L'origine et la nature des expériences conscientes - parfois appelées par le mot latin qualia — ont été pour nous un mystère depuis la plus ancienne antiquité jusqu'à récemment. De nombreux philosophes de la conscience, y compris modernes, considèrent l'existence de la conscience comme une contradiction inacceptable à ce qu'ils pensent être le monde de la matière et du vide, déclarant qu'il s'agit d'une illusion. En d'autres termes, ils nient soit l'existence des qualia en principe, soit affirment qu'ils ne peuvent être étudiés de manière significative par la science.
Si cette affirmation était vraie, cet article serait très court. Et sous le coup, il n'y aurait rien. Mais il y a quelque chose…
Si la conscience ne peut être réfléchie à l'aide des outils scientifiques, il ne resterait qu'à expliquer pourquoi vous, moi et presque tout le monde sommes si sûrs que nous avons des sentiments. Cependant, une dent malade m'a causé un abcès. Un raisonnement sophistiqué visant à convaincre que ma douleur est illusoire ne soulagera pas d'un iota mes tourments. Je n'ai aucune sympathie pour une telle interprétation stérile de la relation entre l'âme et le corps, donc, je suppose, je vais continuer.
La conscience est tout ce que vous ressentez (sur la base des informations de vos organes sensoriels) et que vous vivez ensuite (grâce à la perception et à la compréhension).
Une mélodie coincée dans la tête, le goût d'un dessert au chocolat, une douleur dentaire perçante, l'amour pour un enfant, la pensée abstraite et la compréhension que, un jour, toutes les sensations prendront fin.
Les scientifiques s'approchent lentement de la révélation d'un mystère qui a longtemps préoccupé les philosophes. Et la culmination de ces recherches scientifiques est attendue - une théorie du travail structurée de la conscience. L'exemple le plus frappant de l'application de cette théorie est l'IA complète (cela n'exclut pas la possibilité que l'IA apparaisse sans théorie de la conscience, mais basée sur des approches empiriques déjà existantes dans le développement de l'IA).
La plupart des scientifiques acceptent la conscience comme un fait et s'efforcent de comprendre sa relation avec le monde objectif décrit par la science. Il y a un quart de siècle, Francis Crick et d'autres ont décidé de mettre de côté les discussions philosophiques sur la conscience (qui préoccupent les érudits scientifiques au moins depuis Aristote) et de plutôt partir à la recherche de ses traces physiques.
Qu'est-ce qui, dans la partie extrêmement excitante du tissu cérébral, génère la conscience ? En comprenant cela, les scientifiques peuvent espérer s'approcher de la solution d'un problème plus fondamental.
En particulier, les neuroscientifiques recherchent les corrélats neuronaux de la conscience (CNC) — les plus petits mécanismes neuronaux, ensemble suffisants pour toute expérience consciente spécifique des sensations.
Que devrait-il se passer dans le cerveau pour que vous ressentiez une douleur dentaire, par exemple ? Certaines cellules nerveuses doivent-elles vibrer à une certaine fréquence magique ? Faut-il activer des « neurones de la conscience » particuliers ? Dans quelles zones du cerveau ces cellules pourraient-elles se situer ?
Corrélats neuronaux de la conscience
Dans la définition des CNC, la mention de « minimal » est importante. En effet, le cerveau en tant qu'entité peut être considéré comme un CNC — jour après jour, il génère des sensations. Pourtant, la localisation peut être spécifiée encore plus précisément. Prenons la moelle épinière — un tube flexible de 46 centimètres de tissu nerveux à l'intérieur de la colonne vertébrale, qui contient environ un milliard de cellules nerveuses. Si, à la suite d'une blessure, la moelle épinière est complètement endommagée jusqu'à la région cervicale, la personne blessée voit ses jambes, ses bras et son tronc paralysés, elle ne pourra pas contrôler ses intestins et sa vessie et sera privée de sensations corporelles. Néanmoins, ces paralysés continuent à découvrir la vie dans toute sa diversité : ils voient, entendent, sentent, éprouvent des émotions et se souviennent aussi bien qu'avant que cet événement tragique ne radicalement modifie leur vie.
Ou prenons le cervelet — le « petit cerveau » à l'arrière du cerveau. Ce système cérébral, l'un des plus anciens sur le plan évolutif, est impliqué dans le contrôle de la motricité, de la posture et de la démarche, et est également responsable de l'exécution habile de séquences de mouvements complexes.
Jouer au piano, taper sur un clavier, faire du patinage artistique ou de l'escalade — toutes ces activités impliquent le cervelet. Il est équipé des neurones les plus célèbres appelés cellules de Purkinje, qui ont des dendrites se déployant comme un corail en éventail, et recèlent une dynamique électrique complexe. De plus, le cervelet contient le plus grand nombre de neurones, environ 69 milliards (principalement des labrocytes du cervelet en forme d'étoile) — quatre fois plus, que tout le cerveau réuni (rappelez-vous — c'est un point important).
Que se passe-t-il avec la conscience si une personne, à cause d'un AVC ou d'une intervention chirurgicale, perd partiellement son cervelet ?
Eh bien, presque rien de critique pour la conscience !
Les patients ayant de tels dommages se plaignent de plusieurs problèmes, comme une performance moins fluide au piano ou une frappe moins habile sur le clavier, mais jamais d'une perte totale de l'un quelconque des aspects de leur conscience.
La recherche la plus détaillée sur l'impact des dommages au cervelet sur les fonctions cognitives a été largement étudiée dans le contexte Mais même dans ces cas, en dehors des problèmes de coordination et d'espace (mentionnés ci-dessus), seules des altérations non critiques des aspects exécutifs du contrôle ont été établies, caractérisées par , une distraction et une légère diminution de la capacité d'apprentissage.
L'appareil cérébelleux étendu n'a rien à voir avec les expériences subjectives. Pourquoi ? Un indice important se trouve dans son réseau neuronal — il est exceptionnellement uniforme et parallèle.
Le cervelet est pratiquement entièrement une chaîne de propagation directe : une rangée de neurones alimente la suivante, qui, à son tour, influence la troisième. Il n'y a pas de boucles de rétroaction qui résonneraient en va-et-vient dans le cadre de l'activité électrique. De plus, le cervelet se divise fonctionnellement en centaines, voire plus, de modules de calcul indépendants. Chacun d'eux fonctionne parallèlement, avec des entrées et sorties distinctes qui contrôlent les mouvements ou divers systèmes moteurs ou cognitifs. Ils n'interagissent presque pas les uns avec les autres, tandis que dans le cas de la conscience — c'est encore une autre caractéristique incontournable.
Une leçon importante que l'on peut tirer de l'analyse de la moelle épinière et du cervelet est que le génie de la conscience ne naît pas simplement à partir de n'importe quel endroit d'excitation du tissu nerveux. Il faut quelque chose d'autre. Ce facteur supplémentaire se cache dans la matière grise qui compose le célèbre cortex cérébral — sa surface externe. Toutes les données disponibles indiquent que la génération des sensations implique tissus.
On peut encore restreindre la zone de localisation de l'aire de la conscience. Prenons par exemple des expériences où l'œil droit et l'œil gauche sont exposés à différents stimuli. Imaginez qu'une photo de « Lada Priora » soit visible uniquement pour votre œil gauche, tandis qu'une image de « Tesla S » soit uniquement visible pour votre œil droit. On pourrait supposer que vous verrez une sorte de nouvelle voiture issue du superposition de la Lada et de la Tesla. En réalité, pendant quelques secondes, vous verrez la Lada, après quoi elle disparaîtra et la Tesla apparaîtra — puis elle disparaîtra, et la Lada réapparaîtra. Les deux images se succéderont sans fin dans une danse éternelle — les scientifiques appellent cela la compétition binoculaire, ou la rivalité des rétinées. Le cerveau reçoit des informations ambivalentes de l'extérieur et il ne peut pas se décider : est-ce une Lada ou une Tesla ?
Si vous êtes allongé à l'intérieur d'un tomographe qui enregistre l'activité cérébrale, les scientifiques constatent une activité dans un large éventail de zones corticales, appelées ensemble « zone chaude postérieure » (posterior hot zone). Ce sont les régions pariétales, occipitales et temporales à l'arrière du cortex cérébral, et elles jouent un rôle crucial dans le suivi de ce que nous voyons.
Il est intéressant de noter que le cortex visuel primaire, qui reçoit et transmet l'information provenant des yeux, ne reflète pas ce que voit une personne. Une séparation similaire des tâches est également observée en ce qui concerne l'audition et le toucher : le cortex auditif primaire et le cortex somatosensoriel primaire n'apportent pas de contribution immédiate au contenu de l'expérience auditive et somatosensorielle. La perception consciente (y compris les images de la Lada et de la Tesla) engendre les étapes de traitement qui suivent — dans la zone chaude postérieure.
Il en résulte que les images visuelles, les sons et d'autres sensations vitales naissent au sein du cortex visuel postérieur du cerveau. D'après ce que les neurobiologistes peuvent juger, presque toutes les expériences conscientes prennent leur origine précisément là.
Compteur de conscience
Pour les opérations, par exemple, les patients sont soumis à une anesthésie afin qu'ils ne bougent pas, maintiennent une pression artérielle stable, n'éprouvent pas de douleur, et par la suite n'aient pas de souvenirs traumatiques. Malheureusement, cela n'est pas toujours réalisable : chaque année, des centaines de patients sous anesthésie restent d'une manière ou d'une autre conscients.
Une autre catégorie de patients présentant de graves lésions cérébrales dues à des traumatismes, des infections ou une intoxication sévère peut exister pendant des années sans être capable de parler ou de répondre aux sollicitations. Prouver qu'ils ressentent la vie est une tâche extrêmement difficile.
Imaginez un astronaute perdu dans l'univers, attentif aux tentatives du centre de contrôle de mission de communiquer avec lui. Un radio qui ne fonctionne plus ne diffuse pas sa voix, ce qui fait que le monde le considère comme disparu. C'est à peu près ainsi que l'on peut décrire la situation désespérée des patients dont le cerveau endommagé les a privés de contact avec le monde : une sorte de forme extrême d'isolement.
Au début des années 2000, Giulio Tononi de l'Université du Wisconsin à Madison et Marcello Massimini ont appliqué pour la première fois une méthode appelée , pour déterminer si une personne est consciente ou non.
Les scientifiques plaçaient une bobine enveloppée de fils sur la tête et envoyaient un choc électrique (zap) : une forte impulsion d'énergie magnétique qui provoquait un courant électrique temporaire. Cela excitait et inhibait les cellules partenaires des neurones dans les zones connectées du circuit, et l'onde résonnait à travers le cortex cérébral jusqu'à ce que l'activité s'amenuise.
Un réseau de capteurs d'électroencéphalographie fixés sur la tête enregistrait les signaux électriques. Au fur et à mesure de la propagation graduelle des signaux, leurs traces, chacune correspondant à un point sous la surface du crâne, étaient transformées en un film.
Les enregistrements ne montraient pas de type d'algorithme typique - mais ils n'étaient pas totalement aléatoires non plus.
Fait intéressant, plus les rythmes émergents et s'estompant étaient prévisibles, plus la probabilité que le cerveau soit dans un état inconscient était élevée. Les scientifiques ont mesuré cette hypothèse en compressant les données vidéo à l'aide d'un algorithme utilisé pour archiver des fichiers informatiques au format ZIP. La compression a fourni une estimation de la complexité de la réaction cérébrale. Les volontaires conscients ont montré un « indice de complexité des perturbations » de 0,31 à 0,70, cet indice tombant en dessous de 0,31 s'ils étaient en état de sommeil profond ou sous anesthésie.
Ensuite, l'équipe a testé zip and zap sur 81 patients qui étaient dans un état de conscience minimale ou incapables de communiquer (dans le coma). Dans le premier groupe, montrant certains signes de comportement non réflexif, la méthode a correctement montré que 36 sur 38 étaient conscients. Parmi 43 patients dans un état de « légume », dont les proches, au chevet du lit d’hôpital, n'ont jamais pu établir de communication, 34 ont été classés comme inconscients, tandis que neuf ne l'étaient pas. Leur cerveau réagissait de la même manière que ceux qui étaient conscients, ce qui signifiait qu'ils étaient également conscients, mais incapables de communiquer avec leurs proches.
Les recherches en cours visent à standardiser et à améliorer la méthode pour les patients neurologiques, ainsi qu'à l'étendre aux patients des départements psychiatriques et pédiatriques. Au fil du temps, les chercheurs détermineront un ensemble spécifique de mécanismes nerveux générant des expériences.
Nous avons essentiellement besoin d'une théorie scientifique convaincante de la conscience qui répond à la question de savoir dans quelles conditions un système physique donné — qu'il s'agisse d'une chaîne complexe de neurones ou de transistors en silicium — éprouve des sensations. Et pourquoi la qualité des expériences varie-t-elle ? Pourquoi un ciel bleu pur est-il ressenti différemment du grincement d'un violon mal accordé ? Ces différences dans les sensations ont-elles une fonction déterminée ? Si oui, laquelle ? Cette théorie permettrait de prédire quels systèmes seraient capables de ressentir quoi que ce soit. En l'absence d'une théorie avec des prévisions vérifiables, toute conclusion sur la conscience des machines repose exclusivement sur notre intuition intérieure, sur laquelle, comme l'histoire de la science l'a montré, il faut se fier avec prudence.
L'une des principales théories de la conscience est la théorie (GWT), proposée par le psychologue Bernard Baars et les neurobiologistes Stanislas Dehaene et Jean-Pierre Changeux.
Pour commencer, ils affirment que lorsque quelqu'un prend conscience de quelque chose, l'accès à cette information est obtenu par de nombreuses régions du cerveau. En revanche, lorsque la personne agit de manière inconsciente, l'information est localisée dans un système sensori-moteur spécifique impliqué. Par exemple, lorsque vous tapez rapidement, vous le faites de manière automatique. Si on vous demande comment vous le faites, vous ne saurez pas répondre, car vous avez un accès limité à cette information, qui est localisée dans les chaînes nerveuses reliant les yeux aux mouvements rapides des doigts.
La disponibilité mondiale engendre un seul flux de conscience, car si un processus est accessible à tous les autres processus, alors il leur est accessible à tous – tout est connecté à tout. C'est ainsi que le mécanisme de suppression des images alternatives fonctionne.
Une telle théorie explique bien les divers troubles mentaux, où des pannes de centres fonctionnels isolés, liées à des motifs d'activité neuronale (ou à une région entière du cerveau), introduisent des distorsions dans le flux global de l'espace de travail, altérant ainsi l'image par rapport à l'état "normal" (d'une personne en bonne santé).
Vers une théorie fondamentale
La théorie « GWT » soutient que la conscience découle d'un type particulier de traitement de l'information : quelque chose que nous connaissons depuis les débuts de l'IA, lorsque des programmes spéciaux avaient accès à un petit espace de stockage de données public. Toute information inscrite sur le « tableau d'affichage » devenait accessible à toute une gamme de processus auxiliaires – mémoire vive, langage, module de planification, reconnaissance faciale, objets, etc. Selon cette théorie, la conscience émerge lorsque l'information sensorielle entrant enregistrée sur le tableau est transmise à de nombreux systèmes cognitifs – qui traitent les données pour la reproduction orale, le stockage en mémoire ou la réalisation d'actions.
Étant donné que l'espace sur ce tableau d'affichage est limité, à chaque instant particulier, nous ne pouvons disposer que d'un petit volume d'informations. Le réseau de neurones transmettant ces messages se trouve probablement dans les lobes frontaux et pariétaux.
Une fois que ces données fragmentées sont transmises au réseau et deviennent accessibles au public, l'information devient consciente. C'est-à-dire que le sujet en a conscience. Les machines modernes n'ont pas encore atteint un tel niveau de complexité cognitive, mais ce n'est qu'une question de temps.
La théorie du « GWT » affirme que les ordinateurs de demain seront conscients.
La théorie générale de l'information sur la conscience (IIT), développée par Tononi et ses collaborateurs, prend un point de départ complètement différent : les expériences elles-mêmes. Chaque expérience a ses caractéristiques clés particulières. Elle est immanente, existant uniquement pour le sujet en tant que 'propriétaire' ; elle est structurée (un taxi jaune freine pendant qu'un chien marron traverse la rue) ; et elle est spécifique — se distinguant de toute autre expérience consciente, comme un cadre unique dans un film. De plus, elle est entière et définie. Quand, un jour ensoleillé et chaud, vous êtes assis sur un banc dans un parc et regardez des enfants jouer, les différents éléments de cette expérience — le vent qui souffle dans vos cheveux, le sentiment de joie du rire des enfants — ne peuvent être séparés l'un de l'autre sans que l'expérience cesse d'être ce qu'elle est.
Tononi postule que de telles propriétés — c'est-à-dire un certain niveau de conscience — sont présentes dans tout mécanisme complexe et interconnecté, dans la structure duquel est inscrit un ensemble de relations de cause à effet. Cela sera ressenti comme quelque chose venant de l'intérieur.
En revanche, si le mécanisme, à l'instar du cervelet, manque de complexité et d'interconnexion, il ne prendra conscience de rien. Comme le stipule cette théorie,
la conscience est une capacité intrinsèque aléatoire liée à des mécanismes complexes tels que le cerveau humain.
La théorie déduit également d'une complexité sous-jacente liée à une structure interconnectée un nombre non négatif unique Φ (prononcé “fy”), qui exprime quantitativement cette conscience. Si Φ est égal à zéro, le système n'a aucune conscience de soi. Au contraire, plus le nombre est grand, plus le système possède une force aléatoire intrinsèque et plus il est conscient. Le cerveau, dont la connectivité est colossale et hautement spécifique, a un Φ très élevé, ce qui suggère un haut niveau de conscience. La théorie explique divers faits : par exemple, pourquoi le cervelet n'est pas impliqué dans la conscience ou pourquoi le compteur zip and zap fonctionne réellement (les chiffres donnés par le compteur représentent Φ dans une approximation grossière).
La théorie « IIT » prédit qu'une simulation avancée du cerveau humain sur un ordinateur numérique ne peut pas être consciente — même si son discours ne peut être distingué de celui d'un humain. Comme la simulation d'une immense attraction gravitationnelle d'un trou noir ne déforme pas le continuum espace-temps autour de l'ordinateur appliquant le code, programmé la conscience ne produira jamais un ordinateur conscient. Giulio Tononi et Marcello Massimini, revue Nature 557, S8-S12 (2018)
Selon l'IIT — la conscience ne peut pas être calculée ni mesurée : elle doit être intégrée dans la structure du système.
La principale tâche des neurobiologistes contemporains est d'utiliser tous les outils de plus en plus perfectionnés à leur disposition pour étudier les innombrables connexions variées des neurones qui composent le cerveau, afin de tracer davantage les traces neuronales de la conscience. Étant donné la complexité de la structure du système nerveux central, cela prendra des décennies. Et enfin, formuler une théorie fondamentale basée sur des fragments existants. Une théorie qui élucidera l'énigme principale de notre existence : comment un organe pesant 1,36 kg et ressemblant à du tofu de soja incarne la sensation de vie.
Une des applications les plus intéressantes de cette nouvelle théorie, à mon avis, est la possibilité de créer une IA consciente et, surtout, éprouvant des sensations. De plus, la théorie fondamentale de la conscience permettra de développer des méthodes et des voies pour réaliser une évolution plus rapide des capacités cognitives de l'humain. L'humain — du futur.
Source : habr.com
