Originea și natura trăirilor conștiente - uneori numite cuvântul latin qualia — au fost pentru noi un mister încă din cele mai vechi timpuri până în prezent. Mulți filosofi ai conștiinței, inclusiv cei moderni, consideră că existența conștiinței este atât de contradictorie cu ceea ce, în opinia lor, este lumea materiei și a vidului, încât o declară iluzie. Cu alte cuvinte, fie neagă existența qualia în principiu, fie afirmă că nu pot fi studiate în mod sensibil prin intermediul științei.
Dacă această afirmație ar fi adevărată - acest articol ar fi foarte scurt. Și sub titlu nu ar fi nimic. Dar acolo există ceva…
Dacă conștiința nu poate fi înțeleasă prin instrumentele științei, ar trebui doar să explicăm de ce tu, eu și aproape toți ceilalți suntem atât de siguri că avem, de fapt, sentimente. Totuși, o carie dureroasă mi-a provocat un abces. Un argument sofisticat pentru a convinge că durerea mea este iluzorie nu mă va scuti cu nimic de aceste chinuri. Nu am simpatie pentru o astfel de interpretare fără ieșire a legăturii dintre suflet și trup, așa că, probabil, voi continua.
Conștiința este tot ceea ce simți (pe baza informației de la organele de simț) și apoi trăiești (prin percepție și înțelegere).
O melodie blocată în cap, gustul unui desert din ciocolată, o durere de dinți ascuțită, dragostea pentru un copil, gândirea abstractă și înțelegerea că, odată, tuturor senzațiilor le va veni sfârșitul.
Cercetătorii se apropie treptat de dezlegarea misterului care a neliniștit filozofii timp de mult timp. Și culminarea acestor cercetări științifice este așteptată - o teorie de lucru structurată a conștiinței. Cel mai strălucit exemplu al aplicării acestei teorii este un AI complet (aceasta nu exclude posibilitatea apariției unui AI fără teoria conștiinței, ci pe baza deja existentei abordări empirice în dezvoltarea AI)
Cei mai mulți cercetători acceptă conștiința ca fiind o dată și caută să înțeleagă legătura ei cu lumea obiectivă pe care o descrie știința. Cu un sfert de secol în urmă, Francis Crick și ceilalți au decis să pună deoparte discuțiile filozofice despre conștiință (care au preocupat mințile științifice cel puțin din vremea lui Aristotel) și în loc să pornească în căutarea urmelor sale fizice.
Ce anume în partea extrem de excitabilă a substanței cerebrale generează conștiința? Odată ce vor afla acest lucru, oamenii de știință pot spera să se apropie de rezolvarea unei probleme mai fundamentale.
În special, neurobiologii caută corelațiile neuronale ale conștiinței (CNC) — cele mai mici mecanisme neuronale, suficiente ca întreg pentru o experiență conștientă particulară în senzații.
Ce trebuie să se întâmple în creier pentru a simți de exemplu o durere de dinți? Trebuie ca anumite celule nervoase să vibreze la o frecvență magică? Este necesară activarea unor «neuronii conștiinței» speciali? În care zone ale creierului ar putea fi localizate aceste celule?
Corelațiile neuronale ale conștiinței
În definiția CNC, este importantă mențiunea «minim». Creierul, ca un întreg, poate fi considerat CNC — zi de zi generează senzații. Cu toate acestea, localizarea poate fi definită și mai precis. Să luăm în considerare măduva spinării — un tub flexibil de 46 de centimetri de țesut nervos în interiorul coloanei vertebrale, care conține aproximativ un miliard de celule nervoase. Dacă, din cauza unei leziuni, măduva spinării este complet distrusă până în zona cervicală, persoana afectată își va paraliza picioarele, brațele și trunchiul, nu va putea controla intestinul și vezica urinară și va fi lipsită de senzații corporale. Cu toate acestea, astfel de persoane paralizate continuă să exploreze viața în toată diversitatea ei: văd, aud, miros, simt emoții și își amintesc la fel de bine ca înainte ca evenimentul tragic să le schimbe radical viața.
Sau să luăm în considerare cerebelul — «creierul mic» din spatele creierului. Acest sistem cerebral, unul dintre cele mai vechi din punct de vedere evolutiv, participă la controlul motoricii, poziției corpului și mersului, și de asemenea răspunde pentru executarea cu agilitate a secvențelor complexe de mișcare.
A cânta la pian, a tasta pe o tastatură, a practica patinajul artistic sau alpinismul — în toate aceste activități este implicat cerebelul. Acesta este dotat cu cei mai faimoși neuroni numiți celulele Purkinje, care au ramificații asemănătoare corailor de mare și ascund o dinamică electrică complexă. De asemenea, cerebelul conține cel mai mare număr de neuroni, aproximativ 69 de miliarde (în principal, acestea sunt celulele labroci cerebeloase în formă de stea) — de patru ori mai mult, decât întregul creier la un loc (rețineți — acesta este un aspect important).
Ce se întâmplă cu conștiința dacă o persoană își pierde parțial cerebelul în urma unui accident vascular cerebral sau în timpul unei intervenții chirurgicale?
Aproape nimic critic pentru conștiință!
Pacienții cu astfel de leziuni se plâng de câteva probleme, cum ar fi o performanță mai puțin fluentă la pian sau o tastare mai clumsy, dar niciodată de o pierdere completă a vreunui aspect al conștiinței lor.
Cea mai detaliată cercetare despre influența leziunilor cerebelului asupra funcțiilor cognitive a fost studiată pe scara largă în contextul Dar chiar și în aceste cazuri, pe lângă problemele coordonării și ale percepției spațiale (menționate mai sus), s-au stabilit doar tulburări non-critice ale aspectelor executive ale managementului, caracterizate prin dispersie și o ușoară scădere a capacității de învățare.
Sistemul cerebelos extins nu are legătură cu experiențele subiective. De ce? O indicație importantă este rețeaua sa neuronală — care este extrem de uniformă și paralelă.
Cerebelul este practic un circuit complet direct: un rând de neuroni hrănește următorul, care, la rândul său, influențează al treilea. Nu există bucle de feedback care să rezulte în activitate electrică. Mai mult, cerebelul este funcțional împărțit în sute, dacă nu mai multe, module computaționale independente. Fiecare dintre ele lucrează simultan, având intrări și ieșiri separate care controlează mișcările sau diverse sisteme motorii sau cognitive. Aproape nu interacționează între ele, în timp ce în cazul conștiinței—aceasta este o altă caracteristică esențială.
O lecție importantă pe care o putem învăța din analiza măduvei spinării și a cerebelului este că geniul conștiinței nu se naște pur și simplu în orice loc de excitație a țesutului nervos. Este nevoie de ceva în plus. Acest factor suplimentar se află în substanța cenușie, care constituie celebra cortico cerebrală — suprafața sa externă. Toate datele disponibile indică faptul că în generarea senzațiilor participă țesuturi.
Poți restrânge și mai mult aria în care se află focarul conștiinței. Să luăm, de exemplu, experimentele în care ochiul drept și cel stâng sunt supuși unor stimuli diferiți. Imaginează-ți că fotografia unei „Lada Priora” este vizibilă doar pentru ochiul tău stâng, iar fotografia unei „Tesla S” — doar pentru ochiul drept. Se poate presupune că vei vedea un nou automobil creat din suprapunerile modelului Lada și Tesla. De fapt, timp de câteva secunde vei vedea Lada, apoi aceasta va dispărea și va apărea Tesla — apoi aceasta va dispărea și va reapărea Lada. Cele două imagini vor dansa neîncetat una în fața celeilalte — oamenii de știință numesc acest fenomen competiția binoculară sau competiția retinei. Informațiile ambigue își fac drum spre creier, iar acesta nu poate decide: este Lada sau Tesla?
Dacă, în același timp, ești întins într-un tomograf care înregistrează activitatea cerebrală, cercetătorii observă activitate într-un spectru larg de zone corticale, denumite împreună „zona caldă posterioră” (posterior hot zone). Aceasta include zonele parietale, occipitale și temporale din partea din spate a cortexului cerebral, iar ele joacă un rol esențial în urmărirea a ceea ce vedem.
Este interesant că cortexul vizual primar, care primește și transmite informația provenită de la ochi, nu reflectă ceea ce vede persoana. O diviziune similară a muncii se observă și în cazul auzului și simțului tactil: cortexul auditiv primar și cortexul somatosenzorial primar nu contribuie direct la conținutul experienței auditive și somatosenzoriale. Percepția conștientă (inclusiv imaginile Lada și Tesla) generează etapele ulterioare ale procesării — în zona caldă posterioră.
Se pare că imaginile vizuale, sunetele și alte senzații de viață se nasc în limitele cortexului posterior al creierului. După cum pot judeca neurobiologii, aproape toate experiențele conștiente își au originea exact acolo.
Contorul conștiinței
Pentru intervenții chirurgicale, de exemplu, pacienții sunt supuși anesteziei, astfel încât să nu se miște, să-și mențină tensiunea arterială stabilă, să nu simtă durere și să nu aibă ulterior amintiri traumatice. Din păcate, acest lucru nu este întotdeauna realizabil: în fiecare an, sute de pacienți sub influența anesteziei se află într-o anumită măsură în conștiință.
O altă categorie de pacienți cu leziuni cerebrale severe cauzate de traumatisme, infecții sau intoxicații grave poate să existe timp de ani fără a avea capacitatea de a vorbi sau de a reacționa la apeluri. A dovedi că ei simt viața este o sarcină extrem de dificilă.
Întrețineți-vă imaginația cu un astronaut pierdut în univers, care ascultă încercările centrului de control al misiunii de a comunica cu el. Un aparat radio defect nu îi transmite vocea, iar lumea îl consideră dispărut. Așa poate fi descrisă situația fără speranță a pacienților a căror creier afectat le-a interzis contactul cu lume — un fel de formă extremă de izolare solitară.
La începutul anilor 2000, Giulio Tononi de la Universitatea din Wisconsin-Madison și Marcello Massimini au aplicat pentru prima dată o metodă numită , pentru a determina dacă o persoană este conștientă sau nu.
Cercetătorii aplicau pe cap o bobină cu fire învăluite și trimiteau un impuls electric (zap) — o sarcină puternică de energie magnetică care provoca un curent electric temporar. Aceasta excita și inhiba celulele neuronale de partener în regiunile conectate ale rețelei, iar valul rezonat pe cortexul cerebral până când activitatea se diminua.
O rețea de senzori de electroencefalogramă fixați pe cap înregistra semnalele electrice. Pe măsură ce semnalele se propagau treptat, urmele lor, fiecare corespunzând unui anumit punct de sub suprafața craniului, erau transformate într-un film.
Înregistrările nu arătau un algoritm tipic — dar nici nu erau complet aleatorii.
Interesant este că, cu cât ritmurile care apareau și dispar mai predictibile erau, cu atât era mai mare probabilitatea ca creierul să fie în stare de inconștiență. Cercetătorii au măsurat această ipoteză, comprimând datele videoclipului cu un algoritm folosit pentru a arhiva fișierele computerizate în format ZIP. Compresia a oferit o estimare a complexității reacției cerebrale. Voluntarii care erau conștienți au demonstrat un "coeficient de complexitate a perturbațiilor" între 0,31 și 0,70, în timp ce indicele scădea sub 0,31 dacă erau în stare de somn profund sau sub anestezie.
Apoi, echipa a testat zip and zap pe 81 de pacienți care erau într-o stare minimă de conștiență sau iresponsabili (în comă). În primul grup, care a arătat semne de comportament ner reflexiv, metoda a indicat corect că 36 din 38 erau conștienți. Din cei 43 de pacienți în stare de „legumă”, cu care rudele de la capul patului nu au putut stabili comunicarea, 34 au fost clasificați ca fiind inconștienți, iar încă nouă - nu. Creierul lor a reacționat similar celor care erau conștienți, ceea ce a însemnat că erau și ei conștienți, dar nu erau capabili să comunice cu cei dragi.
Cercetările actuale au ca scop standardizarea și îmbunătățirea metodologiei pentru pacienții neurologici, precum și extinderea acesteia la pacienții din secțiile de psihiatrie și pediatrie. În timp, cercetătorii vor identifica un set specific de mecanisme nervoase care generează experiențe.
În esență, avem nevoie de o teorie științifică convingătoare a conștiinței, care să răspundă la întrebarea în ce condiții un anumit sistem fizic - fie că este vorba de un lanț complex de neuroni sau de tranzistori din siliciu - are senzații. Și de ce calitatea experiențelor diferă? De ce cerul senin și curat se simte diferit față de scrâșnetul unei viori prost reglate? Au aceste diferențe în senzații o funcție specifică? Dacă da, care este aceasta? Teoria va permite să prezicem ce sisteme vor fi capabile să aibă senzații. În absența unei teorii cu previziuni testabile, orice concluzie despre conștiința mașinilor se bazează exclusiv pe intuiția noastră internă, despre care, așa cum a arătat istoria științei, trebuie să ne bazăm cu precauție.
Una dintre principalele teorii ale conștiinței este teoria (GWT), propusă de psihologul Bernard Baars și neurobiologii Stanislas Dehaene și Jean-Pierre Changeux.
La început, ei susțin că atunci când o persoană conștientizează ceva, accesul la aceste informații este obținut de mai multe zone diferite ale creierului. Pe de altă parte, atunci când o persoană acționează inconștient, informația este localizată într-un sistem senzorial-motor specific. De exemplu, când scrieți repede, faceți acest lucru în mod automat. Dacă vă întreabă cum faceți asta, nu veți putea răspunde, deoarece aveți acces limitat la aceste informații, care sunt localizate în circuitele nervoase ce leagă ochii de mișcările rapide ale degetelor.
Accesibilitatea globală generează doar un singur flux de conștiință, deoarece dacă un proces este disponibil pentru toate celelalte procese, atunci este accesibil pentru toate – totul este conectat la tot. Astfel se realizează mecanismul de suprimare a imaginilor alternative.
Această teorie explică bine diversele tulburări mentale, unde disfuncțiile centrelor funcționale individuale, legate de modelele de activitate neuronală (sau de o întreagă zonă a creierului), distorsionează fluxul general al „spațiului de lucru”, distorsionând astfel imaginea în comparație cu starea „normală” (a unei persoane sănătoase).
Pe calea către o teorie fundamentală
Teoria „GWT” susține că conștiința provine dintr-un tip special de procesare a informației: un concept pe care îl cunoaștem încă din zorii inteligenței artificiale, când programele speciale aveau acces la un mic depozit de date publice. Orice informație scrisă pe „tabloul de anunțuri” devenea disponibilă pentru o multitudine de procese auxiliare – memorie de lucru, limbaj, modul de planificare, recunoașterea fețelor, obiectelor etc. Conform acestei teorii, conștiința apare atunci când informația senzorială înregistrată pe tabloul de anunțuri este transmisă unui număr mare de sisteme cognitive – care procesează datele pentru reproducerea vorbirii, stocarea în memorie sau efectuarea de acțiuni.
Deoarece spațiul pe un astfel de tabloul de anunțuri este limitat, în fiecare moment specific putem avea doar un volum mic de informație. Rețeaua de neuroni care transmit aceste mesaje se află, presupus, în lobii frontal și parietal.
Odată ce aceste date rare (disparate) sunt transmise într-o rețea și devin accesibile publicului, informația devine conștientă. Adică subiectul ei o recunoaște. Mașinile moderne încă nu au atins un astfel de nivel de complexitate cognitivă, dar acesta este doar o chestiune de timp.
Teoria „GWT” afirmă că calculatoarele viitorului vor fi conștiente.
Teoria informațională generală a conștiinței (IIT), dezvoltată de Tononi și colaboratorii săi, folosește un punct de plecare complet diferit — experiențele în sine. Fiecare experiență are caracteristici cheie distincte. Ea este iminentă, existând doar pentru subiectul care o posesionează; este structurată (un taxi galben frânează în timp ce un câine brun traversează strada); și este concretă — diferită de orice altă experiență conștientă, ca un cadru separat într-un film. În plus, ea este unitară și definită. Când, într-o zi caldă și clară, stai pe o bancă în parc și observi copiii jucându-se, diferitele elemente ale experienței — vântul care îți flutură părul, senzația de bucurie din râsul copiilor — nu pot fi separate una de cealaltă fără ca experiența să nu mai fie ceea ce este.
Tononi postulează că aceste proprietăți — adică și un anumit nivel de conștiență — sunt posesorii oricărui mecanism complex și interconectat, în cadrul căruia este codificat un set de relații cauzale. Acest lucru va fi simțit ca ceva care provine din interior.
Dar dacă, similar cu cerebelul, mecanismul nu are suficientă complexitate și interconectare, el nu va conștientiza nimic. Așa cum susține această teorie,
conștiința este o capacitate esențială aleatoare, legată de mecanisme complexe, cum ar fi creierul uman.
Teoria derivă, de asemenea, din complexitatea structurii interconectate un singur număr nenegativ Φ (pronunțat „fai”), care exprimă cantitativ această conștiență. Dacă Φ este zero, sistemul nu are deloc conștiență. Cu cât numărul este mai mare, cu atât sistemul are o putere aleatorie inerentă mai mare și cu atât este mai conștient. Creierul, care are o conectivitate colosală și foarte specifică, are un Φ foarte ridicat, ceea ce sugerează un nivel înalt de conștiență. Teoria explică diferite fapte: de exemplu, de ce cerebelul nu este implicat în conștiență sau de ce contorul zip și zap funcționează cu adevărat (numerele date de contor sunt, aproximativ, Φ).
Teoria „IIT” prezice că o simulare avansată a creierului uman bazată pe un computer digital nu poate fi conștientă — chiar dacă discursul său nu poate fi distins de cel uman. Asemenea simulației atracției gravitaționale masive a unei găuri negre care nu deformează continuum-ul spațiu-timp în jurul codului computerului aplicat, programat conștiința nu va crea niciodată un computer conștient. Giulio Tononi și Marcello Massimini, revista „Nature” 557, S8-S12 (2018)
Conform IIT — conștiința nu poate fi calculată și evaluată: aceasta trebuie să fie incorporată în structura sistemului.
Principala provocare pentru neurobiologii moderni este de a utiliza toate instrumentele tot mai sofisticate disponibile pentru a studia conexiunile nesfârșite ale diverselor neuroni care formează creierul, pentru a contura urmele neuronale ale conștiinței. Având în vedere complexitatea sistemului nervos central, acest lucru va dura decenii. Și în cele din urmă, a formula o teorie de bază bazată pe fragmentele existente. O teorie care va explica principalul enigmei a existenței noastre: cum un organ care cântărește 1,36 kg și care are o compoziție asemănătoare cu brânza de soia încorporează sentimentul vieții.
Una dintre cele mai interesante aplicații ale acestei noi teorii, din perspectiva mea, este posibilitatea de a crea IA conștientă și, cel mai important, cu senzații. Mai mult, teoria fundamentală a conștiinței va permite dezvoltarea unor metode și căi de realizare a unei evoluții mai rapide a capacităților cognitive ale omului. Oamenii viitorului.
Sursa: habr.com
