לקראת תיאוריה בסיסית של תודעה

מקורן וטבען של חוויות מודעות - נקראות לפעמים במילה הלטינית qualia - היו לנו תעלומה מאז העת העתיקה ועד לאחרונה. פילוסופים רבים של תודעה, כולל מודרניים, רואים בקיומה של התודעה סתירה כה בלתי מתקבלת על הדעת של מה שהם מאמינים שהוא עולם של חומר וריקנות, עד שהם מכריזים על אשליה. במילים אחרות, הם מכחישים באופן עקרוני את קיומה של qualia או טוענים שלא ניתן ללמוד אותם בצורה משמעותית באמצעות המדע.

אם פסק הדין הזה היה נכון, מאמר זה היה קצר מאוד. ולא יהיה שום דבר מתחת לחתוך. אבל יש שם משהו...

אם לא ניתן להבין את התודעה באמצעות הכלים של המדע, כל מה שהיה צריך הוא להסביר מדוע אתה, אני, וכמעט כל השאר כל כך בטוחים שיש לנו רגשות בכלל. עם זאת, שן רעה נתנה לי גבעול. טיעון מתוחכם כדי לשכנע אותי שהכאב שלי הוא הזוי לא יפטור אותי אפילו טיפה אחת מהכאב הזה. אין לי סימפטיה לפרשנות מבוי סתום כזו של הקשר בין נשמה לגוף, אז אולי אמשיך.

תודעה היא כל מה שאתה חש (דרך קלט חושי) ולאחר מכן חווה (דרך תפיסה והבנה).

מנגינה תקועה בראש, טעם קינוח שוקולד, כאב שיניים משעמם, אהבה לילד, חשיבה מופשטת וההבנה שיום אחד כל התחושות ייגמרו.

מדענים מתקרבים בהדרגה לפתרון תעלומה שהדאיגה מזמן את הפילוסופים. ושיאו של המחקר המדעי הזה צפוי להיות תיאוריית עבודה מובנית של תודעה. הדוגמה הבולטת ביותר ליישום התיאוריה הזו היא בינה מלאכותית (זה לא שולל את האפשרות של הופעת בינה מלאכותית ללא תיאוריית תודעה, אלא על בסיס גישות אמפיריות קיימות כבר בפיתוח בינה מלאכותית)

רוב המדענים מקבלים את התודעה כנתון ושואפים להבין את הקשר שלה עם העולם האובייקטיבי שהמדע מתאר. לפני רבע מאה, פרנסיס קריק והשאר מדעני מוח קוגניטיביים החליט לשים בצד את הדיונים הפילוסופיים על התודעה (שדאגו למדענים לפחות מאז תקופת אריסטו) ובמקום זאת יצאו לחפש את עקבותיה הפיזיים.

מה בדיוק יש בחלק הנרגש ביותר של חומר המוח שמעורר את התודעה? על ידי לימוד זה, מדענים יכולים לקוות להתקרב לפתרון בעיה בסיסית יותר.
בפרט, מדעני מוח מחפשים קורלציות עצביות של תודעה (NCC) - המנגנונים העצביים הקטנים ביותר מספיקים ביחד לכל חוויה מודעת מסוימת של תחושה.

מה חייב לקרות במוח כדי שתחווה כאב שיניים, למשל? האם כמה תאי עצב אמורים לרטוט בתדר קסום כלשהו? האם עלינו להפעיל "נוירונים של תודעה" מיוחדים? באילו אזורים במוח ניתן היה לאתר תאים כאלה?

קורלציות עצביות של תודעה

בהגדרת NKS, סעיף ה"מינימום" חשוב. אחרי הכל, המוח בכללותו יכול להיחשב כ-NCS - יום אחר יום הוא מייצר תחושות. ובכל זאת ניתן לייעד את המיקום ביתר דיוק. קחו בחשבון את חוט השדרה, הצינור הגמיש באורך 46 סנטימטר של רקמת עצב בתוך עמוד השדרה שמכיל כמיליארד תאי עצב. אם הפציעה גורמת לחוט השדרה להינזק לחלוטין עד לאזור הצוואר, הנפגע יהיה משותק ברגליים, בזרועות ובגו, לא תהיה לו שליטה על המעיים או שלפוחית ​​השתן, ותחושות הגוף לא יהיו לו. עם זאת, משתקים כאלה ממשיכים לחוות את החיים על כל מגווןם: הם רואים, שומעים, מריחים, חווים רגשות וזוכרים כמו גם לפני האירוע הטראגי שינה את חייהם באופן קיצוני.

או לקחת את המוח הקטן, "המוח הקטן" בחלק האחורי של המוח. מערכת מוח זו, מהעתיקות במונחים אבולוציוניים, מעורבת בשליטה על מיומנויות מוטוריות, תנוחת הגוף והליכה, ואחראית גם לביצוע מיומן של רצפים מורכבים של תנועות.
נגינה בפסנתר, הקלדה על מקלדת, החלקה אמנותית או טיפוס צוקים – כל הפעילויות הללו מערבות את המוח הקטן. הוא מצויד בנוירונים המפורסמים ביותר הנקראים תאי Purkinje, שיש להם קנוקנות שמתנפנפות כמו מניפת ים של אלמוגים ונמלים דינמיקה חשמלית מורכבת. המוח הקטן מכיל גם המספר הגדול ביותר של נוירונים, כ-69 מיליארד (לרוב אלה הם תאי תורן מוחיים בצורת כוכב) - פי ארבע יותרמאשר כל המוח ביחד (זכור, זו נקודה חשובה).

מה קורה להכרה אם אדם מאבד חלקית את המוח הקטן כתוצאה משבץ מוחי או מתחת לסכין של מנתח?

כן, כמעט שום דבר קריטי לתודעה!

מטופלים עם נזק זה מתלוננים על כמה בעיות, כמו נגינה בפסנתר פחות שוטפת או הקלדה על מקלדת, אבל אף פעם לא אובדן מוחלט של כל היבט של ההכרה שלהם.

המחקר המפורט ביותר על ההשפעות של נזק מוחי על תפקוד קוגניטיבי, נחקר בהרחבה בהקשר של תסמונת אפקטיבית מוחית לאחר שבץ מוחי. אך גם במקרים אלו, בנוסף לבעיות התיאום והמרחב (לעיל), רק הפרות לא קריטיות של ההיבטים הביצועיים של הניהול, המאופיינים על ידי התמדה, חוסר חשיבה וירידה קלה ביכולת הלמידה.

למנגנון המוח הקטן הנרחב אין קשר לחוויות סובייקטיביות. למה? הרשת העצבית שלו מכילה רמז חשוב - היא אחידה ומקבילה במיוחד.

המוח הקטן הוא כמעט כולו מעגל הזנה קדימה: שורה אחת של נוירונים מאכילה את השנייה, מה שבתורו משפיע על השלישית. אין לולאות משוב המהדהדות קדימה ואחורה בתוך הפעילות החשמלית. יתר על כן, המוח הקטן מחולק מבחינה תפקודית למאות, אם לא יותר, מודולים חישוביים עצמאיים. כל אחד מהם פועל במקביל, עם כניסות ויציאות נפרדות ולא חופפות השולטות בתנועה או במערכות מוטוריות או קוגניטיביות שונות. הם כמעט לא מקיימים אינטראקציה זה עם זה, בעוד שבמקרה של תודעה, זהו מאפיין חיוני נוסף.

הלקח החשוב שניתן ללמוד מניתוח חוט השדרה והמוח הקטן הוא שהגאונות של התודעה לא נולדת כל כך בקלות בכל נקודת עירור של רקמת העצבים. צריך משהו אחר. גורם נוסף זה טמון בחומר האפור המרכיב את קליפת המוח הידועה לשמצה - פני השטח החיצוניים שלה. כל העדויות הזמינות מצביעות על כך שתחושות כרוכות ניאוקורטיקלי בדים.

אתה יכול לצמצם את האזור שבו נמצא מוקד התודעה אפילו יותר. קחו, למשל, ניסויים שבהם עין ימין ושמאל נחשפות לגירויים שונים. תארו לעצמכם שתצלום של לאדה פריורה נראה רק לעין שמאל, ותמונה של טסלה S גלויה רק ​​מימינכם. אנו יכולים להניח שתראה איזו מכונית חדשה משילובים של לאדה וטסלה זו על גבי זו. למעשה, תראה את לאדה לכמה שניות, לאחר מכן הוא ייעלם וטסלה יופיע - ואז היא תיעלם ולאדה תופיע שוב. שתי תמונות יחליפו זו את זו בריקוד אינסופי - מדענים קוראים לזה תחרות משקפת, או תחרות רשתית. המוח מקבל מידע מעורפל מבחוץ, והוא לא יכול להחליט: האם זה לאדה או טסלה?

כשאתה שוכב בתוך סורק מוח, מדענים מוצאים פעילות במגוון רחב של אזורים בקליפת המוח, הנקראים ביחד האזור החם האחורי. אלו הם האזורים הקדמיים, העורפיים והזמניים של החלק האחורי של המוח, והם ממלאים את התפקיד החשוב ביותר במעקב אחר מה שאנו רואים.

מעניין שקורטקס הראייה הראשוני, הקולט ומעביר מידע מהעיניים, אינו משקף את מה שאדם רואה. חלוקת עבודה דומה נצפית גם במקרה של שמיעה ומגע: קליפת המוח השמיעתית והסומטו-חושית הראשונית אינה תורמת ישירות לתוכן החוויה השמיעתית והסומטו-חושית. תפיסה מודעת (כולל תמונות של לאדה וטסלה) גורמת לשלבים הבאים של עיבוד - באזור החם האחורי.

מסתבר שתמונות ויזואליות, צלילים ותחושות חיים אחרות מקורן בקליפת המוח האחורית. עד כמה שמדעי המוח יכולים לדעת, כמעט כל החוויות המודעות מקורן שם.

מונה מודעות

לצורך ניתוחים, למשל, מטופלים עוברים הרדמה כדי שלא יזוזו, ישמרו על לחץ דם יציב, לא יחוו כאבים ובהמשך לא יהיו להם זיכרונות טראומטיים. למרבה הצער, זה לא תמיד מושג: מדי שנה מאות חולים בהרדמה נמצאים בהכרה במידה זו או אחרת.

קטגוריה נוספת של חולים עם נזק מוחי חמור כתוצאה מטראומה, זיהום או הרעלה חמורה יכולה לחיות שנים בלי יכולת לדבר או להגיב לשיחות. להוכיח שהם חווים את החיים היא משימה קשה ביותר.

תארו לעצמכם אסטרונאוט שאבד ביקום, מאזין לבקרת המשימה שמנסה ליצור איתו קשר. הרדיו השבור לא משדר את קולו, ולכן העולם מחשיב אותו כנעדר. כך אפשר לתאר בערך את המצב הנואש של חולים שמוחותם הפגועים מנעו מהם מגע עם העולם - מעין צורה קיצונית של בידוד.

בתחילת שנות ה-2000, ג'וליו טונוני מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון ומרצ'לו מסימיני היו חלוצים בשיטה הנקראת זאפ ו-zipלקבוע אם אדם בהכרה או לא.

מדענים הפעילו סליל של חוטים מכוסים על הראש ושלחו זעזוע (zap) - מטען חזק של אנרגיה מגנטית שגרם לזרם חשמלי לטווח קצר. זה הלהיב ועכב תאי נוירון שותפים באזורים מחוברים במעגל, והגל הדהד בכל קליפת המוח עד שהפעילות גוועה.

רשת של חיישני אלקטרו-אנצפלוגרמה מותקנים בראש הקליטה אותות חשמליים. כאשר האותות התפשטו בהדרגה, עקבותיהם, שכל אחד מהם תואם לנקודה מסוימת מתחת לפני הגולגולת, הפכו לסרט.

ההקלטות לא הדגימו שום אלגוריתם טיפוסי - אבל גם הן לא היו אקראיות לחלוטין.

באופן מעניין, ככל שהמקצבים להפעלה ולכיבוי היו צפויים יותר, כך גדל הסיכוי שהמוח היה מחוסר הכרה. המדענים מדדו הנחה זו על ידי דחיסת נתוני הווידאו באמצעות אלגוריתם המשמש לארכיון קבצי מחשב בפורמט ZIP. דחיסה סיפקה הערכה של מורכבות התגובה של המוח. מתנדבים שהיו בהכרה הראו "מדד מורכבות הפרעות" של 0,31 עד 0,70, כאשר המדד יורד מתחת ל-0,31 אם היו במצב של שינה עמוקה או בהרדמה.

לאחר מכן, הצוות בדק zip וזאפ על 81 חולים שהיו בהכרה מינימלית או מחוסרי הכרה (תרדמת). בקבוצה הראשונה, שהראתה כמה סימנים של התנהגות לא רפלקטיבית, השיטה הראתה נכון ש-36 מתוך 38 היו בהכרה. מתוך 43 חולים במצב "ירק" שאיתם קרובי משפחה בראש מיטת בית החולים מעולם לא הצליחו ליצור קשר, 34 סווגו כחסרי הכרה, ותשעה נוספים לא. המוח שלהם הגיב באופן דומה לאלה שהיו בהכרה, כלומר הם גם היו בהכרה אך לא היו מסוגלים לתקשר עם משפחתם.

המחקר הנוכחי נועד לתקנן ולשפר את הטכניקה עבור חולים נוירולוגיים, וכן להרחיב אותה לחולים במחלקות פסיכיאטריות וילדים. עם הזמן, מדענים יזהו את הסט הספציפי של מנגנונים עצביים שמובילים לחוויות.

בסופו של דבר, אנו זקוקים לתיאוריה מדעית משכנעת של תודעה שתענה על השאלה באילו תנאים כל מערכת פיזיקלית נתונה - בין אם זו שרשרת מורכבת של נוירונים או טרנזיסטורי סיליקון - חווה תחושות. ולמה איכות החוויה שונה? מדוע שמיים כחולים צלולים מרגישים שונה מצליל של כינור מכוון רע? האם להבדלים אלו בתחושות יש תפקיד ספציפי? אם כן, איזה? התיאוריה תאפשר לנו לחזות אילו מערכות יוכלו לחוש משהו. בהיעדר תיאוריה עם תחזיות שניתנות לבדיקה, כל הסקה לגבי תודעת מכונה מבוססת אך ורק על אינסטינקט הבטן שלנו, שכפי שהוכיחה ההיסטוריה של המדע, יש להסתמך עליו בזהירות.

אחת התיאוריות המרכזיות של התודעה היא התיאוריה סביבת עבודה עצבית גלובלית (GWT), שהועלו על ידי הפסיכולוג ברנרד בארס ומדעני המוח סטניסלס דין וז'אן פייר צ'אנגה.

מלכתחילה, הם טוענים שכאשר אדם מודע למשהו, אזורים רבים ושונים במוח ניגשים למידע הזה. בעוד שאם אדם פועל באופן לא מודע, המידע ממוקם במערכת התחושתית-מוטורית הספציפית (תחושתית-מוטורית) המעורבת. לדוגמה, כאשר אתה מקליד במהירות, אתה עושה זאת באופן אוטומטי. אם ישאלו אותך איך אתה עושה זאת, לא תוכל לענות כי יש לך גישה מוגבלת למידע הזה, הממוקם במעגלים העצביים המחברים את העיניים לתנועות המהירות של האצבעות.

נגישות גלובלית מייצרת רק זרם תודעה אחד, שכן אם תהליך כלשהו נגיש לכל שאר התהליכים, אז הוא נגיש לכולם – הכל קשור להכל. כך מיושם המנגנון לדיכוי תמונות חלופיות.
תיאוריה זו מסבירה היטב כל מיני הפרעות נפשיות, שבהן כשלים של מרכזי תפקוד בודדים, המחוברים בדפוסי פעילות עצבית (או אזור שלם של המוח), מכניסים עיוותים לזרימה הכללית של "מרחב העבודה", ובכך מעוותים. התמונה בהשוואה למצב ה"נורמלי" (של אדם בריא).

בדרך לתיאוריה יסודית

תיאוריית ה-GWT קובעת שהתודעה נובעת מסוג מיוחד של עיבוד מידע: היא מוכרת לנו משחר הבינה המלאכותית, כאשר לתוכניות מיוחדות הייתה גישה למאגר מידע קטן ונגיש לציבור. כל מידע שנרשם ב"לוח המודעות" הפך לזמין למספר תהליכי עזר - זיכרון עבודה, שפה, מודול תכנון, זיהוי פנים, חפצים וכו'. לפי תיאוריה זו, התודעה מתעוררת כאשר מידע חושי נכנס שנרשם על הלוח הוא מועברים למערכות קוגניטיביות רבות - והן מעבדות נתונים לשחזור דיבור, אחסון בזיכרון או ביצוע פעולות.

מכיוון שהמקום בלוח מודעות כזה מוגבל, אנחנו יכולים לקבל רק כמות קטנה של מידע זמין בכל רגע נתון. רשת הנוירונים שמעבירה את המסרים הללו נחשבת לממוקמת באונה הקדמית והפריאטלית.

ברגע שהנתונים המועטים (המפוזרים) האלה מועברים לרשת והפכו זמינים לציבור, המידע הופך למודע. כלומר, הנבדק מודע לכך. המכונות המודרניות עדיין לא הגיעו לרמה זו של מורכבות קוגניטיבית, אבל זה רק עניין של זמן.

תיאוריית "GWT" קובעת שמחשבי העתיד יהיו מודעים

תורת המידע הכללית של התודעה (IIT), שפותחה על ידי טונוני ושותפיו, משתמשת בנקודת מוצא שונה מאוד: החוויות עצמן. לכל חוויה יש מאפייני מפתח מיוחדים משלה. הוא אימננטי, קיים רק עבור הסובייקט כ"מאסטר"; הוא מובנה (מונית צהובה מאטה בזמן שכלב חום רץ מעבר לרחוב); והוא קונקרטי - שונה מכל חוויה מודעת אחרת, כמו פריים נפרד בסרט. יתר על כן, הוא מוצק ומוגדר. כשאתם יושבים על ספסל בפארק ביום חמים ובהיר וצופים בילדים משחקים, אי אפשר להפריד את המרכיבים השונים של החוויה - הרוח הנושבת בשיער, השמחה של הצחוקים הקטנים - בלי שהחוויה תיפסק. להיות מה שזה.

טונוני מניח שלמאפיינים כאלה - כלומר רמה מסוימת של מודעות - יש כל מנגנון מורכב ומזוה, שבמבנה שלו מוצפן מערכת יחסים של סיבה ותוצאה. זה ירגיש כמו משהו שמגיע מבפנים.

אבל אם, כמו המוח הקטן, המנגנון חסר מורכבות וקישוריות, הוא לא יהיה מודע לכלום. לפי התיאוריה הזו,

תודעה היא יכולת אינהרנטית, תלויה, הקשורה למנגנונים מורכבים כמו המוח האנושי.

התיאוריה נובעת גם מהמורכבות של המבנה המקושר הבסיסי של מספר לא שלילי יחיד Φ (מבוטא "fy"), אשר מכמת מודעות זו. אם F הוא אפס, המערכת אינה מודעת לעצמה כלל. לעומת זאת, ככל שהמספר גדול יותר, כך הכוח האקראי המובנה למערכת גדול יותר והיא מודעת יותר. למוח, המאופיין בקישוריות עצומה ומאוד ספציפית, יש F גבוה מאוד, וזה מרמז על רמת מודעות גבוהה. התיאוריה מסבירה עובדות שונות: למשל, מדוע המוח הקטן אינו מעורב בהכרה או מדוע מונה הזיפ והזאפ אכן פועל (המספרים שמפיק המונה הם F בקירוב גס).

תיאוריית ה-IIT חוזה שסימולציית מחשב דיגיטלית מתקדמת של המוח האנושי לא יכולה להיות מודעת - גם אם אין להבחין בין הדיבור שלה לבין הדיבור האנושי. בדיוק כפי שהדמיית כוח הכבידה המסיבי של חור שחור אינו מעוות את רצף המרחב-זמן סביב המחשב באמצעות הקוד, מתוכנת התודעה לעולם לא תוליד מחשב מודע. ג'וליו טונוני ומרצ'לו מאסימיני, Nature 557, S8-S12 (2018)

לפי IIT, לא ניתן לחשב ולחשב תודעה: היא חייבת להיות מובנית במבנה המערכת.

המשימה העיקרית של מדעני מוח מודרניים היא להשתמש בכלים המתוחכמים יותר ויותר העומדים לרשותם כדי לחקור את הקשרים האינסופיים של נוירונים מגוונים היוצרים את המוח, כדי לשרטט עוד יותר את עקבותיה העצביים של התודעה. בהתחשב במבנה המורכב של מערכת העצבים המרכזית, זה ייקח עשרות שנים. ולבסוף לנסח תיאוריה בסיסית המבוססת על פרגמנטים קיימים. תיאוריה שתסביר את החידה המרכזית של קיומנו: כיצד איבר ששוקל 1,36 ק"ג ודומה בהרכבו לקרם שעועית מגלם את תחושת החיים.

אחד היישומים המעניינים ביותר של התיאוריה החדשה הזו, לדעתי, הוא האפשרות ליצור בינה מלאכותית שיש לה תודעה ובעיקר, תחושות. יתרה מכך, התיאוריה הבסיסית של התודעה תאפשר לנו לפתח שיטות ודרכים ליישם התפתחות מהירה יותר של היכולות הקוגניטיביות האנושיות. אדם - העתיד.

מקור עיקרי

מקור: www.habr.com