Какво е съзнанието? Да, всъщност всичко. Това е мелодия, забита в главата, сладостта на шоколадов бар, пулсиращата болка от зъбобол, дивата любов, знанието, че всички чувства някога ще избледнеят. Произходът и същността на тези преживявания, понякога наричани квалия, са били мистерия от най-ранните дни от древността до наши дни. Много съвременни философи, анализиращи ума, включително Даниел Деннет от университета Туфтс, смятат съществуването на съзнанието за такава явна обида за безсмислена вселена на материята и за нищожна, че я обявяват за илюзия. Тоест, те или отричат съществуването на квалия, или твърдят, че науката никога няма да я разбере.
Ако това твърдение беше вярно, нямаше да имаме какво да говорим. Всичко, което трябва да бъде обяснено на Криштоф Кох, който написа това есе, е защо вие, аз и всички останали сме категорични, че имаме чувства. Вярата обаче, че болката е илюзия, няма да я намали. Така че, трябва да има друго решение на проблема с тялото и ума. По-нататък - от първо лице.
Повечето учени приемат съзнанието за даденост и се стремят да разберат връзката му с обективния свят, описан от науката. Преди повече от четвърт век Франсис Крик и аз решихме да оставим настрана философските дискусии върху съзнанието, които привличат учените още от времето на Аристотел и да потърсят физически отпечатъци от него. Какво се случва с възбудената част от мозъчната субстанция, която поражда съзнание? След като разберем това, ще се приближим до решаването на по-фундаментален проблем.
Търсим по-специално неврални корелати на съзнанието (NCC, NCC), дефинирани като минималните невронни механизми, които ще бъдат достатъчни за всеки конкретен съзнателен опит. Какво трябва да се случи в мозъка ви, за да изпитате зъбобол, например? Трябва ли някои нервни клетки да вибрират с определена магическа честота? Трябва ли да активирам някои специални "неврони на съзнанието"? В кои области на мозъка трябва да се намират тези клетки?
Невронни корелати на съзнанието
При определяне на NCC е важно да се разбере къде е минимума. Мозъкът като цяло може да се счита за NCC: той генерира преживявания ден след ден, нон стоп. Но местоположението на съзнанието може да бъде допълнително оградено. Вземете например гръбначния мозък - дълъг, гъвкав „маркуч“от неврони, натъпкани в костите, с милиард нервни клетки. Ако гръбначният мозък е напълно повреден в хода на нараняване на шията, човекът се парализира в краката, ръцете и багажника, няма да може да контролира червата и пикочния мехур и ще загуби усещането за тялото. Но такива парализирани хора продължават да се наслаждават на живота в цялото му многообразие - виждат, чуват, миришат, преживяват и помнят всичко, както беше преди тъжния инцидент. Те просто не могат да ходят и се победят доброволно.
Или помислете за малкия мозък, „малкият мозък“под гърба на мозъка. Това е една от най-древните мозъчни вериги от еволюционна гледна точка, участва в контролирането на движение, стойка, походка и сложни движения. Игра на пиано, писане, танци на лед или скално катерене се определят от работата на малкия мозък. Той съдържа великолепни неврони - клетки на Purkinje, които имат антени и се разпространяват като морски корали и имат сложна електрическа динамика. В него има и най-много неврони, от порядъка на 69 милиарда, четири пъти повече, отколкото останалите мозъци взети заедно.
Промоционално видео:
Какво се случва със съзнанието, ако мозъчният мозък е частично повреден в резултат на удар или под нож на хирург? Няма значение. Пациентите с увреден мозъчен мозък се оплакват от някои недостатъци, не свирят също на пиано или тип, но никога не губят нито един аспект на съзнанието. Те чуват, виждат и се чувстват чудесно, запазват самочувствието си, помнят минали събития и продължават да се проектират в бъдещето. Дори да се родиш без мозъчен мозък не оказва силно влияние върху съзнателното преживяване на индивида.
Оказва се, че огромният мозъчен апарат няма нищо общо със субективния опит. Защо? Важни улики могат да бъдат намерени в схемата му, която е изключително хомогенна и паралелна (подобно на батериите могат да се свързват паралелно). Мозъчният мозък работи доста пряко: един набор от неврони засяга следващия, а този предава палицата на третия. Няма сложни контури за обратна връзка, които се отразяват в преминаващата електрическа активност. (Като се има предвид времето, необходимо за развиване на съзнателното възприятие, повечето теоретици смятат, че той трябва да включва връзки за обратна връзка в кавернозните вериги на мозъка.) В допълнение, малкият мозък е функционално разделен на стотици или повече независими изчислителни модула. Всеки от тях работи паралелно, с отделни, не припокриващи се входове и изходи,контрол на движенията на различни двигателни или когнитивни системи. Те си взаимодействат слабо - а съзнанието, напротив, изисква взаимното участие на много системи.
Един важен урок, който научихме от нашето изследване на гръбначния мозък и мозъчния мозък, е, че геният на съзнанието не се появява, когато се стимулира някоя нервна тъкан. Нуждаете се от повече. Този допълнителен фактор се намира в сивото вещество, което съставя известната мозъчна кора, нейната външна повърхност. Това е ламиниран лист от сложна, взаимосвързана нервна тъкан, размера и ширината на 14-инчова пица. Два такива листа, сгънати много пъти, заедно със стотиците им милиони проводници - бяла материя - са силно забити в черепа. Всичко подсказва, че неокортикалната тъкан поражда чувства.
Можете допълнително да стесните местоположението на съзнанието. Вземете например експерименти, при които различни дразнители се прилагат към дясното и лявото око. Да речем, че лявото ви око гледа на Доналд Тръмп, а дясното ви гледа към Хилари Клинтън. Човек би си представил, че човек ще види суперпозиция на Тръмп и Клинтън. В действителност ще видите Тръмп за няколко секунди, след което той изчезва и Клинтън се появява. Тогава тя ще изчезне и Тръмп ще се върне. Две изображения ще се заместват безкрайно поради бинокулярното съперничество - война между очите за първенство. Тъй като мозъкът получава двоен вход, той не може да избира между Тръмп и Клинтън.
Ако в същото време лежите в магнитен скенер, който записва мозъчната активност, експериментаторите ще установят, че голямо разнообразие от региони на кората - задната париетална кора - ще играе значителна роля в проследяването на това, което виждаме. Забележително е, че първичната зрителна кора, която получава и предава информацията, която получава от очите, не сигнализира какъв е обектът. Същото разделение на труд важи за звука и докосването: първичната слухова и първичната соматосензорна кора не влияят пряко върху съдържанието на слуховия или соматосензорния опит. Вместо това процесът включва следващия етап - в активната зона на задната париетална кора - който поражда съзнателно възприятие.
Повече светлина ще бъдат хвърлени от два клинични източника на причинно-следствена връзка: електрическо стимулиране на кортикалната тъкан и изследване на пациенти след загуба на специфични зони поради нараняване или заболяване. Например, преди да отстранят мозъчен тумор или локус от епилептични припадъци, неврохирурзите картографират функциите на близките коренни тъкани, като го стимулират директно с електроди. Стимулирането на задната гореща зона може да предизвика поток от различни усещания и чувства. Това могат да бъдат светкавици от светлина, геометрични фигури, гримаси, слухови или зрителни халюцинации, усещане за дежавю, желание за движение на определен крайник и т.н. Стимулирането на предния кортекс е изцяло различен въпрос: като цяло, това не създава пряко преживяване.
Вторият източник на информация са пациентите на невролозите от първата половина на 20 век. Понякога хирурзите трябваше да изрежат голям колан от префронталната кора, за да отстранят туморите или да облекчат епилептичните пристъпи. Забележително е колко необичайни са тези пациенти. Загубата на част от фронталния лоб имаше някои вредни последици: пациентите развиха нежелание да сдържат неприемливи емоции или действия, двигателен дефицит, неконтролирани повторения на действия или думи. След операцията обаче се почувстваха по-добре и продължиха да живеят без никакви признаци на загуба или влошаване на съзнателния опит. Обратно, премахването дори на малки участъци от задната кора, където са разположени горещи зони, може да доведе до цял клас проблеми със съзнанието: пациентите не могат да разпознаят лица, да разпознават движения, цветове или да се движат в пространството.
Така човек би си помислил, че погледите, звуците и други усещания за живота, които изпитваме, се раждат в области на задната кора. Доколкото можем да кажем, почти всички съзнателни преживявания се появяват там. Каква е фундаменталната разлика между тези задни участъци и по-голямата част от префронталната кора, която не засяга пряко субективното съдържание? Ние незнаем. Неотдавнашно откритие обаче показва, че невролозите могат да са близки до уликата.
Брояч на съзнанието
Медицината се нуждае от устройство, което може надеждно да открие наличието или отсъствието на съзнание при хора с увреждания или увреждания. По време на операцията, пациентите например се потапят в анестезия, за да останат неподвижни и със стабилно кръвно налягане - това им позволява да се чувстват без болка и да не придобиват травматични спомени. За съжаление тази цел не винаги е постигната: всяка година стотици пациенти по някакъв начин остават в съзнание под упойка.
Друга категория пациенти, които имат тежка травматична мозъчна травма поради злополука, инфекция или тежко отравяне, могат да живеят години наред, без да могат да говорят или да отговорят на словесни молби. Представете си астронавт, плаващ в космоса и слушащ контролния център, който се опитва да се свърже с него. Повреденият му микрофон не предава гласа му и той изглежда напълно отрязан от света. По същия начин пациентите с мозъчно увреждане, които им пречат да общуват със света, изпитват екстремна форма на уединение.
В началото на 2000-те Джулио Тонони от Университета на Уисконсин-Мадисън и Марчело Масимини от Миланския университет в Италия изобретяват техниката за цип, за да определят дали човек е в съзнание или не. Учените поставят бобина от проводници върху черепа и го „стрелят“- те изпращат мощен импулс от магнитна енергия в черепа, предизвиквайки за кратко електрически ток в невроните. Тази намеса от своя страна възбужда и инхибира партньорските клетки на невроните в свързаните зони, метейки се през мозъка на вълна, докато не угасне. Мрежа от ЕЕГ сензори, разположени извън черепа, чете тези електрически сигнали. Докато те се разгръщат с течение на времето, тези следи, всяка от които съответства на определено място в мозъка под черепа, допълват картина.
Тази картина не показва никакви модели, но и не е напълно случайна. Тя ви позволява да определите как мозъкът е свободен от съзнанието, по ритми. Учените количествено определят тези данни, като ги компресират в архив с обичайния алгоритъм.zip и получават сложността на мозъчната реакция. Доброволците, които се събудиха, имаха „индекс на трудност на смущения“между 0,31 и 0,7, който падна под 0,31 при дълбок сън или упойка. Масимини и Тонони тествали метода си върху 48 пациенти, които са имали мозъчно увреждане, но които са отзивчиви и будни, и установили, че във всеки случай методът ви позволява да определите присъствието на съзнание у човек.
След това групата прилага метода при 81 пациенти, които са били в минимално съзнание или са във вегетативно състояние. В първата група, която показва някои признаци на нерефлексивно поведение, методът точно идентифицира 36 души в съзнание от 38. Той погрешно определи двама пациенти в безсъзнание. От 43 вегетативни пациенти, които не реагират по никакъв начин, 34 са отбелязани в безсъзнание, но 9 са в съзнание. Мозъците им реагираха подобно на мозъците на тези, които бяха в съзнание, което означава, че са били в съзнание, но не могат да съобщават това на своите близки.
Настоящите изследвания са насочени към стандартизиране и подобряване на метода zip-zap за неврологични пациенти и разширяването му към психиатрични и педиатрични пациенти. Рано или късно учените ще открият специфичен набор от невронни механизми, които генерират някакъв вид съзнателно преживяване. Въпреки че тези открития ще имат важни клинични последици и ще помогнат на семействата и приятелите, те не успяват да отговорят на основните въпроси: Защо са тези неврони, а не тези? Защо на тази честота, а не на тази? Мистерията, която вълнува всички, е как и защо всякакви организирани парчета активно вещество генерират съзнателни усещания. В крайна сметка мозъкът, като всеки друг орган, се подчинява на същите закони на физиката като сърцето и бъбреците. Какво ги прави различни? Какво биофизиката трансформира сивата маса,сиво вещество в грандиозния техникар и богатството на звука, с което е надарен всекидневният ни опит с този свят?
В крайна сметка се нуждаем от задоволителна научна теория за съзнанието, която предсказва при какви условия всяка дадена физическа система - била тя сложна верига от неврони или силициеви транзистори - започва да изпитва в истинския смисъл на думата. Защо качеството на тези преживявания ще се различава? Защо ясното синьо небе е толкова различно от скърцането на лошо настроена цигулка? Има ли функция за тези различия в опита и ако да, какво? Подобна теория ще ни позволи да определим какви преживявания ще има определена система. Преди да се появи, всяко говорене за машинното съзнание ще се основава единствено на нашата интуиция, която, както показва научната история, е ненадеждно ръководство.
Избухна особено ожесточен дебат за двете най-популярни теории за съзнанието. Една от тях е теорията за глобалното невронно пространство (GNW), разработена от психолога Бернар Баарс и невролозите Станислас Деханет и Жан-Пиер Шанё. Теорията започва с постулата, че когато осъзнаете нещо, много различни части от мозъка ви имат достъп до тази информация. Ако, от друга страна, действате несъзнателно, информацията се локализира в специфичната сетивно-двигателна система, участваща в процеса. Например, когато пишете бързо, го правите автоматично. Питайки ви как го правите и не можете да отговорите: практически нямате съзнателен достъп до тази информация и тя е концентрирана в мозъчните вериги, които свързват очите ви с бързото движение на пръстите.
Към фундаменталната теория
Според GNW съзнанието възниква от определен тип обработка на информация - позната от ранните дни на изкуствения интелект, когато специализирани програми имат достъп до малки, споделени хранилища на информация. Независимо от данните, записани на тази „дъска“, станаха достъпни различни спомагателни процеси: работна памет, език, модул за планиране и т.н. Според GNW съзнанието възниква, когато постъпващата сетивна информация, написана на такава дъска, се излъчва широко до различни познавателни системи - които обработват тези данни за разговор, запазване, припомняне или действие.
Тъй като на този съвет няма много място, може да не сме наясно с много информация в същото време. Счита се, че мрежата от неврони, предаващи тези съобщения, е разположена във фронталния и париеталния лоб. След като оскъдните данни се излъчват в мрежата и стават достъпни в световен мащаб, информацията става съзнателна. Тоест, субектът го осъзнава. Въпреки че съвременните машини все още не са достигнали това ниво на познавателна сложност, е само въпрос на време преди това. GNW предполага, че компютрите на бъдещето ще бъдат съзнателни.
Интегрираната информационна теория (IIT), разработена от Тонони и неговите колеги, включително и аз, има съвсем различна отправна точка: самият опит. Всяко преживяване има определени съществени свойства. Той е вътрешен, съществува само за субекта, както за „собственика“, той е структуриран (жълт автобус спирачка пред куче, препускащо през пътя), конкретен е - може да се разграничи от други съзнателни преживявания, като отделен кадър във филм. Освен това е еднообразно и категорично. Докато седите на пейката в парка в топъл хубав ден, гледате как играят децата, различните части на преживяването - ветрецът в косата ви, радостта от смеха на вашето бебе - не могат да бъдат разделени на части, без да загубите пълнотата на преживяването.
Тонони постулира, че всеки сложен и взаимосвързан механизъм, чиято структура кодира множество причинно-следствени връзки, ще притежава тези свойства - и следователно ще има някакво ниво на съзнание. Ако подобно на малкия мозък, този механизъм липсва интеграция и сложност, той не е наясно с нищо. Според IIT съзнанието е присъща каузална сила, притежавана от сложни механизми като човешкия мозък.
IIT също така предвижда, че сложни симулации на човешки мозък, работещ на цифров компютър, не могат да бъдат съзнателни - дори ако той говори по начин, неразличим от реалния човек. Точно както моделирането на масивното гравитационно издърпване на черна дупка няма да изкриви космическото време около компютър, умното програмиране никога няма да създаде съзнателен компютър.
Изправени сме пред две задачи. Едно от тях е да се използват все по-модерни инструменти, да се наблюдават и изследват невроните, да се търси съзнание в тези неврони. Това ще отнеме десетилетия, като се има предвид византийската сложност на централната нервна система. Друго предизвикателство е да потвърдите или опровергаете двете доминиращи теории. Или създайте най-добрия върху фрагментите на тези двама и обяснете как един килограм и половина орган ни дава пълнотата на усещанията.
Иля Кел
