Opprinnelsen og naturen til bevisste opplevelser - noen ganger kalt med det latinske ordet Qualia - har vært et mysterium for oss siden tidlig antikken til nylig. Mange bevissthetsfilosofer, inkludert moderne, anser eksistensen av bevissthet som en så uakseptabel motsetning av det de tror er en verden av materie og tomhet at de erklærer det som en illusjon. Med andre ord, de enten benekter eksistensen av qualia i prinsippet eller hevder at de ikke kan studeres meningsfullt gjennom vitenskap.
Hvis denne dommen var sann, ville denne artikkelen vært veldig kort. Og det ville ikke være noe under kuttet. Men det er noe der...
Hvis bevissthet ikke kan forstås ved hjelp av vitenskapens verktøy, er alt som trengs å forklare hvorfor du, jeg og nesten alle andre er så sikre på at vi har følelser i det hele tatt. Men en dårlig tann ga meg tannkjøtt. Et sofistikert argument for å overbevise meg om at smerten min er illusorisk vil ikke lindre meg en tøddel av denne smerten. Jeg har ingen sympati for en slik blindveistolkning av sammenhengen mellom sjel og kropp, så kanskje jeg fortsetter.
Bevissthet er alt du sanser (gjennom sensoriske input) og deretter opplever (gjennom persepsjon og forståelse).
En melodi som sitter fast i hodet, smaken av sjokoladedessert, en kjedelig tannpine, kjærlighet til et barn, abstrakt tenkning og forståelsen av at en dag vil alle sensasjoner ta slutt.
Forskere kommer gradvis nærmere å løse et mysterium som lenge har bekymret filosofer. Og kulminasjonen av denne vitenskapelige forskningen forventes å være en strukturert arbeidsteori om bevissthet. Det mest slående eksemplet på anvendelsen av denne teorien er fullverdig AI (dette utelukker ikke muligheten for fremveksten av AI uten en teori om bevissthet, men på grunnlag av allerede eksisterende empiriske tilnærminger i utviklingen av AI)
De fleste forskere aksepterer bevissthet som en gitt og streber etter å forstå dens forbindelse med den objektive verden som vitenskapen beskriver. For et kvart århundre siden Francis Crick og resten bestemte seg for å legge til side filosofiske diskusjoner om bevissthet (som har bekymret forskere i det minste siden Aristoteles tid) og i stedet satte ut på jakt etter dens fysiske spor.
Hva er det egentlig i den svært eksitable delen av hjernestoffet som gir opphav til bevissthet? Ved å lære dette kan forskerne håpe å komme nærmere å løse et mer grunnleggende problem.
Spesielt leter nevroforskere etter nevrale bevissthetskorrelater (NCC) - de minste nevrale mekanismene samlet sett tilstrekkelig for enhver spesiell bevisst opplevelse av sansning.
Hva må skje i hjernen for at du for eksempel skal oppleve tannpine? Er det meningen at noen nerveceller skal vibrere med en magisk frekvens? Trenger vi å aktivere noen spesielle "bevissthetsnevroner"? I hvilke områder av hjernen kan slike celler befinne seg?
Nevrale korrelater av bevissthet
I definisjonen av NKS er «minimal»-klausulen viktig. Tross alt kan hjernen som helhet betraktes som NCS - dag etter dag genererer den sensasjoner. Og likevel kan stedet utpekes enda mer presist. Tenk på ryggmargen, det 46-centimeter fleksible røret av nervevev inne i ryggraden som inneholder omtrent en milliard nerveceller. Hvis skaden fører til at ryggmargen blir fullstendig skadet ned til nakkeområdet, vil offeret bli lammet i bena, armene og overkroppen, vil ikke ha kontroll over tarmen eller blæren, og vil bli fratatt kroppslige opplevelser. Likevel fortsetter slike paraplegikere å oppleve livet i all dets mangfold: de ser, hører, lukter, opplever følelser og husker like godt som før den tragiske hendelsen endret livene deres radikalt.
Eller ta lillehjernen, den "lille hjernen" på baksiden av hjernen. Dette hjernesystemet, et av de eldste i evolusjonære termer, er involvert i kontrollen av motoriske ferdigheter, kroppsholdning og gange, og er også ansvarlig for den behendige utførelsen av komplekse sekvenser av bevegelser.
Å spille piano, skrive på et tastatur, kunstløp eller fjellklatring – alle disse aktivitetene involverer lillehjernen. Den er utstyrt med de mest kjente nevronene kalt Purkinje-celler, som har ranker som flagrer som en havvifte av koraller og har kompleks elektrisk dynamikk. Lillehjernen inneholder også største antall nevroner, rundt 69 milliarder (for det meste er disse stjerneformede cerebellare mastceller) - fire ganger merenn hele hjernen til sammen (husk at dette er et viktig poeng).
Hva skjer med bevisstheten hvis en person delvis mister lillehjernen som følge av et slag eller under en kirurgs kniv?
Ja, nesten ikke noe kritisk for bevisstheten!
Pasienter med denne skaden klager over noen problemer, som å spille piano mindre flytende eller skrive på et tastatur, men aldri et fullstendig tap av noen aspekter av bevisstheten.
Den mest detaljerte studien om effekten av cerebellar skade på kognitiv funksjon, omfattende studert i sammenheng med . Men selv i disse tilfellene, i tillegg til koordinering og romlige problemer (ovenfor), er det kun ikke-kritiske brudd på de utøvende aspektene ved ledelsen, preget av , fravær og en liten reduksjon i læreevne.
Det omfattende cerebellarapparatet har ingen relasjon til subjektive opplevelser. Hvorfor? Dens nevrale nettverk inneholder en viktig ledetråd - den er ekstremt ensartet og parallell.
Lillehjernen er nesten utelukkende en feedforward-krets: en rad med nevroner mater den neste, som igjen påvirker den tredje. Det er ingen tilbakemeldingsløkker som resonerer frem og tilbake innenfor den elektriske aktiviteten. Dessuten er lillehjernen funksjonelt delt inn i hundrevis, om ikke flere, uavhengige beregningsmoduler. Hver opererer parallelt, med separate og ikke-overlappende innganger og utganger som kontrollerer bevegelse eller forskjellige motoriske eller kognitive systemer. De samhandler knapt med hverandre, mens i tilfelle av bevissthet er dette en annen uunnværlig egenskap.
Den viktige lærdommen som kan læres fra analysen av ryggmargen og lillehjernen, er at bevissthetsgeniet ikke er så lett født på noe punkt for eksitasjon av nervevevet. Det trengs noe annet. Denne tilleggsfaktoren ligger i den grå substansen som utgjør den beryktede hjernebarken - dens ytre overflate. Alle tilgjengelige bevis indikerer at sensasjoner involverer vev.
Du kan begrense området der bevissthetsfokuset befinner seg enda mer. Ta for eksempel eksperimenter der høyre og venstre øye blir utsatt for ulike stimuli. Tenk deg at et bilde av en Lada Priora bare er synlig for venstre øye, og et bilde av en Tesla S er synlig bare til høyre. Vi kan anta at du vil se en ny bil fra overlagringer av Lada og Tesla oppå hverandre. Faktisk vil du se Lada i noen sekunder, hvoretter han forsvinner og Tesla vil dukke opp – og så vil hun forsvinne og Lada dukke opp igjen. To bilder vil erstatte hverandre i en endeløs dans – forskerne kaller denne kikkertkonkurransen, eller netthinnekonkurransen. Hjernen mottar tvetydig informasjon fra utsiden, og den kan ikke bestemme: er det en Lada eller en Tesla?
Når du ligger inne i en hjerneskanner, finner forskerne aktivitet i et bredt spekter av kortikale områder, samlet kalt den bakre varme sonen. Dette er de parietale, occipitale og temporale områdene på baksiden av hjernen, og de spiller den viktigste rollen i å spore det vi ser.
Interessant nok reflekterer ikke den primære visuelle cortex, som mottar og overfører informasjon fra øynene, hva en person ser. En lignende arbeidsdeling observeres også når det gjelder hørsel og berøring: de primære auditive og primære somatosensoriske cortexene bidrar ikke direkte til innholdet i auditiv og somatosensorisk opplevelse. Bevisst persepsjon (inkludert bilder av Lada og Tesla) gir opphav til påfølgende stadier av behandling - i den bakre varme sonen.
Det viser seg at visuelle bilder, lyder og andre livsfornemmelser har sitt utspring i hjernebarkens bakre cortex. Så vidt nevrovitenskapsmenn kan fortelle, har nesten alle bevisste opplevelser sitt opphav der.
Bevissthetsteller
Ved operasjoner legges for eksempel pasienter i narkose slik at de ikke beveger seg, opprettholder stabilt blodtrykk, ikke opplever smerter og i ettertid ikke har traumatiske minner. Dessverre oppnås ikke dette alltid: hvert år er hundrevis av pasienter under narkose bevisst i en eller annen grad.
En annen kategori pasienter med alvorlig hjerneskade som følge av traumer, infeksjon eller alvorlig forgiftning kan leve i årevis uten å kunne snakke eller svare på anrop. Å bevise at de opplever livet er en ekstremt vanskelig oppgave.
Se for deg en astronaut som er tapt i universet, og lytter til oppdragskontroll som prøver å kontakte ham. Den ødelagte radioen sender ikke stemmen hans, og det er grunnen til at verden anser ham som savnet. Omtrent slik kan man beskrive den desperate situasjonen til pasienter hvis skadede hjerner har frarøvet dem kontakt med verden – en slags ekstrem form for isolasjon.
På begynnelsen av 2000-tallet var Giulio Tononi fra University of Wisconsin-Madison og Marcello Massimini banebrytende for en metode kalt for å avgjøre om en person er ved bevissthet eller ikke.
Forskere påførte en spole av omhyllede ledninger på hodet og sendte ut et sjokk (zap) - en sterk ladning av magnetisk energi som forårsaket en kortvarig elektrisk strøm. Dette eksiterte og hemmet partnernevronceller i tilkoblede områder av kretsen, og bølgen resonerte gjennom hjernebarken til aktiviteten døde ut.
Et nettverk av hodemonterte elektroencefalogramsensorer registrerte elektriske signaler. Etter hvert som signalene gradvis spredte seg, ble sporene deres, som hver tilsvarer et spesifikt punkt under overflaten av hodeskallen, forvandlet til en film.
Opptakene demonstrerte ingen typisk algoritme – men de var heller ikke helt tilfeldige.
Interessant nok, jo mer forutsigbare på-og-av-rytmene var, jo mer sannsynlig var det at hjernen var bevisstløs. Forskerne målte denne antakelsen ved å komprimere videodataene ved hjelp av en algoritme som brukes til å arkivere datafiler i ZIP-format. Kompresjon ga en vurdering av kompleksiteten i hjernens respons. Frivillige som var ved bevissthet viste en "forstyrrelseskompleksitetsindeks" på 0,31 til 0,70, med indeksen som falt under 0,31 hvis de var i dyp søvn eller under anestesi.
Teamet testet deretter zip og zap på 81 pasienter som enten var minimalt bevisste eller bevisstløse (komatøse). I den første gruppen, som viste noen tegn på ureflektert oppførsel, viste metoden korrekt at 36 av 38 var bevisste. Av de 43 pasientene i "grønnsakstilstand" som pårørende i spissen for sykehussengen aldri klarte å etablere kommunikasjon med, ble 34 klassifisert som bevisstløse, og ytterligere ni var det ikke. Hjernene deres reagerte på samme måte som de som var ved bevissthet, noe som betyr at de også var bevisste, men ute av stand til å kommunisere med familien.
Aktuell forskning har som mål å standardisere og forbedre teknikken for nevrologiske pasienter, samt å utvide den til pasienter ved psykiatriske og pediatriske avdelinger. Over tid vil forskere identifisere det spesifikke settet av nevrale mekanismer som gir opphav til opplevelser.
Til syvende og sist trenger vi en overbevisende vitenskapelig teori om bevissthet som vil svare på spørsmålet under hvilke forhold et gitt fysisk system – det være seg en kompleks kjede av nevroner eller silisiumtransistorer – opplever sensasjoner. Og hvorfor er kvaliteten på opplevelsen annerledes? Hvorfor føles en klar blå himmel annerledes enn lyden av en dårlig stemt fiolin? Har disse forskjellene i sensasjoner noen spesifikk funksjon? Hvis ja, hvilken? Teorien vil tillate oss å forutsi hvilke systemer som vil kunne sanse noe. I fravær av en teori med testbare spådommer, er enhver slutning om maskinbevissthet basert utelukkende på vårt mageinstinkt, som, som vitenskapshistorien har vist, bør stoles på med forsiktighet.
En av hovedteoriene om bevissthet er teorien (GWT), fremsatt av psykolog Bernard Baars og nevrovitenskapsmenn Stanislas Dean og Jean-Pierre Changeux.
Til å begynne med hevder de at når en person er klar over noe, har mange forskjellige områder av hjernen tilgang til denne informasjonen. Mens hvis en person handler ubevisst, er informasjonen lokalisert i det spesifikke sensorisk-motoriske systemet (sansemotorisk) som er involvert. For eksempel, når du skriver raskt, gjør du det automatisk. Hvis du blir spurt om hvordan du gjør dette, vil du ikke kunne svare fordi du har begrenset tilgang til denne informasjonen, som er lokalisert i nevrale kretsløp som forbinder øynene med fingrenes raske bevegelser.
Global tilgjengelighet genererer bare én strøm av bevissthet, siden hvis en prosess er tilgjengelig for alle andre prosesser, så er den tilgjengelig for dem alle - alt er koblet til alt. Slik implementeres mekanismen for å undertrykke alternative bilder.
Denne teorien forklarer godt alle slags psykiske lidelser, der svikt i individuelle funksjonssentre, forbundet med mønstre av nevral aktivitet (eller et helt område av hjernen), introduserer forvrengninger i den generelle flyten av "arbeidsrommet", og dermed forvrenger bildet sammenlignet med den "normale" tilstanden (til en frisk person) .
På vei til en grunnleggende teori
GWT-teorien sier at bevissthet stammer fra en spesiell type informasjonsbehandling: den har vært kjent for oss siden begynnelsen av AI, da spesialprogrammer hadde tilgang til et lite, offentlig tilgjengelig datalager. All informasjon registrert på "oppslagstavlen" ble tilgjengelig for en rekke hjelpeprosesser - arbeidsminne, språk, planleggingsmodul, gjenkjenning av ansikter, objekter osv. I følge denne teorien oppstår bevissthet når innkommende sensorisk informasjon registrert på tavlen er overføres til mange kognitive systemer – og de behandler data for talegjengivelse, lagring i minnet eller utførelse av handlinger.
Siden plassen på en slik oppslagstavle er begrenset, kan vi bare ha en liten mengde informasjon tilgjengelig til enhver tid. Nettverket av nevroner som formidler disse meldingene antas å være lokalisert i frontal- og parietallappene.
Når disse knappe (spredte) dataene er overført til nettverket og blir offentlig tilgjengelig, blir informasjonen bevisst. Det vil si at subjektet er klar over det. Moderne maskiner har ennå ikke nådd dette nivået av kognitiv kompleksitet, men det er bare et spørsmål om tid.
"GWT" teori sier at fremtidens datamaskiner vil være bevisste
Den generelle informasjonsteorien om bevissthet (IIT), utviklet av Tononi og hans medarbeidere, bruker et helt annet utgangspunkt: selve opplevelsene. Hver opplevelse har sine egne spesielle nøkkelegenskaper. Den er immanent, eksisterer bare for subjektet som "mester"; den er strukturert (en gul taxi bremser ned mens en brun hund løper over gaten); og den er konkret – forskjellig fra enhver annen bevisst opplevelse, som en egen ramme i en film. Dessuten er den solid og definert. Når du sitter på en parkbenk på en varm, klar dag og ser på barn som leker, kan de ulike elementene i opplevelsen – vinden som blåser gjennom håret, gleden til de små som ler – ikke skilles fra hverandre uten at opplevelsen opphører å være hva det er.
Tononi postulerer at slike egenskaper - det vil si et visst nivå av bevissthet - har en hvilken som helst kompleks og koblet mekanisme, i hvis struktur et sett med årsak-og-virkning-forhold er kryptert. Det vil føles som noe som kommer innenfra.
Men hvis mekanismen, som lillehjernen, mangler kompleksitet og tilkobling, vil den ikke være klar over noe. Som denne teorien sier,
bevissthet er en iboende, betinget evne assosiert med komplekse mekanismer som den menneskelige hjernen.
Teorien stammer også fra kompleksiteten til den underliggende sammenkoblede strukturen et enkelt ikke-negativt tall Φ (uttales "fy"), som kvantifiserer denne bevisstheten. Hvis F er null, er ikke systemet klar over seg selv i det hele tatt. Omvendt, jo større tall, jo større er den iboende tilfeldige kraften systemet har, og jo mer bevisst er det. Hjernen, som er preget av kolossal og svært spesifikk tilkobling, har en veldig høy F, og dette innebærer et høyt bevissthetsnivå. Teorien forklarer ulike fakta: for eksempel hvorfor lillehjernen ikke er involvert i bevisstheten eller hvorfor zip- og zap-telleren faktisk fungerer (tallene som telleren produserer er F i en grov tilnærming).
IIT-teorien forutsier at en avansert digital datasimulering av den menneskelige hjernen ikke kan være bevisst – selv om talen ikke kan skilles fra menneskelig tale. Akkurat som å simulere den massive gravitasjonskraften til et sort hull ikke forvrenger rom-tidskontinuumet rundt datamaskinen ved å bruke koden, programmert bevissthet vil aldri føde en bevisst datamaskin. Giulio Tononi og Marcello Massimini, Nature 557, S8-S12 (2018)
I følge IIT kan bevissthet ikke beregnes og beregnes: den må bygges inn i strukturen til systemet.
Hovedoppgaven til moderne nevrovitenskapsmenn er å bruke de stadig mer sofistikerte verktøyene de har til rådighet for å studere de endeløse forbindelsene til forskjellige nevroner som danner hjernen, for ytterligere å avgrense de nevrale sporene av bevissthet. Gitt den intrikate strukturen til sentralnervesystemet, vil dette ta flere tiår. Og til slutt formulere en grunnleggende teori basert på eksisterende fragmenter. En teori som vil forklare hovedpuslespillet i vår eksistens: hvordan et organ som veier 1,36 kg og i sammensetning ligner bønneostmassen legemliggjør følelsen av liv.
En av de mest interessante anvendelsene av denne nye teorien, etter min mening, er muligheten for å lage AI som har bevissthet og, viktigst av alt, sensasjoner. Dessuten vil den grunnleggende bevissthetsteorien tillate oss å utvikle metoder og måter å implementere en raskere utvikling av menneskelige kognitive evner. Mennesket - fremtiden.
Kilde: www.habr.com