Pôvod a priroda vedomých zážitkov — niekedy ich nazývajú latinským slovom qualia — boli pre nás záhadou od najskoršej antiky až po nedávnu dobu. Mnohí filozofi vedomia, vrátane súčasných, považujú existenciu vedomia za neprijateľný rozpor s tým, čo podľa nich predstavuje svet hmoty a prázdnoty, a preto ho vyhlasujú za ilúziu. Inými slovami, buď popierajú existenciu qualia vôbec, alebo tvrdia, že ich nie je možné zmysluplne skúmať s pomocou vedy.
Keby toto tvrdenie bolo pravdivé — tento článok by bol veľmi krátky. A pod 'katom' by nebolo nič. Ale niečo tam je...
Ak je vedomie nemožné pochopiť pomocou nástrojov vedy, bolo by potrebné iba vysvetliť, prečo ste vy, ja a takmer všetci ostatní sme si tak istí, že vôbec máme pocity. Avšak boľavý zub mi spôsobil hnisavý zápal. Prepracovaný argument na presvedčenie, že moja bolesť je iluzórna, ma ani na chvíľu neoslobodí od týchto muk. Nemám žiadnu náklonnosť k takémuto slepému výkladu vzťahu medzi dušou a telom, a preto asi budem pokračovať.
Vedomie je všetko, čo cítiš (na základe informácií od senzorických orgánov), a potom prežívaš (na základe vnímania a porozumenia).
Zaseknutá melódia v hlave, chuť čokoládového dezertu, prenikavá zubná bolesť, láska k dieťaťu, abstraktné myslenie a pochopenie, že raz všetkým pocitom príde koniec.
Vedci sa pomaly približujú k vylúšteniu tajomstva, ktoré dlhodobo znepokojovalo filozofov. Ústredným cieľom týchto vedeckých výskumov sa očakáva — štruktúrovaná pracovná teória vedomia. Najjasnejší príklad aplikácie tejto teórie — plnohodnotná AI (to nevylučuje možnosť vzniku AI bez teórie vedomia, ale na základe už existujúcich empirických prístupov v rozvoji AI)
Väčšina vedcov berie vedomie ako danosť a usiluje sa pochopiť jeho vzťah s objektívnym svetom, ktorý vedu opisuje. Pred štvrťstoročím Francis Crick a ostatní sa rozhodli odložiť bokom filozofické diskusie o vedomí (ktoré znepokojovali vedcov minimálne od čias Aristotela) a miesto toho sa pustiť do hľadania jeho fyzických stôp.
Čo presne v extrémne vzrušivej časti mozgového tkaniva vytvára vedomie? Zistením toho môžu vedci dúfať, že sa priblížia k riešeniu fundamentálnejšej otázky.
Konkrétne neurobiológovia hľadajú neuronálne koreláty vedomia (NKV) — najmenšie neuronálne mechanizmy, ktoré sú v súhrne dostatočné na akýkoľvek konkrétny vedomý zážitok v pocitoch.
Čo sa musí diať v mozgu, aby ste napríklad cítili zubnú bolesť? Musia nejaké nervové bunky vibrovať s nejakou magickou frekvenciou? Je potrebné aktivovať nejaké špeciálne „neuróny vedomia“? V ktorých oblastiach mozgu by mohli byť také bunky umiestnené?
Neuronálne koreláty vedomia
V definícii NKV je dôležitá poznámka „minimálny“. Veď mozog ako celok možno považovať za NKV — deň čo deň produkuje pocity. A predsa je možné určiť umiestnenie ešte presnejšie. Zoberme si miechu — 46-centimetrovú flexibilnú trubicu nervového tkaniva vo vnútri chrbtice, ktorá obsahuje približne miliardu nervových buniek. Ak je následkom zranenia miecha úplne poškodená až po krčnú oblasť, postihnutý paralyzuje nohy, ruky a trup, nebude schopný ovládať črevá a močový mechúr a bude zbavený telesných pocitov. Napriek tomu takí paralytici naďalej spoznávajú život vo všetkých jeho rozmanitostiach: vidia, počujú, cítia vône, prežívajú emócie a pamätajú si rovnako dobre, ako pred tým, než tragická udalosť zásadne zmenila ich život.
Alebo vezmime mozoček — „malý mozog“ v zadnej časti mozgu. Tento nervový systém, jeden z najstarších z evolučného hľadiska, sa podieľa na kontrole motoriky, polohe tela a chôdzi, a tiež zodpovedá za obratné vykonávanie zložitých sekvencií pohybov.
Hranie na klavíri, písanie na klávesnici, krasokorčuľovanie alebo lezúctvo — všetky tieto činnosti zapájajú mozoček. Je vybavený najznámejšími neurónmi nazývanými Purkyňove bunky, ktoré majú výbežky, ktoré sa vznášajú ako morské koraly a skrývajú v sebe zložitú elektrickú dynamiku. A navyše mozoček obsahuje najväčší počet neurónov, približne 69 miliárd (väčšinou sú to mozočkové labrocyty v tvare hviezdy) — štyrikrát viac, než je celý mozog dokopy (pamätajte si — to je dôležitý bod).
Čo sa deje s vedomím, ak človek v dôsledku mŕtvice alebo operácie príde o časť mozočka?
No takmer nič kritické pre vedomie!
Pacienti s takýmto poškodením sa sťažujú na niekoľko problémov, ako napríklad na menej plynulé hranie na klavíri alebo menej zručný písanie na klávesnici, — ale nikdy na úplnú stratu akéhokoľvek aspektu svojho vedomia.
Najpodrobnejší výskum o vplyve poškodení mozočka na kognitívne funkcie bol rozsiahlo skúmaný v kontexte . Ale aj v týchto prípadoch, okrem koordinačno-priestorových problémov (vyššie), boli zistené len nekritické poruchy vykonávacích aspektov riadenia, charakterizované , rozptýlením a nepatrným znížením schopnosti učiť sa.
Rozsiahly mozočkový aparát nemá žiadny vzťah k subjektívnym prežitkom. Prečo? Dôležitú nápovedu poskytuje jeho neurónová sieť — je mimoriadne homogénna a paralelná.
Mozoček je prakticky úplne reťazou priameho šírenia: jeden rad neurónov živí ďalší, ktorý, na oplátku, ovplyvňuje tretí. Neexistujú v ňom spätné väzby, ktoré by sa rezónovali v rámci elektrickej aktivity. Navyše, mozoček sa funkčne delí na stovky, ak nie viac, nezávislých výpočtových modulov. Každý z nich pracuje paralelne, s oddeleným a navzájom sa neprekrývajúcim vstupom-výstupom, ktoré kontrolujú pohyby alebo rôzne motorické či kognitívne systémy. Takmer vôbec nevzájomne interagujú, zatiaľ čo vo veci vedomia — to je ešte jedna nevyhnutná vlastnosť.
Dôležitá lekcia, ktorú je možné vyvodiť z analýzy miechy a mozočka, spočíva v tom, že génia vedomia sa len tak nenarodí na žiadnom mieste excitácie nervovej tkaniny. Potrebné je niečo viac. Tento dodatočný faktor je skrytý v sivej hmote, ktorá tvorí známy kortex mozgu — jeho vonkajší povrch. Všetky dostupné údaje naznačujú, že pri vzniku pocitov sa podieľajú tkanivá.
Oblasť umiestnenia centra vedomia je možné ešte viac zúžiť. Predstavme si experimenty, v ktorých je pravé a ľavé oko vystavené rôznym podnetom. Predstavte si, že fotografia "Lady Priory" je viditeľná iba pre vaše ľavé oko, zatiaľ čo snímok "Tessly S" je viditeľný iba pre pravé. Môžeme predpokladať, že uvidíte nejaké nové auto zo superpozície Ladu a Tesly. V skutočnosti však počas niekoľkých sekúnd uvidíte Ladu, potom zmizne a objaví sa Tesla — a potom zase zmizne a opäť sa objaví Lada. Dve obrázky sa neskonale menia — vedci to nazývajú binokulárnou súťažou alebo súperením sietnic. Do mozgu prichádzajú nejednoznačné informácie z vonku a on sa nevie rozhodnúť: je to Lada alebo Tesla?
Ak ležíte v tomografe, ktorý registruje mozgovú činnosť, vedci zistia aktivitu v širokej škále kortikálnych oblastí, spoločne nazývaných „zadná horúca zóna“ (posterior hot zone). Tieto parietálne, okcipitálne a temporálne oblasti zadnej časti mozgovej kôry zohrávajú mimoriadne dôležitú úlohu pri sledovaní toho, čo vidíme.
Zaujímavé je, že primárna zraková kôra, ktorá prijíma a prenáša informácie z očí, neodráža to, čo človek vidí. Podobné rozdelenie úloh sa pozoruje aj v prípade sluchu a hmatania: primárna sluchová a primárna somatosenzorická kôra priamo neprispievajú k obsahu sluchového a somatosenzorického zážitku. Vedomé vnímanie (vrátane obrazov Lady a Tesly) vytvára nasledujúce fázy spracovania — v zadnej horúcej zóne.
Z toho vyplýva, že zrakové obrazy, zvuky a iné životné pocity sa rodia v rámci zadnej kôry mozgu. Podľa toho, čo môžu neurobiológovia posúdiť, takmer všetky vedomé zážitky začínajú práve tam.
Merač vedomia
Na operácie, napríklad, je potrebné pacientov podrobiť anestézii, aby sa nepohybovali, udržovali stabilný krvný tlak, necítili bolesť a následne nemali traumatické spomienky. Bohužiaľ, nie vždy sa to dá dosiahnuť: každoročne stovky pacientov počas anestézie zostávajú do určitej miery pri vedomí.
Iná kategória pacientov so závažným poškodením mozgu v dôsledku zranenia, infekcií alebo ťažkej otravy môže existovať celé roky bez schopnosti rozprávať alebo reagovať na podnety. Dokázať, že cítia život, je extrémne ťažká úloha.
Predstavte si astronauta, ktorý sa stratil vo vesmíre a počúva pokusy riadiaceho strediska o spojenie s ním. Nezmyselná rádiová komunikácia neprenáša jeho hlas, čo spôsobuje, že svet ho považuje za nezvestného. Takto sa dá opísať beznádejná situácia pacientov, ktorých poškodený mozog zbavil kontaktu so svetom — akási extrémna forma osamelého uväznenia.
Na začiatku 2000-tych rokov Julio Tononi z Wisconsinskej univerzity v Madison a Marcello Massimini prvýkrát použili metódu s názvom , aby určili, či je človek pri vedomí alebo nie.
Vedci umiestnili na hlavu cievku s drôtmi v obale a poslali elektrický impulz (zap) — silný náboj magnetickej energie, ktorý vyvolal krátkodobý elektrický prúd. To aktivovalo a spomaľovalo partnerské bunky neurónov v súvisiacich oblastiach reťazca a vlna rezonovala po mozgovej kôre, až kým aktivita nezhasla.
Sieť senzorov elektroencefalogramu pripevnených na hlave zaznamenávala elektrické signály. Pri postupnom šírení signálov sa ich stopy, z ktorých každá zodpovedala určitej bodu pod povrchom lebky, premienali na film.
Záznamy neukazovali žiadny typický algoritmus — ale ani neboli úplne náhodné.
Zaujímavé je, že čím predvídateľnejšie boli záblesky a zhasínajúce rytmy, tým bola vyššia pravdepodobnosť, že mozog bol v bezvedomí. Vedci túto hypotézu zmerali stlačením video dát pomocou algoritmu, ktorý sa používa na archivovanie počítačových súborov vo formáte ZIP. Kompresia poskytla odhad zložitosti reakcie mozgu. Dobrovoľníci, ktorí boli pri vedomí, preukázali „index zložitosti perturbácií“ od 0,31 do 0,70, pričom index klesal pod 0,31, ak boli v hlbokom spánku alebo pod anestéziou.
Následne tím testoval zip and zap na 81 pacientoch, ktorí boli v minimálnom vedomí alebo nepri vedomí (v kóme). V prvej skupine, ktorá preukazovala niektoré znaky nereflexného správania, metóda správne ukázala, že 36 z 38 je pri vedomí. Z 43 pacientov v 'zeleninovom' stave, s ktorými príbuzní pri nemocničnej posteli nikdy nedokázali nadviazať komunikáciu, 34 bolo zaradených do kategórie bezvedomých, a deväť nie. Ich mozog reagoval podobne ako tých, ktorí boli pri vedomí, čo znamenalo, že boli tiež pri vedomí, ale neboli schopní komunikovať s blízkymi.
Súčasný výskum má za cieľ štandardizovať a zdokonaliť metódu pre neurologických pacientov a tiež ju rozšíriť na pacientov psychiatrických a pediatrických oddelení. Časom vedci odhalia konkrétny súbor nervových mechanizmov, ktoré vyvolávajú pocity.
Vo všeobecnosti potrebujeme presvedčivú vedeckú teóriu vedomia, ktorá zodpovie na otázku, za akých podmienok určité fyzické systémy — či už zložitý reťazec neurónov alebo kremíkové tranzistory — zažívajú pocity. A prečo sa kvalita zážitkov líši? Prečo čistá modrá obloha sa cíti inak ako skrečne zle ladené husle? Existujú v týchto rozdieloch v pocitoch nejaké špecifické funkcie? Ak áno, aké? Teória umožní predpokladať, ktoré systémy budú schopné niečo cítiť. Bez teórie s overiteľnými predpokladmi, akékoľvek dedukcie týkajúce sa vedomia strojov sa zakladajú výlučne na našej vnútorné intuícii, na ktorú, ako ukázala história vedy, je potrebné sa spoliehať s opatrnosťou.
Jedna z hlavných teórií vedomia je teória (GWT), ktorá bola navrhnutá psychológom Bernardom Baarsom a neurobiológmi Stanislasom Dehaeneom a Jean-Pierreom Changeuxom.
Na začiatku tvrdenia, že keď si človek niečo uvedomuje, prístup k týmto informáciám majú rôzne oblasti mozgu. Naopak, ak človek koná nevedome, informácie sú lokalizované v konkrétnom zapojenom zmyslovom-motorickom systéme (senzoromotorickom). Napríklad, keď rýchlo píšete, robíte to automaticky. Ak sa vás opýtajú, ako to robíte, nebudete schopní odpovedať, pretože máte obmedzený prístup k týmto informáciám, ktoré sú lokalizované v nervových obvodoch spájajúcich oči s rýchlymi pohybmi prstov.
Globálna dostupnosť vytvára len jeden tok vedomia, pretože ak je nejaký proces dostupný všetkým ostatným procesom, je dostupný pre všetkých – všetko je spojené so všetkým. Tak sa realizuje mechanizmus potlačenia alternatívnych obrazov.
Táto teória dobre vysvetľuje rôzne poruchy psychiky, kde poruchy jednotlivých funkčných centier spojené s vzormi neurónovej aktivity (alebo celou oblasťou mozgu) spôsobujú skreslenia v celkovom toku „pracovného priestoru“, a tým skresľujú obraz v porovnaní so „normálnym“ stavom (zdravého človeka).
Na ceste k fundamentálnej teórii
Teória „GWT“ tvrdí, že vedomie vzniká z osobitného typu spracovania informácií: je to nám známe od čias vzniku AI, keď špeciálne programy mali prístup k malému verejnému úložisku údajov. Akékoľvek informácie zapísané na „nástenke“ sa stávali dostupnými pre rad pomocných procesov – operačná pamäť, jazyk, plánovací modul, rozpoznávanie tvárí, objektov a pod. Podľa tejto teórie vedomie vzniká, keď zapísaná vstupná senzorická informácia prechádza do mnohých kognitívnych systémov – a tie spracovávajú údaje na rečové reprodukcie, uchovávanie v pamäti alebo vykonávanie akcií.
Keďže miesto na takej nástenke je obmedzené, v každom konkrétnom momente môžeme mať iba obmedzený objem informácií. Sieť neurónov, ktoré prenášajú tieto správy, sa pravdepodobne nachádza v čelnej a temennej oblasti.
Akon náročné (rozptýlené) údaje prechádzajú do siete a stávajú sa verejnými, informácie sa stávajú vedomými. To znamená, že subjekt si ich je vedomý. Moderné stroje zatiaľ nedosiahli takúto úroveň kognitívnej zložitosti, ale to je len otázka času.
Teória „GWT“ tvrdí, že počítače budúcnosti budú vedomé.
Celkova informačná teória vedomia (IIT), vyvinutá Toninim a jeho spolupracovníkmi, využíva úplne iný východiskový bod — samotné prežívanie. Každé prežívanie má svoje špecifické kľúčové charakteristiky. Je immanentné, existuje iba pre subjekt ako „majiteľa“; je štruktúrované (žlté taxi zastaví, kým hnedý pes prebehne ulicu); a je konkrétne — líši sa od akéhokoľvek iného vedomého prežívania ako samostatný záblesk vo filme. Okrem toho je celistvé a určité. Keď v teplý jasný deň sedíte v parku na lavičke a sledujete, ako sa hrajú deti, rôzne prvky skúsenosti — fúkanie vetra vo vlasoch, pocit radosti zo smiechu detí — nemožno oddeliť jedno od druhého bez toho, aby prežívanie prestalo byť tým, čím je.
Toni postuloval, že takéto vlastnosti — to znamená určitú úroveň vedomia — má každý zložitý a prepojený mechanizmus, v ktorom je zakódovaný súbor príčinno-následkových vzťahov. Bude to vnímané ako niečo, čo vychádza zvnútra.
Ak však, podobne ako cerebel, mechanizmu chýba zložitost a prepojenosť, nebude si nič vedomý. Ako hovorí táto teória,
vedomie je neoddeliteľná náhodná schopnosť spojená s takými zložitými mechanizmami, akým je ľudský mozog.
Teória tiež vyvodzuje zo zložitosti, ktorá leží na podklade prepojenej štruktúry, jediné kladné číslo Φ (vyslovuje sa „fy“), ktoré kvantitatívne vyjadruje toto vedomie. Ak je Φ rovné nule, systém si vôbec neuvedomuje svoju existenciu. Naopak, čím je číslo väčšie, tým väčšou neodmysliteľnou náhodnou silou disponuje systém a tým vedomejší je. Mozog, ktorý sa vyznačuje kolosálnou a vysoko špecifickou prepojenosťou, má veľmi vysoké Φ, a to naznačuje vysokú úroveň vedomia. Teória vysvetľuje rôzne fakty: napríklad, prečo cerebellum nie je zapojené do vedomia alebo prečo zip and zap početník naozaj funguje (čísla vydávané početníkom sú Φ v hrubom priblížení).
Teória „IIT“ predpovedá, že pokročilá simulácia ľudského mozgu na základe digitálneho počítača nemôže byť vedomá — aj keď je jej reč nemožné odlíšiť od ľudskej. Podobne ako simulácia rozsiahlej gravitačnej príťažlivosti čiernej diery neprehýba priestorovým časovým kontinuom okolo počítača používajúceho kód, naprogramované vedomie nikdy nevyprodukuje vedomý počítač. Giulio Tononi a Marcello Massimini, časopis „Nature“ 557, S8-S12 (2018)
Podľa IIT — vedomie nemožno vypočítať a vypočítať: musí byť zabudované do štruktúry systému.
Hlavnou úlohou súčasných neurobiológov je využívať stále dokonalejšie nástroje na štúdium nekonečných spojení rôznych neurónov, ktoré tvoria mozog, na ďalšie načrtnutie neurónových stôp vedomia. S ohľadom na zložitú štruktúru CNS to potrvá desaťročia. A nakoniec formulovať hlavnú teóriu na základe fragmentov existujúcich. Teóriu, ktorá vysvetlí hlavnú záhadu našej existencie: ako orgán s hmotnosťou 1,36 kg, ktorý sa skladom podobá sójovému tvarohu, inkorporuje pocit života.
Jedna z najzaujímavejších aplikácií tejto novej teórie, podľa môjho názoru, je možnosť vytvorenia AI, ktorá má vedomie a čo je najdôležitejšie — pocity. Navyše, fundamentálna teória vedomia umožní vyvinúť metódy a cesty k realizácii rýchlejšej evolúcie kognitívnych schopností človeka. Človeka — budúcnosti.
Zdroj: habr.com
