Mikä on tietoisuus? Kyllä, oikeastaan kaikki. Se on päähän tarttunut melodia, suklaapatukan makeus, hammassärkyä sykkivä kipu, villi rakkaus, tieto siitä, että kaikki tunteet häviävät koskaan. Näiden kokemusten alkuperä ja luonne, joita joskus kutsutaan qualiksi, ovat olleet mysteeri antiikin varhaisista päivistä nykypäivään. Monet mieltä analysoivat nykyajan filosofit, mukaan lukien Daniel Dennett Tufts Universitystä, pitävät tietoisuuden olemassaoloa niin räikeänä loukkaajana merkityksettömälle aineen universumille ja tyhjyydelle, että he julistavat sen harhaksi. Toisin sanoen he joko kiistävät kvaalin olemassaolon tai väittävät, että tiede ei koskaan ymmärrä sitä.
Jos tämä lausunto olisi totta, meillä ei olisi mitään puhuttavaa. Kaikki tämä täytyy selittää tämän esseen kirjoittaneelle Krishtof Kochille, minkä vuoksi sinä, minä ja kaikki muut olemme vakuuttuneita siitä, että meillä on tunteita. Usko, että kipu on illuusio, ei kuitenkaan vähennä sitä. Joten ruumiin ja mielen ongelmaan on oltava toinen ratkaisu. Edelleen - ensimmäisestä henkilöstä.
Useimmat tutkijat pitävät tietoisuutta itsestäänselvyytenä ja pyrkivät ymmärtämään sen yhteyden tieteen kuvaamaan objektiivimaailmaan. Yli neljännesvuosisataa sitten Francis Crick ja minä päätimme jättää syrjään tietoisuuden filosofiset keskustelut, jotka ovat kiinnostaneet tutkijoita Aristoteleen jälkeen ja etsiä siitä fyysisiä tulosteita. Mitä tapahtuu tietoisuuden synnyttävän aivo-aineen kiihtyneelle osalle? Kun ymmärrämme tämän, siirrymme lähemmäksi perusteellisemman ongelman ratkaisua.
Etsimme erityisesti tietoisuuden hermosolujen korrelaatioita (NCC, NCC), jotka on määritelty minimaalisiksi hermomekanismeiksi, jotka riittävät mihin tahansa tietoiseen kokemukseen. Mitä täytyy tapahtua aivoissasi, jotta esimerkiksi koet hammassärkyä? Pitäisikö joidenkin hermosolujen värähtellä tietyllä maagisella taajuudella? Pitääkö minun aktivoida joitain erityisiä "tietoisuuden neuroneja"? Mihin aivoalueisiin näiden solujen tulisi sijaita?
Tietoisuuden hermosolu korreloi
NCC: tä määritettäessä on tärkeää ymmärtää minimi on. Aivoja kokonaisuutena voidaan pitää NCC: na: se tuottaa kokemuksia päivittäin, keskeytyksettä. Mutta tietoisuuden sijainti voidaan lisäksi suojata. Otetaan esimerkiksi selkäydin - pitkä, joustava “letku” neuroneja, jotka on pakattu luuhun, ja jossa on miljardia hermosolua. Jos selkäydin vaurioituu kokonaan kaulan loukkaantumisen yhteydessä, ihminen halvautuu jaloissa, käsivarsissa ja vartaloissa, hän ei pysty hallitsemaan suolistoa ja virtsarakkoa ja menettämään vartalon tunteen. Mutta sellaiset halvaantuneet ihmiset nauttivat elämästä edelleen kaiken monimuotoisuudestaan - he näkevät, kuulevat, haistavat, kokevat ja muistavat kaiken sellaisena kuin se oli ennen surullista tapahtumaa. He eivät vain pysty kävelemään, ja ulostavat vapaaehtoisesti.
Tai harkitse pikkuaivoa, aivojen takana olevaa “pientä aivoa”. Se on evoluutioperspektiivistä yksi vanhimmista aivopiireistä, joka osallistuu liikkeen, asennon, kävelyn ja monimutkaisten liiketunnisteiden hallintaan. Pianon soittaminen, konekirjoitus, jäätanssi tai kiipeily määrätään kaikki pikkuaivojen työstä. Se sisältää upeita neuroneja - Purkinje-soluja, joissa on antennit ja jotka leviävät kuin merikorallit ja joilla on monimutkainen sähköinen dynamiikka. Sillä on myös eniten neuroneja, luokkaa 69 miljardia, neljä kertaa enemmän kuin loput aivot yhteensä.
Mainosvideo:
Mitä tapahtuu tajunnalle, jos pikkuaivo vaurioituu osittain aivohalvauksen seurauksena tai kirurgin veitsellä? Unohda koko juttu. Potilaat, joilla on vaurioitunut pikkuaivo, valittavat joistakin puutteista, eivät soita pianoa tai tyyppiä, mutta eivät koskaan menetä mitään tietoisuuden puolia. He kuulevat, näkevät ja tuntevat hienoja, säilyttävät itsetuntonsa, muistavat menneitä tapahtumia ja jatkavat projektin kehittämistä tulevaisuuteen. Jopa syntymästä ilman pikkuaivoa ei ole voimakasta vaikutusta yksilön tietoiseen kokemukseen.
Osoittautuu, että valtavalla pikkuaivolaitteella ei ole mitään tekemistä subjektiivisen kokemuksen kanssa. Miksi? Tärkeitä vihjeitä löytyy hänen piiristä, joka on erittäin homogeeninen ja yhdensuuntainen (paljon kuin paristot voidaan kytkeä rinnakkain). Pikkurappu toimii melko suoraviivaisesti: yksi hermosoluryhmä vaikuttaa seuraavaan ja toinen siirtää keuhkoa kolmanteen. Ei ole olemassa monimutkaisia takaisinkytkentäsilmukoita, jotka heijastuisivat kulkevaan sähköiseen aktiivisuuteen. (Koska tietoisen käsityksen kehittyminen vie aikaa, useimmat teoreetikot uskovat, että sen tulisi sisältää palautussilmukat aivojen kavernoosipiireihin.) Lisäksi pikkuaihe on toiminnallisesti jaettu satoihin tai useampiin riippumattomiin laskentamoduuleihin. Jokainen niistä toimii rinnakkain erillisillä, ei-päällekkäisillä tuloilla ja ulostuloilla,erilaisten motoristen tai kognitiivisten järjestelmien liikkeiden ohjaaminen. He ovat vuorovaikutuksessa heikosti - ja tietoisuus, päinvastoin, vaatii monien järjestelmien keskinäisen osallistumisen.
Yksi tärkeä opetus, jonka olemme oppineet selkäydin- ja pikkuaivoista tehdyistä tutkimuksistamme, on, että tietoisuuden henki ei ilmesty aina kun hermokudosta stimuloidaan. Tarvita lisää. Tämä lisätekijä löytyy harmaasta aineesta, joka muodostaa kuuluisan aivokuoren, sen ulkopinnan. Se on laminoitu arkki monimutkaista, toisiinsa kytkettyä hermokudosta, kooltaan ja leveydeltään 14-tuumainen pizza. Kaksi tällaista monta kertaa taitettua arkkia samojen miljoonien lankojensa kanssa - valkea aine - ovat osittain kaareutuneet kalloon. Kaikki viittaa siihen, että neokortikaalinen kudos aiheuttaa tunteita.
Voit edelleen kaventaa tietoisuuden sijaintia. Otetaan esimerkiksi kokeita, joissa erilaisia ärsykkeitä käytetään oikean ja vasemman silmään. Oletetaan, että vasen silmäsi katselee Donald Trumpia ja oikea silmäsi katselee Hillary Clintonia. Voisi kuvitella, että henkilö näkisi Trumpin ja Clintonin superpositiot. Todellisuudessa näet Trumpin muutaman sekunnin ajan, jonka jälkeen hän katoaa ja Clinton ilmestyy. Sitten hän katoaa ja Trump palaa. Kaksi kuvaa korvaa toisiaan loputtomasti kiikarin kilpailu - silmien välinen sota ensisijaisuuden vuoksi. Koska aivot saavat kaksoissisääntulon, se ei voi valita Trumpin ja Clintonin välillä.
Jos samaan aikaan makaat magneettiskannerissa, joka tallentaa aivojen toimintaa, kokeilijat huomaavat, että monilla erilaisilla aivokuoren alueilla - takaosa parietaalikuorella - on merkittävä rooli näkemämme seuraamisessa. Huomattavana on, että ensisijainen visuaalinen aivokuori, joka vastaanottaa ja välittää silmistä vastaanottamansa tiedon, ei tarkoita sitä, mitä kohde näkee. Sama työnjako pätee ääniin ja kosketuksiin: ensisijaisella kuulo- ja somatosensorisella aivokuorella ei ole vaikutusta suoraan kuulo- tai somatosensorisen kokemuksen sisältöön. Sen sijaan prosessi sisältää seuraavan vaiheen - takaosan parietaalikuoren aktiivisella alueella -, joka aiheuttaa tietoisen havainnon.
Kaksi kliinistä syy-yhteyttä lähtee enemmän valoa: aivokuoren kudoksen sähköinen stimulaatio ja potilaiden tutkiminen sen jälkeen, kun tietyt alueet ovat kadonneet vamman tai sairauden vuoksi. Esimerkiksi ennen aivokasvaimen tai epileptisten kohtausten lokuksen poistamista neurokirurgit kartoittavat lähellä olevien aivokuoren kudosten toiminnot stimuloimalla niitä suoraan elektrodeilla. Takaosan kuuman alueen stimulointi voi indusoida erilaisten aistien ja tunteiden virtauksen. Ne voivat olla valon välähdyksiä, geometrisia muotoja, grimaiseja, ääni- tai visuaalisia hallusinaatioita, deja vu-tunne, halu siirtää tiettyä raajaa jne. Aivokuoren stimulointi on täysin eri asia: se ei yleensä luo mitään suoraa kokemusta.
Toinen tietolähde on 1900-luvun alkupuolen neurologien potilaat. Joskus kirurgien täytyi leikata suuri etulevyn aivokuoren hihna kasvainten poistamiseksi tai epileptisten kohtausten lievittämiseksi. On huomattavaa, kuinka epätavalliset nämä potilaat ovat. Rintakehän osan menetyksellä oli joitain haitallisia seurauksia: potilailla kehittyi haluttomuus hillitä hyväksymättömiä tunteita tai toimia, motorisia vajavaisuuksia ja toimien tai sanojen hallitsematonta toistoa. Leikkauksen jälkeen he kuitenkin tunsivat olonsa paremmaksi ja jatkoivat elämistään ilman merkkejä tajunnan menetyksestä tai heikentymisestä. Toisaalta jopa pienten takakuoren alueiden poistaminen, joissa kuumat vyöhykkeet sijaitsivat, voisi johtaa koko tietoisuusongelmiin: potilaat eivät voineet tunnistaa kasvoja, tunnistaa liikkeitä, värejä tai navigoida avaruudessa.
Siksi voitaisiin ajatella, että elämämme ulkoasut, äänet ja muut kokemukset syntyvät takakuoren alueilla. Sikäli kuin voimme kertoa, melkein kaikki tietoiset kokemukset näkyvät siellä. Mikä on perustava ero näiden takaosan ja suurimman osan eturauhasen kuoren välillä, mikä ei vaikuta suoraan subjektiiviseen sisältöön? Me emme tiedä. Viimeaikainen löytö kuitenkin osoittaa, että neurotieteilijät voivat olla lähellä johtolankaa.
Tietoisuuslaskuri
Lääketiede tarvitsee laitteen, joka pystyy luotettavasti havaitsemaan tajunnan olemassaolon tai puuttumisen vammaisilla tai vammaisilla ihmisillä. Esimerkiksi leikkauksen aikana potilaat upotetaan anestesiaan pysyäkseen liikkumattomina ja vakaalla verenpaineella - tämä antaa heille mahdollisuuden tuntea kipua ja olla hankkimatta traumaattisia muistoja. Valitettavasti tätä tavoitetta ei saavuteta aina: vuosittain sadat potilaat pysyvät jotenkin tajuissaan anestesian alaisena.
Toinen potilasryhmä, jolla on vakava traumaattinen aivovaurio onnettomuuden, infektion tai vakavan myrkytyksen takia, voi elää vuosia pystymättä puhumaan tai vastaamaan sanallisiin pyyntöihin. Kuvittele avaruudessa lentävä astronautti, joka kuuntelee ohjauskeskusta yrittäen ottaa yhteyttä häneen. Hänen vaurioitunut mikrofoni ei välitä hänen äänensä ja hän näyttää olevan täysin poistettu maailmasta. Samoin potilailla, joilla on aivovaurioita, jotka estävät heitä kommunikoimasta maailman kanssa, kokee äärimmäinen muoto yksinäisestä synnytyksestä.
2000-luvun alkupuolella Giulio Tononi Wisconsin-Madison-yliopistosta ja Marcello Massimini Milanon yliopistosta Italiassa keksivät zip-zap-tekniikan sen selvittämiseksi, onko henkilö tietoinen vai ei. Tutkijat laittavat lankakelan kallon päälle ja "ampuavat" sen - ne lähettävät voimakkaan magneettisen energian pulssin kallioon, indusoimalla hetkellisesti sähkövirran neuroneissa. Tämä häiriö puolestaan herättää ja estää hermosolujen kumppanisoluja kytketyillä alueilla pyyhkäisemällä aivojen läpi aallon läpi, kunnes se kuolee. Kalvon ulkopuolella sijaitseva EEG-anturien verkko lukee nämä sähkösignaalit. Kun ne avautuvat ajan myötä, nämä jäljet, jotka kukin vastaavat tiettyä aivojen paikkaa kallon alla, muodostavat kuvan.
Tässä kuvassa ei ole kuvioita, mutta se ei ole myöskään täysin satunnainen. Sen avulla voit määrittää, kuinka aivot ovat vapaita tietoisuudesta, rytmeillä. Tutkijat kvantisoivat nämä tiedot pakkaamalla ne arkistoon tavallisella.zip-algoritmilla ja saat aivojen vasteen monimutkaisuuden. Heränneiden vapaaehtoisten”häiriövaikeusindeksi” oli välillä 0,31–0,7, joka laski alle 0,31 syvän unen tai nukutuksen yhteydessä. Massimini ja Tononi testasivat menetelmää 48 potilaalla, joilla oli aivovaurioita, mutta jotka olivat reagoivia ja hereillä, ja havaitsivat, että menetelmän avulla voidaan kussakin tapauksessa määrittää tietoisuuden esiintyminen henkilössä.
Ryhmä sovelsi sitten menetelmää 81 potilaaseen, jotka olivat minimaalisesti tajuissaan tai vegetatiivisessa tilassa. Ensimmäisessä ryhmässä, jossa havaittiin joitain merkkejä heijastamattomasta käytöksestä, menetelmä tunnisti tarkasti 36 ihmistä 38 tajuissaan. Hän tunnisti virheellisesti kaksi potilasta tajuttomaksi. 43 kasvullisesta potilaasta, jotka eivät reagoineet millään tavalla, 34 merkittiin tajuttomiksi, mutta 9 oli tajuissaan. Heidän aivot reagoivat samalla tavalla tajuissa olevien aivoihin, mikä tarkoittaa, että he olivat tajuissaan, mutta eivät voineet kommunikoida tätä rakkailleen.
Tämänhetkisen tutkimuksen tavoitteena on zip-zap-menetelmän standardisointi ja parantaminen neurologisille potilaille ja sen laajentaminen psykiatrisiin ja lapsipotilaisiin. Ennemmin tai myöhemmin tutkijat löytävät tietyn määrän hermomekanismeja, jotka tuottavat jonkinlaista tietoista kokemusta. Vaikka näillä havainnoilla on tärkeitä kliinisiä vaikutuksia ja ne auttavat perheitä ja ystäviä, ne eivät vastaa peruskysymyksiin: Miksi nämä neuronit eivät ole? Miksi tällä taajuudella, ei siinä? Kaikkia jännittävä mysteeri on, kuinka ja miksi kaikki organisoidut vaikuttavan aineen palat aiheuttavat tietoisia tuntemuksia. Loppujen lopuksi aivot, kuten muutkin elimet, noudattavat samoja fysiikan lakeja kuin sydän ja munuaiset. Mikä tekee heistä erilaisia? Mikä biofysiikka muuttaa harmaata massaa,harmaasävy grandiossa teknisessä värissä ja äänirikkaus, joka jokapäiväisellä kokemuksellamme tästä maailmasta on saatu?
Viime kädessä tarvitsemme tyydyttävän tieteellisen tietoisuuden teorian, joka ennustaa, missä olosuhteissa jokin tietty fysikaalinen järjestelmä - oli se sitten neuronien tai piitransistorien monimutkainen piiri - alkaa kokea sanan todellisessa merkityksessä. Miksi näiden kokemusten laatu eroaa? Miksi kirkas sininen taivas on niin erilainen kuin huonosti viritetty viulu? Onko näillä kokemuksen eroilla funktio, ja jos on, mitä? Tällainen teoria antaa meille mahdollisuuden päättää, mitä kokemuksia tietyllä järjestelmällä on. Ennen kuin se ilmestyy, konekonetietoisuudesta puhuminen perustuu yksinomaan intuitioon, joka, kuten tieteellinen historia osoittaa, on epäluotettava opas.
Erityisen kiiva keskustelu on puhjennut kahdesta suosituimmasta tietoisuuden teoriasta. Yksi niistä on psykologin Bernard Baarsin ja neurotieteilijöiden Stanislas Dehanetin ja Jean-Pierre Shangieux'n kehittämä teoria globaalista hermosta (GNW). Teorian lähtökohtana on olettamus, että kun tiedät jostakin, aivojen monet eri osat pääsevät tietoihin. Jos toisaalta käytät tajuttomasti, tieto lokalisoituu prosessiin osallistuvaan erityiseen aistimoottorijärjestelmään. Esimerkiksi, kun kirjoitat nopeasti, teet sen automaattisesti. Kysyminen miten teet sen, etkä voi vastata: sinulla ei käytännössä ole tietoista pääsyä näihin tietoihin, ja se on keskittynyt aivopiireihin, jotka yhdistävät silmäsi sormien nopeaan liikkeeseen.
Kohti perustavanlaatuista teoriaa
GNW: n mukaan tietoisuus syntyy tietyntyyppisestä tietojenkäsittelystä - tuttu tekoälyn alkuajoista lähtien, kun erikoistuneet ohjelmat käyttivät pieniä, jaettuja tietovarastoja. Tälle "taululle" kirjoitetusta tiedosta riippumatta tuli käyttöön erilaisia apuprosesseja: työmuisti, kieli, suunnittelumoduuli ja niin edelleen. GNW: n mukaan tietoisuus syntyy, kun tällaiselle taululle kirjoitettu saapuva aistitieto lähetetään laajasti erilaisille kognitiivisille järjestelmille - jotka prosessoivat nämä tiedot keskustelua, säilyttämistä, muistamista tai toimintaa varten.
Koska tällä taululla ei ole paljon tilaa, emme ehkä tiedä paljoa tietoa samanaikaisesti. Näitä viestejä välittävän neuroniverkon uskotaan sijaitsevan etu- ja parietaaliossa. Kun harva data on lähetetty verkon kautta ja asetettu saataville maailmanlaajuisesti, tieto tulee tietoiseksi. Eli aihe on tietoinen siitä. Vaikka nykyaikaiset koneet eivät ole vielä saavuttaneet tätä kognitiivisen monimutkaisuuden tasoa, se on vain ajan kysymys ennen. GNW olettaa, että tulevaisuuden tietokoneet ovat tietoisia.
Tononin ja hänen kollegojensa, mukaan lukien minä, kehittämä integroitu informaatioteoria (IIT) on täysin erilainen lähtökohta: itse kokemus. Kaikilla kokemuksilla on tiettyjä olennaisia ominaisuuksia. Se on sisäinen, se on olemassa vain kohteelle "omistajana", se on rakenteellinen (keltainen linja-auto jarruttaa tien ylittävän koiran edessä), se on konkreettinen - se voidaan erottaa muista tietoisista kokemuksista, kuten erillinen kuva elokuvassa. Lisäksi se on yhtenäinen ja varma. Istuessasi puistonpenkillä lämpimänä, mukavana päivänä katsomassa lasten leikkiä, kokemuksen eri osia - tuuletta hiuksissa, vauvan naurun iloa - ei voida jakaa osiin menettämättä kokemuksen täydellisyyttä.
Tononi olettaa, että kaikilla monimutkaisilla ja toisiinsa kytketyillä mekanismeilla, joiden rakenne koodaa useita syy-suhteita, on nämä ominaisuudet - ja siksi sillä on jonkinlainen tietoisuuden taso. Jos mekanismista, kuten pikkuaivoista, puuttuu integraatio ja monimutkaisuus, se ei ole tietoinen mistään. IIT: n mukaan tietoisuus on luontainen syy-voima, jolla on monimutkaisia mekanismeja, kuten ihmisen aivot.
IIT ennustaa myös, että digitaalisella tietokoneella toimivien inhimillisten aivojen hienostuneet simulaatiot eivät voi olla tietoisia - vaikka ne puhuvat tavalla, jota ei voida erottaa oikeasta henkilöstä. Aivan kuten mustan aukon massiivisen painovoiman vetämisen mallintaminen ei vie vääntöaikaa tietokoneen ympärille, mielen ohjelmointi ei koskaan luo tietoista tietokonetta.
Meillä on kaksi tehtävää. Yksi niistä on käyttää entistä kehittyneempiä työkaluja, tarkkailla ja tutkia neuroneja, etsiä tietoisuutta näistä neuroneista. Se vie vuosikymmeniä, kun otetaan huomioon keskushermoston bysanttilainen monimutkaisuus. Toinen haaste on vahvistaa tai kumota kaksi hallitsevaa teoriaa. Tai luo paras näiden kahden kappaleen päälle ja selitä, kuinka puolitoista kiloa oleva elin antaa meille aistien täyteyden.
Ilja Khel