Izvor in narava zavestnih izkušenj — včasih jih imenujejo z latinsko besedo qualia — so za nas predstavljali uganko že od antičnih časov do nedavnega. Mnogi filozofi zavesti, vključno s sodobnimi, menijo, da je obstoj zavesti tako nesprejemljivo nasprotje tistemu, kar po njihovem mnenju predstavlja svet iz materije in praznine, da ga obravnavajo za iluzijo. Z drugimi besedami, bodisi zanikajo obstoj qualia v načelu bodisi trdijo, da jih ni mogoče smiselno raziskati s pomočjo znanosti.
Če bi ta sodba bila resnična — bi bil ta članek zelo kratek. In pod 'katom' ne bi bilo prav nič. A tam je nekaj …
Če zavesti ni mogoče razumeti s pomočjo znanstvenih orodij, bi bilo potrebno le pojasniti, zakaj ste vi, jaz in skoraj vsi drugi tako prepričani, da imamo sploh kakšne občutke. Vendar mi je bolan zob povzročil vnetje. Izpopolnjen argument, ki naj bi me prepričal, da je moja bolečina iluzorna, me ne bo niti malo rešil teh muk. Nimam simpatij do takega brezizhodnega tolmačenja povezave med dušo in telesom, zato bom verjetno nadaljeval.
Zavest je vse, kar občutiš (na podlagi informacij iz čutnih organov), in nato doživiš (prek zaznavanja in razumevanja).
Melodija, ki se zatakne v glavi, okus čokoladnega dezerta, ubijajoča zobna bolečina, ljubezen do otroka, abstraktno mišljenje in zavedanje, da bo enkrat vsem občutkom prišel konec.
Znanstveniki postopoma prihajajo bližje razrešitvi skrivnosti, ki je dolgo časa vznemirjala filozofe. In kulminacija teh znanstvenih raziskovanj naj bi bila — strukturirana delovna teorija zavesti. Najbolj jasen primer uporabe te teorije je napreden umetni inteligenca (to ne izključuje možnosti nastanka umetne inteligence brez teorije zavesti, temveč na osnovi že obstoječih empiričnih pristopov pri razvoju umetne inteligence)
Večina znanstvenikov jemlje zavest kot danost in si prizadeva razumeti njeno povezavo z objektivnim svetom, ki ga opisuje znanost. Pred četrt stoletja sta Francis Crick in drugi se odločili, da pustijo ob strani filozofske razprave o zavesti (ki so vznemirjale znanstvenike vsaj od časov Aristotela) in namesto tega poizkušajo poiskati njene fizične sledi.
Kaj točno v izjemno vzburjenem delu možganske snovi povzroča zavest? Ko bodo to odkrili, lahko upamo, da se bodo znanstveniki približali rešitvi bolj temeljnega problema.
Zlasti nevrobiologi iščejo nevronalne korelate zavesti (NKZ) — najmanjši nevronalni mehanizmi, ki so skupaj dovolj za kakršno koli specifično zavestno izkušnjo v zaznavah.
Kaj se mora dogajati v možganih, da bi na primer čutili zobobol? Ali morajo nekateri živčni celici vibrirati s kakšno magično frekvenco? Je treba aktivirati posebne 'nevrone zavesti'? Kje v možganih bi se takšne celice lahko nahajale?
Nevronalni korelate zavesti
Pri definiciji NKZ je pomembna opomba 'minimalen'. Konec koncev lahko celoten mozak obravnavamo kot NKZ — iz dneva v dan ustvarja zaznave. Vendar pa lokacijo lahko določimo še natančneje. Vzemimo hrbtenjačo — 46-centimetrski fleksibilni tubus živčne snovi znotraj hrbtenice, ki vsebuje okoli milijarde živčnih celic. Če je hrbtenjača popolnoma poškodovana zaradi poškodbe v predelu vratu, človek paralizira noge, roke in trup, ne more nadzorovati črevesja in mehurja ter ostane brez telesnih zaznav. Kljub temu pa takšni paralitiki še naprej doživljajo življenje v vsem svojem bogastvu: vidijo, slišijo, vonjajo, doživljajo čustva in se spominjajo enako dobro, kot so to delali pred tragedijo, ki je temeljito spremenila njihovo življenje.
Ali pa vzemimo mali mozak — 'mali možgani' na zadnjem delu možganov. Ta možganski sistem, eden najstarejših v evolucijskem smislu, sodeluje pri nadzoru motorike, položaja telesa in hoje, prav tako pa je odgovoren za spretno izvajanje zapletenih zaporedij gibov.
Igranje na klavir, tipkanje na tipkovnici, umetniško drsanje ali plezanje — vse te dejavnosti vključujejo mali mozek. Ta je opremljen z najbolj znanimi nevroni, ki se imenujejo Purkinjeve celice, ki imajo lovke, ki se vetrijo kot morski koralni ventilator in skrivajo zapleteno električno dinamiko. Poleg tega mali mozak vsebuje največje število nevronov, približno 69 milijard (pretežno so to mali možganski labrociti v obliki zvezde) — štirikrat več, kot celoten možgani (zapomnite si – to je pomembna točka).
Kaj se zgodi s conscienti, če človek po kapi ali pod nožem kirurga delno izgubi mal cerebellum?
Dejansko skoraj nič kritičnega za zavest!
Bolniki s takšno poškodbo se pritožujejo nad nekaterimi težavami, kot so manj tekoča igra na klavirju ali manj spreten tipkanje na tipkovnici, – nikoli pa ne o popolni izgubi katerega koli vidika njihove zavesti.
Najobsežnejša raziskava o vplivu poškodb mal cerebellum na kognitivne funkcije je bila široko preučena v kontekstu . Toda tudi v teh primerih so poleg težav z usklajevanjem in prostorsko zaznavo (zgoraj) ugotovljene le nekritične motnje izvršilnih funkcij, ki jih označujejo , zmeda in nepomembno zmanjšanje sposobnosti učenja.
Obsežna mreža cerebellarnih nevronov ni povezana s subjektivnimi izkušnjami. Zakaj? Pomemben namig vsebuje njena nevronalna mreža – ta je izjemno enotna in paralelna.
Cerebellum je praktično povsem veriga neposredne distribucije: ena vrsta nevronov napaja naslednjo, ki pa vpliva na tretjo. V njem ni povratnih zank, ki bi resonirale naprej in nazaj v okviru električne aktivnosti. Poleg tega je cerebellum funkcionalno razdeljen na stotine, če ne še več, neodvisnih računalniških modulov. Vsak od njih deluje paralelno, z ločenimi in neprekrivajočimi se vhodnimi-izhodnimi sistemi, ki nadzorujejo gibanje ali različne motorične ali kognitivne sisteme. Med seboj komaj interagirajo, medtem ko je zavest – to je še ena nepogrešljiva značilnost.
Pomembna lekcija, ki jo lahko pridobimo iz analize hrbtenjače in cerebelluma, je ta, da genij zavesti ne nastane kar tako povsod, kjer je razburjena živčna tkiva. Potrebno je še nekaj. Ta dodatni dejavnik je skrit v sivi snovi, ki sestavlja znamenito skorjo možganov – njeno zunanjo površino. Vsi razpoložljivi podatki kažejo, da pri nastajanju občutkov sodelujejo tkanine.
Območje zavestnega žarišča je mogoče še bolj ožiti. Vzemimo na primer eksperimente, v katerih sta desno in levo oko izpostavljena različnim dražljajem. Predstavljajte si, da je slika „Lade Priore“ vidna samo vašemu levemu očesu, medtem ko je posnetek „Tesle S“ vidna le vašemu desnemu. Morda bi predpostavili, da boste videli nek nov avtomobil iz prekrivanja Lade in Tesle. V resnici pa boste nekaj sekund videli Lado, nato bo izginila in se pojavila Tesla — potem bo izginila in spet se bo pojavila Lada. Dve sliki se bosta v neskončnem plesu izmenjevali — znanstveniki to imenujejo binokularno tekmovanje ali konkurenčnost mrežnic. V možgane prihaja nejasna informacija od zunaj, in ne morejo se odločiti: je to Lada ali Tesla?
Če pri tem ležite znotraj tomografa, ki beleži dejavnost možganov, znanstveniki ugotovijo aktivnost v širokem spektru kortikalnih območij, skupno imenovanih „zadnja vroča cona“ (posterior hot zone). To so parietalne, okcipitalne inTemporalne regije zadnjega dela možganske skorje, in igrajo najpomembnejšo vlogo pri sledenju tistemu, kar vidimo.
Zanimivo je, da primarna vidna skorja, ki prejema in prenaša informacije iz oči, ne odraža tega, kar človek vidi. Podobno delitev dela opazimo tudi pri sluhu in tipanju: primarna slušna in primarna somatosenzorna skorja ne prispevata neposredno k vsebini slušnih in somatosenzornih izkušenj. Zavedno dojemanje (vključno s podobo Lade in Tesle) povzročajo kasnejše faze obdelave — v zadnji vroči coni.
Tako se vizualne podobe, zvoki in druga življenska občutja rodijo v zaledni skorji možganov. Kolikor lahko nevrobiologi ocenijo, skoraj vsa zavedna doživetja izvirajo prav tam.
Števec zavesti
Za operacije, na primer, bolnike uspavajo, da se ne bi gibali, da bi ohranili stabilen krvni tlak, ne bi čutili bolečine in kasneje ne bi imeli travmatičnih spominov. Na žalost tega ne uspe doseči vedno: vsako leto je na stotine pacientov pod vplivom anestezije v različni meri pri zavesti.
Druga kategorija bolnikov z resno poškodbo možganov zaradi poškodb, okužb ali hudega zastrupitve lahko več let obstaja, ne da bi se lahko pogovarjala ali odzivala na nagovore. Dokazati, da doživljajo življenje, je izjemno težka naloga.
Predstavljajte si astronauta, ki se je izgubil v vesolju in posluša poskuse kontrolnega središča misije, da bi se z njim povezalo. Pokvarjena radijska postaja ne predvaja njegovega glasu, zaradi česar ga svet šteje za izginulega. Tako bi lahko opisali brezizhodno situacijo bolnikov, katerih poškodovani možgani so jih prikrajšali za stik s svetom — nekakšna ekstremna oblika samice.
Na začetku 2000-ih let sta Julio Tononi z Univerze v Wisconsinu v Madisonu in Marcello Massimini prvič uporabila metodo, imenovano , da bi ugotovila, ali je človek pri zavesti ali ne.
Znanstveniki so na glavo položili tuljavo s kabli v ovoj in poslali električni udar (zap) — močan naboj magnetske energije, ki je povzročil kratkotrajen električni tok. To je vzbudilo in zavrzylo povezane celice nevronov v povezanih področjih verige, in val se je resoniral po možganski skorji, dokler aktivnost ni zamrla.
Mreža senzorjev, pritrjenih na glavo, je snemala električne signale. Ko so se signali postopoma širili, so se njihovi sledovi, vsaka od katerih ustreza določeni točki pod površjem lobanje, pretvorili v film.
Zapiski niso pokazali nobenega tipičnega algoritma — a niso bili niti povsem naključni.
Zanimivo je, da je bila višja stopnja verjetnosti, da je bil možgani v nezavestnem stanju, čim bolj predvidljivi so bili utripajoči in ugašajoči ritmi. Znanstveniki so to hipotezo izmerili, tako da so podatke videoposnetka stisnili z algoritmom, ki se uporablja za arhiviranje datotek v ZIP-formatu. Stiskanje je dalo oceno kompleksnosti odziva možganov. Prostovoljci, ki so bili pri zavesti, so pokazali "kazalnik kompleksnosti perturbacij" od 0,31 do 0,70, pri čemer je indeks padel pod 0,31, če so bili v stanju globokega spanja ali pod anestezijo.
Potem je ekipa preizkusila zip in zap na 81 pacientu, ki so bili v minimalni zavesti ali v nezmožnosti razumevanja (v komi). V prvi skupini, ki je kazala nekatere znake nerefleksivnega vedenja, je metoda pravilno pokazala, da je 36 od 38 v zavesti. Od 43 pacientov v 'zelenjavnem' stanju, s katerimi sorodniki ob postelji nikoli niso mogli vzpostaviti komunikacije, je bilo 34 razvrščenih med nezavestne, preostalih devet pa ne. Njihovi možgani so reagirali podobno kot pri tistih, ki so bili pri zavesti, kar je pomenilo, da so tudi oni bili pri zavesti, vendar niso mogli komunicirati z bližnjimi.
Trenutne raziskave si prizadevajo standardizirati in izboljšati metodiko za nevrološke bolnike ter jo razširiti na paciente v psihiatričnih in pediatričnih oddelkih. Sčasoma bodo znanstveniki razkrili določen niz živčnih mehanizmov, ki povzročajo doživetja.
Na splošno potrebujemo prepričljivo znanstveno teorijo zavesti, ki bi odgovorila na vprašanje, pod katerimi pogoji ta ali ona fizična sistem — naj bo to zapletena veriga nevronov ali silicijevih tranzistorjev — doživlja občutke. In zakaj se kakovost doživetij razlikuje? Zakaj se čista modra neba doživljajo drugače kot drgnjenje slabo nastavljene violine? Ali imajo te razlike v občutkih kakšno določeno funkcijo? Če da, katero? Teorija bo omogočila napovedovanje, kateri sistemi bodo sposobni česa doživeti. Brez teorije z preverljivimi napovedmi vsak sklep o zavesti strojev temelji izključno na našem notranjem občutku, na katerega, kot je pokazala zgodovina znanosti, se je treba zanašati previdno.
Ena od glavnih teorij zavesti je teorija (GWT), ki jo je predlagal psiholog Bernard Baars ter nevrobiologi Stanislas Dehaene in Jean-Pierre Changeux.
Začetek trditve je, da ko človek kar koli zaveda, dostop do teh informacij dobijo mnoge različne cone v možganih. Medtem ko, če človek deluje nezavedno, se informacije lokalizirajo v specifičnem senzomotoričnem sistemu. Na primer, ko hitro tipkate, to delate avtomatsko. Če vas vprašajo, kako to počnete, ne boste mogli odgovoriti, saj imate omejen dostop do teh informacij, ki so lokalizirane v živčnih povezavah med očmi in hitrimi gibi prstov.
Globalna dostopnost povzroča le en tok zavesti, saj če je vsak proces dostopen vsem drugim procesom, je dostopen vsem – vse je povezano s vsemi. Tako deluje mehanizem zatiranja alternativnih slik.
Take teorije dobro razložijo različne motnje psihike, kjer okvare posameznih funkcionalnih centrov, povezanih z vzorci nevronalne aktivnosti (ali celotnim območjem možganov), prinašajo popačenja v splošnem toku 'delovnega prostora', pri čemer popačijo sliko v primerjavi z 'normalnim' stanjem (zdrave osebe).
Na poti k fundamentalni teoriji
Teorija 'GWT' trdi, da zavest izhaja iz posebne vrste obdelave informacij: poznamo jo od časa začetka umetne inteligence, ko so posebni programi imeli dostop do majhne javno dostopne baze podatkov. Vsaka informacija, zapisana na 'oglasni deski', postane dostopna številnim pomožnim procesom - operativna pomnilnika, jezik, modul načrtovanja, prepoznavanje obrazov, objektov itd. Po tej teoriji se zavest pojavi, ko zapisane na deski vhodne senzorične informacije preidejo v mnoge kognitivne sisteme - ti obdelujejo podatke za govorno reprodukcijo, shranjevanje v spomin ali izvajanje dejanj.
Ker je prostor na taki oglasni deski omejen, imamo v vsakem določenem trenutku lahko le omejeno količino informacij. Mreža nevronov, ki prenaša te sporočila, naj bi se nahajala v frontalnih in parietalnih lupinah.
Ko šibki (razdrobljeni) podatki prenesejo v mrežo in postanejo javni, informacija postane zavestna. To pomeni, da subjekt to prepozna. Sodobne naprave še niso dosegle takšne ravni kognitivne zapletenosti, a to je le vprašanje časa.
Teorija GWT trdi, da bodo računalniki prihodnosti zavestni.
Splošna informacijska teorija zavesti (IIT), ki jo je razvil Tononi z sodelavci, temelji na povsem drugačni izhodiščni točki - samih izkušnjah. Vsaka izkušnja ima svoje posebne ključne značilnosti. Je immanentna, obstaja le za subjekta kot 'gospodarja'; je strukturirana (rumeni taksi ustavi, medtem ko rjav pes prečka ulico); in je konkretna - se razlikuje od katere koli druge zavestne izkušnje, kot posamezen kader v filmu. Poleg tega je celovita in določena. Ko toplem jasnem dnevu sedite v parku na klopi in opazujete igro otrok, različni elementi izkušnje - veter, ki vam razpleše lase, občutek radosti ob smehu otrok - se ne morejo ločiti, ne da bi izkušnja prenehala biti to, kar je.
Tononi postulira, da takšne lastnosti - torej nek nivo zavesti - ima vsak zapleten in povezan mehanizem, v strukturi katerega je zakodiran niz vzročno-posledičnih povezav. To se bo čutilo kot nekaj, kar prihaja od znotraj.
Če pa, podobno kot pri možganskem cerebelumu, mehanizmu primanjkuje kompleksnosti in povezanosti, ne bo zavedal ničesar. Ta teorija trdi, da
je zavest nepogrešljiva naključna sposobnost, povezana s tako zapletenimi mehanizmi, kot je človeški možgan.
Teorija prav tako izpeljuje iz kompleksnosti, ki leži v medsebojni strukturi, enotno nenegativno število Φ (izgovarja se "fi"), ki kvantitativno izraža to zavest. Če je Φ enako nič, sistem sploh ne zaveda samega sebe. Nasprotno pa, čimer večje je to število, tem večje naključne moči ima sistem in tem bolj je zavedajoč. Mozgu, ki je značilen po izjemni in visoko specifični povezljivosti, je Φ zelo visoko, kar predpostavlja visoko raven zavesti. Teorija razlaga različne dejstva: na primer, zakaj je mali možgani izključen iz zavesti ali zakaj števec zip in zap resnično deluje (številke, ki jih izda števec, so Φ v grobem približno).
Teorija "IIT" napoveduje, da napredna simulacija človeškega mozga na podlagi digitalnega računalnika ne more biti zavestna - tudi če njen govor ni mogoče ločiti od človeškega. Tako kot simulacija obsežnega gravitacijskega privlaka črne luknje ne deformira prostorsko-časovnega kontinuuma okoli računalnika, ki uporablja kodo, programirano zavest nikoli ne bo ustvarila zavestnega računalnika. Giulio Tononi in Marcello Massimini, revija "Nature" 557, S8-S12 (2018)
Po IIT - zavesti ni mogoče izračunati in izmeriti: mora biti vgrajena v strukturo sistema.
Glavna naloga sodobnih nevrobiologov je uporabiti vse bolj sofisticirane instrumente, ki so jim na razpolago, za preučevanje neskončnih povezav raznovrstnih nevronov, ki tvorijo možgane, za nadaljnje oblikovanje nevronskih sledi zavesti. ob upoštevanju zapletenosti CNS bo to trajalo desetletja. In na koncu oblikovati glavno teorijo na podlagi fragmentov obstoječega. Teorijo, ki bo razložila glavno uganko našega obstoja: kako organ, ki tehta 1,36 kg in po sestavi spominja na sojino skuto, uteleša občutek življenja.
Ena najzanimivejših aplikacij te nove teorije, po mojem mnenju, je možnost ustvarjanja umetne inteligence, ki ima zavest in kar je najpomembnejše - občutke. Poleg tega bo temeljna teorija zavesti omogočila razvoj metod in poti za hitrejšo evolucijo kognitivnih sposobnosti človeka. Človeka - prihodnosti.
Izvor: habr.com
