Største mysterier: hva er bevissthet?

Hva er bevissthet? Ja, faktisk, alt. Denne melodien sitter fast i hodet mitt, sødme av sjokolade, bankende smerte fra en tannpine, wild-kjærlighet, vel vitende om at alle følelser noensinne visne. Opphavet til og innholdet i disse erfaringer, noen ganger kalt qualia, har vært et mysterium fra de tidligste dagene av antikken til vår tid. Mange moderne filosofer, analysere etterretning, inkludert Daniel Dennett av tufts University, tror på eksistensen av bevissthet er så avskyelig fornærmelse mot det meningsløse universet av saken og gjøre som å erklære det en illusjon. Det vil si at de enten benekte eksistensen av qualia, eller hevde at vitenskapen kan aldri forstå.

Hvis dette utsagnet var sant, vi hadde ingenting å si. Alt som er nødvendig ville være å forklare Christopher Koch, som skrev dette essayet, dette er grunnen til at du, jeg og alle andre som tror fullt og fast at den følelsen er der fortsatt. Men troen på at smerte er en illusjon, at smerten ikke vil forsvinne. Så, det må være en annen løsning på problemet med kropp og sinn. Heretter i første person.

De Fleste forskere tar bevissthet som en gitt og søke å forstå dens forhold til den objektive verden som er beskrevet av vitenskapen. Mer enn en fjerdedel av et århundre siden, Francis Crick og jeg bestemte meg for å utsette en filosofisk diskusjon om temaet bevissthet som har tiltrukket seg forskere siden den tid av Aristoteles, og for å se etter fysiske eksemplarer. Hva skjer med den glade delen av substansen i hjernen, som produserer bevissthet? Når vi forstår dette, kan vi tilnærming til løsning av mer fundamentale problemer.

Vi er på jakt etter, i særdeleshet, nevrale korrelater av bevissthet (NCC, NCC), som er definert som det minimale nevrale mekanismer, som vil være tilstrekkelig for en spesifikk bevisst opplevelse. Hva må skje i hjernen din at du har hatt tannverk, for eksempel? Gjøre noen nerveceller til å vibrere på en viss magisk frekvens? Trenger jeg å aktivere noen spesielle "nevroner av bevissthet"? I hvilke områder av hjernen må være de cellene?

Nevrale korrelater av bevissthet

Når du definerer nqs, det er viktig å forstå hvor lav. Hjernen som helhet kan betraktes som NKS: den genererer opplevelse av dag-til-dag, non-stop. Men setet av bevissthet kan i tillegg være inngjerdet. Ta, for eksempel, ryggmargen er lang og fleksibel "slange" med nevroner kjørt seg fast i benet, med et milliarder nerveceller. Hvis ryggmargen er helt ødelagt i løpet av skaden i nakken, de blir lammet i beina, armene og overkroppen, han kan ikke kontrollere tarmene og blæren og mister følelsen i kroppen. Men slike lammet fortsette å nyte livet i all sin mangfold – de se, høre, lukte, erfaring og husker alt som det var før den uheldige hendelsen. Bare jeg kan ikke gå, vel, vilkårlig defecate.

Eller vurdere cerebellum, "liten hjerne" under bakre del av hjernen. Dette er en av de gamle kretser i hjernen fra synspunkt av evolusjon, er involvert i kontroll av bevegelse, holdning, gange og komplekse sekvenser av bevegelser. Å spille piano, skrive ut, is dans og klatring – for alle med denne aktiviteten er bestemt av arbeidet i lillehjernen. Det er store nevroner – Purkinje celler, som har antenner, og som spredte seg som et sea coral, og har komplekse elektriske egenskaper. Også det mest nevroner, ca 69 milliarder kroner, fire ganger mer enn i andre deler av hjernen som er satt sammen.

Hva skjer med tankene om hjernen er delvis skadet som følge av slag eller under kirurgens kniv? Ingenting. Pasienter med en skadet cerebellum klage om noen av underskudd, ikke så god til å spille piano eller å skrive på tastaturet, men aldri miste noen aspekter av bevisstheten. De hører, ser og føles bra, opprettholde selvtillit, huske hendelser fra fortiden og fortsette å projisere deg selv inn i fremtiden. Selv uten fødselen av lillehjernen har en sterk innflytelse på den bevisste opplevelsen av den enkelte.

Viser Seg, en stor lillehjernen kameraet er irrelevant i forhold til den subjektive opplevelse. Hvorfor? Viktig informasjon kan bli funnet i hans diagram, som er svært jevne og parallelle (på samme måte som batterier kan være koblet i parallell). Cerebellum fungerer er enkel: ett sett av nevroner påvirker den neste, og han går stafettpinnen til den tredje. Det er ingen kompliserte feedback-looper som påvirker passerer elektriske aktivitet. (Tatt i betraktning den tiden som kreves for utvikling av bevisste oppfatning, de fleste teoretikere mener at dette bør inkludere tilbakekoblingsmekanismer i cavernous ordninger av hjernen). I tillegg, cerebellum er funksjonelt delt inn i hundre eller flere uavhengige computational moduler. Hver av dem arbeider parallelt, med en egen, ikke-overlappende innganger og utganger, kontrollere bevegelsen av ulike motoriske eller kognitive systemer. De svakt samhandle – og bevissthet, tvert imot, krever gjensidig involvering av mange systemer.

En viktig lærdom som vi har lært av å studere ryggmargen og cerebellum, er at Ånden av bevissthet vises når opphisset av noe nervøs vev. Trenger mer. Dette ytterligere faktor er funnet i grå materie som utgjør den berømte cortex, den ytre overflaten. Dette laminert ark er en kompleks, sammenhengende nevrale vev, størrelse og bredde med en 14-tommers pizza. To slike ark,mange ganger er brettet, sammen med sine hundrevis av millioner av tråder – en hvit substans er tett Pakket inn i skallen. Alle tegn tyder på at neocortically stoff produserer følelser.

Det er Mulig å ytterligere smale setet av bevissthet. Ta, for eksempel, eksperimenter der høyre og venstre øyne påvirket av ulike stimuli. La oss anta at venstre øye ser på Donald trump og høyre for Hillary Clinton. Man skulle forestille seg at folk vil se er en superposisjon av trump og Clinton. I virkeligheten, vil du se trump et par sekunder, deretter forsvinner og vises Clinton. Så vil det forsvinne og komme tilbake en trumf. To bilder vil erstatte hverandre i det uendelige på grunn av kikkert rivalisering – krigen mellom øynene for mesterskapet. Som hjernen mottar en dual input, han kan ikke velge mellom trump og Clinton.

Hvis, på samme tid, du vil ligge i et magnetisk scanner som registrerer hjernens aktivitet, forskere vil finne at et bredt spekter av områder i cortex – posterior parietal cortex – ville spille en betydelig rolle i overvåkingen av hva vi ser. Bemerkelsesverdig, det primære visuelle cortex, som mottar og overfører informasjon mottatt fra øynene, og ikke signal som ser på emnet. Den samme arbeidsdeling er sant av lyd og berøring: den primære auditive og primære somatosensory cortex ikke direkte påvirke innholdet av auditiv eller somatosensory erfaring. I stedet prosessen omfatter en neste fase i den aktive delen av posterior parietal cortex som gir opphav til bevisste oppfattelsen.

Mer lys skur to kliniske kilde til årsakssammenheng: elektrisk stimulering av vevet i cortex og studere pasienter etter tapet av bestemte områder i prosessen av skade eller sykdom. For eksempel, før du fjerner en svulst i hjernen eller locus av epileptiske anfall, nevrokirurger Carteret funksjon av nærliggende vev av cortex, direkte stimulerende elektrodene. Stimulering av baksiden av den varme sonen kan føre til at strømmen av opplevelser og følelser. Det kan være blinker av lys, geometriske former, ansikter, auditive eller visuelle hallusinasjoner, en følelse av deja vu, trangen til å flytte en bestemt lemmer, osv. Stimulering av den fremre delen av cortex, er en annen sak: av og store, er det ikke medfører noen direkte erfaringer.

Den Andre kilden til informasjon til pasienter, nevrologer fra første halvdel av det 20. århundre. Noen ganger kirurger måtte kutte ut et stort belte av prefrontal cortex for fjerning av svulster, eller for å lette epileptiske anfall. Det er bemerkelsesverdig hvor uvanlig disse pasientene. Tap av en del av hans frontallappen hadde noen bivirkninger: pasienter utviklet en motvilje mot å holde uakseptable følelser eller handlinger, mangel på motilitet, ukontrollert gjentakelse av handlinger eller ord. Imidlertid, etter operasjonen, fikk de bedre og de fortsatte å leve uten noen tegn til tap eller forringelse av bevisst opplevelse. I motsatt fall, fjerning av selv små områder av ryggen cortex, der den varme soner, kan føre til en hel klasse av problemer med bevissthet: pasienter ikke kunne gjenkjenne ansikter, oppdager bevegelse, farger, eller for å navigere i verdensrommet.

Dermed kan man kanskje tenke at synspunkter, lyder og andre sanseinntrykk av livet som vi opplever, er født i områder av ryggen cortex. Så langt vi kan si, nesten alle bevisste opplevelser som vises her. Hva er den grunnleggende forskjellen mellom tilbake regioner og for det meste prefrontal cortex, som ikke har direkte innvirkning subjektive innhold? Vi vet ikke. Men en fersk funn indikerer at neurobiologists kan være nær.

Counter bevissthet

Apotek trenger en enhet som kan sikkert identifisere tilstedeværelse eller fravær av bevissthet hos mennesker ute eller brudd. Under operasjonen, for eksempel pasienter som er nedsenket i anestesi for å være stille og stabilt blodtrykk – dette tillater dem å ikke føle smerte og ikke for å få traumatiske minner. Dessverre, dette målet er mulig å oppnå, ikke alltid: hvert år hundrevis av pasienter liksom være bevisst under anestesi.

En Annen kategori av pasienter som har alvorlig traumatisk hjerneskade på grunn av en ulykke, infeksjon eller alvorlig forgiftning, kan leve i mange år, ute av stand til å snakke eller svare på muntlige henvendelser. Tenk deg en astronaut som flyter i verdensrommet som lytter til control center, prøver å kontakte ham. Det skadet mikrofonen ikke overføre tale, og han virker til å være helt løsrevet fra verden. På samme måte, pasienter med en skadet hjernen, ikke tillater dem å kommunisere med verden, føler ekstreme form av isolat.

I begynnelsen av 2000-tallet, Giulio Tononi fra University of Wisconsin-Madison og Marcello Massimini fra Universitetet i Milano i Italia oppfunnet teknikken av zip-zap, er utformet for å finne ut om bevisst eller ikke. Forskere sette spolen ledninger på skallen og "sweep" hennes – sender i skallen med en kraftig puls av magnetisk energi, kort fremkalle en elektrisk strøm i nevroner. Dette interferens, i sin tur, stimulerer og hemmer partner celler av nevroner i de Forente regioner, bølgen feier gjennom hjernen, men vil ikke falme. Nettverk EEG-sensorer plassert på utsiden av skallen, leser disse elektriske signalene. Razvernulas med tid, disse sporene, som hver korresponderer til et bestemt sted i hjernen under skallen, er lagt til bildet.

Dette bildet er ikkeviser ingen mønstre, men er ikke helt tilfeldig. Det gjør det mulig for deg å bestemme hvordan hjernen-gratis bevissthet, rytmer. Forskere kvantitativt vurdere disse dataene, komprimere dem til arkivet i normal algoritme .zip og få kompleksiteten av reaksjon i hjernen. De frivillige som våknet opp var "index perturbational kompleksitet" mellom 0.31 0.7, som falt under nivået av 0.31 i en dyp søvn eller anestesi. Massimini og Tononi testet metoden hans på 48 pasienter som var hjernen er skadet, men som var lydhør og våken, og fant at i hvert fall den metoden gjør det mulig å fastslå tilstedeværelse av bevissthet hos mennesker.

Gruppen som Deretter kan brukes metoden til 81 pasient som var minimalt bevisst eller var i en vegetativ tilstand. I den første gruppen, som viste noen tegn på ikke-refleksiv atferd, metode nøyaktig identifisert 36 personer i hodet av den 38. To av pasientene han feilaktig identifisert bevisstløs. Av 43 pasienter i en vedvarende vegetativ tilstand som ikke svarer, 34 ble merket som ubevisste, men 9 – bevisst. Hjernen reagerte på samme måte som hjernen til de som var bevisst, og så de var våken, men kan ikke varsle pårørende.

Aktuell forskning tar sikte på å standardisere og forbedre metoden for "zip-zap" for nevrologiske pasienter og formidle den til pasienter, psykiatere og barneleger. Før eller senere forskere vil finne et bestemt sett av nevrale mekanismer som gir opphav til noen bevisste opplevelser. Selv om disse funnene vil ha viktige kliniske implikasjoner og vil hjelpe familier og venner, vil de ikke være i stand til å svare på grunnleggende spørsmål: hvorfor disse nervecellene, og ikke de? Hvorfor denne frekvensen, og ikke på andre? Spennende alle mysteriet er hvordan og hvorfor noen organisert biter av aktive stoffer som kan gi opphav til bevisste opplevelser. I slutten, hjernen som alle andre organ, er underlagt de samme lovene som hjerte og nyrer. Hva er det som gjør dem annerledes? Hva gjør Biofysikk grå masse grå materie i Grand Technicolor, og den rikdom av lyd som legger vår hverdag med verden?

Til slutt, vi trenger en tilfredsstillende vitenskapelig teori om bevissthet, som gjette under hvilke vilkår ethvert fysisk system, enten kompleks krets av nevroner eller transistorer av silisium – er i ferd med å oppleve i den sanneste forstand av ordet. Hvorfor er kvaliteten på disse erfaringene vil være annerledes? Hvorfor klar, blå himmel så forskjellige fra hvin dårlig stilt fiolin? Er det en funksjon av disse forskjellene i erfaringer, og hvis så, hva? En slik teori vil tillate oss å fastslå hvilke erfaringer vil ha egne systemer. Før noen snakke om maskinen bevissthet vil være basert utelukkende på vår intuisjon, som viser vitenskapens historie, en upålitelig guide.

En Spesielt hissig debatt brøt ut rundt de to mest populære teorier om bevissthet. En av dem er teorien om global neuronal plass (GNW), utviklet av psykolog Bernard Baars og Stanislas nevrologer Deane og Jean-Pierre Endre. Teorien begynner med postulere at når du forstår denne informasjonen har tilgang til mange forskjellige deler av hjernen. Hvis, på den annen side, handler du instinktivt informasjonen er lokalisert i bestemte sensorisk-motoriske system som er involvert i prosessen. For eksempel, når du skriver fort du gjør det automatisk. Å spørre deg hvordan du gjør det, og du vil ikke være i stand til å svare på du har praktisk talt ingen bevisst tilgang til denne informasjonen, og det er konsentrert i de kretser i hjernen som kobler dine øyne med en rask sveip med fingrene.

I retning av en grunnleggende teori

Ifølge for å GNW, bevissthet oppstår som følge av en bestemt type informasjon behandling – kjent fra de første dagene av kunstig intelligens når spesialiserte programmer fikk tilgang til en liten, felles depot av informasjon. Uavhengig av dataene som er skrevet til denne "Styret" ble gjort tilgjengelig for ulike datterselskap prosesser: arbeider hukommelse, språk, planlegging modul og så videre. For GNW, bevissthet oppstår når innkommende sensorisk informasjon registrert på dette forumet, mye kringkastet i forskjellige kognitive systemer som behandler denne informasjonen for samtale, bevaring, minner eller gjennomføre handlingen.

Siden dette forumet er ikke så mye plass, kan vi samtidig skjønner ikke mye informasjon. Et nettverk av nerveceller som sender disse meldingene er antatt å være plassert i frontal og parietal lobes. Etter sparsomme data kringkasting nettverk og bli tilgjengelig globalt, informasjonen blir bevisst. Det er subjektet som er klar over det. Selv om moderne maskiner har ennå ikke nådd det nivået av kognitiv kompleksitet, det er bare et spørsmål om tid. GNW innebærer at den fremtidige datamaskiner vil være bevisst.

Teorien om integrert informasjon (IIT), utviklet Tononi og hans kolleger, inkludert meg, har et helt annet utgangspunkt: opplevelse i seg selv. Hver erfaring har visse iboende egenskaper. Det er interne, det eksisterer bare for emnet for både de "eier", det er strukturert (gul buss bremser ned før du kjører over veien en hund), han er bestemt – det kan skilles fra andre bevisst opplevelse, som en egen ramme i filmen. I tillegg, det er en og sikkert. Når du sitter på en benk i Parken i den varme, vendag, ser på barna leker, de ulike delene av denne opplevelse – lek, sang i håret mitt, gleden av latter av din baby – du kan ikke dele inn deler uten å miste helheten av denne erfaring.

Tononi postulerer at alle komplekse og innbyrdes forbundet mekanisme, som har strukturen blir flere kausalitet, vil ha disse egenskapene, og vil derfor ha en viss grad av bevissthet. Hvis du som cerebellum, denne mekanismen mangler integrering og forståelighet, han var ikke klar over det. I henhold til IIT, bevissthet er en intern kausal kraft, som har komplekse mekanismer som den menneskelige hjernen.

IIT også spår at kompleks modellering av den menneskelige hjerne, som opererer på en digital datamaskin kan være bevisst, selv om det er snakk slik at det ikke kan skilles fra en virkelig person. Akkurat som simulering av massiv gravitasjonsfelt attraksjonen av et svart hull vil deformere tiden i verdensrommet, rundt datamaskinen, programmering av sinnet vil aldri skape en bevisst datamaskinen.

Vi har foran oss to utfordringer. En av dem er å bruke stadig mer sofistikerte verktøy for å observere og undersøke nevroner, å se for bevissthet i disse nevroner. I flere tiår framover, gitt den Bysantinske kompleksiteten i det Sentrale nervesystemet. En annen oppgave er å bekrefte eller avkrefte at de to dominerende teorier. Eller å bygge den beste fragmenter av disse to, og forklare hvordan polutorametrovy kroppen gir oss full erfaring.