Izvor in narava zavestnih izkušenj – včasih imenovana z latinsko besedo qualia - so bili za nas skrivnost od zgodnje antike do nedavnega. Številni filozofi zavesti, tudi sodobni, menijo, da je obstoj zavesti tako nesprejemljivo protislovje s tem, kar verjamejo, da je svet materije in praznine, da ga razglašajo za iluzijo. Z drugimi besedami, načeloma zanikajo obstoj kvalia ali pa trdijo, da jih z znanostjo ni mogoče smiselno preučevati.
Če bi bila ta sodba resnična, bi bil ta članek zelo kratek. In pod rezom ne bi bilo ničesar. Ampak nekaj je tam ...
Če zavesti ni mogoče razumeti z orodji znanosti, bi bilo potrebno le razložiti, zakaj smo ti, jaz in skoraj vsi drugi tako prepričani, da sploh čutimo. Vendar mi je slab zob dal žganje. Prefinjen argument, s katerim bi me prepričali, da je moja bolečina iluzorna, me ne bo niti za joto rešil te bolečine. Nimam sočutja s tako slepo razlago povezave med dušo in telesom, zato bom morda nadaljeval.
Zavest je vse, kar zaznavate (preko senzoričnega vnosa) in nato doživite (skozi zaznavo in razumevanje).
Melodija, ki se ti je vtisnila v glavo, okus čokoladne sladice, dolgočasen zobobol, ljubezen do otroka, abstraktno razmišljanje in razumevanje, da bo nekega dne vseh občutkov konec.
Znanstveniki se postopoma približujejo rešitvi skrivnosti, ki že dolgo skrbi filozofe. Pričakuje se, da bo vrhunec te znanstvene raziskave strukturirana delujoča teorija zavesti. Najbolj presenetljiv primer uporabe te teorije je polna umetna inteligenca (to ne izključuje možnosti nastanka umetne inteligence brez teorije zavesti, ampak na podlagi že obstoječih empiričnih pristopov k razvoju umetne inteligence)
Večina znanstvenikov sprejema zavest kot danost in si prizadeva razumeti njeno povezanost z objektivnim svetom, ki ga znanost opisuje. Pred četrt stoletja Francis Crick in ostali odločil, da bo pustil ob strani filozofske razprave o zavesti (ki so znanstvenike skrbele vsaj od Aristotelovih časov) in se raje podal na iskanje njenih fizičnih sledi.
Kaj točno je v zelo razdražljivem delu možganske snovi tisto, kar povzroči zavest? Z učenjem tega lahko znanstveniki upajo, da se bodo približali rešitvi temeljnejšega problema.
Predvsem nevroznanstveniki iščejo nevronske korelate zavesti (NCC) - najmanjši nevronski mehanizmi, ki skupaj zadostujejo za katero koli posebno zavestno izkušnjo občutka.
Kaj se mora dogajati v možganih, da vas na primer boli zob? Ali naj bi nekatere živčne celice vibrirale na neki magični frekvenci? Ali moramo aktivirati kakšne posebne »nevrone zavesti«? V katerih predelih možganov bi se lahko nahajale takšne celice?
Nevronski korelati zavesti
V definiciji NKS je pomembna klavzula “minimalna”. Navsezadnje lahko možgane kot celoto štejemo za NCS - dan za dnem ustvarjajo občutke. Pa vendar je lokacijo mogoče določiti še bolj natančno. Razmislite o hrbtenjači, 46-centimetrski upogljivi cevi živčnega tkiva znotraj hrbtenice, ki vsebuje približno milijardo živčnih celic. Če je zaradi poškodbe hrbtenjača popolnoma poškodovana vse do vratnega predela, bo žrtev paralizirana v nogah, rokah in trupu, ne bo imela nadzora nad črevesjem ali mehurjem in bo prikrajšana za telesne občutke. Kljub temu takšni paraplegiki še naprej doživljajo življenje v vsej njegovi raznolikosti: vidijo, slišijo, vohajo, doživljajo čustva in se spominjajo tako dobro, kot preden jim je tragični dogodek korenito spremenil življenje.
Ali pa vzemite male možgane, »majhne možgane« na zadnji strani možganov. Ta možganski sistem, eden najstarejših v evolucijskem smislu, sodeluje pri nadzoru motoričnih sposobnosti, drže telesa in hoje, odgovoren pa je tudi za spretno izvajanje kompleksnih zaporedij gibov.
Igranje klavirja, tipkanje po tipkovnici, umetnostno drsanje ali plezanje – vse te dejavnosti vključujejo male možgane. Opremljen je z najbolj znanimi nevroni, imenovanimi Purkinjejeve celice, ki imajo vitice, ki plapolajo kot morska pahljača koral in skrivajo zapleteno električno dinamiko. Mali možgani vsebujejo tudi največje število nevronov, približno 69 milijard (večinoma so to zvezdasti cerebelarni mastociti) - štirikrat večkot celotni možgani skupaj (ne pozabite, to je pomembna točka).
Kaj se zgodi z zavestjo, če človek zaradi kapi ali pod nožem kirurga delno izgubi male možgane?
Da, skoraj nič kritičnega za zavest!
Bolniki s to škodo se pritožujejo nad nekaj težavami, kot je manj tekoče igranje klavirja ali tipkanje po tipkovnici, nikoli pa popolna izguba katerega koli vidika njihove zavesti.
Najbolj podrobna študija o učinkih poškodbe malih možganov na kognitivno funkcijo, ki je bila obsežno raziskana v kontekstu . Toda tudi v teh primerih so poleg koordinacijskih in prostorskih težav (zgoraj) le nekritične kršitve izvršilnih vidikov upravljanja, za katere je značilno, , odsotnost in rahlo zmanjšanje sposobnosti učenja.
Obsežen cerebelarni aparat nima nobene zveze s subjektivnimi izkušnjami. Zakaj? Njena nevronska mreža vsebuje pomemben namig – je izjemno enotna in vzporedna.
Mali možgani so skoraj v celoti vezje naprej: ena vrsta nevronov hrani naslednjo, ta pa vpliva na tretjo. Ni povratnih zank, ki bi resonirale naprej in nazaj znotraj električne aktivnosti. Poleg tega so mali možgani funkcionalno razdeljeni na stotine, če ne več, neodvisnih računalniških modulov. Vsak deluje vzporedno, z ločenimi vhodi in izhodi, ki se ne prekrivajo in nadzorujejo gibanje ali različne motorične ali kognitivne sisteme. Med seboj skoraj ne delujejo, medtem ko je pri zavesti to še ena nepogrešljiva lastnost.
Pomembna lekcija, ki se je lahko naučimo iz analize hrbtenjače in malih možganov, je, da se genij zavesti ne rodi tako zlahka na kateri koli točki vzbujanja živčnega tkiva. Potrebno je nekaj drugega. Ta dodatni dejavnik je siva snov, ki sestavlja zloglasno možgansko skorjo – njeno zunanjo površino. Vsi razpoložljivi dokazi kažejo, da občutki vključujejo tkivo.
Področje, kjer se nahaja žarišče zavesti, lahko še bolj zožite. Vzemimo za primer poskuse, pri katerih sta desno in levo oko izpostavljeni različnim dražljajem. Predstavljajte si, da je fotografija Lade Priore vidna le vašemu levemu očesu, fotografija Tesle S pa le desnemu. Predvidevamo lahko, da boste videli kakšen nov avto iz superpozicij Lade in Tesle drug na drugem. Pravzaprav boste videli Lada za nekaj sekund, nato pa bo on izginil in pojavil se bo Tesla – nato pa bo ona izginila in Lada se bo spet prikazala. Dve sliki se bosta zamenjali v neskončnem plesu - znanstveniki temu pravijo binokularno tekmovanje ali tekmovanje mrežnice. Možgani od zunaj prejemajo dvoumne informacije in se ne morejo odločiti: je Lada ali Tesla?
Ko ležite v možganskem skenerju, znanstveniki odkrijejo aktivnost v številnih kortikalnih področjih, ki jih skupaj imenujemo posteriorna vroča cona. To so parietalni, okcipitalni in temporalni predeli zadnjega dela možganov in igrajo najpomembnejšo vlogo pri sledenju temu, kar vidimo.
Zanimivo je, da primarna vidna skorja, ki sprejema in prenaša informacije iz oči, ne odraža tega, kar človek vidi. Podobno delitev dela opazimo tudi pri sluhu in dotiku: primarni slušni in primarni somatosenzorični korteks ne prispevata neposredno k vsebini slušnega in somatosenzoričnega doživljanja. Zavestno zaznavanje (vključno s slikami Lade in Tesle) povzroči naslednje stopnje obdelave - v zadnjem vročem območju.
Izkazalo se je, da vizualne podobe, zvoki in drugi življenjski občutki izvirajo iz posteriorne skorje možganov. Kolikor lahko ugotovijo nevroznanstveniki, skoraj vse zavestne izkušnje izvirajo tam.
Števec ozaveščenosti
Pri operacijah, na primer, paciente damo v anestezijo, da se ne premikajo, vzdržujejo stabilen krvni tlak, ne čutijo bolečine in posledično nimajo travmatičnih spominov. Na žalost to ni vedno doseženo: vsako leto je na stotine pacientov pod anestezijo tako ali drugače pri zavesti.
Druga kategorija bolnikov z resno poškodbo možganov zaradi travme, okužbe ali hude zastrupitve lahko živi več let, ne da bi mogli govoriti ali se odzivati na klice. Dokazati, da doživljajo življenje, je izjemno težka naloga.
Predstavljajte si astronavta, izgubljenega v vesolju, ki posluša kontrolo misije, ki poskuša vzpostaviti stik z njim. Pokvarjeni radio ne oddaja njegovega glasu, zato ga svet šteje za pogrešanega. Približno tako bi lahko opisali obupen položaj pacientov, ki so jim poškodovani možgani onemogočili stik s svetom – nekakšno skrajno obliko samice.
V začetku leta 2000 sta Giulio Tononi z Univerze Wisconsin-Madison in Marcello Massimini pionirsko razvila metodo, imenovano ugotoviti, ali je oseba pri zavesti ali ne.
Znanstveniki so na glavo nanesli tuljavo oplaščenih žic in poslali šok (zap) – močan naboj magnetne energije, ki je povzročil kratkotrajni električni tok. To je vznemirilo in zaviralo partnerske nevronske celice v povezanih regijah vezja in val je resoniral po celotni možganski skorji, dokler aktivnost ni zamrla.
Mreža naglavnih elektroencefalogramskih senzorjev je posnela električne signale. Ko so se signali postopoma širili, so se njihove sledi, od katerih vsaka ustreza določeni točki pod površino lobanje, spremenile v film.
Posnetki niso pokazali nobenega tipičnega algoritma - vendar tudi niso bili popolnoma naključni.
Zanimivo je, da bolj kot so bili predvidljivi ritmi vklopov in izklopov, večja je bila verjetnost, da so bili možgani nezavestni. Znanstveniki so to domnevo izmerili s stiskanjem video podatkov z uporabo algoritma, ki se uporablja za arhiviranje računalniških datotek v formatu ZIP. Kompresija je zagotovila oceno kompleksnosti odziva možganov. Prostovoljci, ki so bili pri zavesti, so pokazali "indeks kompleksnosti motenj" od 0,31 do 0,70, pri čemer je indeks padel pod 0,31, če so bili v stanju globokega spanca ali pod anestezijo.
Skupina je nato testirala zip in zap na 81 bolnikih, ki so bili minimalno pri zavesti ali nezavestni (koma). V prvi skupini, ki je kazala nekaj znakov nereflektiranega vedenja, je metoda pravilno pokazala, da je 36 od 38 pri zavesti. Od 43 pacientov v "zelenjavnem" stanju, s katerimi svojci na čelu bolniške postelje nikoli niso mogli vzpostaviti komunikacije, jih je bilo 34 razvrščenih kot nezavestnih, še devet pa ne. Njihovi možgani so se odzvali podobno kot tisti, ki so bili pri zavesti, kar pomeni, da so bili tudi pri zavesti, vendar niso mogli komunicirati s svojo družino.
Cilj trenutnih raziskav je standardizirati in izboljšati tehniko za nevrološke bolnike ter jo razširiti na bolnike na psihiatričnih in pediatričnih oddelkih. Sčasoma bodo znanstveniki identificirali poseben niz nevronskih mehanizmov, ki povzročajo izkušnje.
Navsezadnje potrebujemo prepričljivo znanstveno teorijo zavesti, ki bo odgovorila na vprašanje, pod kakšnimi pogoji kateri koli fizični sistem - naj bo to kompleksna veriga nevronov ali silicijevih tranzistorjev - doživlja občutke. In zakaj je kakovost izkušnje drugačna? Zakaj je čisto modro nebo drugačen od zvoka slabo uglašene violine? Ali imajo te razlike v občutkih kakšno specifično funkcijo? Če da, katerega? Teorija nam bo omogočila napovedati, kateri sistemi bodo lahko nekaj zaznali. Ker ni teorije s preverljivimi napovedmi, kakršno koli sklepanje o strojni zavesti temelji izključno na našem črevesnem instinktu, na katerega se je treba, kot je pokazala zgodovina znanosti, zanašati previdno.
Ena glavnih teorij zavesti je teorija (GWT), ki so ga predstavili psiholog Bernard Baars in nevroznanstvenika Stanislas Dean in Jean-Pierre Changeux.
Za začetek trdijo, da ko se človek nečesa zaveda, veliko različnih področij možganov dostopa do teh informacij. Če pa oseba deluje nezavedno, je informacija lokalizirana v določenem vključenem senzorno-motoričnem sistemu (senzorno-motorični). Na primer, ko tipkate hitro, to storite samodejno. Če vas vprašajo, kako to počnete, ne boste mogli odgovoriti, ker imate omejen dostop do teh informacij, ki so lokalizirane v nevronskih vezjih, ki povezujejo oči s hitrimi gibi prstov.
Globalna dostopnost generira samo en tok zavesti, saj če je nek proces dostopen vsem drugim procesom, potem je dostopen vsem - vse je povezano z vsem. Tako se izvaja mehanizem za zatiranje alternativnih slik.
Ta teorija dobro pojasnjuje vse vrste duševnih motenj, kjer okvare posameznih funkcionalnih centrov, povezanih z vzorci nevronske aktivnosti (ali celotnega področja možganov), vnašajo popačenja v splošni tok »delovnega prostora« in s tem izkrivljajo slika v primerjavi z “normalnim” stanjem (zdravega človeka) .
Na poti do temeljne teorije
Teorija GWT trdi, da zavest izhaja iz posebne vrste procesiranja informacij: poznamo jo že od zore AI, ko so imeli posebni programi dostop do majhne, javno dostopne shrambe podatkov. Vse informacije, zapisane na »oglasni deski«, so postale na voljo številnim pomožnim procesom - delovnemu spominu, jeziku, načrtovalnemu modulu, prepoznavanju obrazov, predmetov itd. Po tej teoriji se zavest pojavi, ko so vhodne senzorične informacije, zapisane na tabli, prenašajo v številne kognitivne sisteme – in obdelujejo podatke za reprodukcijo govora, shranjevanje v spomin ali izvajanje dejanj.
Ker je prostor na takšni oglasni deski omejen, imamo lahko v danem trenutku na voljo le malo informacij. Mreža nevronov, ki prenaša ta sporočila, naj bi se nahajala v čelnem in temenskem režnju.
Ko se ti redki (razpršeni) podatki prenesejo v omrežje in postanejo javno dostopni, postanejo informacije zavestne. To pomeni, da se subjekt tega zaveda. Sodobni stroji še niso dosegli te stopnje kognitivne kompleksnosti, vendar je to le vprašanje časa.
Teorija "GWT" pravi, da bodo računalniki prihodnosti zavestni
Splošna informacijska teorija zavesti (IIT), ki so jo razvili Tononi in njegovi sodelavci, uporablja zelo drugačno izhodišče: same izkušnje. Vsaka izkušnja ima svoje posebne ključne značilnosti. Je imanentna, obstaja samo za subjekt kot »gospodarja«; je strukturiran (rumeni taksi upočasni, medtem ko rjav pes teče čez cesto); in je konkretna – drugačna od katere koli druge zavestne izkušnje, kot ločen okvir v filmu. Poleg tega je trden in definiran. Ko na topel, jasen dan sedite na klopi v parku in opazujete otroke, kako se igrajo, različnih elementov izkušnje – vetra, ki vam piha v laseh, veselja malčkov, ki se smejijo – ni mogoče ločiti drug od drugega, ne da bi izkušnja prenehala biti kar je.
Tononi predpostavlja, da imajo takšne lastnosti - to je določena raven zavedanja - kakršen koli zapleten in povezan mehanizem, v strukturi katerega je šifriran niz vzročno-posledičnih odnosov. Zdelo se bo, kot da nekaj prihaja od znotraj.
Če pa mehanizmu tako kot malim možganom manjka kompleksnosti in povezljivosti, se ne bo ničesar zavedal. Kot pravi ta teorija,
zavest je inherentna, pogojna sposobnost, povezana s kompleksnimi mehanizmi, kot so človeški možgani.
Teorija prav tako izhaja iz kompleksnosti osnovne medsebojno povezane strukture eno samo nenegativno število Φ (izgovarja se "fy"), ki kvantificira to zavedanje. Če je F enak nič, se sistem sploh ne zaveda samega sebe. Nasprotno, večje kot je število, večjo inherentno naključno moč ima sistem in bolj zavesten je. Možgani, za katere je značilna ogromna in zelo specifična povezljivost, imajo zelo visoko F, kar pomeni visoko stopnjo zavedanja. Teorija pojasnjuje različna dejstva: na primer, zakaj mali možgani niso vključeni v zavest ali zakaj števec zip in zap dejansko deluje (številke, ki jih ustvari števec, so v grobem približku F).
Teorija IIT napoveduje, da napredna digitalna računalniška simulacija človeških možganov ne more biti zavestna – tudi če se njihov govor ne razlikuje od človeškega. Tako kot simulacija ogromne gravitacijske sile črne luknje ne popači prostorsko-časovnega kontinuuma okoli računalnika z uporabo kode, programirano zavest ne bo nikoli rodila zavestnega računalnika. Giulio Tononi in Marcello Massimini, Nature 557, S8-S12 (2018)
Po IIT zavesti ni mogoče izračunati in izračunati: vgraditi jo je treba v strukturo sistema.
Glavna naloga sodobnih nevroznanstvenikov je, da z vedno bolj sofisticiranimi orodji, ki so jim na voljo, preučujejo neskončne povezave raznolikih nevronov, ki tvorijo možgane, za nadaljnje razmejevanje nevronskih sledi zavesti. Glede na zapleteno strukturo centralnega živčnega sistema bo to trajalo desetletja. In končno oblikujte osnovno teorijo, ki temelji na obstoječih fragmentih. Teorija, ki bo razložila glavno uganko našega obstoja: kako organ, ki tehta 1,36 kg in je po sestavi podoben fižolovi skuti, uteleša smisel življenja.
Ena najzanimivejših aplikacij te nove teorije je po mojem mnenju možnost ustvarjanja AI, ki ima zavest in, kar je najpomembneje, občutke. Poleg tega nam bo temeljna teorija zavesti omogočila razvoj metod in načinov za izvajanje hitrejšega razvoja človekovih kognitivnih sposobnosti. Človek – prihodnost.
Vir: www.habr.com