Pochodzenie i charakter świadomych przeżyć – określane czasem łacińskim słowem qualia — były dla nas tajemnicą od najdawniejszej starożytności aż do niedawna. Wielu filozofów świadomości, w tym współczesnych, uważa istnienie świadomości za tak niedopuszczalną sprzeczność z tym, co uważają za świat materii i pustki, że uznają to za iluzję. Innymi słowy, albo zaprzeczają istnieniu jakości w zasadzie, albo twierdzą, że nie mogą być sensownie badane przez naukę.
Gdyby ten osąd był prawdziwy, ten artykuł byłby bardzo krótki. I nie byłoby nic pod cięciem. Ale coś tam jest...
Jeśli świadomość jest niemożliwa do zrozumienia za pomocą narzędzi nauki, wystarczyłoby wyjaśnić, dlaczego ty, ja i prawie wszyscy inni jesteśmy tak pewni, że w ogóle mamy uczucia. Jednak zepsuty ząb spowodował u mnie fluktuację. Wyrafinowany argument, by przekonać mnie, że mój ból jest iluzoryczny, nie uchroni mnie ani na jotę od tej męki. Nie mam sympatii do takiej ślepej uliczki interpretacji związku między duszą a ciałem, dlatego być może będę kontynuował.
Świadomość to wszystko, co czujesz (na podstawie informacji z narządów zmysłów), a następnie doświadczasz (poprzez percepcję i zrozumienie).
Utkwiła mi w głowie melodia, smak czekoladowego deseru, nudny ból zęba, miłość do dziecka, abstrakcyjne myślenie i zrozumienie, że kiedyś wszystkie doznania się skończą.
Naukowcy stopniowo zbliżają się do rozwiązania zagadki, która od dawna niepokoi filozofów. Oczekuje się kulminacji tych badań naukowych - ustrukturyzowanej roboczej teorii świadomości. Najbardziej uderzającym przykładem zastosowania tej teorii jest pełnoprawna sztuczna inteligencja (nie wyklucza to możliwości pojawienia się sztucznej inteligencji bez teorii świadomości, ale na podstawie już istniejących empirycznych podejść do rozwoju sztucznej inteligencji)
Większość naukowców uważa świadomość za coś oczywistego i stara się zrozumieć jej związek z obiektywnym światem, który opisuje nauka. Ćwierć wieku temu Francis Crick i inni postanowił odłożyć na bok filozoficzne dyskusje na temat świadomości (które zajmowały naukowców co najmniej od czasów Arystotelesa) i zamiast tego rozpocząć poszukiwania jej fizycznych śladów.
Co dokładnie w wysoce pobudliwej części rdzenia generuje świadomość? Wiedząc o tym, naukowcy mogą mieć nadzieję, że zbliżą się do rozwiązania bardziej fundamentalnego problemu.
W szczególności neuronaukowcy poszukują neuronalnych korelatów świadomości (NCC) − najmniejsze mechanizmy neuronalne, łącznie wystarczające dla każdego świadomego doświadczenia doznań.
Na przykład, co musi się dziać w mózgu, żebyś odczuwał ból zęba? Czy niektóre komórki nerwowe mają wibrować z jakąś magiczną częstotliwością? Czy konieczne jest aktywowanie jakichś specjalnych „neuronów świadomości”? W jakich obszarach mózgu mogą znajdować się takie komórki?
Neuronalne korelaty świadomości
W definicji NKS istotna jest klauzula „minimum”. W końcu mózg jako całość można uznać za NCS - z dnia na dzień generuje doznania. A jednak lokalizację można określić jeszcze dokładniej. Weźmy rdzeń kręgowy, 46-centymetrową elastyczną rurkę tkanki nerwowej wewnątrz kręgosłupa, która zawiera około miliarda komórek nerwowych. Jeżeli w wyniku urazu rdzeń kręgowy zostanie całkowicie uszkodzony aż do odcinka szyjnego, poszkodowany zostanie sparaliżowany w nogach, rękach i tułowiu, nie będzie w stanie kontrolować jelit i pęcherza oraz będzie pozbawiony możliwości poruszania się. doznania cielesne. Mimo to tacy paralitycy nadal doświadczają życia w całej jego różnorodności: widzą, słyszą, wąchają, przeżywają emocje i pamiętają równie dobrze, zanim tragiczny incydent radykalnie zmienił ich życie.
Lub weź móżdżek, „mały mózg” z tyłu mózgu. Ten układ mózgowy, jeden z najstarszych w sensie ewolucyjnym, bierze udział w kontroli zdolności motorycznych, pozycji ciała i chodu, a także odpowiada za sprawne wykonywanie złożonych sekwencji ruchów.
Gra na pianinie, pisanie na klawiaturze, jazda na łyżwach figurowych czy wspinaczka skałkowa - wszystkie te czynności angażują móżdżek. Jest wyposażony w najsłynniejsze neurony zwane komórkami Purkinjego, których wąsy falują jak wachlarze koralowców i zawierają złożoną dynamikę elektryczną. Móżdżek zawiera również największą liczbę neuronów, około 69 miliardów (głównie gwiaździste komórki tuczne móżdżku) - cztery razy więcejniż cały mózg razem wzięty (pamiętaj - to ważny punkt).
Co dzieje się ze świadomością, jeśli osoba częściowo traci móżdżek w wyniku udaru lub pod nożem chirurga?
Tak, prawie nic krytycznego dla świadomości!
Pacjenci z tym urazem skarżą się na kilka problemów, takich jak mniej płynna gra na pianinie lub mniej sprawne pisanie na klawiaturze, ale nigdy na całkowitą utratę jakiegokolwiek aspektu świadomości.
Najbardziej szczegółowe badanie dotyczące wpływu uszkodzenia móżdżku na funkcje poznawcze zostało obszernie zbadane w kontekście . Ale nawet w tych przypadkach, oprócz problemów koordynacyjno-przestrzennych (powyżej), tylko niekrytyczne naruszenia wykonawczych aspektów zarządzania, charakteryzujące się , roztargnienie i nieznaczny spadek zdolności uczenia się.
Rozbudowany aparat móżdżku nie ma nic wspólnego z subiektywnymi doświadczeniami. Dlaczego? W jego sieci neuronowej zawarta jest ważna wskazówka - jest ona niezwykle jednorodna i równoległa.
Móżdżek jest prawie całkowicie sprzężonym obwodem: jeden zestaw neuronów zasila następny, który z kolei zasila trzeci. Nie ma pętli sprzężenia zwrotnego, które rezonowałyby tam iz powrotem pod względem aktywności elektrycznej. Co więcej, móżdżek jest funkcjonalnie podzielony na setki, jeśli nie więcej, niezależnych modułów obliczeniowych. Każdy z nich działa równolegle, z oddzielnymi i nienakładającymi się wejściami i wyjściami, które sterują ruchami lub różnymi układami motorycznymi lub poznawczymi. Prawie nie wchodzą ze sobą w interakcje, podczas gdy w przypadku świadomości jest to kolejna nieodzowna cecha.
Ważną lekcją, jaką można wyciągnąć z analizy rdzenia kręgowego i móżdżku, jest to, że geniusz świadomości nie rodzi się tak łatwo w żadnym miejscu pobudzenia tkanki nerwowej. Potrzebne jest coś innego. Ten dodatkowy czynnik tkwi w istocie szarej, która tworzy niesławną korę mózgową – jej zewnętrzną powierzchnię. Wszystkie dostępne dowody wskazują, że wrażenia są wytwarzane przez tkanka.
Możliwe jest jeszcze większe zawężenie obszaru lokalizacji centrum świadomości. Weźmy na przykład eksperymenty, w których prawe i lewe oko są wystawione na różne bodźce. Wyobraź sobie, że zdjęcie Łady Priory jest widoczne tylko dla twojego lewego oka, a zdjęcie Tesli S jest widoczne tylko dla twojego prawego oka. Można przypuszczać, że zobaczycie nakładki na siebie jakiegoś nowego samochodu Łady i Tesli. W rzeczywistości przez kilka sekund zobaczysz Ładę, po czym on zniknie i pojawi się Tesla - a potem ona zniknie, a Łada pojawi się ponownie. Te dwa obrazy będą się zmieniać w niekończącym się tańcu - naukowcy nazywają to współzawodnictwem obuocznym lub rywalizacją siatkówek. Mózg otrzymuje niejednoznaczne informacje z zewnątrz i nie może zdecydować: czy to Łada czy Tesla?
Jeśli leżysz w tomografie komputerowym, który rejestruje aktywność mózgu, naukowcy mogą wykryć aktywność w wielu obszarach korowych, określanych łącznie jako „tylna gorąca strefa” (tylna gorąca strefa). Są to obszary ciemieniowe, potyliczne i skroniowe tylnej kory mózgowej, które odgrywają najważniejszą rolę w śledzeniu tego, co widzimy.
Co ciekawe, pierwotna kora wzrokowa, która odbiera i przekazuje informacje z oczu, nie odzwierciedla tego, co widzi dana osoba. Podobny podział pracy obserwuje się również w przypadku słuchu i dotyku: pierwotna kora słuchowa i pierwotna kora somatosensoryczna nie przyczyniają się bezpośrednio do treści doznań słuchowych i somatosensorycznych. Świadoma percepcja (w tym obrazy Łady i Tesli) jest generowana przez kolejne etapy przetwarzania – w tylnej gorącej strefie.
Okazuje się, że obrazy wizualne, dźwięki i inne doznania życiowe pochodzą z tylnej części kory mózgowej. O ile neuronaukowcy mogą powiedzieć, prawie wszystkie świadome doświadczenia mają tam swój początek.
Licznik świadomości
Na przykład w przypadku operacji pacjenci są znieczulani, aby się nie ruszali, utrzymywali stabilne ciśnienie krwi, nie odczuwali bólu, a co za tym idzie, nie mieli traumatycznych wspomnień. Niestety nie zawsze jest to możliwe: każdego roku setki pacjentów pod wpływem znieczulenia są w mniejszym lub większym stopniu przytomne.
Inna kategoria pacjentów z poważnym uszkodzeniem mózgu w wyniku urazu, infekcji lub ciężkiego zatrucia może istnieć przez lata bez możliwości rozmowy lub odpowiadania na wezwania. Udowodnienie, że czują, że życie jest niezwykle trudnym zadaniem.
Wyobraź sobie astronautę zagubionego we wszechświecie, który słucha, jak kontrola misji próbuje się z nim skontaktować. Zepsute radio nie nadaje jego głosu, dlatego świat uważa go za zaginionego. Coś w tym rodzaju oddawałoby beznadziejną sytuację pacjentów, których uszkodzony mózg pozbawił kontaktu ze światem - rodzaj skrajnej formy odosobnienia.
Na początku XXI wieku Giulio Tononi z University of Wisconsin-Madison i Marcello Massimini byli pionierami metody zwanej w celu ustalenia, czy dana osoba jest przytomna, czy nie.
Naukowcy przyłożyli do głowy zwój drutów w osłonie i wysłali wstrząs elektryczny (zap), silny podmuch energii magnetycznej, który spowodował krótkotrwały prąd elektryczny. To pobudzało i hamowało komórki partnerskie neuronów w połączonych obszarach obwodu, a fala rezonowała w korze mózgowej, aż do zaniku aktywności.
Sieć czujników elektroencefalogramu montowanych na głowie rejestrowała sygnały elektryczne. Gdy sygnały stopniowo się rozprzestrzeniały, ich ślady, z których każdy odpowiadał określonemu punktowi pod powierzchnią czaszki, zostały przekształcone w film.
Nagrania nie pokazywały żadnego typowego algorytmu, ale nie były też całkowicie przypadkowe.
Co ciekawe, im bardziej przewidywalne były migające i zanikające rytmy, tym bardziej prawdopodobne było, że mózg był nieprzytomny. Naukowcy zmierzyli to założenie, kompresując dane wideo za pomocą algorytmu, który archiwizuje pliki komputerowe w formacie ZIP. Kompresja dostarczyła oszacowania złożoności odpowiedzi mózgu. Ochotnicy, którzy byli przytomni, mieli „wskaźnik złożoności zaburzeń” od 0,31 do 0,70, przy czym wskaźnik spadał poniżej 0,31, jeśli byli w głębokim śnie lub pod narkozą.
Następnie zespół przetestował zip i zap na 81 pacjentach, którzy byli minimalnie przytomni lub szaleni (w śpiączce). W pierwszej grupie, która wykazywała pewne oznaki zachowania bezrefleksyjnego, metoda poprawnie wykazała, że 36 z 38 było przytomnych. Spośród 43 pacjentów w stanie „roślinnym”, z którymi krewni na czele szpitalnego łóżka nigdy nie byli w stanie nawiązać komunikacji, 34 zostało sklasyfikowanych jako nieprzytomnych, a dziewięciu kolejnych nie. Ich mózgi reagowały podobnie do tych, którzy byli świadomi, co oznaczało, że oni również byli świadomi, ale nie mogli komunikować się z bliskimi.
Obecne badania mają na celu standaryzację i udoskonalenie tej techniki dla pacjentów neurologicznych, a także rozszerzenie jej na pacjentów oddziałów psychiatrycznych i pediatrycznych. Z biegiem czasu naukowcy zidentyfikują określony zestaw mechanizmów neuronowych, które generują doświadczenia.
Ostatecznie potrzebujemy przekonującej naukowej teorii świadomości, która odpowie na pytanie, w jakich warunkach dany system fizyczny — czy to złożony obwód neuronów, czy tranzystory krzemowe — doświadcza wrażeń. I dlaczego jakość doświadczenia jest inna? Dlaczego czyste, błękitne niebo wydaje się inne niż zgrzyt źle nastrojonych skrzypiec? Czy te różnice w odczuwaniu pełnią jakąś szczególną funkcję? Jeśli tak, to jaki? Teoria pozwoli przewidzieć, które systemy będą w stanie coś wyczuć. Wobec braku teorii z weryfikowalnymi przewidywaniami wszelkie wnioski dotyczące umysłów maszyn opierają się wyłącznie na naszym instynkcie, na którym, jak pokazała historia nauki, należy ostrożnie polegać.
Jedną z głównych teorii świadomości jest teoria (GWT), zaproponowany przez psychologa Bernarda Baarsa i neurobiologów Stanislasa Dehana i Jean-Pierre'a Changeux.
Na początek argumentują, że kiedy dana osoba jest czegoś świadoma, wiele różnych obszarów mózgu uzyskuje dostęp do tych informacji. Natomiast jeśli osoba działa nieświadomie, informacja jest zlokalizowana w określonym zaangażowanym układzie czuciowo-ruchowym (sensoryczno-motorycznym). Na przykład, gdy piszesz szybko, robisz to automatycznie. Jeśli zostaniesz zapytany, jak to robisz, nie będziesz w stanie odpowiedzieć, ponieważ masz ograniczony dostęp do tych informacji, które znajdują się w obwodach nerwowych, które łączą oczy z szybkimi ruchami palców.
Globalna dostępność generuje tylko jeden strumień świadomości, ponieważ jeśli proces jest dostępny dla wszystkich innych procesów, to jest dostępny dla wszystkich - wszystko jest ze wszystkim połączone. W ten sposób realizuje się mechanizm tłumienia alternatywnych obrazów.
Taka teoria dobrze wyjaśnia wszelkiego rodzaju zaburzenia psychiczne, gdzie awarie poszczególnych ośrodków funkcjonalnych związanych z wzorcami aktywności neuronalnej (lub całego obszaru mózgu) wprowadzają zniekształcenia w ogólny przepływ „obszaru pracy”, tym samym zniekształcając obraz w porównaniu ze stanem „normalnym” (osoby zdrowej).
W kierunku teorii fundamentalnej
Teoria GWT głosi, że świadomość pochodzi ze specjalnego rodzaju przetwarzania informacji, znanego nam od zarania sztucznej inteligencji, kiedy specjalne programy miały dostęp do małego publicznego magazynu danych. Wszelkie informacje zapisane na „tablicy ogłoszeń” stawały się dostępne dla szeregu procesów pomocniczych – pamięci roboczej, języka, modułu planowania, rozpoznawania twarzy, przedmiotów itp. Zgodnie z tą teorią świadomość powstaje, gdy napływająca informacja sensoryczna zapisana jest na tablicy przekazywana jest do wielu systemów kognitywnych – a one przetwarzają dane w celu odtworzenia mowy, zapisania w pamięci czy wykonania czynności.
Ponieważ miejsce na takiej tablicy ogłoszeń jest ograniczone, w danym momencie możemy mieć tylko niewielką ilość informacji. Sieć neuronów, które przekazują te wiadomości, jest przypuszczalnie zlokalizowana w płatach czołowych i ciemieniowych.
Gdy te rzadkie (rozproszone) dane zostaną przesłane do sieci i upublicznione, informacje stają się świadome. Oznacza to, że podmiot jest tego świadomy. Współczesne maszyny nie osiągnęły jeszcze takiego poziomu złożoności poznawczej, ale to tylko kwestia czasu.
Teoria „GWT” głosi, że komputery przyszłości będą świadome
Ogólna informacyjna teoria świadomości (IIT), opracowana przez Tononiego i jego współpracowników, wykorzystuje zupełnie inny punkt wyjścia — same doświadczenia. Każde doświadczenie ma swoje specyficzne kluczowe cechy. Jest immanentny, istnieje tylko dla podmiotu jako „pana”; jest uporządkowany (żółta taksówka zwalnia, podczas gdy brązowy pies przechodzi przez ulicę); i jest konkretny - inny niż jakiekolwiek inne świadome doświadczenie, jak pojedyncza klatka w filmie. Ponadto jest pełny i określony. Kiedy siedzisz na ławce w parku w ciepły, pogodny dzień i patrzysz na bawiące się dzieci, różne elementy doświadczenia – wiatr rozwiewający włosy, uczucie radości ze śmiechu niemowląt – nie mogą być oddzielone od siebie bez doświadczenia przestaje być tym, czym jest.
Tononi postuluje, że takie właściwości – czyli pewien poziom świadomości – mają jakiś złożony i sprzężony mechanizm, w którego strukturze zaszyfrowany jest zbiór związków przyczynowo-skutkowych. Poczujesz, że coś pochodzi z wnętrza.
Ale jeśli, podobnie jak móżdżek, mechanizmowi brakuje złożoności i przypadkowości, nie będzie niczego świadomy. Jak mówi ta teoria,
Świadomość jest nieodłączną przypadkową zdolnością związaną z tak złożonymi mechanizmami, jak ludzki mózg.
Teoria wyprowadza również ze złożoności leżącej u podstaw wzajemnie połączonej struktury pojedynczą nieujemną liczbę Φ (wymawianą „fy”), która określa ilościowo tę świadomość. Jeśli F jest równe zeru, system w ogóle nie jest świadomy siebie. I odwrotnie, im większa liczba, tym większa wrodzona losowa moc systemu i tym bardziej jest on świadomy. Mózg, który ma ogromną i wysoce specyficzną łączność, ma bardzo wysokie F, co sugeruje wysoki poziom świadomości. Teoria wyjaśnia różne fakty: na przykład, dlaczego móżdżek nie jest zaangażowany w świadomość lub dlaczego licznik zip i zap naprawdę działa (liczby wydawane przez licznik to F w przybliżeniu).
Teoria IIT przewiduje, że zaawansowana cyfrowa symulacja komputerowa ludzkiego mózgu nie może być świadoma — nawet jeśli jej mowa jest nie do odróżnienia od mowy ludzkiej. Tak jak symulacja potężnego przyciągania grawitacyjnego czarnej dziury nie zakrzywia kontinuum czasoprzestrzennego wokół komputera za pomocą kodu, zaprogramowany świadomość nigdy nie doprowadzi do powstania świadomego komputera. Giulio Tononi i Marcello Massimini, Natura 557, S8-S12 (2018)
Według IIT świadomość nie może być obliczona i obliczona: musi być wbudowana w strukturę systemu.
Głównym zadaniem współczesnych neurobiologów jest wykorzystywanie coraz bardziej wyrafinowanych narzędzi do badania nieskończonych połączeń różnych neuronów, które tworzą mózg, w celu dalszego nakreślenia neuronowych śladów świadomości. Biorąc pod uwagę zagmatwaną strukturę ośrodkowego układu nerwowego, zajmie to dziesięciolecia. I wreszcie sformułować główną teorię na podstawie istniejących fragmentów. Teorii, która wyjaśni główną zagadkę naszego istnienia: jak narząd, który waży 1,36 kg i przypomina składem fasolę, ucieleśnia poczucie życia.
Moim zdaniem jednym z najciekawszych zastosowań tej nowej teorii jest możliwość stworzenia sztucznej inteligencji, która ma świadomość i, co najważniejsze, wrażenia. Co więcej, fundamentalna teoria świadomości pozwoli na opracowanie metod i sposobów realizacji szybszej ewolucji zdolności poznawczych człowieka. Człowiek jest przyszłością.
Źródło: www.habr.com