L'origine e la natura delle esperienze coscienti - a volte chiamate con la parola latina qualia - sono stati per noi un mistero dall'antichità fino a tempi recenti. Molti filosofi della coscienza, compresi quelli moderni, considerano l'esistenza della coscienza una contraddizione così inaccettabile di ciò che credono sia un mondo di materia e vuoto da dichiararlo un'illusione. In altre parole, o negano in linea di principio l’esistenza dei qualia o affermano che non possono essere studiati in modo significativo attraverso la scienza.
Se questo giudizio fosse vero, questo articolo sarebbe molto breve. E non ci sarebbe niente sotto il taglio. Ma c'è qualcosa lì...
Se la coscienza non può essere compresa utilizzando gli strumenti della scienza, tutto ciò che servirebbe è spiegare perché tu, io e quasi tutti gli altri siamo così sicuri di provare sentimenti. Tuttavia, un dente cattivo mi ha fatto venire la nausea. Un argomento sofisticato per convincermi che il mio dolore è illusorio non mi allevierà di un briciolo di questo dolore. Non ho simpatia per un'interpretazione così senza uscita della connessione tra anima e corpo, quindi forse continuerò.
La coscienza è tutto ciò che percepisci (attraverso input sensoriali) e poi sperimenti (attraverso la percezione e la comprensione).
Una melodia fissata nella testa, il gusto del dolce al cioccolato, un noioso mal di denti, l'amore per un bambino, il pensiero astratto e la consapevolezza che un giorno tutte le sensazioni finiranno.
Gli scienziati si stanno gradualmente avvicinando alla soluzione di un mistero che preoccupa da tempo i filosofi. E si prevede che il culmine di questa ricerca scientifica sarà una teoria operativa strutturata della coscienza. L'esempio più eclatante dell'applicazione di questa teoria è l'IA a tutti gli effetti (ciò non esclude la possibilità dell'emergere dell'IA senza una teoria della coscienza, ma sulla base di approcci empirici già esistenti nello sviluppo dell'IA)
La maggior parte degli scienziati accetta la coscienza come un dato di fatto e si sforza di comprenderne la connessione con il mondo oggettivo descritto dalla scienza. Un quarto di secolo fa, Francis Crick e gli altri ha deciso di mettere da parte le discussioni filosofiche sulla coscienza (che hanno preoccupato gli scienziati almeno dai tempi di Aristotele) e di partire invece alla ricerca delle sue tracce fisiche.
Cosa c'è esattamente nella parte altamente eccitabile della materia cerebrale che dà origine alla coscienza? Imparando questo, gli scienziati possono sperare di avvicinarsi alla soluzione di un problema più fondamentale.
In particolare, i neuroscienziati stanno cercando i correlati neurali della coscienza (NCC) - i più piccoli meccanismi neurali collettivamente sufficienti per qualsiasi particolare esperienza cosciente di sensazione.
Cosa deve succedere nel cervello perché tu possa provare mal di denti, per esempio? Si suppone che alcune cellule nervose vibrino a una frequenza magica? Dobbiamo attivare qualche speciale “neurone della coscienza”? In quali aree del cervello potrebbero essere localizzate tali cellule?
Correlati neurali della coscienza
Nella definizione di NKS, la clausola “minima” è importante. Dopotutto, il cervello nel suo insieme può essere considerato un NCS: giorno dopo giorno genera sensazioni. Eppure il luogo può essere designato in modo ancora più preciso. Consideriamo il midollo spinale, il tubo flessibile di tessuto nervoso lungo 46 centimetri all’interno della colonna vertebrale che contiene circa un miliardo di cellule nervose. Se la lesione provoca un danno completo al midollo spinale fino alla zona del collo, la vittima rimarrà paralizzata alle gambe, alle braccia e al busto, non avrà il controllo dell'intestino o della vescica e sarà privata delle sensazioni corporee. Tuttavia, questi paraplegici continuano a sperimentare la vita in tutta la sua diversità: vedono, sentono, annusano, provano emozioni e ricordano proprio come prima che il tragico incidente cambiasse radicalmente la loro vita.
Oppure prendiamo il cervelletto, il “piccolo cervello” nella parte posteriore del cervello. Questo sistema cerebrale, uno dei più antichi in termini evolutivi, è coinvolto nel controllo delle capacità motorie, della postura del corpo e dell'andatura ed è anche responsabile dell'esecuzione abile di complesse sequenze di movimenti.
Suonare il pianoforte, scrivere su una tastiera, pattinare o arrampicarsi su roccia: tutte queste attività coinvolgono il cervelletto. È dotato dei neuroni più famosi chiamati cellule di Purkinje, che hanno viticci che svolazzano come una gorgonia di corallo e ospitano complesse dinamiche elettriche. Contiene anche il cervelletto maggior numero di neuroni, circa 69 miliardi (per la maggior parte si tratta di mastociti cerebellari a forma di stella) - quattro volte di piùdell'intero cervello messo insieme (ricordate, questo è un punto importante).
Cosa succede alla coscienza se una persona perde parzialmente il cervelletto a causa di un ictus o sotto i ferri di un chirurgo?
Sì, quasi nulla di critico per la coscienza!
I pazienti con questo danno lamentano alcuni problemi, come suonare il pianoforte in modo meno fluido o scrivere su una tastiera, ma mai una perdita completa di qualsiasi aspetto della loro coscienza.
Lo studio più dettagliato sugli effetti del danno cerebellare sulla funzione cognitiva, ampiamente studiato nel contesto di . Ma anche in questi casi, oltre ai problemi di coordinamento e spaziali (sopra), si riscontrano solo violazioni non critiche degli aspetti esecutivi della gestione, caratterizzate da , distrazione e una leggera diminuzione della capacità di apprendimento.
L'esteso apparato cerebellare non ha alcuna relazione con le esperienze soggettive. Perché? La sua rete neurale contiene un indizio importante: è estremamente uniforme e parallela.
Il cervelletto è quasi interamente un circuito feedforward: una fila di neuroni alimenta la successiva, che a sua volta influenza la terza. Non ci sono circuiti di feedback che risuonano avanti e indietro all'interno dell'attività elettrica. Inoltre, il cervelletto è funzionalmente suddiviso in centinaia, se non più, moduli computazionali indipendenti. Ciascuno opera in parallelo, con input e output separati e non sovrapposti che controllano il movimento o diversi sistemi motori o cognitivi. Difficilmente interagiscono tra loro, mentre nel caso della coscienza questa è un'altra caratteristica indispensabile.
La lezione importante che si può imparare dall'analisi del midollo spinale e del cervelletto è che il genio della coscienza non nasce così facilmente in qualsiasi punto di eccitazione del tessuto nervoso. C'è bisogno di qualcos'altro. Questo ulteriore fattore risiede nella materia grigia che costituisce la famigerata corteccia cerebrale, la sua superficie esterna. Tutte le prove disponibili indicano che le sensazioni coinvolgono tessuti.
Puoi restringere ancora di più l'area in cui si trova il focus della coscienza. Prendiamo, ad esempio, esperimenti in cui gli occhi destro e sinistro sono esposti a stimoli diversi. Immagina che la foto di una Lada Priora sia visibile solo al tuo occhio sinistro e che la foto di una Tesla S sia visibile solo alla tua destra. Possiamo supporre che vedrai qualche nuova auto dalla sovrapposizione di Lada e Tesla una sopra l'altra. In effetti, vedrai Lada per alcuni secondi, dopodiché scomparirà e apparirà Tesla - e poi scomparirà e Lada apparirà di nuovo. Due immagini si sostituiranno l'una con l'altra in una danza senza fine: gli scienziati chiamano questa competizione binoculare o competizione retinale. Il cervello riceve informazioni ambigue dall'esterno e non riesce a decidere: è una Lada o una Tesla?
Quando ti trovi all'interno di uno scanner cerebrale, gli scienziati trovano attività in una vasta gamma di aree corticali, chiamate collettivamente zona calda posteriore. Queste sono le regioni parietale, occipitale e temporale della parte posteriore del cervello e svolgono il ruolo più importante nel tracciare ciò che vediamo.
È interessante notare che la corteccia visiva primaria, che riceve e trasmette informazioni dagli occhi, non riflette ciò che vede una persona. Una simile divisione del lavoro si osserva anche nel caso dell'udito e del tatto: la corteccia uditiva primaria e quella somatosensoriale primaria non contribuiscono direttamente al contenuto dell'esperienza uditiva e somatosensoriale. La percezione cosciente (comprese le immagini di Lada e Tesla) dà origine a fasi successive di elaborazione - nella zona calda posteriore.
Si scopre che le immagini visive, i suoni e altre sensazioni della vita hanno origine nella corteccia posteriore del cervello. Per quanto ne sanno i neuroscienziati, quasi tutte le esperienze coscienti hanno origine lì.
Contatore di consapevolezza
Durante le operazioni, ad esempio, i pazienti vengono messi in anestesia in modo che non si muovano, mantengano stabile la pressione sanguigna, non provino dolore e successivamente non abbiano ricordi traumatici. Sfortunatamente, questo non sempre viene raggiunto: ogni anno centinaia di pazienti sotto anestesia sono più o meno coscienti.
Un'altra categoria di pazienti con gravi danni cerebrali a seguito di traumi, infezioni o avvelenamenti gravi può vivere per anni senza poter parlare o rispondere alle chiamate. Dimostrare che sperimentano la vita è un compito estremamente difficile.
Immagina un astronauta perso nell'universo, che ascolta il controllo della missione che cerca di contattarlo. La radio rotta non trasmette la sua voce, motivo per cui il mondo lo considera disperso. Così si potrebbe descrivere più o meno così la situazione disperata dei pazienti il cui cervello danneggiato li ha privati del contatto con il mondo: una sorta di forma estrema di isolamento.
All’inizio degli anni 2000, Giulio Tononi dell’Università del Wisconsin-Madison e Marcello Massimini hanno aperto la strada a un metodo chiamato per determinare se una persona è cosciente o meno.
Gli scienziati hanno applicato una bobina di fili rivestiti alla testa e hanno inviato una scossa (zap), una forte carica di energia magnetica che ha causato una corrente elettrica a breve termine. Questo eccitava e inibiva le cellule neuronali partner nelle regioni collegate del circuito e l'onda risuonava in tutta la corteccia cerebrale finché l'attività non si estingueva.
Una rete di sensori dell’elettroencefalogramma montati sulla testa registrava i segnali elettrici. Man mano che i segnali si diffondevano, le loro tracce, corrispondenti ciascuna a un punto specifico sotto la superficie del cranio, si trasformavano in una pellicola.
Le registrazioni non hanno dimostrato alcun algoritmo tipico, ma non erano nemmeno completamente casuali.
È interessante notare che quanto più prevedibili erano i ritmi di accensione e spegnimento, tanto più probabile era che il cervello fosse incosciente. Gli scienziati hanno misurato questa ipotesi comprimendo i dati video utilizzando un algoritmo utilizzato per archiviare i file del computer in formato ZIP. La compressione ha fornito una valutazione della complessità della risposta del cervello. I volontari coscienti hanno mostrato un “indice di complessità della perturbazione” compreso tra 0,31 e 0,70, con l’indice che scendeva al di sotto di 0,31 se erano in uno stato di sonno profondo o sotto anestesia.
Il team ha poi testato zip and zap su 81 pazienti che erano minimamente coscienti o incoscienti (in coma). Nel primo gruppo, che mostrava alcuni segni di comportamento non riflessivo, il metodo ha dimostrato correttamente che 36 su 38 erano coscienti. Dei 43 pazienti in stato “vegetale” con i quali i parenti a capo del letto d'ospedale non sono mai riusciti a stabilire una comunicazione, 34 sono stati classificati come incoscienti e altri nove no. Il loro cervello ha risposto in modo simile a quello di coloro che erano coscienti, il che significa che anche loro erano coscienti ma incapaci di comunicare con la loro famiglia.
La ricerca attuale mira a standardizzare e migliorare la tecnica per i pazienti neurologici, nonché ad estenderla ai pazienti dei reparti psichiatrici e pediatrici. Nel corso del tempo, gli scienziati identificheranno l’insieme specifico di meccanismi neurali che danno origine alle esperienze.
In definitiva, abbiamo bisogno di una teoria scientifica convincente della coscienza che risponda alla domanda in quali condizioni un dato sistema fisico – sia esso una catena complessa di neuroni o transistor di silicio – sperimenta sensazioni. E perché la qualità dell’esperienza è diversa? Perché un cielo azzurro e limpido dà una sensazione diversa dal suono di un violino mal accordato? Queste differenze di sensazioni hanno qualche 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, qualsiasi deduzione sulla coscienza della macchina si basa esclusivamente sul nostro istinto, sul quale, come ha dimostrato la storia della scienza, si dovrebbe fare affidamento con cautela.
Una delle principali teorie della coscienza è la teoria (GWT), proposto dallo psicologo Bernard Baars e dai neuroscienziati Stanislas Dean e Jean-Pierre Changeux.
Per cominciare, sostengono che quando una persona è consapevole di qualcosa, molte aree diverse del cervello accedono a queste informazioni. Se invece una persona agisce inconsciamente, l'informazione è localizzata nello specifico sistema sensomotorio (sensomotorio) coinvolto. Ad esempio, quando digiti velocemente, lo fai automaticamente. Se ti chiedono come fai, non saprai rispondere perché hai un accesso limitato a queste informazioni, che sono localizzate nei circuiti neurali che collegano gli occhi ai rapidi movimenti delle dita.
L'accessibilità globale genera un solo flusso di coscienza, poiché se un processo è accessibile a tutti gli altri processi, allora è accessibile a tutti loro: tutto è connesso a tutto. In questo modo viene implementato il meccanismo per sopprimere le immagini alternative.
Questa teoria spiega bene tutti i tipi di disturbi mentali, in cui i fallimenti dei singoli centri funzionali, collegati da schemi di attività neurale (o un'intera area del cervello), introducono distorsioni nel flusso generale dello "spazio di lavoro", distorcendo così il quadro rispetto allo stato “normale” (di una persona sana) .
Sulla strada per una teoria fondamentale
La teoria GWT afferma che la coscienza deriva da un tipo speciale di elaborazione delle informazioni: ci è familiare fin dagli albori dell’intelligenza artificiale, quando programmi speciali avevano accesso a un piccolo archivio dati accessibile al pubblico. Qualsiasi informazione registrata sulla "bacheca" è diventata disponibile per una serie di processi ausiliari: memoria di lavoro, linguaggio, modulo di pianificazione, riconoscimento di volti, oggetti, ecc. Secondo questa teoria, la coscienza sorge quando le informazioni sensoriali in arrivo registrate sulla bacheca vengono trasmessi in molti sistemi cognitivi - ed elaborano dati per la riproduzione del parlato, l'archiviazione in memoria o l'esecuzione di azioni.
Poiché lo spazio su una bacheca di questo tipo è limitato, possiamo avere a disposizione solo una piccola quantità di informazioni in un dato momento. Si ritiene che la rete di neuroni che trasmettono questi messaggi sia localizzata nei lobi frontali e parietali.
Una volta che questi dati scarsi (sparsi) vengono trasferiti in rete e diventano disponibili al pubblico, l’informazione diventa consapevole. Cioè, il soggetto ne è consapevole. Le macchine moderne non hanno ancora raggiunto questo livello di complessità cognitiva, ma è solo questione di tempo.
La teoria "GWT" afferma che i computer del futuro saranno coscienti
La teoria generale dell'informazione della coscienza (IIT), sviluppata da Tononi e dai suoi collaboratori, utilizza un punto di partenza molto diverso: le esperienze stesse. Ogni esperienza ha le sue caratteristiche chiave speciali. È immanente, esiste solo per il soggetto in quanto “maestro”; è strutturato (un taxi giallo rallenta mentre un cane marrone corre dall'altra parte della strada); ed è concreta, diversa da qualsiasi altra esperienza cosciente, come un fotogramma separato in un film. Inoltre, è solido e definito. Quando ti siedi su una panchina del parco in una giornata calda e limpida e guardi i bambini giocare, i vari elementi dell’esperienza – il vento che soffia tra i capelli, la gioia dei più piccoli che ridono – non possono essere separati l’uno dall’altro senza che l’esperienza cessi. essere quello che è.
Tononi postula che tali proprietà - cioè un certo livello di consapevolezza - abbiano un meccanismo complesso e accoppiato, nella struttura del quale è crittografato un insieme di relazioni di causa-effetto. Sembrerà che qualcosa venga da dentro.
Ma se, come il cervelletto, il meccanismo manca di complessità e connettività, non sarà cosciente di nulla. Secondo questa teoria,
la coscienza è un'abilità intrinseca e contingente associata a meccanismi complessi come il cervello umano.
La teoria fa derivare anche dalla complessità della struttura interconnessa sottostante un unico numero non negativo Φ (pronunciato “fy”), che quantifica questa consapevolezza. Se F è zero il sistema non è affatto consapevole di se stesso. Al contrario, maggiore è il numero, maggiore è il potere casuale intrinseco del sistema e più è cosciente. Il cervello, caratterizzato da una connettività colossale e altamente specifica, ha una F molto alta, e questo implica un alto livello di consapevolezza. La teoria spiega diversi fatti: ad esempio perché il cervelletto non è coinvolto nella coscienza o perché il contatore zip and zap funziona effettivamente (i numeri prodotti dal contatore sono F in una approssimazione approssimativa).
La teoria dell’IIT prevede che una simulazione digitale avanzata del cervello umano non possa essere cosciente, anche se il suo linguaggio è indistinguibile da quello umano. Proprio come la simulazione della massiccia attrazione gravitazionale di un buco nero non distorce il continuum spazio-temporale attorno al computer utilizzando il codice, programmato la coscienza non darà mai vita a un computer cosciente. Giulio Tononi e Marcello Massimini, Natura 557, S8-S12 (2018)
Secondo IIT la coscienza non può essere calcolata e calcolata: deve essere integrata nella struttura del sistema.
Il compito principale dei moderni neuroscienziati è utilizzare gli strumenti sempre più sofisticati a loro disposizione per studiare le infinite connessioni dei diversi neuroni che formano il cervello, per delineare ulteriormente le tracce neurali della coscienza. Data la struttura complessa del sistema nervoso centrale, ci vorranno decenni. E infine formulare una teoria di base basata su frammenti esistenti. Una teoria che spiegherà l'enigma principale della nostra esistenza: come un organo che pesa 1,36 kg e che è simile per composizione alla farina di fave incarni il senso della vita.
Una delle applicazioni più interessanti di questa nuova teoria, secondo me, è la possibilità di creare un’intelligenza artificiale dotata di coscienza e, soprattutto, di sensazioni. Inoltre, la teoria fondamentale della coscienza ci consentirà di sviluppare metodi e modi per attuare una più rapida evoluzione delle capacità cognitive umane. L'uomo: il futuro.
Fonte: habr.com