A origem e a natureza das experiências conscientes — às vezes chamadas pela palavra em latim qualia — foram para nós um mistério desde a mais remota antiguidade até tempos recentes. Muitos filósofos da consciência, incluindo alguns contemporâneos, consideram a existência da consciência como uma contradição inaceitável em relação ao que, em sua opinião, é o mundo de matéria e vazio, declarando-a uma ilusão. Em outras palavras, eles ou negam a existência de qualia em princípio, ou afirmam que não podem ser estudados de forma significativa pela ciência.
Se esse juízo fosse verdadeiro — este artigo seria muito curto. E não haveria nada sob o título. Mas há algo…
Se a consciência não pode ser compreendida com as ferramentas da ciência, bastaria explicar por que você, eu e quase todos os outros estamos tão certos de que temos sentimentos. No entanto, um dente dolorido me causou um abscesso. Um argumento sofisticado para convencer que minha dor é ilusória não me livrará nem um pouco desse sofrimento. Não sou simpático a essa interpretação estéril da relação entre alma e corpo, então, talvez, eu continue.
Consciência é tudo o que você sente (com base nas informações dos órgãos sensoriais) e, em seguida, vivencia (por meio da percepção e compreensão).
Uma melodia presa na cabeça, o sabor de uma sobremesa de chocolate, a dor de um dente latejante, o amor por uma criança, o pensamento abstrato e a compreensão de que um dia todas as sensações terão um fim.
Os cientistas estão se aproximando lentamente da solução do mistério que há muito intrigava os filósofos. E o ponto culminante dessas investigações científicas é esperado — uma teoria do trabalho estruturada sobre a consciência. O exemplo mais claro da aplicação dessa teoria é a inteligência artificial completa (isso não exclui a possibilidade de surgir IA sem a teoria da consciência, mas com base nas abordagens empíricas já existentes no desenvolvimento de IA).
A maioria dos cientistas aceita a consciência como um dado e se esforça para entender sua conexão com o mundo objetivo que a ciência descreve. Há um quarto de século, Francis Crick e outros decidiram deixar de lado os debates filosóficos sobre a consciência (que preocupava os cientistas pelo menos desde os tempos de Aristóteles) e, em vez disso, se lançaram na busca por suas marcas físicas.
O que exatamente na parte extremamente excitável da substância cerebral gera consciência? Ao descobrir isso, os cientistas podem esperar se aproximar da resolução de um problema mais fundamental.
Em particular, os neurobiologistas estão procurando os correlatos neurais da consciência (CNC) — os menores mecanismos neurais que, juntos, são suficientes para qualquer experiência consciente específica nas sensações.
O que deve acontecer no cérebro para que você sinta dor de dente, por exemplo? Algumas células nervosas devem vibrar em alguma frequência mágica? É necessário ativar alguns 'neurônios da consciência' especiais? Em quais áreas do cérebro essas células poderiam estar localizadas?
Correlatos neurais da consciência
Na definição de CNC, é importante a ressalva 'mínimo'. Afinal, o cérebro como um todo pode ser considerado um CNC — dia após dia, ele gera sensações. E, no entanto, a localização pode ser definida com ainda mais precisão. Vamos considerar a medula espinhal — um tubo flexível de 46 centímetros de tecido nervoso dentro da coluna vertebral, que contém cerca de um bilhão de células nervosas. Se, como resultado de um trauma, a medula espinhal estiver completamente danificada até a região cervical, a pessoa ficará paralisada das pernas, braços e tronco, não poderá controlar o intestino e a bexiga e estará privada de sensações corporais. No entanto, esses paraplégicos continuam a perceber a vida em toda a sua diversidade: eles veem, ouvem, cheiram, sentem emoções e lembram-se tão bem como antes do trágico incidente que mudou suas vidas.
Ou considere o cerebelo — o 'pequeno cérebro' na parte posterior do cérebro. Este sistema cerebral, um dos mais antigos em termos evolutivos, participa do controle da motricidade, da posição do corpo e da marcha, além de ser responsável pela execução habilidosa de sequências complexas de movimentos.
Tocar piano, digitar no teclado, patinar no gelo ou escalar — todas essas atividades envolvem o cerebelo. Ele é equipado com os neurônios mais famosos chamados células de Purkinjé, que têm extensões que se movem como os tentáculos de um coral, e escondem uma dinâmica elétrica complexa. Além disso, o cerebelo contém o maior número de neurônios, cerca de 69 bilhões (sendo principalmente células estreladas do cerebelo) — quatro vezes mais, do que todo o cérebro juntos (lembre-se — este é um ponto importante).
O que acontece com a consciência se uma pessoa, como resultado de um derrame ou sob a faca de um cirurgião, perde parcialmente o cerebelo?
Na verdade, quase nada crítico para a consciência!
Pacientes com esse tipo de dano reclamam de alguns problemas, como uma menor fluência ao tocar piano ou uma digitação menos hábil no teclado — mas nunca de uma perda completa de qualquer um dos aspectos de sua consciência.
A investigação mais detalhada sobre o impacto das lesões no cerebelo nas funções cognitivas foi amplamente estudada no contexto de . Mas mesmo nesses casos, além de problemas de coordenação e espaço (acima), foram identificadas apenas perturbações não críticas em aspectos executivos do controle, caracterizadas por , distração e uma leve diminuição da capacidade de aprendizado.
O amplo aparato cerebelar não tem relação com as experiências subjetivas. Por quê? Uma pista importante está em sua rede neural — ela é exclusivamente uniforme e paralela.
O cerebelo é praticamente uma cadeia de transmissão direta: uma linha de neurônios nutre a seguinte, que, por sua vez, influencia a terceira. Não há laços de feedback que ressoem de volta dentro da atividade elétrica. Além disso, o cerebelo se divide funcionalmente em centenas, se não mais, de módulos computacionais independentes. Cada um deles opera em paralelo, com entradas e saídas separadas que não se sobrepõem, controlando movimentos ou diferentes sistemas motores ou cognitivos. Eles quase não interagem entre si, enquanto no caso da consciência — essa é outra característica imprescindível.
Uma lição importante que podemos tirar da análise da medula espinhal e do cerebelo é que o gênio da consciência não surge tão facilmente em qualquer lugar da excitação do tecido nervoso. É necessário algo mais. Este fator adicional reside na substância cinzenta que constitui a célebre córtex cerebral — sua superfície externa. Todos os dados disponíveis indicam que na geração de sensações participam têxteis.
É possível restringir ainda mais a área de localização do foco da consciência. Vamos pegar, por exemplo, experimentos em que os olhos direito e esquerdo são expostos a diferentes estímulos. Imagine que a foto de um "Lada Priora" é visível apenas para o seu olho esquerdo, enquanto a imagem de um "Tesla S" é visível apenas para o olho direito. Pode-se supor que você verá um novo carro a partir das sobreposições do Lada e do Tesla. No entanto, na verdade, durante alguns segundos você verá o Lada, depois ele desaparecerá e aparecerá o Tesla — e então ela sumirá, e o Lada reaparecerá. As duas imagens irão se alternar em um interminável balé — os cientistas chamam isso de competição binocular ou rivalidade retiniana. O cérebro recebe informações ambíguas do exterior e não consegue se decidir: é Lada ou Tesla?
Se você estiver deitado dentro de um tomógrafo que registra a atividade cerebral, os cientistas observam atividade em uma ampla gama de áreas corticais, coletivamente conhecidas como "zona quente posterior" (posterior hot zone). Essas são as áreas parietais, occipitais e temporais na parte posterior do córtex cerebral, e elas desempenham um papel crucial no rastreamento do que vemos.
É interessante notar que o córtex visual primário, que recebe e transmite as informações que vêm dos olhos, não reflete o que a pessoa vê. Uma divisão de trabalho semelhante também é observada no caso da audição e do tato: o córtex auditivo primário e o córtex somatossensorial primário não fazem contribuições diretas para o conteúdo da experiência auditiva e somatossensorial. A percepção consciente (incluindo as imagens do Lada e do Tesla) é gerada nas etapas de processamento subsequentes — na zona quente posterior.
Assim, as imagens visuais, sons e outras sensações de vida se originam na parte posterior do córtex cerebral. Até onde os neurobiologistas conseguem julgar, quase todas as experiências conscientes têm seu início exatamente ali.
Contador de consciência
Para procedimentos cirúrgicos, por exemplo, os pacientes são submetidos a anestesia, para que não se movam, mantenham a pressão arterial estável, não sintam dor e, posteriormente, não tenham memórias traumáticas. Infelizmente, isso nem sempre é alcançado: anualmente, centenas de pacientes sob anestesia ficam, em maior ou menor grau, conscientes.
Outra categoria de pacientes com graves danos cerebrais devido a lesões, infecções ou envenenamento severo pode existir por anos sem a capacidade de falar ou reagir a estímulos. Provar que eles experienciam a vida é uma tarefa extremamente difícil.
Imagine um astronauta perdido no universo, ouvindo as tentativas do centro de controle de missão para entrar em contato com ele. O rádio danificado não transmite sua voz, fazendo o mundo acreditar que ele está desaparecido. Esse é aproximadamente o que pode descrever a situação desesperadora de pacientes cujo cérebro danificado os priva do contato com o mundo — uma forma extrema de isolamento.
No início dos anos 2000, Giulio Tononi da Universidade de Wisconsin-Madison e Marcello Massimini aplicaram pela primeira vez um método chamado , para determinar se um indivíduo está consciente ou não.
Os cientistas colocavam uma bobina com fios envolta na cabeça e enviavam um choque elétrico (zap) — uma forte carga de energia magnética que gerava um breve pulso elétrico. Isso excitava e inibia células neurais parceiras em áreas interconectadas da rede, e a onda ressoava pela córtex cerebral até que a atividade diminuísse.
Uma rede de sensores EEG fixados à cabeça registrava sinais elétricos. À medida que os sinais se espalhavam gradualmente, suas trilhas, cada uma correspondendo a um ponto específico sob a superfície do crânio, eram convertidas em filme.
As gravações não demonstraram um algoritmo típico — mas também não eram completamente aleatórias.
Curiosamente, quanto mais previsíveis eram os ritmos que surgiam e desapareciam, maior era a probabilidade de que o cérebro estivesse em estado inconsciente. Os cientistas mediram essa hipótese comprimindo os dados do vídeo usando um algoritmo que comprime arquivos de computador no formato ZIP. A compressão forneceu uma estimativa da complexidade da resposta do cérebro. Os voluntários que estavam conscientes demonstraram um "índice de complexidade das perturbações" de 0,31 a 0,70, com o índice caindo abaixo de 0,31 se estivessem em um estado de sono profundo ou sob anestesia.
Em seguida, a equipe testou zip and zap em 81 pacientes que estavam em estado de consciência mínima ou inconscientes (comatosos). No primeiro grupo, que apresentava alguns sinais de comportamento não reflexivo, o método mostrou corretamente que 36 dos 38 estavam conscientes. Dos 43 pacientes em estado de 'vegetal', com os quais os familiares junto ao leito do hospital nunca conseguiram estabelecer comunicação, 34 foram classificados como inconscientes, enquanto nove não. O cérebro deles reagiu de forma semelhante àqueles que estavam conscientes, o que significava que eles também estavam conscientes, mas sem capacidade de se comunicar com os entes queridos.
As pesquisas atuais visam padronizar e aprimorar a metodologia para pacientes neurológicos, bem como expandi-la para pacientes em departamentos psiquiátricos e pediátricos. Com o tempo, os cientistas identificarão um conjunto específico de mecanismos neurais que geram experiências.
De um modo geral, precisamos de uma teoria científica convincente da consciência que responda à pergunta de sob quais condições um determinado sistema físico - seja uma complexa rede de neurônios ou transistores de silício - experimenta sensações. E por que a qualidade das experiências é diferente? Por que um céu azul puro é sentido de forma diferente do arranhar de um violino mal ajustado? Existe uma função específica para essas diferenças nas sensações? Se sim, qual é? A teoria permitirá prever quais sistemas serão capazes de sentir algo. Na ausência de uma teoria com previsões testáveis, qualquer conclusão sobre a consciência das máquinas se baseia exclusivamente em nossa intuição interna, na qual, como a história da ciência demonstrou, devemos confiar com cautela.
Uma das principais teorias da consciência é a teoria (GWT), proposta pelo psicólogo Bernard Baars e pelos neurobiologistas Stanislas Dehaene e Jean-Pierre Changeux.
Para começar, afirmam que, quando uma pessoa percebe algo, o acesso a essa informação é obtido por várias áreas diferentes do cérebro. No entanto, quando a pessoa age inconscientemente, a informação se localiza em um sistema específico sensório-motor envolvido. Por exemplo, quando você digita rapidamente, você faz isso automaticamente. Se você for perguntar como faz isso, não conseguirá responder, pois tem acesso limitado a essa informação, que se localiza em cadeias nervosas ligando os olhos aos rápidos movimentos dos dedos.
A acessibilidade global gera apenas um fluxo de consciência, pois, se um determinado processo está disponível para todos os outros processos, ele está acessível a todos — tudo está conectado. Assim se realiza o mecanismo de supressão de imagens alternativas.
Essa teoria explica bem diversas perturbações mentais, onde falhas em centros funcionais individuais, relacionadas a padrões de atividade neural (ou a uma área inteira do cérebro), distorcem o fluxo geral do "espaço de trabalho", alterando a imagem em comparação com o estado "normal" (de uma pessoa saudável).
Rumo a uma teoria fundamental
A teoria "GWT" afirma que a consciência emerge de um tipo especial de processamento de informação: algo que conhecemos desde os primórdios da IA, quando programas especiais tinham acesso a um pequeno repositório de dados público. Quaisquer informações registradas no "quadro de avisos" tornavam-se acessíveis a uma série de processos auxiliares — memória de trabalho, linguagem, módulo de planejamento, reconhecimento de faces, objetos, etc. De acordo com essa teoria, a consciência surge quando a informação sensorial que entra, registrada no quadro, é transmitida a múltiplos sistemas cognitivos — que processam os dados para reprodução verbal, armazenamento em memória ou realização de ações.
Como o espaço nesse quadro de avisos é limitado, em cada momento específico podemos dispor apenas de um volume insignificante de informações. A rede de neurônios que transmite essas mensagens se localiza presumivelmente nos lobos frontal e parietal.
Assim que esses dados escassos (fragmentados) são transmitidos para a rede e se tornam públicos, a informação passa a ser consciente. Ou seja, o sujeito a reconhece. As máquinas modernas ainda não alcançaram esse nível de complexidade cognitiva, mas é apenas uma questão de tempo.
A teoria 'GWT' afirma que os computadores do futuro serão conscientes.
A teoria da informação integrada da consciência (IIT), desenvolvida por Tononi e seus colaboradores, parte de um ponto de vista completamente diferente — as próprias experiências. Cada experiência possui características-chave únicas. Ela é imanente, existe apenas para o sujeito como 'proprietário'; é estruturada (o táxi amarelo para enquanto o cachorro marrom atravessa a rua); e é concreta — se distingue de qualquer outra experiência consciente, como um quadro em um filme. Além disso, é inteira e definida. Quando em um dia quente e claro você se senta em um parque em um banco e observa as crianças brincando, os diversos elementos da experiência — o vento soprando nos cabelos, a sensação de alegria ao ouvir as risadas das crianças — não podem ser separados um do outro sem que a experiência deixe de ser o que é.
Tononi postula que tais propriedades — ou seja, um certo nível de consciência — estão presentes em qualquer mecanismo complexo e interconectado, cuja estrutura codifica um conjunto de relações de causa e efeito. Isso será sentido como algo que vem de dentro.
Mas, se, como no cerebelo, o mecanismo carecer de complexidade e interconexão, não terá consciência de nada. Como afirma essa teoria,
a consciência é uma capacidade intrínseca e acidental associada a mecanismos complexos, como o cérebro humano.
A teoria também deduz de sua complexidade subjacente uma única quantidade não negativa Φ (pronunciado 'fi'), que expressa quantitativamente essa consciência. Se Φ é igual a zero, o sistema não tem consciência alguma. Por outro lado, quanto maior o número, maior a força aleatória intrínseca que o sistema possui e mais consciente ele é. O cérebro, que é caracterizado por uma conectividade colossal e altamente específica, tem um Φ muito alto, o que sugere um alto nível de consciência. A teoria explica diferentes fatos: por exemplo, por que o cerebelo não está envolvido na consciência ou por que o contador zip and zap realmente funciona (os números fornecidos pelo contador são Φ em uma aproximação grosseira).
A teoria 'IIT' prevê que uma simulação avançada do cérebro humano baseada em um computador digital não pode ser consciente — mesmo que sua fala não possa ser diferenciada da humana. Assim como a simulação de uma atração gravitacional em grande escala de um buraco negro não deforma o continuum espaço-temporal ao redor do computador que executa o código, programada a consciência nunca gerará um computador consciente. Giulio Tononi e Marcello Massimini, revista 'Nature' 557, S8-S12 (2018)
De acordo com a IIT — a consciência não pode ser calculada ou computada: deve estar incorporada na estrutura do sistema.
A principal tarefa dos neurobiologistas modernos é utilizar todas as ferramentas cada vez mais sofisticadas à sua disposição para estudar as infinitas conexões dos diversos neurônios que formam o cérebro, a fim de traçar posteriormente os rastros neuronais da consciência. Considerando a estrutura confusa do SNC, isso levará décadas. E finalmente, formular uma teoria principal baseada em fragmentos existentes. Uma teoria que esclarecerá o principal enigma da nossa existência: como um órgão que pesa 1,36 kg e se assemelha a tofu de soja incorpora a sensação de vida.
Uma das aplicações mais interessantes dessa nova teoria, na minha opinião, é a possibilidade de criar uma IA com consciência e, mais importante, com sensações. Além disso, a teoria fundamental da consciência permitirá desenvolver métodos e caminhos para realizar uma evolução mais rápida das capacidades cognitivas do ser humano. O ser humano do futuro.
Fonte: habr.com
