L'origine e la natura delle esperienze coscienti — a volte chiamate con il termine latino qualia — sono state per noi un enigma sin dall'antichità fino a tempi recenti. Molti filosofi della mente, incluse le voci moderne, considerano l'esistenza della coscienza una contraddizione così inaccettabile rispetto a ciò che essi ritengono essere il mondo di materia e vuoto, da dichiararla un'illusione. In altre parole, negano o affermano che non sia possibile studiare il qualia in modo sensato attraverso la scienza.
Se questa affermazione fosse vera — questo articolo sarebbe molto breve. E nel proseguimento non ci sarebbe nulla. Ma c'è qualcosa...
Se la coscienza non può essere compresa attraverso gli strumenti scientifici, basterebbe solo spiegare perché noi, io e quasi tutti gli altri, siamo così certi di avere delle sensazioni. Tuttavia, un dente malato ha causato un ascesso. Una sofisticata argomentazione per convincere che il mio dolore è illusorio non allevierà di un millimetro queste sofferenze. Non ho affinità per una tale interpretazione sterminata del legame tra anima e corpo, quindi, probabilmente, continuerò.
La coscienza è tutto ciò che senti (sulla base delle informazioni provenienti dagli organi sensoriali) e poi vivi (attraverso la percezione e la comprensione).
Una melodia bloccata nella testa, il sapore di un dessert al cioccolato, un fastidioso dolore ai denti, l'amore per un bambino, il pensiero astratto e la comprensione che un giorno tutte le sensazioni avranno fine.
Gli scienziati si stanno avvicinando lentamente alla risoluzione del mistero che per lungo tempo ha affascinato i filosofi. E l'apice di queste ricerche scientifiche dovrebbe essere una teoria lavorativa strutturata della coscienza. Il più chiaro esempio dell'applicazione di questa teoria è l'IA completa (questo non esclude la possibilità di sviluppare l'IA senza la teoria della coscienza, ma sulla base di approcci empirici già esistenti nello sviluppo dell'IA).
La maggior parte degli scienziati considera la coscienza un dato di fatto e cerca di comprenderne il legame con il mondo oggettivo, che la scienza descrive. Venticinque anni fa, Francis Crick e altri decisero di mettere da parte le discussioni filosofiche sulla coscienza (che hanno coinvolto pensatori scientifici almeno dai tempi di Aristotele) e di intraprendere invece la ricerca delle sue tracce fisiche.
Cosa genera esattamente la coscienza nella parte estremamente eccitabile della materia cerebrale? Scoprendo questo, gli scienziati possono sperare di avvicinarsi alla soluzione di un problema più fondamentale.
In particolare, i neuroscienziati cercano i correlati neurali della coscienza (CNC) — i minimi meccanismi neuronali sufficienti per qualsiasi specifica esperienza consapevole nelle sensazioni.
Cosa deve accadere nel cervello affinché tu provi un mal di denti, per esempio? Alcune cellule nervose devono vibrare a una certa frequenza magica? È necessario attivare particolari "neuroni della coscienza"? In quali aree del cervello potrebbero trovarsi tali cellule?
Correlati neurali della coscienza
Nella definizione del SNC, è importante la precisazione «minimale». Infatti, il cervello come unità può essere considerato SNC: ogni giorno genera sensazioni. Eppure, la localizzazione può essere definita ancora più precisamente. Prendiamo il midollo spinale, un tubo flessibile di nervi di 46 centimetri all'interno della colonna vertebrale, che contiene circa un miliardo di cellule nervose. Se, a causa di un'infortunio, il midollo spinale è completamente danneggiato fino alla zona cervicale, la persona colpita avrà paralisi delle gambe, delle braccia e del torso, non sarà in grado di controllare intestino e vescica e sarà priva di sensazioni corporee. Tuttavia, tali paralizzati continuano a conoscere la vita in tutta la sua varietà: vedono, sentono, odorano, provano emozioni e ricordano così bene come prima che l'incidente tragico cambiasse radicalmente la loro vita.
Oppure consideriamo il cervelletto, il «cervello piccolo» nella parte posteriore del cervello. Questo sistema cerebrale, uno dei più antichi in senso evolutivo, partecipa al controllo della motricità, della posizione del corpo e della camminata, ed è inoltre responsabile dell'esecuzione abile di sequenze complesse di movimenti.
Suonare il pianoforte, digitare sulla tastiera, fare pattinaggio artistico o arrampicata — tutte queste attività coinvolgono il cervelletto. È dotato dei neuroni più famosi chiamati cellule di Purkinje, che hanno filamenti che ondeggiano come un corallo a ventaglio e nascondono una complessa dinamica elettrica. Inoltre, il cervelletto contiene il numero maggiore di neuroni, circa 69 miliardi (principalmente si tratta di labrociti cerebellari a forma di stella) — quattro volte di più, rispetto all'intero cervello insieme (ricordate — questo è un punto importante).
Cosa succede alla coscienza se una persona, a causa di un ictus o sotto i ferri del chirurgo, perde parzialmente il cervelletto?
Quasi nulla di critico per la coscienza!
I pazienti con tale danno lamentano alcuni problemi, come un'esecuzione meno fluida al pianoforte o una digitazione meno abile sulla tastiera, — ma mai una completa perdita di alcun aspetto della loro coscienza.
La ricerca più dettagliata sugli effetti dei danni al cervelletto sulle funzioni cognitive è stata ampiamente studiata nel contesto . Tuttavia, anche in questi casi, oltre ai problemi di coordinazione e spaziali (sopra), sono state riscontrate solo violazioni non critiche degli aspetti esecutivi della gestione, caratterizzate da , disattenzione e una lieve diminuzione della capacità di apprendimento.
Il vasto apparato cerebellare non ha alcuna relazione con le esperienze soggettive. Perché? Un'importante indizio è fornito dalla sua rete neurale: essa è straordinariamente uniforme e parallela.
Il cervelletto è praticamente una catena di diffusione diretta: una fila di neuroni nutre la successiva, la quale a sua volta influisce sulla terza. Non ci sono anelli di retroazione che risuonano all'interno dell'attività elettrica. Inoltre, il cervelletto è funzionalmente suddiviso in centinaia, se non di più, di moduli computazionali indipendenti. Ognuno di essi lavora in parallelo, con ingressi e uscite distinti che controllano i movimenti o vari sistemi motori o cognitivi. Interagiscono quasi mai tra loro, mentre nel caso della coscienza, questa è un'altra caratteristica imprescindibile.
Una lezione importante che si può trarre dall'analisi del midollo spinale e del cervelletto è che il genio della coscienza non si forma così facilmente in qualsiasi punto di eccitazione del tessuto nervoso. Serve qualcos'altro. Questo fattore aggiuntivo risiede nella sostanza grigia che costituisce la famigerata corteccia cerebrale — la sua superficie esterna. Tutti i dati disponibili indicano che nella generazione delle sensazioni sono coinvolti tessuti.
È possibile restringere ulteriormente l'area di localizzazione del focolaio di coscienza. Prendiamo ad esempio esperimenti in cui l'occhio destro e l'occhio sinistro sono esposti a diversi stimoli. Immagina che la fotografia della "Lada Priora" sia visibile solo al tuo occhio sinistro, mentre l'immagine della "Tesla S" lo sia solo al destro. Si potrebbe supporre che vedrai qualche nuova auto composta da sovrapposizioni di Lada e Tesla. In realtà, per alcuni secondi vedrai la Lada, poi scomparirà e apparirà la Tesla — e poi scomparirà di nuovo, riapparendo la Lada. Le due immagini si alterneranno in un incessante ballo — gli scienziati chiamano questo fenomeno competizione binoculari, o rivalità delle retine. Al cervello arriva un'informazione ambigua dall'esterno, e non riesce a decidere: è una Lada o una Tesla?
Se, mentre lievi dentro a una risonanza magnetica che registra l'attività cerebrale, gli scienziati riscontrano un'attività in un ampio spettro di aree corticali, comunemente denominate «zona calda posteriore» (posterior hot zone). Queste sono le aree parietali, occipitali e temporali nella parte posteriore della corteccia cerebrale, e rivestono un'importanza cruciale nel monitorare ciò che vediamo.
È interessante notare che la corteccia visiva primaria, che riceve e trasmette le informazioni ottenute dagli occhi, non riflette ciò che percepisce l'individuo. Un simile divisione del lavoro si osserva anche nell'udito e nel tatto: la corteccia uditiva primaria e la corteccia somatosensoria primaria non contribuiscono direttamente al contenuto dell'esperienza uditiva e somatosensoriale. La percezione consapevole (inclusi i rappresentazioni di Lada e Tesla) dà origine alle fasi successive di elaborazione — nella zona calda posteriore.
Ne consegue che le immagini visive, i suoni e altre esperienze vitali originano all'interno della corteccia cerebrale posteriore. Per quanto possano giudicare i neurobiologi, quasi tutte le esperienze consapevoli iniziano proprio lì.
Contatore di consapevolezza
Per operazioni, ad esempio, i pazienti vengono sottoposti ad anestesia affinché non si muovano, mantenendo una pressione sanguigna stabile, senza provare dolore e senza sviluppare successivamente ricordi traumatici. Sfortunatamente, questo traguardo non è sempre raggiungibile: ogni anno, centinaia di pazienti sotto anestesia si trovano in uno stato di coscienza, seppur variabile.
Un'altra categoria di pazienti con gravi danni cerebrali a causa di traumi, infezioni o intossicazioni gravi può esistere per anni senza essere in grado di parlare o rispondere a richieste. Dimostrare che avvertono la vita è un compito estremamente difficile.
Immaginate un astronauta perso nell'universo, che ascolta i tentativi del centro di controllo di volo di contattarlo. Un radio rotto non trasmette la sua voce, facendo credere al mondo che sia disperso. Questa è una descrizione approssimativa della situazione disperata dei pazienti, il cui cervello danneggiato li ha privati del contatto con il mondo: una sorta di estrema forma di isolamento.
All'inizio degli anni 2000, Giulio Tononi dell'Università del Wisconsin-Madison e Marcello Massimini applicarono per la prima volta un metodo chiamato , per determinare se un individuo fosse cosciente o meno.
Gli scienziati applicavano alla testa una bobina di fili rivestita e inviavano un impulso elettrico (zap) — una forte carica di energia magnetica che generava una corrente elettrica temporanea. Questo attivava e inibiva le cellule neurali collegate in diverse aree della rete, e l'onda risuonava attraverso la corteccia cerebrale fino a quando l'attività non si affievoliva.
Una rete di sensori elettroencefalografici fissati sulla testa registrava i segnali elettrici. Con la progressiva diffusione dei segnali, le loro tracce, ognuna delle quali corrispondeva a un dato punto sotto la superficie del cranio, venivano trasformate in un film.
Le registrazioni non mostrano alcun algoritmo tipico — ma non erano nemmeno del tutto casuali.
È interessante notare che maggiore era la prevedibilità dei ritmi di accensione e spegnimento, più alta era la probabilità che il cervello fosse in uno stato inconscio. I ricercatori hanno misurato questa ipotesi comprimendo i dati video tramite un algoritmo simile a quello utilizzato per archiviare i file informatici in formato ZIP. La compressione ha fornito una stima della complessità delle reazioni cerebrali. I volontari che erano coscienti hanno mostrato un "indice di complessità delle perturbazioni" che variava da 0,31 a 0,70, mentre l'indice scendeva sotto 0,31 quando erano in profondi sonni o in anestesia.
Successivamente, il team ha testato zip and zap su 81 pazienti che si trovavano in uno stato di minima coscienza o non coscienti (in coma). Nel primo gruppo, che mostrava alcuni segni di comportamento non riflessivo, il metodo ha correttamente dimostrato che 36 su 38 erano coscienti. Dei 43 pazienti in stato vegetativo, con cui i familiari al capezzale non erano riusciti a stabilire alcuna comunicazione, 34 sono stati classificati come incoscienti, mentre altri nove no. I loro cervelli rispondevano in modo simile a quelli di chi era cosciente, il che suggeriva che anche loro fossero coscienti, ma non in grado di comunicare con i propri cari.
Le attuali ricerche mirano a standardizzare e migliorare la metodica per i pazienti neurologici, estendendola anche a pazienti in reparti psichiatrici e pediatrici. Nel tempo, gli scienziati identificheranno un insieme specifico di meccanismi nervosi che generano esperienze.
In sostanza, abbiamo bisogno di una teoria scientifica convincente della coscienza che risponda alla domanda in quali condizioni un certo sistema fisico - che si tratti di una complessa rete di neuroni o di transistor di silicio - possa avere esperienze. E perché la qualità delle esperienze è diversa? Perché un cielo blu sereno si percepisce in modo diverso rispetto al suono stridente di un violino scordato? Queste differenze nelle sensazioni hanno una funzione specifica? Se sì, quale? La teoria ci permetterà di prevedere quali sistemi saranno in grado di percepire qualcosa. In assenza di una teoria con previsioni verificabili, ogni conclusione sul tema della coscienza delle macchine si basa esclusivamente sulla nostra intuizione interiore, su cui, come ha dimostrato la storia della scienza, è opportuno essere cauti.
Una delle principali teorie della coscienza è la teoria (GWT), proposta dallo psicologo Bernard Baars e dai neurobiologi Stanislas Dehaene e Jean-Pierre Changeux.
All'inizio sostengono che, quando una persona prende coscienza di qualcosa, l'accesso a queste informazioni coinvolge molte diverse aree del cervello. Al contrario, se una persona agisce in modo inconscio, le informazioni vengono localizzate in un sistema sensomotorio specifico. Ad esempio, quando digiti rapidamente, lo fai automaticamente. Se ti si chiedesse come lo fai, non saresti in grado di rispondere, poiché hai accesso limitato a queste informazioni, che si localizzano nei circuiti nervosi che collegano gli occhi ai rapidi movimenti delle dita.
La disponibilità globale genera solo un flusso di coscienza, poiché se un qualche processo è accessibile a tutti gli altri processi, allora è accessibile a tutti – tutto è interconnesso. Così si attua il meccanismo di soppressione di rappresentazioni alternative.
Una teoria simile spiega bene vari disturbi psichici, in cui malfunzionamenti di singoli centri funzionali, legati a schemi di attività neurale (o a intere aree del cervello), introducono distorsioni nel flusso generale dello "spazio di lavoro", alterando così la percezione rispetto a uno stato "normale" (quello di una persona sana).
In cammino verso una teoria fondamentale
La teoria "GWT" sostiene che la coscienza derivi da un particolare tipo di elaborazione delle informazioni: ci è familiare sin dai tempi delle origini dell'IA, quando programmi speciali avevano accesso a un piccolo repository di dati pubblico. Qualsiasi informazione registrata sulla "bacheca" diventava accessibile a una serie di processi ausiliari — memoria operativa, linguaggio, modulo di pianificazione, riconoscimento facciale, oggetti, ecc. Secondo questa teoria, la coscienza sorge quando le informazioni sensoriali in ingresso registrate sulla bacheca vengono trasmesse a numerosi sistemi cognitivi — che elaborano i dati per la produzione verbale, la memorizzazione o l'esecuzione di azioni.
Poiché lo spazio su una bacheca di annunci è limitato, possiamo disporre solo di un volume ridotto di informazioni in un dato momento. La rete di neuroni che trasmette questi messaggi si presume sia localizzata nei lobi frontale e parietale.
Non appena questi dati scarsi (dispersi) vengono trasferiti sulla rete e diventano accessibili al pubblico, l'informazione diventa consapevole. Questo significa che il soggetto la riconosce. Le macchine moderne non hanno ancora raggiunto un tale livello di complessità cognitiva, ma è solo una questione di tempo.
La teoria "GWT" sostiene che i computer del futuro saranno consapevoli.
La teoria dell'informazione integrata della coscienza (IIT), sviluppata da Tononi e dai suoi collaboratori, parte da un'ottica completamente diversa: le esperienze stesse. Ogni esperienza ha le sue caratteristiche chiave uniche. È immanente, esiste solo per il soggetto come "proprietario"; è strutturata (un taxi giallo si ferma mentre un cane marrone attraversa la strada); ed è concreta, differente da qualsiasi altra esperienza cosciente, come un singolo fotogramma in un film. Inoltre, è unitaria e definita. Quando in una calda giornata di sole sei seduto su una panchina in un parco a osservare i bambini giocare, i vari elementi dell'esperienza — il vento che scompiglia i capelli, la sensazione di gioia al suono delle risate — non possono essere separati senza che l'esperienza perda ciò che è.
Tononi postula che tali proprietà — cioè un certo livello di coscienza — siano presenti in qualsiasi meccanismo complesso e integrato, la cui struttura racchiude un insieme di relazioni causali. Questo sarà percepito come qualcosa che nasce dall'interno.
Se, simile al cervelletto, un meccanismo manca di complessità e connessione, non sarà in grado di avere consapevolezza. Questa teoria afferma che
la coscienza è una capacità emergente e casuale, legata a meccanismi complessi come il cervello umano.
La teoria deriva da una complessità alla base della struttura interconnessa un unico numero non negativo Φ (pronunciato “fi”), che quantifica questa consapevolezza. Se Φ è zero, il sistema non ha alcuna consapevolezza. Al contrario, quanto maggiore è il numero, tanto maggiore è la forza casuale emergente del sistema e maggiore è la sua coscienza. Il cervello, caratterizzato da una connessione colossale e altamente specifica, ha un Φ molto alto, il che implica un elevato livello di consapevolezza. La teoria spiega diversi fatti: ad esempio, perché il cervelletto non è coinvolto nella coscienza o perché il contatore zip e zap funziona realmente (i numeri forniti dal contatore sono una rappresentazione grezza di Φ).
La teoria dell'IIT prevede che una simulazione avanzata del cervello umano su un computer digitale non possa essere consapevole, anche se il suo linguaggio è indistinguibile da quello umano. Proprio come una simulazione della gravità massiccia di un buco nero non deforma il continuum spazio-temporale attorno al computer che esegue il codice, la coscienza programmata non genererà mai un computer cosciente. Giulio Tononi e Marcello Massimini, rivista "Nature" 557, S8-S12 (2018)
Secondo l'IIT, la coscienza non può essere calcolata e analizzata: deve essere incorporata nella struttura del sistema.
Il compito principale dei moderni neurobiologi è utilizzare tutti gli strumenti sempre più avanzati a loro disposizione per studiare le infinite connessioni tra i vari neuroni che compongono il cervello, al fine di delineare le tracce neurali della coscienza. Considerando la complicata struttura del sistema nervoso centrale, ci vorranno decenni. E infine formulare una teoria di base basata su frammenti esistenti. Una teoria che spiegherà il grande mistero della nostra esistenza: come un organo che pesa 1,36 kg e che per composizione somiglia alla ricotta di soia, incarni il senso della vita.
Una delle applicazioni più interessanti di questa nuova teoria, a mio avviso, è la possibilità di creare un'IA dotata di coscienza e, cosa più importante, di sentimenti. Inoltre, la teoria fondamentale della coscienza permetterà di sviluppare metodi e vie per realizzare un'evoluzione più rapida delle capacità cognitive dell'essere umano. L'essere umano del futuro.
Fonte: habr.com
