Hva er bevissthet? Ja, faktisk alt. Det er en melodi som sitter fast i hodet, sødmen i en sjokoladebar, den bankende smerte fra en tannpine, vill kjærlighet, kunnskapen om at alle følelser noen gang vil forsvinne. Opprinnelsen og naturen til disse opplevelsene, noen ganger kalt qualia, har vært et mysterium fra de eldste dagene til i dag. Mange moderne filosofer som analyserer sinnet, inkludert Daniel Dennett ved Tufts University, anser bevissthetens eksistens som en så åpenbar fornærmelse mot et meningsløst univers av materie og tomhet at de erklærer det som en illusjon. Det vil si at de enten benekter eksistensen av qualia, eller hevder at vitenskapen aldri vil forstå det.
Hvis denne uttalelsen var sann, ville vi ikke ha noe å snakke om. Alt som må forklares for Krishtof Koch, som skrev dette essayet, er grunnen til at du, jeg og alle andre er overbevist om at vi har følelser. Troen på at smerte er en illusjon vil imidlertid ikke redusere den smerten. Så det må være en annen løsning på problemet med kropp og sinn. Videre - fra første person.
De fleste forskere tar bevissthet for gitt og streber etter å forstå dens forbindelse med den objektive verdenen som er beskrevet av vitenskapen. For mer enn et kvart århundre siden bestemte Francis Crick og jeg å legge de filosofiske diskusjonene om bevissthet til side som har tiltrukket seg forskere siden Aristoteles og se etter fysiske utskrifter av den. Hva skjer med den begeistrede delen av hjernestoffet som gir opphav til bevissthet? Når vi har forstått dette, vil vi komme nærmere løsningen på et mer grunnleggende problem.
Vi leter spesielt etter nevrale bevissthetskorreleringer (NCC, NCC), definert som minimale nevrale mekanismer som vil være tilstrekkelige for enhver spesiell bevisst opplevelse. Hva må skje i hjernen din for at du for eksempel får en tannpine? Må noen nerveceller vibrere med en viss magisk frekvens? Må jeg aktivere noen spesielle "bevissthetsnevroner"? Hvilke områder av hjernen skal disse cellene være i?
Nevrale korrelater av bevissthet
Når du bestemmer NCC, er det viktig å forstå hvor minimum er. Hjernen som helhet kan betraktes som en NCC: den genererer opplevelser dag etter dag, uten stopp. Men bevissthetens plassering kan i tillegg være inngjerdet. Ta for eksempel ryggmargen - en lang, fleksibel "slange" av nevroner som er proppet inn i beinet, med en milliard nerveceller. Hvis ryggmargen er fullstendig skadet under en skade i nakkeområdet, blir personen lam i bena, armene og bagasjerommet, han vil ikke kunne kontrollere tarmene og blæren, og han vil miste sansen for kroppen. Men slike lammede mennesker fortsetter å glede seg over livet i all sin mangfoldighet - de ser, hører, lukter, opplever og husker alt slik det var før den triste hendelsen. De kan bare ikke gå, og de defecerer frivillig.
Eller tenk på lillehjernen, den "lille hjernen" bak hjernen. Det er en av de eldste hjernekretsene fra et evolusjonsperspektiv, som er involvert i å kontrollere bevegelses-, holdnings-, gang- og komplekse bevegelsessekvenser. Å spille piano, å skrive, isdans eller fjellklatring er alle bestemt av arbeidet med lillehjernen. Den inneholder fantastiske nevroner - Purkinje-celler, som har antenner og som sprer seg som sjøkoraller og har kompleks elektrisk dynamikk. Den har også flest nevroner, i størrelsesorden 69 milliarder, fire ganger så mange som resten av hjernen satt sammen.
Salgsfremmende video:
Hva skjer med bevisstheten hvis lillehjernen er delvis skadet som et resultat av et hjerneslag eller under en kirurgskniv? Glem det. Pasienter med en skadet lillehjernen klager over noen mangler, spiller ikke piano eller skriver også, men mister aldri noe aspekt ved bevisstheten. De hører, ser og føler seg gode, beholder selvtilliten sin, husker hendelser fra tidligere og fortsetter å projisere seg inn i fremtiden. Selv å være født uten en lille hjerne har ikke sterk innflytelse på den bevisste opplevelsen av individet.
Det viser seg at det enorme cerebellare apparatet ikke har noe med subjektiv erfaring å gjøre. Hvorfor? Viktige ledetråder finner du i kretsen hans, som er ekstremt homogen og parallell (omtrent som batterier kan kobles parallelt). Lillehjernen fungerer ganske greit: det ene settet med nevroner påvirker det neste, og at det går stafettpinnen videre til det tredje. Det er ingen kompliserte tilbakemeldingssløyfer som gjenspeiles i den elektriske aktiviteten som går. (Gitt tiden det tar for bevisst oppfatning å utvikle seg, tror de fleste teoretikere at det bør inkludere tilbakemeldingssløyfer i hjernens kavernøse kretsløp.) I tillegg er lillehjernen funksjonelt delt inn i hundrevis eller flere uavhengige beregningsmoduler. Hver av dem fungerer parallelt, med separate, ikke-overlappende innganger og utganger,kontrollere bevegelsene til forskjellige motoriske eller kognitive systemer. De samhandler svakt - og bevissthet krever tvert imot gjensidig involvering av mange systemer.
En viktig leksjon vi har lært fra vår undersøkelse av ryggmargen og lillehjernen, er at bevissthetsgenen ikke vises når noe nervevev stimuleres. Trenger mer. Denne tilleggsfaktoren finnes i gråstoffet som utgjør den berømte hjernebarken, dens ytre overflate. Det er et laminert ark med sammensatt, sammenkoblet nervevev, størrelsen og bredden på en 14-tommers pizza. To slike ark, brettet mange ganger, sammen med hundrevis av millioner ledninger - hvit materie - er tett hamret inn i skallen. Alt tyder på at neokortisk vev gir opphav til følelser.
Du kan begrense plasseringen av bevisstheten ytterligere. Ta for eksempel eksperimenter der forskjellige stimuli blir brukt på høyre og venstre øyne. La oss si at venstre øye ser på Donald Trump og høyre høyre øye ser på Hillary Clinton. Man kan forestille seg at en person ville se en superposisjon av Trump og Clinton. I virkeligheten vil du se Trump i noen sekunder, hvoretter han forsvinner og Clinton dukker opp. Da vil hun forsvinne og Trump vil komme tilbake. To bilder vil erstatte hverandre i det uendelige på grunn av binokulær rivalisering - en krig mellom øynene for forrang. Siden hjernen får dobbeltinnspill, kan den ikke velge mellom Trump og Clinton.
Hvis du samtidig ligger i en magnetisk skanner som registrerer hjerneaktivitet, vil eksperimentere finne at et bredt spekter av cortex-regioner - den bakre parietal cortex - vil spille en viktig rolle i å spore det vi ser. Merkverdig nok signaliserer ikke den primære visuelle cortex, som mottar og sender informasjonen den mottar fra øynene, hva motivet ser. Den samme arbeidsdelingen gjelder for lyd og berøring: den primære auditive og primære somatosensoriske cortex påvirker ikke direkte innholdet i auditiv eller somatosensory erfaring. I stedet inkluderer prosessen det neste stadiet - i den aktive sonen i den bakre parietal cortex - som gir opphav til bevisst oppfatning.
Mer lys vil bli kastet av to kliniske årsakskilder: elektrisk stimulering av kortikalt vev og undersøkelse av pasienter etter at spesifikke områder har gått tapt ved skade eller sykdom. Før du for eksempel fjerner en hjernesvulst eller et lokus med epileptiske anfall, kartlegger nevrokirurger funksjonene til nærliggende cortexvev ved å stimulere det direkte med elektroder. Å stimulere den bakre varme sonen kan indusere en flyt av forskjellige sensasjoner og følelser. Dette kan være lysglimt, geometriske former, grimaser, auditive eller visuelle hallusinasjoner, en følelse av deja vu, et ønske om å bevege en viss lem, etc. Å stimulere fremre cortex er en helt annen sak: stort sett skaper det ingen direkte opplevelse.
Den andre informasjonskilden er pasienter av nevrologer fra første halvdel av 1900-tallet. Noen ganger måtte kirurger kutte ut et stort belte av den prefrontale cortex for å fjerne svulster eller for å lindre epileptiske anfall. Det er bemerkelsesverdig hvor uvanlige disse pasientene er. Tapet av en del av frontalben hadde noen skadelige konsekvenser: Pasienter utviklet en motvilje mot å beholde uakseptable følelser eller handlinger, motoriske mangler og ukontrollerte repetisjoner av handlinger eller ord. Etter operasjonen følte de seg imidlertid bedre og fortsatte å leve uten tegn til tap eller forverring av bevisst erfaring. Motsatt kan det å fjerne selv små områder i bakre cortex, hvor varme soner var lokalisert, føre til en hel klasse med bevissthetsproblemer: Pasienter kunne ikke gjenkjenne ansikter, gjenkjenne bevegelser, farger eller navigere i rommet.
Dermed skulle man tro at utseendet, lydene og andre opplevelser av livet som vi opplever er født i områder av bakre cortex. Så langt vi kan fortelle, vises nesten alle bevisste opplevelser der. Hva er den grunnleggende forskjellen mellom disse bakre regionene og det meste av den prefrontale cortex, som ikke direkte påvirker subjektivt innhold? Vi vet ikke. En nylig oppdagelse indikerer imidlertid at nevrovitenskapsmenn kan være nær en ledetråd.
Bevissthetsteller
Medisin trenger et apparat som pålitelig kan oppdage tilstedeværelse eller fravær av bevissthet hos mennesker med funksjonshemninger eller funksjonsnedsettelser. Under operasjonen blir for eksempel pasientene nedsenket i narkose for å forbli ubevegelige og med stabilt blodtrykk - dette gjør at de kan føle seg smertefrie og ikke skaffe seg traumatiske minner. Dessverre oppnås ikke alltid dette målet: hvert år forblir hundrevis av pasienter på en eller annen måte bevisst under narkose.
En annen kategori pasienter som har alvorlig traumatisk hjerneskade på grunn av en ulykke, infeksjon eller alvorlig forgiftning, kan leve i flere år uten å kunne snakke eller svare på muntlige forespørsler. Se for deg en astronaut som flyter i verdensrommet og lytter til kontrollsenteret og prøver å kontakte ham. Hans skadede mikrofon overfører ikke stemmen hans, og han virker fullstendig avskåret fra verden. På samme måte opplever pasienter med hjerneskade som forhindrer dem i å kommunisere med verden en ekstrem form for ensom innesperring.
På begynnelsen av 2000-tallet oppfant Giulio Tononi fra University of Wisconsin-Madison og Marcello Massimini fra University of Milan i Italia zip-zap-teknikken for å avgjøre om en person er bevisst eller ikke. Forskere legger en spole av ledninger på skallen og "skyter" den - de sender en kraftig puls magnetisk energi inn i skallen, og induserer kort tid en elektrisk strøm i nevronene. Denne interferensen, på sin side, begeistrer og hemmer partnercellene til nevroner i de tilkoblede områdene, og sveiper gjennom hjernen i en bølge til den dør ut. Et nettverk av EEG-sensorer som ligger utenfor skallen, leser disse elektriske signalene. Når de utspiller seg over tid, legger disse sporene, som hver tilsvarer et bestemt sted i hjernen under skallen, opp til et bilde.
Dette bildet viser ingen mønstre, men det er heller ikke helt tilfeldig. Det lar deg bestemme hvordan hjernen er fri for bevissthet, ved rytmer. Forskere kvantifiserer disse dataene ved å komprimere dem til et arkiv med den vanlige.zip-algoritmen, og få kompleksiteten i hjernesvaret. Frivillige som våknet hadde en "indekseringsvanskelighetsindeks" mellom 0,31 og 0,7, som falt under 0,31 med dyp søvn eller anestesi. Massimini og Tononi testet metoden sin på 48 pasienter som hadde hjerneskade, men som var lydhøre og våkne, og fant ut at metoden i hvert tilfelle kan bestemme tilstedeværelsen av bevissthet hos en person.
Gruppen benyttet deretter metoden til 81 pasienter som var minimalt bevisste eller i vegetativ tilstand. I den første gruppen, som viste noen tegn på ikke-reflekterende atferd, identifiserte metoden nøyaktig 36 personer av 38 bevisste. Han identifiserte feilaktig to pasienter som bevisstløs. Av de 43 vegetative pasientene som ikke responderte på noen måte, var 34 merket bevisstløs, men 9 var bevisste. Hjernen deres reagerte på samme måte som hjernen til de som var bevisste, noe som betyr at de var bevisste, men kunne ikke kommunisere dette til sine kjære.
Nåværende forskning er rettet mot å standardisere og forbedre zip-zap-metoden for nevrologiske pasienter og utvide den til psykiatriske og pediatriske pasienter. Før eller siden vil forskere oppdage et spesifikt sett av nevrale mekanismer som genererer en slags bevisst opplevelse. Selv om disse funnene vil ha viktige kliniske implikasjoner og hjelpe familier og venner, klarer de ikke å svare på grunnleggende spørsmål: Hvorfor er disse nevronene og ikke de? Hvorfor på denne frekvensen, og ikke på det? Mysteriet som begeistrer alle er hvordan og hvorfor noen organiserte deler av aktivt stoff genererer bevisste sensasjoner. Tross alt adlyder hjernen, som alle andre organer, de samme fysikklovene som hjertet og nyrene. Hva gjør dem annerledes? Hva biofysikk transformerer den grå massen,en grå sak i den storslåtte teknikken og lydens rikdom som vår daglige opplevelse med denne verden er utstyrt med?
Til syvende og sist trenger vi en tilfredsstillende vitenskapelig teori om bevissthet som spår under hvilke forhold et gitt fysisk system - det være seg en kompleks krets av nevroner eller silisiumtransistorer - begynner å oppleve i ordets sanneste forstand. Hvorfor vil kvaliteten på disse opplevelsene avvike? Hvorfor er den klare blå himmelen så forskjellig fra skrei fra en dårlig innstilt fiolin? Er det en funksjon for disse forskjellene i erfaring, og i så fall, hva? En slik teori vil tillate oss å bestemme hvilke erfaringer et bestemt system vil ha. Før det vises, vil enhver snakk om maskinbevissthet kun være basert på vår intuisjon, som, som vitenskapelig historie viser, er en upålitelig guide.
En spesielt heftig debatt har utbrudd over de to mest populære teoriene om bevissthet. En av dem er teorien om global nevralt rom (GNW), utviklet av psykolog Bernard Baars og nevrovitenskapsmenn Stanislas Dehanet og Jean-Pierre Shangieux. Teorien starter med postulatet om at når du blir klar over noe, får mange forskjellige deler av hjernen din informasjonen. Hvis du derimot oppfører deg ubevisst, er informasjonen lokalisert i det spesifikke sansemotoriske systemet som er involvert i prosessen. Når du for eksempel skriver raskt, gjør du det automatisk. Spør deg hvordan du gjør det, og du kan ikke svare: du har praktisk talt ingen bevisst tilgang til denne informasjonen, og den er konsentrert i hjernekretsene som kobler øynene til den raske bevegelsen av fingrene.
Mot grunnleggende teori
I følge GNW oppstår bevissthet fra en viss type informasjonsbehandling - kjent fra de tidlige dagene av kunstig intelligens, da spesialiserte programmer fikk tilgang til små, delte lagringsplasser med informasjon. Uansett data som er skrevet på dette "tavlen", ble forskjellige hjelpeprosesser tilgjengelige: arbeidsminne, språk, planleggingsmodul og så videre. I følge GNW oppstår bevissthet når innkommende sensorisk informasjon skrevet på et slikt brett bredt sendes til forskjellige kognitive systemer - som behandler disse dataene for samtale, bevaring, tilbakekalling eller handling.
Siden det ikke er mye plass på dette brettet, er vi kanskje ikke klar over mye informasjon på samme tid. Nettverket av nevroner som overfører disse meldingene antas å være lokalisert i frontal- og parietallober. Når de sparsomme dataene er sendt over nettverket og gjort tilgjengelig globalt, blir informasjonen bevisst. Det vil si at motivet er klar over det. Selv om moderne maskiner ennå ikke har nådd dette nivået av kognitiv kompleksitet, er det bare et spørsmål om tid før. GNW antar at fremtidens datamaskiner vil være bevisste.
Integrert informasjonsteori (IIT), utviklet av Tononi og hans kolleger, inkludert meg, har et helt annet utgangspunkt: selve opplevelsen. Enhver erfaring har visse viktige egenskaper. Det er internt, det eksisterer bare for motivet som "eier", det er strukturert (en gul buss bremser foran en hund som krysser veien), den er konkret - den kan skilles fra andre bevisste opplevelser, som et eget skudd i en film. Dessuten er det enhetlig og bestemt. Når du sitter på en parkbenk på en varm og fin dag, ser på barna leker, kan ikke de forskjellige delene av opplevelsen - brisen i håret, gleden over latteren til babyen din - deles inn i deler uten å miste opplevelsen.
Tononi postulerer at enhver kompleks og sammenkoblet mekanisme, hvis struktur koder for flere årsakssammenhenger, vil ha disse egenskapene - og derfor vil ha et visst nivå av bevissthet. Hvis denne mekanismen, i likhet med lillehjernen, mangler integrasjon og kompleksitet, er den ikke klar over noe. I følge IIT er bevissthet en iboende årsakskraft besatt av komplekse mekanismer som den menneskelige hjernen.
IIT spår også at sofistikerte simuleringer av en menneskelig hjerne som kjører på en digital datamaskin ikke kan være bevisste - selv om det snakker på en måte som ikke kan skilles fra en ekte person. Akkurat som modellering av det massive tyngdekraften i et svart hull ikke vil fordre mellomrom rundt en datamaskin, vil tankeprogrammering aldri skape en bevisst datamaskin.
Vi blir møtt med to oppgaver. En av dem er å bruke mer og mer avanserte verktøy, for å observere og undersøke nevroner, for å se etter bevissthet i disse nevronene. Det vil ta flere tiår, gitt den bysantinske kompleksiteten i sentralnervesystemet. En annen utfordring er å bekrefte eller motbevise de to dominerende teoriene. Eller lag den beste på fragmentene av disse to og forklar hvordan et halvannen kilo orgel gir oss fylden av sensasjoner.
Ilya Khel
