Originea și natura experiențelor conștiente - denumite uneori cuvântul latin qualia — au fost un mister pentru noi din cea mai veche antichitate până de curând. Mulți filozofi ai conștiinței, inclusiv cei moderni, consideră existența conștiinței ca fiind o contradicție atât de inacceptabilă cu ceea ce ei cred că este o lume a materiei și a vidului, încât o declară o iluzie. Cu alte cuvinte, fie neagă existența qualia în principiu, fie susțin că nu pot fi studiate în mod semnificativ de știință.
Dacă această judecată ar fi adevărată, acest articol ar fi foarte scurt. Și nu ar fi nimic sub tăietură. Dar e ceva acolo...
Dacă conștiința este imposibil de înțeles folosind instrumentele științei, ar fi necesar doar să explicăm de ce tu, eu și aproape toți ceilalți suntem atât de siguri că avem sentimente. Cu toate acestea, un dinte rău mi-a provocat un flux. Un argument sofisticat care să mă convingă că durerea mea este iluzorie nu mă va scuti nici măcar de acest chin. Nu am nicio simpatie pentru o astfel de interpretare în fundătură a conexiunii dintre suflet și corp, de aceea, poate, voi continua.
Conștiința este tot ceea ce simți (pe baza informațiilor din organele senzoriale) și apoi experimentezi (prin percepție și înțelegere).
O melodie înfiptă în cap, un gust de desert de ciocolată, o durere de dinți plictisitoare, dragoste pentru copil, gândire abstractă și înțelegerea că într-o zi toate senzațiile se vor sfârși.
Oamenii de știință se apropie treptat de soluția unui mister care ia îngrijorat de multă vreme pe filosofi. Și se așteaptă punctul culminant al acestei cercetări științifice - o teorie de lucru structurată a conștiinței. Cel mai izbitor exemplu de aplicare a acestei teorii este o IA cu drepturi depline (aceasta nu exclude posibilitatea apariției IA fără o teorie a conștiinței, ci pe baza abordărilor empirice deja existente în dezvoltarea IA)
Majoritatea oamenilor de știință iau conștiința de bună și se străduiesc să înțeleagă legătura ei cu lumea obiectivă pe care o descrie știința. Acum un sfert de secol Francis Crick și alții a decis să lase deoparte discuțiile filozofice despre conștiință (care i-au preocupat pe oamenii științifici cel puțin încă de pe vremea lui Aristotel) și să se angajeze în schimb în căutarea urmelor sale fizice.
Ce anume în partea extrem de excitabilă a medulului generează conștiința? Știind acest lucru, oamenii de știință pot spera să se apropie de rezolvarea unei probleme mai fundamentale.
În special, oamenii de știință în neuroștiință caută corelații neuronale ale conștiinței (NCC) - cele mai mici mecanisme neuronale suficiente colectiv pentru orice experiență conștientă particulară a senzației.
Ce trebuie să se întâmple în creier pentru ca tu să experimentezi o durere de dinți, de exemplu? Unele celule nervoase ar trebui să vibreze la o anumită frecvență magică? Este necesar să se activeze niște „neuroni ai conștiinței” speciali? În ce zone ale creierului ar putea fi localizate astfel de celule?
Corelații neuronale ale conștiinței
În definiția NKS, clauza „minim” este importantă. La urma urmei, creierul în ansamblu poate fi considerat NCS - de la o zi la alta generează senzații. Și totuși locația poate fi identificată și mai precis. Luați 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, în urma unei leziuni, măduva spinării este complet deteriorată până la zona cervicală, victima va fi paralizată la nivelul picioarelor, brațelor și trunchiului, nu va putea controla intestinele și vezica urinară și va fi lipsită de senzații corporale. Cu toate acestea, astfel de paralitici continuă să experimenteze viața în toată diversitatea ei: ei văd, aud, miros, trăiesc emoții și își amintesc la fel de bine ca înainte ca incidentul tragic să le schimbe radical viața.
Sau luați cerebelul, „creierul mic” din spatele creierului. Acest sistem cerebral, unul dintre cele mai vechi în sens evolutiv, este implicat în controlul abilităților motorii, poziției corpului și mersului și este, de asemenea, responsabil pentru executarea cu îndemânare a secvențelor complexe de mișcări.
Cântarea la pian, tastarea la tastatură, patinaj artistic sau alpinism – toate aceste activități implică cerebelul. Este echipat cu cei mai faimoși neuroni numiți celule Purkinje, care au vârle care se umfla ca evantai de corali și găzduiesc o dinamică electrică complexă. Contine si cerebelul cel mai mare număr de neuroni, aproximativ 69 de miliarde (mai ales mastocite cerebeloase în formă de stea) - de patru ori mai multdecât întregul creier laolaltă (amintiți-vă - acesta este un punct important).
Ce se întâmplă cu conștiința dacă o persoană își pierde parțial cerebelul ca urmare a unui accident vascular cerebral sau sub cuțitul unui chirurg?
Da, aproape nimic critic pentru conștiință!
Pacienții cu această leziune se plâng de mai multe probleme, cum ar fi cântatul mai puțin fluent la pian sau tastatul mai puțin dexter la tastatură, dar niciodată o pierdere completă a oricărui aspect al conștiinței lor.
Cel mai detaliat studiu privind impactul leziunilor cerebeloase asupra funcției cognitive a fost studiat pe larg în contextul . Dar chiar și în aceste cazuri, pe lângă problemele de coordonare-spațială (mai sus), doar încălcări non-critice ale aspectelor executive ale managementului, caracterizate prin , absentare si o usoara scadere a capacitatii de a invata.
Aparatul cerebelos extins nu are nimic de-a face cu experiențele subiective. De ce? Un indiciu important este conținut în rețeaua sa neuronală - este extrem de uniformă și paralelă.
Cerebelul este aproape în întregime un circuit de feed-forward: un set de neuroni îl hrănește pe următorul, care la rândul său îl hrănește pe al treilea. Nu are bucle de feedback care să rezoneze înainte și înapoi în ceea ce privește activitatea electrică. Mai mult, cerebelul este împărțit funcțional în sute, dacă nu mai multe, module de calcul independente. Fiecare dintre ele funcționează în paralel, cu intrări și ieșiri separate și care nu se suprapun, care controlează mișcările sau sisteme motorii sau cognitive diferite. Aproape că nu interacționează între ele, în timp ce în cazul conștiinței, aceasta este o altă caracteristică indispensabilă.
O lecție importantă de desprins din analiza măduvei spinării și cerebelului este că geniul conștiinței nu se naște atât de ușor în niciun loc de excitare a țesutului nervos. Mai e nevoie de ceva. Acest factor suplimentar constă în materia cenușie, care alcătuiește infamul cortex cerebral - suprafața sa exterioară. Toate dovezile disponibile indică faptul că senzațiile sunt produse de țesut.
Este posibil să restrângi și mai mult zona de localizare a centrului conștiinței. Luați, de exemplu, experimentele în care ochii drept și stâng sunt expuși la stimuli diferiți. Imaginează-ți că fotografia lui Lada Priora este vizibilă doar pentru ochiul tău stâng, iar fotografia lui Tesla S este vizibilă doar la dreapta. Se poate presupune că veți vedea unele mașini noi de la Lada și Tesla suprapuse una pe cealaltă. De fapt, pentru câteva secunde o vei vedea pe Lada, după care el va dispărea și va apărea Tesla - și apoi ea va dispărea, iar Lada va apărea din nou. Cele două imagini se vor alterna într-un dans nesfârșit - oamenii de știință numesc această competiție binoculară sau rivalitatea retinelor. Creierul primește informații ambigue din exterior și nu poate decide: este Lada sau Tesla?
Dacă stai întins în interiorul unui scaner CT care înregistrează activitatea creierului, oamenii de știință pot detecta activitatea într-o gamă largă de zone corticale, denumite în mod colectiv „zona fierbinte posterioară” (zonă fierbinte posterioară). Acestea sunt regiunile parietale, occipitale și temporale ale cortexului posterior și joacă cel mai important rol în urmărirea a ceea ce vedem.
Interesant este că cortexul vizual primar, care primește și transmite informații de la ochi, nu reflectă ceea ce vede o persoană. O diviziune similară a muncii se observă și în cazul auzului și al atingerii: cortexul auditiv primar și cortexul somatosenzorial primar nu contribuie direct la conținutul experienței auditive și somatosenzoriale. Percepția conștientă (inclusiv imaginile lui Lada și Tesla) este generată de etapele ulterioare de procesare - în zona fierbinte din spate.
Se pare că imaginile vizuale, sunetele și alte senzații de viață își au originea în cortexul posterior al creierului. Din câte pot spune neurologii, aproape toate experiențele conștiente își au originea acolo.
Contor de conștientizare
Pentru operații, de exemplu, pacienții sunt anesteziați astfel încât să nu se miște, să mențină tensiunea arterială stabilă, să nu experimenteze durere și, ulterior, să nu aibă amintiri traumatice. Din păcate, acest lucru nu este întotdeauna posibil: în fiecare an, sute de pacienți sub influența anesteziei sunt conștienți într-o măsură sau alta.
O altă categorie de pacienți cu leziuni grave ale creierului ca urmare a unor traume, infecții sau otrăviri severe poate exista ani de zile fără a putea vorbi sau răspunde la apeluri. Să dovedească că ei simt că viața este o sarcină extrem de dificilă.
Imaginați-vă un astronaut pierdut în univers ascultând încercările controlului misiunii de a-l contacta. Un radio stricat nu-i transmite vocea, motiv pentru care lumea îl consideră dispărut. Ceva de genul acesta ar descrie situația fără speranță a pacienților al căror creier deteriorat i-a lipsit de contactul cu lumea – un fel de formă extremă de izolare.
La începutul anilor 2000, Giulio Tononi de la Universitatea din Wisconsin-Madison și Marcello Massimini au fost pionieri ai metodei numite pentru a determina dacă o persoană este conștientă sau nu.
Oamenii de știință și-au aplicat o bobină de fire învelite pe cap și au trimis un șoc electric (zap), o explozie puternică de energie magnetică care a provocat un curent electric pe termen scurt. Acest lucru a excitat și inhibat celulele partenere ale neuronilor din regiunile conectate ale circuitului, iar valul a rezonat prin cortexul cerebral până când activitatea s-a estompat.
O rețea de senzori de electroencefalogramă montați pe cap a înregistrat semnale electrice. Pe măsură ce semnalele s-au răspândit treptat, urmele lor, fiecare corespunzând unui anumit punct de sub suprafața craniului, au fost transformate într-un film.
Înregistrările nu au arătat niciun algoritm tipic, dar nici nu au fost complet aleatorii.
Interesant, cu cât ritmurile intermitente și estompate erau mai previzibile, cu atât era mai probabil ca creierul să fie inconștient. Oamenii de știință au măsurat această ipoteză prin comprimarea datelor video folosind un algoritm care arhivează fișierele computerului în format ZIP. Compresia a oferit o estimare a complexității răspunsului creierului. Voluntarii care erau conștienți aveau un „indice de complexitate a perturbațiilor” de la 0,31 la 0,70, indicele coborând sub 0,31 dacă erau în somn profund sau sub anestezie.
Echipa a testat apoi zip și zap pe 81 de pacienți care erau minim conștienți sau nebuni (în comă). În primul grup, care a prezentat unele semne de comportament non-reflexiv, metoda a arătat în mod corect că 36 din 38 erau conștienți. Din cei 43 de pacienți în stare „vegetală”, cu care rudele aflate în fruntea patului de spital nu au reușit niciodată să stabilească o comunicare, 34 au fost catalogați ca inconștienți, iar încă nouă nu au fost. Creierul lor a răspuns în mod similar celor care erau conștienți, ceea ce însemna că erau și conștienți, dar incapabili să comunice cu cei dragi.
Cercetările actuale urmăresc standardizarea și îmbunătățirea tehnicii pentru pacienții neurologici, precum și extinderea acesteia la pacienții din secțiile de psihiatrie și pediatrie. În timp, oamenii de știință vor identifica un set specific de mecanisme neuronale care generează experiențe.
În cele din urmă, avem nevoie de o teorie științifică convingătoare a conștiinței, care să răspundă la întrebarea în ce condiții un anumit sistem fizic – fie că este un circuit complex de neuroni sau tranzistori de siliciu – experimentează senzații. Și de ce este diferită calitatea experienței? De ce un cer albastru limpede se simte diferit de zgomotul unei viori prost acordat? Au aceste diferențe de senzație vreo funcție anume? Dacă da, care? Teoria ne va permite să prezicem ce sisteme vor putea simți ceva. În absența unei teorii cu predicții verificabile, orice concluzie despre mințile mașinilor se bazează exclusiv pe instinctul nostru intestinal, pe care istoria științei a demonstrat că se bazează cu grijă.
Una dintre principalele teorii ale conștiinței este teoria (GWT), prezentat de psihologul Bernard Baars și de neurologii Stanislas Dehan și Jean-Pierre Changeux.
Pentru început, ei susțin că atunci când o persoană este conștientă de ceva, multe zone diferite ale creierului au acces la aceste informații. În timp ce, dacă o persoană acționează inconștient, informația este localizată în sistemul senzorio-motor specific implicat (senzo-motor). De exemplu, când tastați rapid, o faceți automat. Dacă ești întrebat cum o faci, nu vei putea răspunde, deoarece ai acces limitat la aceste informații, care sunt localizate în circuitele neuronale care leagă ochii cu mișcări rapide ale degetelor.
Accesibilitatea globală generează un singur flux de conștiință, deoarece dacă un proces este disponibil pentru toate celelalte procese, atunci este disponibil pentru toate - totul este conectat la tot. Așa se realizează mecanismul de suprimare a imaginilor alternative.
O astfel de teorie explică bine tot felul de tulburări mentale, în care eșecurile centrilor funcționali individuali asociate cu modele de activitate neuronală (sau o zonă întreagă a creierului) introduc distorsiuni în fluxul general al „spațiului de lucru”, deformând astfel imaginea. în comparație cu starea „normală” (a unei persoane sănătoase) .
Spre o teorie fundamentală
Teoria GWT susține că conștiința provine dintr-un tip special de procesare a informațiilor care ne este familiar încă din zorii AI, când programele speciale aveau acces la un mic depozit public de date. Orice informație scrisă pe „tabloul de afisaj” a devenit disponibilă unui număr de procese auxiliare - memorie de lucru, limbaj, modul de planificare, recunoaștere a fețelor, obiectelor etc. Conform acestei teorii, conștiința apare atunci când informațiile senzoriale primite sunt înregistrate pe tablă. este transmisă în multe sisteme cognitive - și ele prelucrează date pentru reproducerea vorbirii, stocarea în memorie sau efectuarea de acțiuni.
Deoarece spațiul pe un astfel de buletin este limitat, putem avea doar o cantitate mică de informații la un moment dat. Rețeaua de neuroni care transmit aceste mesaje este probabil localizată în lobii frontal și parietal.
Odată ce aceste date rare (împrăștiate) sunt încărcate în rețea și făcute publice, informațiile devin conștiente. Adică subiectul este conștient de asta. Mașinile moderne nu au atins încă acest nivel de complexitate cognitivă, dar este doar o chestiune de timp.
Teoria „GWT” susține că computerele viitorului vor fi conștiente
Teoria Informației Generale a Conștiinței (IIT), dezvoltată de Tononi și asociații săi, folosește un punct de plecare foarte diferit – experiențele în sine. Fiecare experiență are propriile sale caracteristici cheie specifice. Este imanent, există doar pentru subiect ca „maestru”; este structurat (taxiul galben încetinește în timp ce câinele maro traversează strada); și este concret - diferit de orice altă experiență conștientă, ca un singur cadru dintr-un film. În plus, este întreg și definit. Când stai pe o bancă într-o zi caldă și senină și privești copiii care se joacă, diferitele elemente ale experienței — vântul care îți sufla părul, senzația de bucurie de la râsul bebelușilor — nu pot fi separate unele de altele fără această experiență. încetând să mai fie ceea ce este.
Tononi postulează că astfel de proprietăți - adică un anumit nivel de conștientizare - au orice mecanism complex și conjugat, în structura căruia este criptat un set de relații cauză-efect. Se va simți ca ceva venind din interior.
Dar dacă, ca și cerebelul, mecanismului îi lipsește complexitatea și contingența, nu va fi conștient de nimic. După cum spune această teorie,
Conștiința este o abilitate aleatorie inerentă asociată cu mecanisme atât de complexe precum creierul uman.
Teoria derivă și din complexitatea structurii interconectate subiacente un singur număr nenegativ Φ (pronunțat „fy”) care cuantifică această conștientizare. Dacă F este egal cu zero, sistemul nu este deloc conștient de el însuși. În schimb, cu cât numărul este mai mare, cu atât puterea aleatorie inerentă a sistemului este mai mare și cu atât este mai conștient. Creierul, care are o conectivitate extraordinară și foarte specifică, are un F foarte mare, ceea ce sugerează un nivel ridicat de conștientizare. Teoria explică diverse fapte: de exemplu, de ce cerebelul nu este implicat în conștiință sau de ce contorul zip și zap funcționează cu adevărat (numerele emise de contor sunt F într-o aproximare aproximativă).
Teoria IIT prezice că o simulare digitală avansată bazată pe computer a creierului uman nu poate fi conștientă – chiar dacă vorbirea sa nu se poate distinge de vorbirea umană. Așa cum o simulare a atracției gravitaționale masive a unei găuri negre nu deformează continuumul spațiu-timp din jurul computerului folosind codul, programat conștiința nu va da niciodată naștere unui computer conștient. Giulio Tononi și Marcello Massimini, Nature 557, S8-S12 (2018)
Conform IIT, conștiința nu poate fi calculată și calculată: trebuie să fie construită în structura sistemului.
Sarcina principală a neuroștiinței moderne este să folosească instrumentele din ce în ce mai sofisticate pe care le au la dispoziție în studierea conexiunilor nesfârșite ale diverșilor neuroni care alcătuiesc creierul, pentru a delimita în continuare urmele neuronale ale conștiinței. Având în vedere structura confuză a sistemului nervos central, acest lucru va dura zeci de ani. Și, în final, formulați teoria principală pe baza fragmentelor existente. O teorie care va explica puzzle-ul principal al existenței noastre: cum un organ care cântărește 1,36 kg și seamănă cu cașul de fasole în compoziție întruchipează sentimentul vieții.
Una dintre cele mai interesante aplicații ale acestei noi teorii, după părerea mea, este posibilitatea de a crea o IA care să aibă conștiință și, cel mai important, senzații. Mai mult, teoria fundamentală a conștiinței va permite dezvoltarea unor metode și modalități de implementare a unei evoluții mai rapide a abilităților cognitive umane. Omul este viitorul.
Sursa: www.habr.com