22.08.2019 13:17
Нужно найти нейронные корреляты сознания (NCC), определяемые как минимальные нейронные механизмы, совместно достаточные для любого конкретного сознательного опыта. Что должно произойти в вашем мозгу, чтобы испытать зубную боль, например? Должны ли некоторые нервные клетки вибрировать на какой-то магической частоте? Должны ли активироваться какие-то особые “нейроны сознания”? В каких областях мозга будут расположены эти клетки?
При определении NCC важен квалификатор "минимальный". В конце концов, мозг в целом можно считать NCC: он генерирует опыт изо дня в день. Но место сознания может быть и дальше огорожено кольцом. Возьмите спинной мозг, гибкую трубку длиной в полтора фута из нервной ткани внутри позвоночника с примерно миллиардом нервных клеток. Если спинной мозг полностью разорван травмой области шеи, жертвы парализуются в ногах, руках и туловище, не в состоянии контролировать свой кишечник и мочевой пузырь, и без телесных ощущений. И все же эти тетраплегики продолжают переживать жизнь во всем ее многообразии—они видят, слышат, обоняют, чувствуют эмоции и помнят столько же, сколько и до того случая, который кардинально изменил их жизнь.
Или рассмотрим мозжечок,” маленький мозг " под задней частью мозга. Один из самых древних мозговых контуров в эволюционном плане, он участвует в управлении моторикой, позой и походкой и в жидком исполнении сложных последовательностей двигательных движений. Игра на пианино, машинопись, танцы на льду или восхождение на каменную стену—все эти виды деятельности вовлекают мозжечок. У него есть самые славные нейроны мозга, называемые клетками Пуркинье, которые обладают усиками, которые распространяются как морской веер коралла и имеют сложную электрическую динамику. Он также имеет на сегодняшний день большинство нейронов, около 69 миллиардов (большинство из которых являются звездообразными клетками мозжечковых гранул), в четыре раза больше, чем в остальной части мозга вместе взятых.
Что происходит с сознанием, если части мозжечка теряются в результате инсульта или ножа хирурга? Очень мало! Мозжечковые пациенты жалуются на несколько недостатков, таких как потеря текучести игры на фортепиано или клавиатуре, но никогда не теряют ни одного аспекта своего сознания. Они слышат, видят и чувствуют себя прекрасно, сохраняют чувство собственного "я", вспоминают прошлые события и продолжают проецировать себя в будущее. Даже рождение без мозжечка не оказывает заметного влияния на сознательный опыт индивида.
Весь огромный мозжечковый аппарат не имеет никакого отношения к субъективному опыту. Зачем? Важные подсказки можно найти в его схеме, которая чрезвычайно однородна и параллельна (так же, как батареи могут быть подключены параллельно). Мозжечок - это почти исключительно цепь обратной связи: один набор нейронов питает другой, который, в свою очередь, влияет на третий набор. Там нет сложных петель обратной связи, которые отражаются с электрической активностью, проходящей взад и вперед. (Учитывая время, необходимое для развития сознательного восприятия, большинство теоретиков приходит к выводу, что оно должно включать в себя петли обратной связи в пещеристой схеме мозга. Более того, мозжечок функционально разделен на сотни и более независимых вычислительных модулей. Каждый из них работает параллельно, с различными неперекрывающимися входами и выходами, контролируя движения различных моторных или когнитивных систем. Они почти не взаимодействуют-еще одна особенность, необходимая для сознания.
Один из важных уроков спинного мозга и мозжечка состоит в том, что джинн сознания не появляется просто так, когда возбуждается какая-либо нервная ткань. Нужно больше. Этот дополнительный фактор находится в сером веществе, составляющем знаменитую кору головного мозга, внешнюю поверхность мозга. Это ламинированный лист из запутанно соединенных между собой нервных тканей, размером и шириной с 14-дюймовую пиццу. Два из этих листов, сильно сложенных, вместе с сотнями миллионов проводов—белым веществом—втиснуты в череп. Все имеющиеся данные свидетельствуют о том, что неокортикальная ткань участвует в создании чувств.
Мы можем еще больше сузить область сознания. Возьмем, к примеру, эксперименты, в которых различные стимулы предъявляются правому и левому глазам. Предположим, что изображение мужчины видно только левым глазом,а изображение женщины-только правым. Мы могли бы представить, что вы увидите какую-то странную суперпозицию мужчины и женщины. В реальности вы увидите мужчину на несколько секунд, после чего он исчезнет и появится женщина, после чего она уйдет, а мужчина снова появится. Эти два изображения будут чередоваться в бесконечном танце из-за того, что нейробиологи называют бинокулярным соперничеством. Поскольку ваш мозг получает неоднозначный вход, он не может решить: это мужчина или женщина?
Если в то же самое время вы лежите внутри магнитного сканера, который регистрирует активность мозга, экспериментаторы обнаружат, что активен широкий набор кортикальных областей, известных как задняя горячая зона. Это теменные, затылочные и височные области в задней части коры, которые играют наиболее значительную роль в отслеживании того, что мы видим. Любопытно, что первичная зрительная кора, которая принимает и передает информацию, поступающую от глаз, не сигнализирует о том, что видит субъект. Подобная иерархия труда, по-видимому, справедлива для звука и осязания: первичная слуховая и первичная соматосенсорная коры не вносят непосредственного вклада в содержание слухового или соматосенсорного опыта. Вместо этого именно следующие этапы обработки—в задней горячей зоне—порождают сознательное восприятие, в том числе и образа мужчины и женщины.
Более показательными являются два клинических источника причинно-следственных доказательств: электростимуляция кортикальной ткани и исследование пациентов после потери определенных областей, вызванных травмой или болезнью. Перед удалением опухоли головного мозга или очага эпилептических припадков пациента, например, нейрохирурги отображают функции близлежащей кортикальной ткани, непосредственно стимулируя ее электродами. Стимулирование задней горячей зоны может вызвать множество различных ощущений и чувств. Это могут быть вспышки света, геометрические фигуры, искажения лиц, слуховые или зрительные галлюцинации, ощущение чего-то знакомого или нереального, желание пошевелить определенной конечностью и так далее. Стимуляция передней части кортекса-это другое дело: по большому счету, она не вызывает прямого опыта.
Второй источник озарений-неврологические пациенты первой половины 20-го века. Хирурги иногда должны были вырезать большой пояс префронтальной коры, чтобы удалить опухоли или улучшить эпилептические припадки. Примечательно то, насколько непримечательными оказались эти пациенты. Потеря части лобной доли действительно имела определенные вредные последствия: у пациентов развилось отсутствие торможения неадекватных эмоций или действий, двигательный дефицит или неконтролируемое повторение определенных действий или слов. После операции, однако, их личность и IQ улучшились, и они продолжали жить еще много лет, без каких-либо доказательств того, что резкое удаление лобной ткани значительно повлияло на их сознательный опыт. И наоборот, удаление даже небольших участков задней коры, где находится горячая зона, может привести к потере целых классов сознательного содержания: пациенты не могут распознавать лица или видеть движение, цвет или пространство.
Таким образом, кажется, что образы, звуки и другие ощущения жизни, как мы ее переживаем, генерируются областями в задней коре головного мозга. Насколько мы можем судить, почти все сознательные переживания имеют там свое происхождение. В чем принципиальная разница между этими задними областями и большей частью префронтальной коры, которая не вносит непосредственного вклада в субъективное содержание? Правда в том, что мы не знаем. Даже так-и волнующе-недавнее открытие указывает на то, что неврологи могут быть ближе.
Измеритель Сознания
Существует неудовлетворенная клиническая потребность в устройстве, которое надежно обнаруживает наличие или отсутствие сознания у ослабленных или недееспособных людей. Например, во время операции пациентам вводят анестезию, чтобы они оставались неподвижными, а их кровяное давление стабильным, а также чтобы устранить боль и травматические воспоминания. К сожалению, эта цель не всегда достигается: каждый год сотни пациентов имеют некоторую осведомленность под наркозом.
Другая категория пациентов, которые имеют тяжелую черепно-мозговую травму из-за несчастных случаев, инфекций или крайней интоксикации, могут жить в течение многих лет, не имея возможности говорить или отвечать на устные просьбы. Установление того, что они испытывают жизнь, является серьезным вызовом для клинических искусств. Подумайте о космонавте, дрейфующем в космосе, слушая попытки Центра управления полетами связаться с ним. Его поврежденное радио не передает его голос, и он кажется потерянным для мира. Это несчастная ситуация пациентов, чей поврежденный мозг не позволяет им общаться с миром-крайняя форма одиночного заключения.
В начале 2000–х годов впервые применили метод, названный zap и zip, чтобы исследовать, находится ли кто-то в сознании или нет. Ученые приложили к скальпу обшитую проволокой катушку и “защелкнули” ее — послали интенсивный импульс магнитной энергии в череп, вызвав короткий электрический ток в нейронах под ним. Возмущение, в свою очередь, возбуждало и подавляло клетки-партнеры нейронов в связанных областях, в цепи, отражающейся через кору, пока активность не угасла. Сеть датчиков электроэнцефалограммы (ЭЭГ), расположенных вне черепа, регистрировала эти электрические сигналы. По мере того, как они разворачивались с течением времени, эти следы, каждый из которых соответствовал определенному месту в мозге ниже черепа, дали фильм.
К фундаментальной теории
Есть утверждение, что сознание возникает из определенного типа обработки информации—знакомого с первых дней искусственного интеллекта, когда специализированные программы имели доступ к небольшому общему хранилищу информации. Все данные, записанные на эту” доску", становились доступными для множества вспомогательных процессов: рабочей памяти, языка, модуля планирования и так далее. Сознание возникает, когда входящая сенсорная информация, записанная на такой доске, транслируется глобально во множество когнитивных систем, которые обрабатывают эти данные, чтобы говорить, хранить или вызывать память или выполнять действие.
Поскольку доска имеет ограниченное пространство, мы можем знать только немного информации в любой момент времени. Предполагается, что сеть нейронов, передающих эти сообщения, расположена в лобной и теменной долях. Как только эти разреженные данные транслируются в этой сети и становятся глобально доступными, информация становится осознанной. То есть субъект начинает осознавать это. В то время как современные машины еще не достигли такого уровня когнитивной изощренности, это только вопрос времени. Поэтому есть мнение, что компьютеры будущего будут сознательными.
Интегрированная теория информации (ИИТ) имеет совершенно другую отправную точку: сам опыт. Каждый опыт имеет определенные существенные свойства. Он внутренне присущ, существует только для субъекта как его” хозяин"; он структурирован (желтое такси тормозит, пока коричневая собака пересекает улицу); и он специфичен—отличен от любого другого сознательного опыта, такого как конкретный кадр в фильме. Более того, она едина и определенна. Когда вы сидите на скамейке в парке в теплый солнечный день, наблюдая за игрой детей, различные части опыта—ветер, играющий в ваших волосах, или радость от того, что ваш малыш смеется—не могут быть разделены на части без того, чтобы опыт перестал быть тем, что он есть.
Любой сложный и взаимосвязанный механизм, структура которого кодирует набор причинно-следственных связей, будет обладать этими свойствами-и поэтому будет иметь некоторый уровень сознания. Это будет ощущаться как что-то изнутри. Но если, подобно мозжечку, механизму не хватает интеграции и сложности, он ничего не будет осознавать. Как утверждает ИИТ, сознание-это внутренняя причинная сила, связанная со сложными механизмами, такими как человеческий мозг.
Теория IIT также выводит из сложности лежащей в основе взаимосвязанной структуры одно неотрицательное число Φ (произносится как “fy”), которое количественно определяет это сознание. Если Φ равно нулю, система не чувствует, что что-то само собой. И наоборот, чем больше это число, тем большей внутренней причинной силой обладает система и тем более она сознательна. Мозг, обладающий огромной и очень специфической связностью, обладает очень высоким Φ, что подразумевает высокий уровень сознания. IIT объясняет ряд наблюдений, например, почему мозжечок не способствует сознанию и почему работает счетчик zap-and-zip. (Величина, которую измеряет измеритель, является очень грубым приближением Φ.)
Сложная симуляция человеческого мозга, работающего на цифровом компьютере, не может быть сознательной—даже если она может говорить в манере, неотличимой от человека. Точно так же, как моделирование массивного гравитационного притяжения черной дыры фактически не деформирует пространство-время вокруг компьютера, реализующего астрофизический код, программирование для сознания никогда не создаст сознательный компьютер. Сознание не может быть вычислено: оно должно быть встроено в структуру системы.
Поэтому впереди у ученых две задачи. Одна из них заключается в использовании все более совершенных инструментов, имеющихся в нашем распоряжении, для наблюдения и исследования обширных коалиций крайне гетерогенных нейронов, составляющих мозг, чтобы еще больше очертить нейронные следы сознания. Эти усилия займут десятилетия, учитывая византийскую сложность центральной нервной системы. Другая - проверить или опровергнуть две доминирующие в настоящее время теории. Или, возможно, построить лучшую теорию из фрагментов этих двух, которая удовлетворительно объяснит центральную загадку нашего существования: как трехфунтовый орган с консистенцией тофу излучает чувство жизни.
https://www.nature.com/articles/d41586-018-05097-x
https://22century.ru/popular-science-pu ... sciousness
