hun og Lada dukker op igen. To billeder vil afløse hinanden i en endeløs dans - videnskabsmænd kalder denne kikkertkonkurrence eller nethindekonkurrence. Hjernen modtager tvetydig information udefra, og den kan ikke afgøre: er det en Lada eller en Tesla?
Når du ligger inde i en hjernescanner, finder forskerne aktivitet i en lang række kortikale områder, samlet kaldet den posteriore varme zone. Disse er de parietale, occipitale og temporale regioner på bagsiden af hjernen, og de spiller den vigtigste rolle i at spore, hvad vi ser.
Interessant nok afspejler den primære visuelle cortex, som modtager og transmitterer information fra øjnene, ikke, hvad en person ser. En lignende arbejdsdeling observeres også i tilfælde af hørelse og berøring: de primære auditive og primære somatosensoriske cortex bidrager ikke direkte til indholdet af auditiv og somatosensorisk oplevelse. Bevidst opfattelse (herunder billeder af Lada og Tesla) giver anledning til efterfølgende stadier af bearbejdning - i den bagerste varme zone.
Det viser sig, at visuelle billeder, lyde og andre livsfornemmelser stammer fra hjernens bageste cortex. Så vidt neuroforskere kan fortælle, stammer næsten alle bevidste oplevelser der.
Opmærksomhedstæller
Til operationer lægges patienterne for eksempel i bedøvelse, så de ikke bevæger sig, opretholder stabilt blodtryk, ikke oplever smerter og efterfølgende ikke har traumatiske minder. Desværre opnås dette ikke altid: hvert år er hundredvis af patienter under anæstesi i en eller anden grad ved bevidsthed.
En anden kategori af patienter med alvorlig hjerneskade som følge af traumer, infektion eller alvorlig forgiftning kan leve i årevis uden at kunne tale eller reagere på opkald. At bevise, at de oplever livet, er en ekstremt svær opgave.
Forestil dig en astronaut fortabt i universet, der lytter til missionskontrol, der forsøger at kontakte ham. Den ødelagte radio udsender ikke hans stemme, og derfor betragter verden ham som savnet. Sådan nogenlunde kan man beskrive den desperate situation for patienter, hvis beskadigede hjerner har frataget dem kontakt med verden – en slags ekstrem form for isolation.
I begyndelsen af 2000'erne var Giulio Tononi fra University of Wisconsin-Madison og Marcello Massimini banebrydende for en metode kaldet at afgøre, om en person er ved bevidsthed eller ej.
Forskere påførte en spole af beklædte ledninger på hovedet og sendte et stød (zap) - en stærk ladning af magnetisk energi, der forårsagede en kortvarig elektrisk strøm. Dette exciterede og hæmmede partnerneuronceller i forbundne områder af kredsløbet, og bølgen resonerede i hele hjernebarken, indtil aktiviteten døde ud.
Et netværk af hovedmonterede elektroencefalogramsensorer registrerede elektriske signaler. Efterhånden som signalerne gradvist spredte sig, blev deres spor, der hver svarede til et bestemt punkt under kraniets overflade, omdannet til en film.
Optagelserne viste ikke nogen typisk algoritme – men de var heller ikke helt tilfældige.
Interessant nok, jo mere forudsigelige tænd-og-sluk-rytmerne var, jo mere sandsynligt var det, at hjernen var bevidstløs. Forskerne målte denne antagelse ved at komprimere videodataene ved hjælp af en algoritme, der bruges til at arkivere computerfiler i ZIP-format. Kompression gav en vurdering af kompleksiteten af hjernens reaktion. Frivillige, der var ved bevidsthed, viste et "perturbationskompleksitetsindeks" på 0,31 til 0,70, hvor indekset faldt til under 0,31, hvis de var i en tilstand af dyb søvn eller under anæstesi.
Holdet testede derefter zip og zap på 81 patienter, som enten var minimalt bevidste eller bevidstløse (komatøse). I den første gruppe, som viste nogle tegn på ureflekteret adfærd, viste metoden korrekt, at 36 ud af 38 var ved bevidsthed. Af de 43 patienter i en "vegetabilsk" tilstand, som pårørende i spidsen af hospitalssengen aldrig var i stand til at etablere kommunikation med, blev 34 klassificeret som bevidstløse, og yderligere ni var det ikke. Deres hjerner reagerede på samme måde som dem, der var ved bevidsthed, hvilket betyder, at de også var bevidste, men ude af stand til at kommunikere med deres familie.
Nuværende forskning har til formål at standardisere og forbedre teknikken til neurologiske patienter, samt at udvide den til patienter på psykiatriske og pædiatriske afdelinger. Over tid vil videnskabsmænd identificere det specifikke sæt af neurale mekanismer, der giver anledning til oplevelser.
I sidste ende har vi brug for en overbevisende videnskabelig teori om bevidsthed, der vil besvare spørgsmålet, under hvilke betingelser et givet fysisk system – det være sig en kompleks kæde af neuroner eller siliciumtransistorer – oplever fornemmelser. Og hvorfor er kvaliteten af oplevelsen anderledes? Hvorfor føles en klar blå himmel anderledes end lyden af en dårligt stemt violin? Har disse forskelle i fornemmelser nogen specifik funktion? Hvis ja, hvilken? Teorien vil give os mulighed for at forudsige, hvilke systemer der vil kunne sanse noget. I mangel af en teori med testbare forudsigelser, er enhver slutning om maskinbevidsthed udelukkende baseret på vores mave-instinkt, som, som videnskabshistorien har vist, bør stoles på med forsigtighed.
En af hovedteorierne om bevidsthed er teorien (GWT), fremsat af psykolog Bernard Baars og neuroforskerne Stanislas Dean og Jean-Pierre Changeux.
Til at begynde med hævder de, at når en person er opmærksom på noget, har mange forskellige områder af hjernen adgang til denne information. Hvorimod hvis en person handler ubevidst, er informationen lokaliseret i det specifikke sansemotoriske system (sansemotoriske) involveret. For eksempel, når du skriver hurtigt, gør du det automatisk. Hvis du bliver spurgt, hvordan du gør det, vil du ikke kunne svare, fordi du har begrænset adgang til denne information, som er lokaliseret i de neurale kredsløb, der forbinder øjnene med fingrenes hurtige bevægelser.
Global tilgængelighed genererer kun én strøm af bevidsthed, for hvis en proces er tilgængelig for alle andre processer, så er den tilgængelig for dem alle - alt er forbundet med alt. Sådan implementeres mekanismen til at undertrykke alternative billeder.
Denne teori forklarer godt alle slags psykiske lidelser, hvor svigt i individuelle funktionelle centre, forbundet med mønstre af neural aktivitet (eller et helt område af hjernen), introducerer forvrængninger i den generelle strøm af "arbejdsrummet" og derved forvrænger billedet i sammenligning med den "normale" tilstand (af en rask person) .
På vej mod en grundlæggende teori
GWT-teorien siger, at bevidsthed stammer fra en særlig type informationsbehandling: den har været kendt for os siden begyndelsen af AI, hvor specielle programmer havde adgang til et lille, offentligt tilgængeligt datalager. Enhver information registreret på "opslagstavlen" blev tilgængelig for en række hjælpeprocesser - arbejdshukommelse, sprog, planlægningsmodul, genkendelse af ansigter, objekter osv. Ifølge denne teori opstår bevidsthed, når indkommende sensorisk information registreret på tavlen er overføres til mange kognitive systemer - og de behandler data til talegengivelse, lagring i hukommelsen eller udførelse af handlinger.
Da pladsen på sådan en opslagstavle er begrænset, kan vi kun have en lille mængde information tilgængelig på et givet tidspunkt. Netværket af neuroner, der formidler disse meddelelser, menes at være placeret i frontal- og parietallapperne.
Når først disse sparsomme (spredte) data er overført til netværket og bliver offentligt tilgængelige, bliver informationen bevidst. Det vil sige, at subjektet er opmærksom på det. Moderne maskiner har endnu ikke nået dette niveau af kognitiv kompleksitet, men det er kun et spørgsmål om tid.
"GWT" teorien siger, at fremtidens computere vil være bevidste
Den generelle informationsteori om bevidsthed (IIT), udviklet af Tononi og hans medarbejdere, bruger et meget andet udgangspunkt: selve oplevelserne. Hver oplevelse har sine egne særlige nøglekarakteristika. Den er immanent, eksisterer kun for subjektet som "mesteren"; den er struktureret (en gul taxa sætter farten ned, mens en brun hund løber over gaden); og den er konkret – forskellig fra enhver anden bevidst oplevelse, som en separat ramme i en film. Desuden er den solid og defineret. Når du sidder på en bænk i parken på en varm, klar dag og ser børn lege, kan de forskellige elementer i oplevelsen – vinden der blæser gennem dit hår, glæden ved de små griner – ikke adskilles fra hinanden, uden at oplevelsen ophører at være hvad det er.
Tononi postulerer, at sådanne egenskaber - det vil sige et vist niveau af bevidsthed - har en hvilken som helst kompleks og koblet mekanisme, i hvis struktur et sæt årsag-og-virkning-forhold er krypteret. Det vil føles som om noget kommer indefra.
Men hvis mekanismen, ligesom lillehjernen, mangler kompleksitet og forbindelse, vil den ikke være opmærksom på noget. Som denne teori lyder,
bevidsthed er en iboende, betinget evne forbundet med komplekse mekanismer såsom den menneskelige hjerne.
Teorien stammer også fra kompleksiteten af den underliggende indbyrdes forbundne struktur et enkelt ikke-negativt tal Φ (udtales "fy"), som kvantificerer denne bevidsthed. Hvis F er nul, er systemet slet ikke bevidst om sig selv. Omvendt, jo større tal, jo større er den iboende tilfældige magt systemet har, og jo mere bevidst er det. Hjernen, som er karakteriseret ved kolossal og meget specifik forbindelse, har et meget højt F, og det indebærer et højt niveau af bevidsthed. Teorien forklarer forskellige fakta: for eksempel hvorfor lillehjernen ikke er involveret i bevidstheden, eller hvorfor zip- og zap-tælleren faktisk fungerer (tallene produceret af tælleren er F i en grov tilnærmelse).
IIT-teorien forudsiger, at en avanceret digital computersimulering af den menneskelige hjerne ikke kan være bevidst - selv om dens tale ikke kan skelnes fra menneskelig tale. Ligesom simulering af et sort huls massive tyngdekraft ikke forvrænger rum-tidskontinuumet omkring computeren ved hjælp af koden, programmeret bevidsthed vil aldrig føde en bevidst computer. Giulio Tononi og Marcello Massimini, Nature 557, S8-S12 (2018)
Ifølge IIT kan bevidsthed ikke beregnes og beregnes: den skal indbygges i systemets struktur.
Hovedopgaven for moderne neuroforskere er at bruge de stadig mere sofistikerede værktøjer til deres rådighed til at studere de endeløse forbindelser mellem forskellige neuroner, der danner hjernen, for yderligere at afgrænse de neurale spor af bevidsthed. I betragtning af centralnervesystemets indviklede struktur vil dette tage årtier. Og til sidst formulere en grundlæggende teori baseret på eksisterende fragmenter. En teori, der vil forklare hovedpuslespillet i vores eksistens: hvordan et organ, der vejer 1,36 kg og i sammensætning ligner bønnemasse, inkarnerer følelsen af liv.
En af de mest interessante anvendelser af denne nye teori er efter min mening muligheden for at skabe AI, der har bevidsthed og, vigtigst af alt, fornemmelser. Desuden vil den grundlæggende teori om bevidsthed give os mulighed for at udvikle metoder og måder til at implementere en hurtigere udvikling af menneskelige kognitive evner. Mennesket - fremtiden.
Kilde: www.habr.com