Na putu ka fundamentalnoj teoriji svijesti

Poreklo i priroda svjesnih iskustava — ponekad ih nazivaju latinskom riječi qualia — bila su nam misterija od najranije antike pa sve do nedavnog vremena. Mnogi filozofi svijesti, uključujući i moderne, smatraju postojanje svijesti toliko nedopustivim proturječjem onome što, prema njihovom mišljenju, jest svijet materije i praznine, da ga izjavljuju iluzijom. Drugim riječima, ili negiraju postojanje qualia u načelu, ili tvrde da ih nije moguće smisleno proučiti znanstvenim putem.

Da je ova tvrdnja istinita — ovaj bi članak bio veoma kratak. I ispod ništa ne bi bilo. Ali tamo ima nečega…

Ako je nemoguće razumjeti svijest pomoću znanstvenih alata, trebalo bi samo objasniti zašto ste vi, ja i gotovo svi ostali toliko sigurni da uopće imamo osjećaje. Međutim, bolni zub izazvao mi je gnoj. Izraženi argument da je moja bol iluzorna, ni na jedan način neće ublažiti te muke. Nemam simpatije za takvo bezizlazno tumačenje veze između duše i tijela, pa ću vjerojatno nastaviti.

Svijest je sve što osjećaš (na temelju informacija iz osjetilnih organa), a zatim doživljavaš (putem percepcije i razumijevanja).

Zaglavljen u glavi melodija, okus čokoladnog deserta, probadajuća zubna bol, ljubav prema djetetu, apstraktno mišljenje i razumijevanje da će jednom svim osjećajima doći kraj.

Znanstvenici polako dolaze do rješenja misterije koja je dugo mučila filozofe. A kulminacija ovih znanstvenih istraživanja očekuje se — strukturirana radna teorija svijesti. Najsvjetliji primjer primjene ove teorije — punopravna AI (to ne isključuje mogućnost pojave AI bez teorije svijesti, već na osnovu već postojećih empirijskih pristupa u razvoju AI)

Većina znanstvenika prihvaća svijest kao danost i nastoji razumjeti njezinu vezu s objektivnim svijetom koji znanost opisuje. Prije četvrt stoljeća, Francis Crick i ostali kognitivni neurobiolozi odlučili su ostaviti po strani filozofske rasprave o svijesti (koje su mučile znanstvenike barem od vremena Aristotela) i umjesto toga krenuti u potragu za njenim fizičkim tragovima.

Što točno u izuzetno uzbudljivom dijelu mozga stvara svijest? Kada to saznaju, znanstvenici mogu imati nade u rješavanje temeljnijeg problema.
Nad posebno, neurobiolozi traže neuronske korelate svijesti (NKS) — najmanji neuronski mehanizmi, u zbiru dovoljni za bilo koje konkretno svjesno iskustvo u osjetilima.

Što se mora događati u mozgu da biste, primjerice, osjetili zubobolju? Moraju li neki živčani ćeliji vibrirati s nekom magičnom frekvencijom? Treba li aktivirati neke posebne 'neurone svijesti'? U kojim dijelovima mozga bi te ćelije mogle biti smještene?

Neuronski korelati svijesti

U definiciji NKS važno je napomenuti riječ 'minimalni'. Jer mozak kao cjelina može se smatrati NKS — iz dana u dan stvara osjetilna iskustva. Ipak, mogu se dodatno precizirati lokacije. Uzmi kičmenu moždinu — fleksibilnu cijev od 46 centimetara živčanog tkiva unutar kralježnice koja sadrži oko milijardu živčanih ćelija. Ako je kičmena moždina potpuno oštećena zbog ozljede sve do vratne zone, osoba će biti paralizirana u nogama, rukama i tijelu, ne će moći kontrolirati crijeva i mjehur te će biti lišena tjelesnih osjeta. Ipak, takvi paralizirani i dalje doživljavaju život u svojoj raznolikosti: vide, čuju, mirišu, doživljavaju emocije i pamte jednako dobro kao i prije nego što je tragični događaj temeljito promijenio njihov život.

Ili uzmi mali mozak — 'mali mozak' u stražnjem dijelu mozga. Ovaj sustav mozga, jedan od najstarijih u evolucijskom smislu, sudjeluje u kontroli motorike, položaja tijela i hodu, a također je odgovoran za spretno izvođenje složenih nizova pokreta.
Sviranje klavira, tipkanje na tipkovnici, klizanje ili penjanje — sve te aktivnosti angažiraju mali mozak. On je opremljen najpoznatijim neuronima koji se nazivaju Purkinjeove stanice, koje imaju pipke koji se njišu poput koralja morskog pera, i skrivaju složenu električnu dinamiku. A mali mozak sadrži najveći broj neurona, oko 69 milijardi (većinom su to cerebelarne labrocite u obliku zvijezda) — četiri puta više, nego cijeli mozak zajedno (zapamtite — to je važna stvar).

Što se događa s percepcijom ako osoba uslijed udara ili pod nožem kirurga djelomično izgubi mali mozak?

Gotovo ništa kritično za percepciju!

Pacijenti s takvim oštećenjem žale se na nekoliko problema, kao što su manje vješto sviranje klavira ili manje spretno tipkanje na tipkovnici, — ali nikada na potpunu izgubljenost bilo kojeg aspekta njihove svijesti.

Najdetaljnije istraživanje o utjecaju oštećenja malog mozga na kognitivne funkcije provedeno je u kontekstu postishemijskog sindroma malog mozga. Ipak, čak iu ovim slučajevima, osim koordinacijsko-prostornih problema (kao što je gore navedeno), zabilježena su samo nekritična oštećenja izvršnih aspekata kontrole, koja se karakteriziraju perzervacijama, raspršenom pažnjom i neznatnim smanjenjem sposobnosti učenja.

Obuhvatan sustav malog mozga nema ništa zajedničko s subjektivnim doživljajima. Zašto? Važna naznaka leži u njegovoj neuronskoj mreži — ona je iznimno uniformna i paralelna.

Mali mozak je gotovo potpuno lanac izravnog prijenosa: jedan red neurona hrani sljedeći, koji pak utječe na treći. U njemu nema povratnih petlji koje bi uzajamno rezonirale u okviru električne aktivnosti. Štoviše, mali mozak funkcionalno se dijeli na stotine, ako ne i više, neovisnih računalnih modula. Svaki od njih radi paralelno, s odvojenim i nesloženim ulazima i izlazima koji kontroliraju pokrete ili različite motoričke ili kognitivne sustave. Oni gotovo ne komuniciraju međusobno, dok je u slučaju percepcije — to još jedna neizostavna karakteristika.

Važna lekcija koja se može izvući iz analize leđne moždine i malog mozga je da genij svijesti ne proizlazi tako lako s bilo kojeg mjesta uzbudljive nervne tvari. Potreban je još jedan faktor. Taj dodatni faktor leži u sivoj tvari koja čini prozračnu korteksu mozga — njegovu vanjsku površinu. Svi dostupni podaci ukazuju na to da u stvaranju osjećaja sudjeluju neokortikalne tkanine.

Možete još više suziti područje svesti. Uzmimo, na primer, eksperimente u kojima se desno i levo oko izlaže različitim stimulansima. Zamislite da se fotografija 'Lade Priore' vidi samo vašem levom oku, dok slika 'Tesle S' - samo desnom. Možemo pretpostaviti da ćete videti novi automobil kao mešavinu Lade i Tesle. U stvarnosti, u nekoliko sekundi videćete Ladu, zatim će nestati i pojaviti se Tesla - a potom će ona nestati i ponovo će se pojaviti Lada. Dve slike će neprekidno zamenjivati jedna drugu - naučnici ovo nazivaju binokularnim takmičenjem ili rivalstvom retine. U mozak dolaze nejasne informacije iz spoljašnjosti, i on ne može da se odluči: da li je to Lada ili Tesla?

Ako pritom ležite unutar tomografa koji registruje mozak aktivnosti, naučnici beleže aktivnost u širokom spektru kortikalnih zona, zajednički nazvanih 'zadnja vruća zona'. To su parijetalne, okcipitalne i temporalne oblasti zadnjeg dela moždane kore, i one igraju najvažniju ulogu u praćenju onoga što vidimo.

Zanimljivo je da primarna vizualna kora, koja prima i prenosi informacije iz očiju, ne odražava ono što osoba vidi. Slično razdvajanju rada se primećuje i u slučaju sluha i dodira: primarna slušna i primarna somatosenzorna kora ne doprinose neposredno sadržaju slušnog i somatosenzornog iskustva. Svesna percepcija (uključujući slike Lade i Tesle) nastaje u narednim fazama obrade - u zadnjoj vrućoj zoni.

Ispostavlja se da vizualne slike, zvukovi i druga životna iskustva nastaju unutar zadnje kore mozga. Koliko neurobiolozi mogu proceniti, gotovo sve svesne doživljaje započinju upravo tamo.

Brojač svesnosti

Za operacije, pacijenti se podvrgavaju anesteziji kako se ne bi kretali, održavali stabilan krvni pritisak, ne osećali bol, a potom ne bi imali traumatska sećanja. Nažalost, to se ne postiže uvek: svake godine stotine pacijenata pod dejstvom anestezije su u manjoj ili većoj meri svesni.

Druga kategorija pacijenata s ozbiljnim oštećenjem mozga uslijed ozljede, infekcija ili teškog trovanja može godinama postojati, a da ne može govoriti ili reagirati na podražaje. Dokazati da osjećaju život izuzetno je težak zadatak.

Zamislite astronauta izgubljenog u svemiru, koji pokušava čuti pokušaje kontrolnog centra misije da se s njim poveže. Pokvareni radio ne prenosi njegov glas, zbog čega ga svijet smatra nestalim. Otprilike tako može se opisati bezizlazna situacija pacijenata čiji je oštećeni mozak onemogućio kontakt s vanjskim svijetom — svojevrsna krajnja forma samoće.

Početkom 2000-ih, Giulio Tononi sa Sveučilišta Wisconsin-Madison i Marcello Massimini prvi su primijenili metodu pod nazivom zap and zip, kako bi odredili je li osoba svjesna ili ne.

Znanstvenici su na glavu postavljali zavoj s žicama i slali elektromagnetski udar (zap) — snažan naboj magnetske energije koji je izazivao kratkotrajni električni tok. Ovo je uzburkavalo i usporavalo povezane neuronske stanice u određenim područjima lanca, a val je resonirao po korteksu mozga sve dok aktivnost nije oslabjela.

Mreža senzora za elektroencefalogram fiksirana na glavi bilježila je električne signale. Kako su se signali postupno širili, njihovi tragovi, od kojih je svaki odgovarao određenoj točki ispod površine lubanje, pretvarali su se u film.

Zapis nije pokazivao neki tipični algoritam — ali niti nije bio potpuno nasumičan.

Zanimljivo je da je što su ritmovi koji se palili i gasili bili predvidljiviji, veća bila vjerojatnost da je mozak bio u nesvijesti. Znanstvenici su izmjerili ovu pretpostavku kompresijom video podataka koristeći algoritam koji se koristi za arhiviranje računarskih datoteka u ZIP formatu. Kompresija je pružila procjenu složenosti moždane reakcije. Dobrovoljci koji su bili svjesni pokazali su 'indeks složenosti perturbacija' od 0,31 do 0,70, dok je indeks padao ispod 0,31 ako su bili u dubokom snu ili pod anestezijom.

Nakon toga, tim je testirao zip and zap na 81 pacijentu koji su bili u minimalnoj svijesti ili su bili nesvjesni (u komi). U prvoj grupi, koja je pokazivala neke znakove refleksnog ponašanja, metoda je ispravno pokazala da su 36 od 38 pacijenata bili u svijesti. Od 43 bolesnika u 'površan' stanju, s kojima članovi obitelji niti jednom nisu mogli uspostaviti komunikaciju, 34 su bili svrstani među nesvjesne, dok su još devet bili drugačije. Njihovi mozgovi su reagirali slično onima koji su bili u svijesti, što je značilo da su također bili svjesni, iako nisu mogli komunicirati s rodbinom.

Trenutna istraživanja imaju za cilj standardizirati i unaprijediti metodologiju za neurologijske bolesnike, kao i proširiti je na pacijente psihijatrijskih i pedijatrijskih odjela. Tijekom vremena, znanstvenici će otkriti specifičan skup živčanih mehanizama koji pokreću iskustva.

U osnovi, potrebna nam je uvjerljiva znanstvena teorija svijesti koja će odgovoriti na pitanje pod kojim uvjetima određeni fizički sustav — bilo da se radi o složenom nizu neurona ili silicijskim tranzistorima — doživljava senzacije. I zašto kvaliteta iskustava varira? Zašto čisto plavo nebo djeluje drugačije od škripe loše podešenog violončela? Imaju li te razlike u osjećajima neku određenu funkciju? Ako da, koja? Teorija će omogućiti predviđanje koje će sustave moći nešto osjetiti. U odsustvu teorije s provjerljivim prognozama, bilo koju pretpostavku o svijesti strojeva oslanja se isključivo na naš unutarnji instinkt, na koji, kako je pokazala povijest znanosti, treba računate s oprezom.

Jedna od glavnih teorija svijesti je teoria globalnog neuronskog radnog prostora (GWT), koju je predložio psiholog Bernard Baars i neurobiolozi Stanislas Dehaene i Jean-Pierre Changeux.

Na početku tvrde da, kada čovjek nešto osvijesti, pristup toj informaciji dobivaju mnoga različita područja mozga. Dok, kada čovjek djeluje nesvjesno, informacija se lokalizira u određenom senzomotornom sustavu. Na primjer, kada brzo tipkate, radite to automatski. Ako vas pitaju kako to radite, nećete moći odgovoriti, jer imate ograničen pristup tim informacijama, koje su lokalizirane u živčanim putevima koji povezuju oči s brzim pokretima prstiju.

Globalna dostupnost stvara samo jedan tok svijesti, jer ako je neki proces dostupan svim ostalim procesima, tada je dostupan svima njima – sve je povezano sa svim. Tako se ostvaruje mehanizam potiskivanja alternativnih slika.
Ova teorija dobro objašnjava razne psihičke poremećaje, gdje kvarovi pojedinih funkcionalnih centara, povezani s obrascima neuronske aktivnosti (ili cijelim područjima mozga), unose izobličenja u ukupni tok "radnog prostora", time izobličujući sliku u usporedbi s "normalnim" stanjem (zdravog čovjeka).

Na putu ka fundamentalnoj teoriji

Teorija "GWT" tvrdi da svijest proizlazi iz posebne vrste obrade informacija: poznato nam je od vremena nastanka umjetne inteligencije, kada su posebni programi imali pristup malom općem skladištu podataka. Svaki podatak zabilježen na "oglasnoj ploči" postajao je dostupan nizu pomoćnih procesa — radna memorija, jezik, modul planiranja, prepoznavanje lica, objekata itd. Prema ovoj teoriji, svijest nastaje kada zabilježena ulazna senzorna informacija bude proslijeđena brojnim kognitivnim sustavima — a oni obrađuju podatke za govornu reprodukciju, pohranu u memoriju ili izvršavanje radnji.

Budući da je prostor na takvoj oglasnoj ploči ograničen, u svakom trenutku možemo imati samo mali obujam informacija. Mreža neurona koja prenosi te poruke, navodno se nalazi u frontalnim i parietalnim režnjevima.

Kada se ovi oskudni (različiti) podaci prenesu u mrežu i postanu javni, informacija postaje svjesna. To jest, subjekt ju postaje svjestan. Moderne mašine još nisu dosegle sličan nivo kognitivne složenosti, ali to je samo pitanje vremena.

Teorija „GWT“ tvrdi da će računari budućnosti biti svjesni.

Opća informacijska teorija svijesti (IIT), koju je razvio Tononi i njegovi suradnici, koristi sasvim drugu polaznu tačku — sama iskustva. Svako iskustvo ima svoje posebne ključne karakteristike. Ono je immanentno, postoji samo za subjekt kao „vlasnika“; strukturirano je (žuti taksi koči dok smeđi pas prelazi ulicu); i konkretno je — razlikuje se od bilo kojeg drugog svjesnog iskustva, kao zaseban kadar u filmu. Osim toga, ono je cjelovito i određeno. Kada sjedite u parku na klupi tokom toplog sunčanog dana i promatrate djecu kako se igraju, različiti elementi iskustva — povjetarac koji vam nosi kosu, osjećaj radosti zbog smijeha djece — ne mogu se odvojiti jedno od drugog bez da iskustvo prestane biti ono što jest.

Tononi postulira da imajući takve osobine — to jest neki nivo svjesnosti — svaki složeni i isprepleteni mehanizam posjeduje set uzročno-posljedičnih veza. To će se osjećati kao nešto što dolazi iznutra.

Ali ako, slično malom mozgu, mehanizmu nedostaje složenosti i isprepletenosti, on neće biti svjestan ničega. Kako ova teorija kaže,

svijest je neizbežna slučajna sposobnost povezana s takvim složenim mehanizmima kao što je ljudski mozak.

Teorija također iz složenosti koja leži u međusobno povezanoj strukturi izvodi jedinstveni nenegativni broj Φ (izgovara se „fi”), koji kvantitativno izražava ovu svijest. Ako je Φ nula, sustav se uopće ne osjeća svjestan. Naprotiv, što je veći broj, to više inherentne slučajne snage sustav posjeduje i to je svjesniji. Mozak, koji se odlikuje kolosalnom i visoko-specifičnom povezanošću, ima vrlo visok Φ, i to sugerira visoku razinu svjesti. Teorija objašnjava različite činjenice: na primjer, zašto mali mozak nije uključen u svijest ili zašto zip i zap brojilo stvarno radi (brojevi prikazani na brojiću su Φ u grubom približavanju).

Teorija „IIT” predviđa da napredna simulacija ljudskog mozga na temelju digitalnog računala ne može biti svjesna — čak i ako se njezin govor ne može razlikovati od ljudskog. Slično tome, kao što simulacija masivnog gravitacijskog privlačenja crne rupe ne deformira prostor-vremenski kontinuum oko primjenjivanja koda računala, programirano svijest nikada neće stvoriti svjesno računalo. Giulio Tononi i Marcello Massimini, časopis „Nature” 557, S8-S12 (2018)

Prema IIT-u — svijest se ne može izračunati i kvantificirati: mora biti ugrađena u strukturu sustava.

Glavni zadatak današnjih neurobiologa je upotreba svih sve sofisticiranijih alata u proučavanju beskrajnih povezanosti raznovrsnih neurona koji čine mozak, kako bi se dodatno ocrtali neuronski tragovi svijesti. Uzimajući u obzir složenost središnjeg živčanog sustava, to će trajati desetljećima. I naposljetku formulirati temeljnu teoriju na temelju fragmenata postojećih. Teoriju koja će protumačiti glavnu zagonetku našeg postojanja: kako organ koji teži 1,36 kg i po sastavu podsjeća na sojin svježi sir, utjelovljuje osjećaj života.

Jedna od najzanimljivijih primjena ove nove teorije, po mom mišljenju — je mogućnost stvaranja AI-a koji posjeduje svijest i, što je najvažnije — osjetila. Štoviše, temeljna teorija svijesti omogućit će razvoj metoda i načina za bržu evoluciju kognitivnih sposobnosti čovjeka. Čovjeka — budućnosti.

Glavni izvor

Izvor: habr.com