Pochodzenie i natura świadomych przeżyć — czasami nazywane łacińskim słowem qualia — od najdawniejszych czasów były dla nas zagadką aż do niedawna. Wielu filozofów świadomości, w tym współczesnych, uważa istnienie świadomości za tak niedopuszczalne sprzeczność z tym, co według nich stanowi świat materii i pustki, że ogłasza je iluzją. Innymi słowy, albo zaprzeczają istnieniu qualia w ogóle, albo twierdzą, że nie można ich sensownie zbadać za pomocą nauki.
Gdyby ten osąd był prawdziwy — ten artykuł byłby bardzo krótki. A pod spodem nic by nie było. Ale jest tam coś…
Jeśli świadomość jest niemożliwa do zrozumienia za pomocą narzędzi nauki, wystarczyłoby tylko wyjaśnić, dlaczego Ty, ja i prawie wszyscy inni są tak pewni, że w ogóle mamy uczucia. Jednak bolący ząb spowodował u mnie ropnie. Wyrafinowany argument mający na celu przekonać, że mój ból jest iluzoryczny, ani na jotę nie uwolni mnie od tych mąk. Nie żywię sympatii do takiego bezsensownego rozumienia związku między duszą a ciałem, dlatego z pewnością będę kontynuować.
Świadomość to wszystko, co czujesz (na podstawie informacji z narządów zmysłów) i potem przeżywasz (za pomocą percepcji i interpretacji).
Utknięta w głowie melodia, smak czekoladowego deseru, przeszywający ból zęba, miłość do dziecka, abstrakcyjne myślenie i zrozumienie, że pewnego dnia wszystkie odczucia się skończą.
Naukowcy powoli zbliżają się do rozwiązania tajemnicy, która od dawna intrygowała filozofów. Kulminacją tych badań naukowych ma być — uporządkowana robocza teoria świadomości. Najjaśniejszym przykładem zastosowania tej teorii jest pełnoprawna AI (to nie wyklucza możliwości powstania AI bez teorii świadomości, ale na podstawie już istniejących empirycznych podejść w opracowywaniu AI)
Większość naukowców traktuje świadomość jako daną i stara się zrozumieć jej związek z obiektywnym światem, który opisuje nauka. Ćwierć wieku temu Francis Crick i inni postanowili odstawić na bok filozoficzne dyskusje o świadomości (które nurtowały myślicieli przynajmniej od czasów Arystotelesa) i zamiast tego ruszyli na poszukiwania jej fizycznych śladów.
Co dokładnie w niezwykle pobudliwej części substancji mózgowej wywołuje świadomość? Poznając to, naukowcy mają nadzieję zbliżyć się do rozwiązania bardziej fundamentalnego problemu.
W szczególności neurobiolodzy poszukują neuronowych korelatów świadomości (NKS) — najmniejszych mechanizmów neuronowych, które łącznie są wystarczające do jakiegokolwiek konkretnego doświadczania świadomego w odczuciach.
Co musi się dziać w mózgu, abyś na przykład czuł ból zęba? Czy jakieś komórki nerwowe muszą wibrować z jakąś magiczną częstotliwością? Czy trzeba aktywować jakieś szczególne "neurony świadomości"? W jakich obszarach mózgu mogłyby się znajdować takie komórki?
Neuronowe korelaty świadomości
W definicji NKS ważna jest uwaga "minimalny". W końcu mózg jako całość można uznać za NKS — dzień w dzień generuje odczucia. Jednakże lokalizacja może być określona jeszcze dokładniej. Weźmy rdzeń kręgowy — 46-centymetrową elastyczną rurkę tkanki nerwowej wewnątrz kręgosłupa, która zawiera około miliarda komórek nerwowych. Jeśli w wyniku urazu rdzeń kręgowy jest całkowicie uszkodzony aż do obszaru szyi, u poszkodowanego paraliżuje nogi, ręce i tułów, nie będzie mógł kontrolować jelit i pęcherza moczowego i pozbawiony będzie odczuć cielesnych. Niemniej jednak tacy paralitycy wciąż poznają życie w całej jego różnorodności: widzą, słyszą, czują zapachy, doświadczają emocji i pamiętają tak samo dobrze, jak przed tym, jak tragiczny wypadek w zasadniczy sposób zmienił ich życie.
Lub weźmy móżdżek — "mały mózg" w tylnej części mózgu. Ten system mózgowy, jeden z najstarszych w sensie ewolucyjnym, uczestniczy w kontroli motoryki, pozycji ciała i chodu, a także odpowiada za zgrabne wykonywanie złożonych sekwencji ruchów.
Granie na pianinie, pisanie na klawiaturze, łyżwiarstwo figurowe czy wspinaczka — we wszystkich tych działaniach zaangażowany jest móżdżek. Posiada on najbardziej znane neurony zwane komórkami Purkinjego, które mają wypustki rozpostarte jak koralowiec morski wachlarzowy i kryją w sobie złożoną dynamikę elektryczną. A także móżdżek zawiera największą liczbę neuronów, około 69 miliardów (w większości są to komórki jąder móżdżkowych w kształcie gwiazdy) — cztery razy więcej, niż cały mózg razem wzięty (zapamiętajcie — to ważny moment).
Co się dzieje z świadomością, gdy człowiek wskutek udaru lub podczas operacji traci częściowo móżdżek?
W zasadzie niewiele krytycznego dla świadomości!
Pacjenci z takim uszkodzeniem skarżą się na kilka problemów, takich jak mniej płynne granie na pianinie czy mniej zręczne pisanie na klawiaturze — ale nigdy na całkowitą utratę jakiegokolwiek aspektu swojej świadomości.
Najobszerniejsze badanie dotyczące wpływu uszkodzeń móżdżka na funkcje poznawcze przeprowadzono w kontekście . Ale nawet w tych przypadkach, poza problemami koordynacyjno-przestrzennymi (wyżej), ustalono jedynie niekrytyczne zaburzenia wykonawczych aspektów zarządzania, charakteryzujące się , rozproszeniem uwagi i nieznacznym obniżeniem zdolności do uczenia się.
Obszerna aparatura móżdżkowa nie ma związku z doświadczeniami subiektywnymi. Dlaczego? Ważną wskazówkę zawiera jego sieć neuronowa — jest ona wyjątkowo jednorodna i równoległa.
Móżdżek to w zasadzie całkowicie ciągły łańcuch rozprzestrzeniania: jeden rząd neuronów zasila następny, który z kolei wpływa na trzeci. Nie ma w nim pętli sprzężenia zwrotnego, które rezonowałyby w ramach aktywności elektrycznej. Co więcej, móżdżek funkcjonalnie dzieli się na setki, jeśli nie więcej, niezależnych modułów obliczeniowych. Każdy z nich działa równolegle, z odrębnymi i nieprzykładającymi się do siebie wejściem i wyjściem, które kontrolują ruchy lub różne systemy motorowe czy poznawcze. Prawie wcale nie współdziałają ze sobą, podczas gdy w przypadku świadomości — to kolejna niezbędna cecha.
Ważną lekcją, którą można wyciągnąć z analizy rdzenia kręgowego i móżdżka, jest to, że geniusz świadomości nie rodzi się tak po prostu w dowolnym miejscu pobudzenia tkanki nerwowej. Potrzebne jest coś jeszcze. Ten dodatkowy czynnik tkwi w szarej substancji, która stanowi słynna korę mózgu — jej zewnętrzną powierzchnię. Wszystkie dostępne dane wskazują, że w powstawaniu wrażeń uczestniczą tkanki.
Można jeszcze bardziej zawęzić obszar lokalizacji ogniska świadomości. Weźmy na przykład eksperymenty, w których prawe i lewe oko są narażone na różne bodźce. Wyobraź sobie, że zdjęcie 'Lada Priora' jest widoczne tylko dla twojego lewego oka, a obraz 'Tesla S' - tylko dla prawego. Można przypuszczać, że zobaczysz jakiś nowy samochód z nałożenia Lady i Tesli na siebie. W rzeczywistości przez kilka sekund będziesz widział Ladę, potem zniknie i pojawi się Tesla - a następnie ona zniknie, a znów pojawi się Lada. Dwa obrazy będą w nieskończonym tańcu wymieniać się nawzajem - naukowcy nazywają to rywalizacją binokularną lub rywalizacją siatkówki. Do mózgu docierają niejednoznaczne informacje z zewnątrz i nie może on się zdecydować: czy to Lada, czy Tesla?
Jeśli w tym czasie leżysz wewnątrz tomografu rejestrującego aktywność mózgu, naukowcy stwierdzają aktywność w szerokim zakresie stref korowych, wspólnie nazywanych 'tylną gorącą strefą' (posterior hot zone). Są to obszary ciemieniowe, potyliczne i skroniowe tylnej części kory mózgowej, które odgrywają najważniejszą rolę w śledzeniu tego, co widzimy.
Interesujące jest to, że pierwotna kora wzrokowa, która otrzymuje i przekazuje informacje z oczu, nie odzwierciedla tego, co widzi człowiek. Podobne podział pracy obserwuje się także w przypadku słuchu i dotyku: pierwotna kora słuchowa i pierwotna kora somatosensoryczna nie wnoszą bezpośredniego wkładu w treść doświadczeń słuchowych i somatosensorycznych. Świadome postrzeganie (w tym obrazy Lady i Tesli) generuje późniejsze etapy przetwarzania - w tylnej gorącej strefie.
Wynika z tego, że obrazy wzrokowe, dźwięki i inne doznania życiowe rodzą się w obrębie tylnej kory mózgu. Na ile neurobiolodzy mogą oceniać, prawie wszystkie świadome przeżycia biorą swój początek właśnie tam.
Licznik świadomości
Podczas zabiegów, na przykład, pacjenci są poddawani znieczuleniu, aby nie poruszali się, utrzymywali stabilne ciśnienie krwi, nie odczuwali bólu, a później nie mieli traumatycznych wspomnień. Niestety, nie zawsze udaje się to osiągnąć: co roku setki pacjentów pod wpływem znieczulenia znajdują się w większym lub mniejszym stopniu w stanie świadomości.
Inna kategoria pacjentów z poważnym uszkodzeniem mózgu na skutek urazów, infekcji lub ciężkiego zatrucia może przez lata istnieć, nie mając możliwości mówienia ani reagowania na odwołania. Udowodnienie, że odczuwają życie, jest niezwykle trudnym zadaniem.
Wyobraź sobie zagubionego w kosmosie astronautę, który stara się zrozumieć próby centrum kontroli lotów skontaktowania się z nim. Uszkodzone radio nie przesyła jego głosu, przez co świat uznaje go za zaginionego. W ten sposób można opisać beznadziejną sytuację osób, których uszkodzony mózg pozbawił kontaktu ze światem — swoistą skrajność osamotnienia.
Na początku lat 2000 Julio Tononi z Uniwersytetu Wisconsin w Madison oraz Marcello Massimini po raz pierwszy zastosowali metodę o nazwie , aby określić, czy człowiek jest w świadomości, czy nie.
Naukowcy przykładali do głowy cewkę z przewodami w osłonie i wysyłali impuls elektryczny (zap) — silny ładunek energii magnetycznej, który powodował krótkotrwały prąd elektryczny. To podniecało i hamowało współpracujące komórki neuronów w związanych obszarach, a fala rezonowała po korze mózgowej, dopóki aktywność nie zanikała.
Sieć czujników elektroencefalograficznych przymocowanych do głowy rejestrowała sygnały elektryczne. W miarę stopniowego rozprzestrzeniania się sygnałów ich ślady, z których każdy odpowiadał określonej punktowi pod powierzchnią czaszki, przekształcano w film.
Nagrania nie wykazywały żadnego typowego algorytmu — ale też nie były całkowicie losowe.
Co ciekawe, im bardziej przewidywalne były rytmy błysków i wygaszeń, tym większa była prawdopodobieństwo, że mózg był w stanie nieświadomości. Naukowcy zmierzyli to przypuszczenie, kompresując dane wideo za pomocą algorytmu podobnego do tego, który archiwizuje pliki komputerowe w formacie ZIP. Kompresja dostarczyła oceny złożoności reakcji mózgu. Wolontariusze, którzy byli w stanie świadomości, wykazali 'wskaźnik złożoności perturbacji' od 0,31 do 0,70, przy czym indeks spadał poniżej 0,31, gdy byli w głębokim śnie lub znieczuleniu.
Następnie zespół przetestował zip and zap na 81 pacjentach, którzy byli w minimalnym stanie świadomości lub nieprzytomni (w śpiączce). W pierwszej grupie, wykazującej pewne oznaki behawioralnego brak reakcji, metoda prawidłowo wykazała, że 36 z 38 jest przytomnych. Z 43 pacjentów w stanie "warzywa", z którymi krewni przy łóżku szpitalnym nigdy nie mogli nawiązać komunikacji, 34 zostało zaliczonych do kategorii nieprzytomnych, a dziewięciu - nie. Ich mózg reagował podobnie jak tych, którzy byli przytomni, co oznaczało, że również byli przytomni, ale w stanie komunikować się z bliskimi.
Obecne badania mają na celu standaryzację i udoskonalenie metodologii dla pacjentów neurologicznych, a także rozszerzenie jej na pacjentów oddziałów psychiatrycznych i pediatrycznych. Z biegiem czasu naukowcy wyodrębnią konkretne zestawy mechanizmów nerwowych, które generują doświadczenia.
Ogólnie rzecz biorąc, potrzebujemy przekonującej teorii naukowej świadomości, która odpowie na pytanie, w jakich warunkach dana fizyczna system — niezależnie od tego, czy jest to złożony łańcuch neuronów, czy krzemowe tranzystory — doznaje odczuć. I dlaczego jakość doświadczeń jest różna? Dlaczego czyste niebo odbierane jest inaczej niż skrzypienie źle nastrojonej skrzypce? Czy te różnice w odczuciach mają jakąś określoną funkcję? Jeśli tak, to jaką? Teoria pozwoli przewidzieć, jakie systemy będą zdolne do odczuwania czegokolwiek. W braku teorii z weryfikowalnymi prognozami, wszelkie rozważania na temat świadomości maszyn opierają się wyłącznie na naszym wewnętrznym przeczuciu, na które, jak pokazała historia nauki, należy polegać ostrożnie.
Jedną z podstawowych teorii świadomości jest teoria (GWT), zaproponowana przez psychologa Bernarda Baarsa oraz neurobiologów Stanisława Dehaene'a i Jean-Pierre'a Changeux.
Na początku twierdzą, że gdy człowiek coś sobie uświadamia, dostęp do tych informacji uzyskuje wiele różnych obszarów mózgu. Z kolei gdy człowiek działa nieświadomie, informacje lokalizują się w konkretnej, zaangażowanej systemie czuciowo-ruchowym (sensoryczno-motorycznym). Na przykład, gdy szybko piszesz, robisz to automatycznie. Jeśli zapytasz cię, jak to robisz, nie będziesz w stanie odpowiedzieć, ponieważ masz ograniczony dostęp do tych informacji, które lokalizują się w ciągach nerwowych łączących oczy z szybkim ruchem palców.
Globalna dostępność generuje tylko jeden strumień świadomości, ponieważ jeśli jakiś proces jest dostępny dla wszystkich innych procesów, to jest dostępny dla nich wszystkich – wszystko jest ze sobą powiązane. Tak realizowany jest mechanizm tłumienia alternatywnych obrazów.
Tego rodzaju teoria dobrze wyjaśnia wszelkie zaburzenia psychiczne, w których awarie poszczególnych centrów funkcjonalnych, związane z wzorcami aktywności neuronalnej (lub całymi obszarami mózgu), wprowadzają zniekształcenia w ogólnym strumieniu „roboczej przestrzeni”, tym samym zniekształcając obraz w porównaniu z „normalnym” stanem (zdrowego człowieka).
W drodze do fundamentalnej teorii
Teoria „GWT” twierdzi, że świadomość wywodzi się z szczególnego rodzaju przetwarzania informacji: jest nam znana od czasów powstania AI, gdy specjalne programy miały dostęp do małego ogólnodostępnego zbioru danych. Jakiekolwiek informacje zapisane na „tablicy ogłoszeń” stają się dostępne dla szeregu procesów pomocniczych — pamięć operacyjna, język, moduł planowania, rozpoznawanie twarzy, obiektów itd. Zgodnie z tą teorią, świadomość pojawia się, gdy zapisane na tablicy sensoryczne informacje wchodzą do wielu systemów poznawczych — a one przetwarzają dane do reprodukcji werbalnej, przechowywania w pamięci lub działania.
Ponieważ miejsce na takiej tablicy ogłoszeń jest ograniczone, w danym momencie możemy mieć tylko niewielką ilość informacji. Sieć neuronów, przesyłających te wiadomości, przypuszczalnie znajduje się w płatach czołowych i ciemieniowych.
Gdy te skromne (rozproszone) dane zostaną przekazane do sieci i staną się publiczne, informacja staje się świadoma. To znaczy, że podmiot ją dostrzega. Współczesne maszyny nie osiągnęły jeszcze takiego poziomu złożoności poznawczej, ale to tylko kwestia czasu.
Teoria „GWT” stwierdza, że komputery przyszłości będą świadome.
Ogólna teoria informacji o świadomości (IIT), opracowana przez Tononiego i jego współpracowników, korzysta z zupełnie innego punktu wyjścia — samych przeżyć. Każde przeżycie ma swoje specyficzne, kluczowe cechy. Jest immanentne, istnieje tylko dla podmiotu jako „gospodarza”; jest zorganizowane (żółta taksówka hamuje, podczas gdy brązowy pies przebiega ulicę); i jest konkretne — różni się od każdego innego świadomego przeżycia, jak oddzielny kadr w filmie. Ponadto jest całościowe i określone. Kiedy w ciepły, słoneczny dzień siedzisz w parku na ławce i obserwujesz, jak bawią się dzieci, różne elementy doświadczenia — powiewający wiatr we włosach, uczucie radości z śmiechu maluchów — nie mogą być oddzielone bez tego, aby przeżycie przestało być tym, czym jest.
Tononi postuluje, że takie właściwości — a więc pewien poziom świadomości — ma każdy złożony i połączony mechanizm, w strukturze którego zaszyfrowany jest zestaw zależności przyczynowo-skutkowych. Będzie to odczuwane jako coś, co pochodzi z wnętrza.
Jednak, jeśli mechanizm, podobnie jak móżdżek, jest pozbawiony złożoności i powiązań, nie będzie niczego świadomego. Jak głosi ta teoria,
świadomość to nieodłączna przypadkowa zdolność, związana z takimi złożonymi mechanizmami, jak ludzki mózg.
Teoria wprowadza również pojęcie jednego nieujemnego liczby Φ (czyt. „fy”), które ilościowo wyraża tę świadomość. Jeśli Φ wynosi zero, system w ogóle nie jest świadomy. Z kolei im większa liczba, tym bardziej wrodzoną losową siłą dysponuje system i tym bardziej jest świadomy. Mózg, który charakteryzuje się olbrzymią i wysoko specyficzną łącznością, ma bardzo wysoki Φ, co sugeruje wysoki poziom świadomości. Teoria wyjaśnia różne fakty: na przykład, dlaczego móżdżek nie jest zaangażowany w świadomość lub dlaczego licznik zip and zap rzeczywiście działa (liczby wydawane przez licznik to w przybliżeniu Φ).
Teoria «IIT» prognozuje, że zaawansowana symulacja ludzkiego mózgu oparta na komputerze cyfrowym nie może być świadoma — nawet jeśli jej mowa jest nie do odróżnienia od ludzkiej. Podobnie jak symulacja wielkoskalowego grawitacyjnego przyciągania czarnej dziury nie deformuje czasoprzestrzeni wokół stosującego kod komputera, zaprogramowana świadomość nigdy nie stworzy świadomego komputera. Giulio Tononi i Marcello Massimini, czasopismo «Nature» 557, S8-S12 (2018)
Według IIT — świadomości nie da się obliczyć i wyliczyć: musi być zakorzeniona w strukturze systemu.
Głównym zadaniem współczesnych neurobiologów jest wykorzystanie coraz bardziej zaawansowanych narzędzi do badania nieskończonych połączeń różnorodnych neuronów, które tworzą mózg, aby dalej zarysować neurony ślady świadomości. Biorąc pod uwagę złożoną budowę OUN, zajmie to dziesięciolecia. I w końcu sformułować główną teorię na podstawie fragmentów istniejących. Teorię, która wyjaśni główną zagadkę naszego istnienia: jak organ, który waży 1,36 kg i składem przypomina twaróg sojowy, ucieleśnia poczucie życia.
Jednym z najbardziej interesujących zastosowań tej nowej teorii, moim zdaniem, jest możliwość stworzenia AI, które ma świadomość i co najważniejsze — odczucia. Co więcej, fundamentalna teoria świadomości pozwoli opracować metody i drogi realizacji szybszej ewolucji zdolności poznawczych człowieka. Człowieka — przyszłości.
Źródło: habr.com
