Vad är medvetande? Ja, faktiskt, det är allt. Denna melodi fastnat i mitt huvud, sötma av choklad, bultande smärta från en tandvärk, vild kärlek, att veta att alla känslor någonsin att blekna. Ursprunget till och karaktären av dessa erfarenheter, som ibland kallas qualia, har varit ett mysterium från de tidigaste dagarna av antiken fram till nutid. Många moderna filosofer, analysera underrättelser, inklusive Daniel Dennett av tufts University, tror förekomsten av medvetande är så flagrant kränkning meningslöst universum av materia och tomrum som att förklara det en illusion. Det är, antingen genom att de förnekar förekomsten av qualia, eller hävda att vetenskap kan aldrig förstå.
Om detta påstående var sant, vi hade ingenting att säga. Allt som krävs är att förklara att Christopher Koch, som skrev denna uppsats, detta är anledningen till att du, jag och alla andra tror att den känslan är fortfarande kvar. Men tron på att smärta är en illusion, smärtan kommer inte att minska. Så, det måste finnas en annan lösning på problemet i kropp och själ. Nedan i första person.
De flesta forskare ta medvetande som en given och sträva efter att förstå sin relation med den objektiva värld som beskrivs av vetenskapen. Mer än en kvarts sekel sedan Francis Crick och jag bestämde mig för att skjuta upp en filosofisk diskussion om ämnet medvetande som har lockat forskare sedan Aristoteles tid, och att leta efter fysiska utskrifter. Vad händer med den glada delen av substansen av hjärnan, som producerar medvetande? När vi förstår detta, vi närmar oss en lösning av mer grundläggande problem.
Vi söker, i synnerhet, neurala korrelat av medvetande (NCC NCC), definieras som den minimala neurala mekanismer, som kommer att vara tillräckligt för någon särskild medveten upplevelse. Vad som behöver hända i din hjärna som du har upplevt tandvärk, till exempel? Göra lite nerv celler att vibrera på en viss magisk frekvens? Behöver jag aktivera några speciella “neuroner av medvetandet”? I vilka områden av hjärnan måste vara de celler?
Neurala korrelat av medvetande
Vid fastställandet av NCC, är det viktigt att förstå var låg. Hjärnan som helhet kan betraktas som NKS: det genererar upplevelsen av dag-till-dag, non-stop. Men den plats i medvetandet kan dessutom vara inhägnad. Ta till exempel ryggmärgen är lång och flexibel “slang” med nervceller som fastnat i benet, med en miljarder nervceller. Om ryggmärgen är helt skadad under den skada i nacken, de blir förlamad i benen, armarna och bålen, som han inte kan kontrollera tarm och blåsa och förlora känslan i kroppen. Men så förlamad att fortsätta att njuta av livet i all dess mångfald – de kan se, höra, känna, uppleva och komma ihåg allt som det var innan den olyckliga händelsen. Bara att jag inte kan gå, ja, godtyckligt uträtta sina behov.
Eller tänk på lillhjärnan, “lilla hjärnan” under den bakre delen av hjärnan. Detta är en av de äldsta kretsar i hjärnan ur synvinkel av evolution, som är inblandade i kontrollen av rörelser, kroppshållning, gångstil och komplex rörelse sekvenser. Att spela piano, skriva ut, is och dansa eller klättring – all denna verksamhet bestäms av arbetet i lillhjärnan. Det finns stora nervceller – Purkinje celler, som har antenner, och som spridit sig som en sea coral, och har komplexa elektriska dynamik. Även det mest nervceller, cirka 69 miljarder kronor, fyra gånger mer än i andra delar av hjärnan tillsammans.
Vad händer till sinnet om hjärnan är delvis skadad som följd av stroke eller under kirurgens kniv? Ingenting. Patienter med en skadad lillhjärnan klaga om en del av underskotten inte är så bra på att spela piano eller skriva på tangentbordet, men aldrig förlora alla aspekter av medvetande. De hör, ser och må bra, upprätthålla självkänsla, att minnas de händelser i det förflutna och fortsätta att projektet själv i framtiden. Även utan födelsen av lillhjärnan utövar ett starkt inflytande på medveten upplevelse av den enskilde.
Visar sig en stor cerebellär kameran är irrelevant för den subjektiva upplevelsen. Varför? Viktiga ledtrådar kan hittas i hans diagram, som är mycket enhetlig och parallell (på samma sätt som batterier kan anslutas parallellt). Lillhjärnan fungerar är enkel: en uppsättning neuroner påverkar nästa, och han går över till den tredje. Det finns inga komplicerade återkopplingar att påverka passera elektriska aktivitet. (Med tanke på den tid som krävs för utveckling av medvetna uppfattning, de flesta teoretiker anser att detta bör innefatta feedback-loopar i cavernous system i hjärnan). Dessutom, lillhjärnan är funktionellt indelad i hundra eller flera oberoende computational moduler. Var och en av dem fungerar parallellt, med en separat, icke-överlappande ingångar och utgångar, för att kontrollera förflyttning av olika motoriska eller kognitiva system. De svagt interagera – och medvetande, tvärtom, kräver ömsesidigt engagemang i många system.
En viktig läxa som vi har lärt oss genom att studera ryggmärgen och lillhjärnan, är att Anden av medvetande visas när upphetsad av något nervös vävnad. Behöver mer. Detta ytterligare en faktor finns i grå substans som gör upp den berömda cortex, den yttre ytan. Detta laminerade är komplexa, sammankopplade nervceller, storlek och bredd med en 14-tums pizza. Två sådana blad, många gånger vikta, tillsammans med sina hundratals miljoner trådar – en vit substans är tätt i skallen. Allt tyder på att neocortically tyg producerar känslor.
Du kan ytterligare begränsa den plats i medvetandet. Ta till exempel experiment där höger och vänster ögon påverkas av olika stimuli. Antag att den vänstra öga att titta på Donald trump och rätt för Hillary Clinton. Man skulle tro att människor kommer att se är en superposition av trump och Clinton. I verkligheten, kommer du att se trump några sekunder försvinner och visas Clinton. Då kommer det att försvinna och gå tillbaka en trumf. Två bilder kommer att ersätta varandra i all oändlighet på grund av kikare rivalitet – kriget mellan ögonen för mästerskapet. Som att hjärnan får en dubbel ingång, så kan han inte välja mellan trump och Clinton.
Om, på samma gång, du kommer att ligga i en magnetisk scanner som registrerar hjärnans aktivitet, praktiker kommer att finna att ett brett spektrum av områden av hjärnbarken – bakre parietala cortex – skulle spela en betydande roll i övervakningen av vad vi ser. Det är anmärkningsvärt att den primära visuella cortex, som tar emot och sänder information från ögonen, och inte signal som ser ämnet. Samma arbetsfördelning som är sant av ljud och beröring: primär hörsel-och primär somatosensorisk cortex inte direkt påverka innehållet i hörsel-eller somatosensorisk erfarenhet. I stället processen omfattar en nästa fas i den aktiva delen av den bakre parietala cortex som ger upphov till medvetna uppfattning.
Mer ljus som lyser två kliniska källa av orsakssamband: elektrisk stimulering av vävnaden i hjärnbarken och undersöka patienter efter förlusten av specifika områden inom processen för skada eller sjukdom. Till exempel, innan du tar bort en tumör i hjärnan eller locus epileptiska anfall, neurokirurger Carteret funktion av närliggande vävnader av hjärnbarken, direkt stimulera elektroder. Stimulering av baksidan av den heta zonen kan orsaka flödet av förnimmelser och känslor. Det kan vara blixtar av ljus, geometriska figurer, ansikten, hörsel-eller synhallucinationer, en känsla av deja vu, lusten att flytta en specifik kroppsdel, etc. Stimulering av den främre delen av hjärnbarken är en annan fråga: i stort, det gör inte att orsaka någon direkt erfarenhet.
Den andra källan av information till patienter, neurologer från första hälften av 20-talet. Ibland kirurger tvungen att skära ut ett stort bälte av prefrontala cortex för borttagning av tumörer eller för att underlätta epileptiska anfall. Det är anmärkningsvärt hur ovanliga dessa patienter. Förlust av en del av hans frontalloben hade vissa negativa effekter: för patienter som utvecklat en motvilja mot att hålla oacceptabla känslor eller handlingar, brist på motilitet, okontrollerad upprepning av handlingar eller ord. Men efter operationen, de blev bättre och de fortsatte att leva utan några tecken på förlust eller försämring av den medvetna upplevelsen. Omvänt, avlägsnande av även små områden av ryggen cortex, där de heta zonerna, skulle kunna leda till en hel klass av problem med medvetandet: för patienter som inte kunde känna igen ansikten, upptäcker rörelser, färger, eller för att navigera i rymden.
Alltså, man skulle kunna tro att de åsikter, ljud och andra sinnesintryck av liv som vi upplever, är född i områden av ryggen cortex. Så långt som vi kan berätta, nästan alla medvetna upplevelser visas där. Vad är den grundläggande skillnaden mellan bakre regioner och främst prefrontala cortex, som inte direkt påverkar de subjektiva innehåll? Vi vet inte. Men, en nyligen upptäckt visar att neuroforskare kan vara nära en lösning.
Counter medvetande
Medicin behöver en enhet som på ett tillförlitligt sätt kan identifiera närvaro eller frånvaro av medvetande i människan oförmögen eller kränkningar. Under operation, till exempel patienter som är nedsänkt i anestesi för att förbli stilla och stabilt blodtryck – detta gör att de inte känner smärta och att inte få traumatiska minnen. Tyvärr, detta mål är möjligt att uppnå inte alltid: varje år hundratals patienter på något sätt fortfarande medveten under narkos.
En annan kategori av patienter som har svår traumatisk hjärnskada på grund av en olycka, infektion eller svår förgiftning, kan leva i flera år, oförmögen att tala eller svara på muntliga framställningar. Tänk dig en astronaut som svävar i rymden som lyssnar till control center, försöker kontakta honom. Det skadade mikrofonen inte överföra röst och han verkar vara helt frikopplad från världen. Likaså patienter med en skadad hjärna, inte låta dem kommunicera med världen, känna extrem form av isolering.
I början av 2000-talet, Giulio Tononi från University of Wisconsin-Madison och Marcello Massimini från Universitetet i Milano i Italien uppfann tekniken med zip-zap, är utformad för att avgöra om medveten eller inte. Forskare sätta spolen trådarna på skallen och “sopa” henne – skicka i skallen med en kraftfull puls av magnetisk energi, kort inducera en elektrisk ström i nervceller. Denna störning, i sin tur, väcker och hämmar partner celler av nervceller i Förenta regioner, våg sveper genom hjärnan, men inte kommer att blekna. Nätverket EEG-sensorer som placeras utanför skallen, det läser dessa elektriska signaler. Razvernulas med tiden, dessa spår, som vart och ett motsvarar en specifik plats i hjärnan i skallen, utvecklas i bilden.
Denna bild visar inga mönster, men är inte helt slumpmässig. Det gör att du kan bestämma hur hjärnan-gratis medvetande, rytmer. Forskare kvantitativt bedöma dessa data, komprimera dem till arkivet i den vanliga algoritmen .dragkedja och få den komplexitet reaktion i hjärnan. De volontärer som vaknade upp var “index perturbational komplexitet” mellan 0.31 0,7, vilket sjönk under nivån för 0.31 på en djup sömn eller anestesi. Massimini Tononi, och testat sin metod på 48 patienter som var hjärnan-skadad, men som var lyhörd och vaken, och fann att i varje fall den metod som gör det möjligt att fastställa förekomsten av medvetande hos människor.
Koncernen sedan tillämpade metoden till 81 patient som var minimalt medvetet eller var i ett vegetativt tillstånd. I den första gruppen, som visade några tecken på icke-reflexiva beteende, metoden korrekt identifierade 36 personer i medvetandet av 38. Två av de patienter som han felaktigt identifieras medvetslös. Av de 43 patienterna i en permanent vegetativt tillstånd som inte svarade, 34 var märkt som medvetslös, men 9 – medvetna. Deras hjärnor reagerade på samma sätt för att hjärnan hos de som var vid medvetande, och så de var vaken men kunde inte informera sin familj.
Nuvarande forskning syftar till standardisering och förbättring av metoden i “zip-zap” för neurologiska patienter och att sprida den till patienter, psykiatriker och barnläkare. Förr eller senare forskare kommer att upptäcka en viss uppsättning av neurala mekanismer som ger upphov till några medvetna upplevelser. Även om dessa fynd kommer att ha viktiga kliniska konsekvenser och kommer att hjälpa familjer och vänner, de kommer inte att kunna svara på grundläggande frågor: varför dessa neuroner, och inte de? Varför denna frekvens och inte på andra? Spännande mysterium är hur och varför någon organiserad bitar av aktiva ämnen ger upphov till medvetna känslor. I slutändan är det hjärnan som något annat organ, är underkastad samma lagar av fysik som hjärta och njurar. Vad skiljer dem åt? Vad gör Biofysik grå massa grey matter i den stora Technicolor och rikedomen av ljudet att förse vår vardag med världen?
I slutet, vi behöver en tillfredsställande vetenskaplig teori om medvetande, som förutse under vilka förutsättningar en viss fysisk system, oavsett om det komplicerade krets av nervceller eller kiseltransistorer – börjar upplevelse i ordets rätta bemärkelse. Varför är kvaliteten på dessa erfarenheter kommer att vara olika? Varför klarblå himmel så olika från skrika illa trimmad fiol? Är det en funktion av dessa skillnader i erfarenheter, och om så, vad? En sådan teori kommer att tillåta oss att avgöra vilka erfarenheter kommer att ha separata system. Innan någon tala om maskinen medvetande kommer att vara baserad enbart på vår intuition, som visar vetenskapliga historia, en opålitlig guide.
Särskilt häftig debatt utbröt runt de två mest populära teorier om medvetandet. En av dem är teorin om den globala neuronala utrymme (GNW), som utvecklats av psykologen Bernard Baars och Stanislas neuroforskare Deane och Jean-Pierre Förändring. Teorin börjar med att förutsätta att när du inser att denna information har tillgång till många olika delar av din hjärna. Om, å andra sidan, du agerar omedvetet, den information som är lokaliserade i specifika sensoriska och motoriska system som är inblandade i processen. Till exempel, när du skriver snabbt du göra det automatiskt. Fråga dig hur du gör det, och du kommer inte att kunna svara dig har praktiskt taget ingen medveten tillgång till denna information, och det är koncentrerat i de kretsar i hjärnan som behövs för att ansluta dina ögon med en snabb snärt med hans fingrar.
I riktning mot de grundläggande teori
Enligt GNW, medvetandet uppstår från en viss typ av informationsbehandling – bekant från de första dagarna av artificiell intelligens när specialiserade program fick tillgång till en liten, gemensamt förråd av information. Oberoende av de data som skrivs till den här “Styrelse” har gjorts tillgängliga för olika dotterbolag processer: att arbeta minne, språk -, planerings-modul och så vidare. För GNW, medvetandet uppstår när inkommande sensorisk information som spelats in på detta forum, ofta sänds i olika kognitiva system som bearbetar dessa data för samtal, konservering, minnen eller genomförandet av åtgärder.
Eftersom detta forum är inte så mycket utrymme, vi kan samtidigt inser inte mycket information. Ett nätverk av nervceller som skickar dessa meddelanden anses vara beläget i den främre och parietalloben. Efter glesa data broadcast-nätverk och blir tillgängliga globalt, informationen blir medvetna. Det är, ämnet är medveten om det. Även om moderna maskiner har ännu inte nått denna nivå av kognitiv komplexitet, det är bara en tidsfråga. GNW innebär att framtidens datorer kommer att vara medveten om.
Integrerad information theory (IIT) utvecklat Tononi och hans kollegor, inklusive mig, har en helt annan utgångspunkt: att uppleva sig själv. Varje erfarenhet har vissa inneboende egenskaper. Det är interna, det finns bara för den som är föremål för både “ägare”, det är strukturerad (gula bussen saktar ner innan du kör över vägen en hund), han är specifika – den kan skiljas från andra medveten upplevelse, som en separat ram i filmen. Dessutom är det en och säker. När du sitter på en parkbänk i en varm dag på mässan, att se barnen spela de olika delarna av denna erfarenhet – vind, sjunger i mitt hår, glädjen i skratt av ditt barn, du kan inte dela upp i delar utan att förlora fullständigheten av denna erfarenhet.
Tononi postulat som något komplext och sammanhängande mekanism, vars struktur kodar flera kausalitet, kommer att ha dessa egenskaper och därför kommer att ha en viss nivå av medvetande. Om, som lillhjärnan, denna mekanism saknar integration och omfattning, att han inte inser det. Enligt IIT, medvetandet är en inre kausala kraft, som har komplexa mekanismer som den mänskliga hjärnan.
MAN förutspår också att den komplexa modellering av den mänskliga hjärnan, som verkar på en digital dator kan vara medvetna om — även om det är att prata så att det inte kan skiljas från en verklig person. Precis som simulering av enorma gravitationskraft av ett svart hål kommer att tänja tid och rum runt datorn, programmering av sinnet kommer aldrig att kunna skapa en medveten dator.
Framför oss är två saker. En av dem är att använda allt mer sofistikerade verktyg för att observera och undersöka nervceller, för att leta efter medvetande i dessa nervceller. I årtionden framöver, med tanke på den Bysantinska komplexiteten i det Centrala nervsystemet. En annan uppgift är att bekräfta eller vederlägga de två dominerande teorier. Eller att bygga den bästa fragment av dessa två och förklara hur polutorametrovy kropp ger oss den fulla upplevelsen.
Största mysterier: vad är medvetande?
Ilya Hel