نحو نظرية أساسية للوعي

كان أصل وطبيعة التجارب الواعية - التي تسمى أحيانًا الكلمة اللاتينية qualia - لغزًا لنا منذ العصور القديمة وحتى وقت قريب. يرى العديد من فلاسفة الوعي ، بمن فيهم الفلاسفة الحديثون ، أن وجود الوعي هو تناقض غير مقبول مع حقيقة أن هناك عالمًا من المادة والفراغ يصرّحان أنه وهم. بعبارة أخرى ، إنهم إما ينكرون وجود مؤهلات من حيث المبدأ ، أو يزعمون أنه لا يمكن دراستهم بطريقة مجدية باستخدام العلم.

إذا كان هذا الحكم صحيحًا ، فستكون هذه المقالة قصيرة جدًا. وتحت خفض لن يكون هناك شيء. ولكن هناك شيء هناك ...



إذا كان الوعي لا يمكن فهمه باستخدام أدوات العلوم ، فسيكون من الضروري فقط توضيح سبب ثقتك أنت وأنا وجميع الأشخاص الآخرين تقريبًا في أن لدينا مشاعر بشكل عام. ومع ذلك ، تسبب لي الأسنان السيئة للتدفق. إن الحجة المعقدة لإقناعي بأن ألمي وهمية ، لن تنقذني قليلاً من هذه العذاب. لا أتعاطف مع مثل هذا التفسير المسدود للعلاقة بين الروح والجسد ، لذلك ربما سأستمر.

الوعي هو كل ما تشعر به (استنادًا إلى معلومات من الأعضاء الحسية الحسية) ، ثم تواجهك (بسبب الإدراك والفهم).

لحن عالق في رأسي ، وطعم حلوى الشوكولاته ، وجع الأسنان الممل ، وحب الطفل ، والتفكير التجريدي ، وفهم أنه في يوم من الأيام ستنتهي جميع الأحاسيس.

يقترب العلماء تدريجياً من حل اللغز الذي أثار قلق الفلاسفة لفترة طويلة. ومن المتوقع أن يتوج هذا البحث العلمي - نظرية عمل منظمة للوعي. المثال الأكثر وضوحا لتطبيق هذه النظرية هو الذكاء الاصطناعي الكامل (هذا لا يستبعد إمكانية ظهور الذكاء الاصطناعي دون نظرية الوعي ، ولكن على أساس الأساليب التجريبية الموجودة في تطوير الذكاء الاصطناعى)

يأخذ معظم العلماء الوعي كأمر مفروغ منه ويسعون لفهم صلته بالعالم الموضوعي الذي يصفه العلم. قبل ربع قرن من الزمان ، قرر فرانسيس كريك وغيره من علماء الأعصاب الإدراكيين أن يضعوا جانباً المناقشات الفلسفية حول الوعي (والتي كانت تقلق العلماء منذ زمن أرسطو على الأقل) وبدلاً من ذلك انطلقت بحثًا عن آثارها المادية.

ما هو بالضبط في الجزء المثير للغاية من مادة الدماغ يؤدي إلى الوعي؟ بعد أن تعلموا ذلك ، يمكن للعلماء أن يأملوا في الاقتراب من حل مشكلة أكثر جوهرية.
على وجه الخصوص ، يبحث علماء الأعصاب عن الارتباطات العصبية للوعي (NQF) - وهي أصغر الآليات العصبية التي تكفي بشكل جماعي لأي تجربة واعية معينة في الأحاسيس.

ما الذي يجب أن يحدث في المخ لتتمكن من تجربة وجع الأسنان ، على سبيل المثال؟ هل يجب أن تهتز بعض الخلايا العصبية بنوع من التردد السحري؟ هل أحتاج إلى تنشيط بعض "الخلايا العصبية للوعي" الخاصة؟ في أي مناطق الدماغ يمكن أن توجد مثل هذه الخلايا؟

يرتبط العصبية من الوعي

في تحديد الإطار الوطني للمؤهلات ، شرط "الحد الأدنى" مهم. بعد كل شيء ، يمكن اعتبار الدماغ ككل NKS - إنه يثير الأحاسيس كل يوم. ومع ذلك ، يمكن تعيين الموقع بشكل أكثر دقة. خذ الحبل الشوكي ، وهو أنبوب مرن طوله 46 سم من أنسجة العصب داخل العمود الفقري يحتوي على حوالي مليار خلية عصبية. إذا أصيب الحبل الشوكي ، نتيجة للإصابة ، بأضرار تامة حتى منطقة عنق الرحم ، وشلل الساقين والذراعين والجذع ، فلن يتمكن من التحكم في الأمعاء والمثانة وسيُحرم من الأحاسيس الجسدية. ومع ذلك ، لا يزال هؤلاء المشلولون يعرفون الحياة بكل تنوعها: يرون ويسمعون ويشمون ويشعرون بالعواطف ويتذكرون كذلك قبل الحادث المأساوي الذي غيّر حياتهم.

أو خذ المخيخ - "الدماغ الصغير" في الجزء الخلفي من الدماغ. نظام الدماغ هذا ، وهو أحد أقدم الأنظمة بالمعنى التطوري ، يشارك في التحكم في الحركة وموقع الجسم والمشي ، وهو مسؤول أيضًا عن التنفيذ الذكي للتسلسلات المعقدة للحركات.
العزف على البيانو أو الكتابة على لوحة المفاتيح أو التزلج على الجليد أو التسلق - كل هذه الأنشطة تتضمن المخيخ. وهي مجهزة بأكثر الخلايا العصبية المعروفة باسم خلايا بوركينجي ، والتي لها هوائيات ، ترفرف مثل مروحة البحر المرجانية ، وتخفي ديناميات كهربائية معقدة. ويحتوي المخيخ على أكبر عدد من الخلايا العصبية ، حوالي 69 مليار (خلايا صاري مخيخي بشكل نجمة) - عدة مرات أكثر من جميع الأجزاء الأخرى من الدماغ مجتمعة (تذكر ، هذه نقطة مهمة).

ماذا يحدث للوعي إذا فقد الشخص المخيخ جزئيًا نتيجة لسكتة دماغية أو تحت سكين الجراح؟

نعم ، لا شيء تقريبًا مهم للوعي!

يشكو المرضى الذين يعانون من هذا التلف من العديد من المشكلات ، مثل أن يجيدوا العزف على البيانو أو الكتابة الأقل ذكورية على لوحة المفاتيح ، ولكن لا يفقدون أي جانب من جوانب الوعي.

تمت دراسة الدراسة الأكثر تفصيلاً حول تأثير الضرر المخيخي على الوظيفة الإدراكية على نطاق واسع في سياق متلازمة عاطفية المخيخ بعد السكتة الدماغية . ولكن حتى في هذه الحالات ، بالإضافة إلى مشكلات التنسيق المكاني (أعلاه) ، تم تحديد فقط الانتهاكات غير الحرجة للجوانب التنفيذية للإدارة ، والتي تتميز بالمثابرة والتشتت والانخفاض الطفيف في القدرة على التعلم.

لا يرتبط الجهاز المخيخ واسع النطاق بتجارب ذاتية. لماذا؟ فكرة مهمة هي شبكتها العصبية - إنها موحدة ومتوازية للغاية.

المخيخ هو عبارة عن سلسلة من التوزيع المباشر تقريبًا: يتم تغذية صف واحد من الخلايا العصبية التالي ، والذي بدوره يؤثر على الصف الثالث. لا توجد حلقات للتغذية المرتدة يتردد صداها ذهابا وإيابا في إطار النشاط الكهربائي. علاوة على ذلك ، فإن المخيخ ينقسم وظيفيا إلى المئات ، إن لم يكن أكثر ، من وحدات الحوسبة المستقلة. كل واحد منهم يعمل بشكل متوازٍ ، مع إدخال وإخراج منفصلين منفصلين ولا يتداخلان مع بعضهما البعض ، والتي تتحكم في الحركات أو الأنظمة الحركية أو المعرفية المختلفة. إنهم بالكاد يتفاعلون مع بعضهم البعض ، بينما في حالة الوعي ، هذه سمة أخرى لا غنى عنها.

درس مهم يمكن تعلمه من تحليل النخاع الشوكي والمخيخ هو أن عبقرية الوعي لا تولد بسهولة في أي مكان في الأنسجة العصبية. هناك حاجة إلى شيء آخر. يكمن هذا العامل الإضافي في المادة الرمادية ، التي تشكل القشرة الدماغية سيئة السمعة - سطحها الخارجي. جميع البيانات المتاحة تشير إلى أن الأنسجة القشرة المخية الحديثة تشارك في توليد الأحاسيس.

يمكنك تضييق مجال تركيز الوعي أكثر. خذ على سبيل المثال التجارب التي تتعرض فيها العينان اليمنى واليسرى لمختلف المحفزات. تخيل أن صورة لادا بريورا مرئية فقط لعينك اليسرى ، وأن صورة تسلا S تكون مرئية فقط على يمينك. يمكن افتراض أنك سترى بعض السيارات الجديدة من تراكب Lada و Tesla على بعضها البعض. في الحقيقة ، في غضون بضع ثوان سترى لادا ، وبعد ذلك سوف تختفي وستظهر تسلا - وبعد ذلك سوف تختفي ، وسيظهر لادا مرة أخرى. ستنجح صورتان لبعضهما البعض في رقصة لا نهاية لها - يطلق العلماء على هذه المسابقة مجهر ، أو التنافس في شبكية العين. تدخل المعلومات الغامضة من الخارج ، ولا يمكن أن تقرر: هل هي لادا أم تسلا؟

إذا كنت في الوقت نفسه ترقد داخل رسم مقطعي يسجل نشاط الدماغ ، فسوف يلاحظ العلماء النشاط في مجموعة واسعة من المناطق القشرية ، يشار إليها مجتمعة باسم "المنطقة الساخنة الخلفية". هذه هي المناطق الجدارية ، القذالية ، والزمانية في الجزء الخلفي من القشرة الدماغية ، وتلعب الدور الأكثر أهمية في تتبع ما نراه.

من المثير للاهتمام أن القشرة البصرية الأساسية ، التي تتلقى المعلومات وتنقلها من العينين ، لا تعكس ما يراه الشخص. ويلاحظ أيضًا وجود تقسيم مماثل للعمل في حالة السمع واللمس: لا تسهم القشرة الحسية السمعية الأولية والحسية الجسدية الأولية بشكل مباشر في محتوى التجربة السمعية والحسية الجسدية. التصور الواعي (بما في ذلك صور لادا وتسلا) تؤدي إلى مراحل لاحقة من المعالجة - في المنطقة الساخنة الخلفية.

اتضح أن الصور المرئية والأصوات والأحاسيس الحيوية الأخرى تنشأ داخل القشرة الدماغية الخلفية. بقدر ما يمكن لعلماء الأعصاب أن يحكموا ، فإن كل التجارب الواعية تقريبًا تنشأ هناك.

مكافحة الوعي

بالنسبة للعمليات ، على سبيل المثال ، يتم تخدير المرضى حتى لا يتحركوا ، ويحافظوا على ضغط دم مستقر ، ولا يتعرضون للألم ، وبالتالي ليس لديهم ذكريات مؤلمة. لسوء الحظ ، لا يمكن تحقيق ذلك دائمًا: كل عام ، يكون المئات من المرضى تحت تأثير التخدير أكثر وعياً إلى حد ما.

قد توجد فئة أخرى من المرضى الذين يعانون من تلف خطير في الدماغ بسبب الصدمة أو العدوى أو التسمم الحاد لسنوات دون أن يكون بمقدورهم التحدث أو الاستجابة للعلاج. لإثبات أنهم يشعرون بالحياة هي مهمة صعبة للغاية.

تخيل رائد الفضاء المفقود في الكون الذي يستمع لمحاولات مركز التحكم في المهمة للاتصال به. إذاعة فاشلة لا تبث صوته ، ولهذا السبب يعتبره العالم مفقودًا. شيء من هذا القبيل يمكن أن يصف الحالة اليائسة للمرضى الذين حرمهم دماغهم التالف من الاتصال بالعالم - وهو نوع من الحبس الانفرادي الشديد.

في أوائل العقد الأول من القرن العشرين ، طبق جوليو تونوني من جامعة ويسكونسن ماديسون ومارسيلو ماسيميني لأول مرة طريقة تسمى zap و zip لتحديد ما إذا كان الشخص واعياً أم لا.

طبق العلماء ملفًا به أسلاك في القشرة على رؤوسهم وأرسلوا صدمة كهربائية (انطلق) - وهي شحنة قوية من الطاقة المغناطيسية التي تسببت في تيار كهربائي قصير الأجل. أثارت هذه الخلايا الشريكة من الخلايا العصبية في المناطق المتصلة من السلسلة وتسببت في إبطاءها ، وكان لهذه الموجة صدى على طول القشرة الدماغية حتى تلاشى النشاط.

سجلت شبكة من أجهزة استشعار مخطط كهربية الدماغ على الرأس إشارات كهربائية. مع انتشار الإشارات تدريجياً ، تم تحويل مساراتها ، التي يتوافق كل منها مع نقطة معينة تحت سطح الجمجمة ، إلى فيلم.

لم تُظهر الإدخالات بعض الخوارزمية النموذجية - لكنها لم تكن عشوائية تمامًا.

ومن المثير للاهتمام ، أنه كلما كانت إيقاعات الوميض والبهتان أكثر قابلية للتنبؤ بها ، زاد احتمال أن يكون الدماغ فاقدًا للوعي. قام العلماء بقياس هذا الافتراض عن طريق ضغط بيانات الفيديو باستخدام خوارزمية تقوم بحفظ ملفات الكمبيوتر بتنسيق ZIP. قدم ضغط تقييما لتعقيد رد فعل الدماغ. أظهر المتطوعون الذين كانوا على وعي "درجة صعوبة الاضطراب" من 0.31 إلى 0.70 ، مع انخفاض المؤشر إلى 0.31 إذا كانوا في حالة نوم عميق أو تحت تخدير عام.

بعد ذلك ، اختبر الفريق انطلق إلى 81 مريضًا ممن كانوا على وعي أو مجنون (في غيبوبة). في المجموعة الأولى ، التي أظهرت بعض علامات السلوك غير العاكس ، أظهرت الطريقة بشكل صحيح أن 36 من أصل 38 واعون. من بين 43 مريضًا في حالة "الخضروات" ، لم يتمكن أقاربهم على رأس سرير المستشفى من إجراء اتصالات ، تم تصنيف 34 منهم على أنهم فاقدون للوعي ، ولم يكن تسعة آخرون مصابين به. كان رد فعل دماغهم مشابهًا لأولئك الذين كانوا واعين ، مما يعني أنهم كانوا أيضًا واعين ، لكنهم لم يتمكنوا من التواصل مع أفراد الأسرة.

تهدف الأبحاث الحالية إلى توحيد وتحسين المنهجية لمرضى الأعصاب ، وكذلك توسيعها لتشمل المرضى في أجنحة الطب النفسي وطب الأطفال. بمرور الوقت ، سوف يحدد العلماء مجموعة محددة من آليات الأعصاب التي تؤدي إلى التجارب.

على العموم ، نحتاج إلى نظرية علمية مقنعة للوعي تجيب على السؤال تحت أي ظروف يكون النظام الفيزيائي المعين - سواء كان سلسلة معقدة من الخلايا العصبية أو ترنزستورات السيليكون - يختبر الأحاسيس. ولماذا تختلف جودة التجارب؟ لماذا تبدو السماء الزرقاء الصافية مختلفة عن حشرجة الكمان المضبوط؟ هل هذه الاختلافات في الأحاسيس لها أي وظيفة محددة؟ إذا كان الأمر كذلك ، أي واحد؟ النظرية تسمح لنا بالتنبؤ بالأنظمة التي ستكون قادرة على الشعور بشيء ما. في غياب نظرية ذات تنبؤات يمكن التحقق منها ، فإن أي استنتاج حول موضوع الوعي بالآلة يعتمد فقط على غرائزنا الداخلية ، والتي ، كما أثبت تاريخ العلوم ، ينبغي الاعتماد عليها بحذر.

واحدة من نظريات الوعي الرئيسية هي نظرية مساحة العمل العصبية العالمية (GWT) ، التي طرحها عالم النفس برنارد بارز وعلماء الأعصاب ستانيسلاس دين وجان بيير شانزي.

بادئ ذي بدء ، يجادلون أنه عندما يكون الشخص على علم بشيء ما ، فإن العديد من المناطق المختلفة في المخ يمكنها الوصول إلى هذه المعلومات. بينما يتصرف شخص بغير وعي ، يتم ترجمة المعلومات في نظام الحواس الحركية (المحرك الحسي) المعني. على سبيل المثال ، عند الكتابة بسرعة ، تقوم بذلك تلقائيًا. إذا تم سؤالك عن كيفية القيام بذلك ، فلن تكون قادرًا على الإجابة ، لأن لديك إمكانية وصول محدودة إلى هذه المعلومات ، المترجمة في سلاسل الأعصاب التي تربط العيون بحركات الأصابع السريعة.

توفر إمكانية الوصول العالمية دفقًا واحدًا فقط من الوعي ، لأنه إذا كانت أي عملية متاحة لجميع العمليات الأخرى ، فستكون متاحة لكل هذه العناصر - كل شيء مرتبط بكل شيء. هذه هي الطريقة التي يتم بها تنفيذ آلية قمع اللوحات البديلة.
تشرح هذه النظرية جيدًا جميع أنواع الاضطرابات العقلية ، حيث تؤدي الأعطال في المراكز الوظيفية الفردية المرتبطة بأنماط النشاط العصبي (أو كامل مساحة الدماغ) إلى حدوث تشوهات في التدفق العام لـ "مساحة العمل" ، وبالتالي تشويه الصورة مقارنةً بالحالة "الطبيعية" (للشخص السليم) .

نحو نظرية أساسية

تدعي نظرية GWT أن الوعي ينبع من نوع خاص من معالجة المعلومات: لقد كان مألوفًا لنا منذ بداية الذكاء الاصطناعى ، عندما تمكنت البرامج الخاصة من الوصول إلى مستودع بيانات صغير عام. أصبحت أي معلومات مسجلة على "لوحة الإعلانات" متاحة لعدد من العمليات الإضافية - ذاكرة الوصول العشوائي ، واللغة ، ووحدة التخطيط ، والتعرف على الوجوه ، والأشياء ، وما إلى ذلك. ووفقًا لهذه النظرية ، يحدث الوعي عند نقل المعلومات الحسية الواردة المسجلة على السبورة في العديد من الأنظمة المعرفية - ويقومون بمعالجة البيانات من أجل إعادة إنتاج الكلام أو التخزين في الذاكرة أو تنفيذ الإجراءات.

نظرًا لأن المساحة الموجودة على لوحة الإعلانات هذه محدودة ، في أي لحظة معينة لا يمكننا الحصول على سوى كمية صغيرة من المعلومات. من المفترض أن توجد شبكة من الخلايا العصبية التي تنقل هذه الرسائل في الفصوص الأمامية والجدارية.

بمجرد إرسال هذه البيانات الضئيلة (المتباينة) إلى الشبكة وإتاحتها للجمهور ، تصبح المعلومات مدركة. وهذا هو ، والموضوع يدرك ذلك. الآلات الحديثة لم تصل بعد إلى مستوى مماثل من التعقيد المعرفي ، لكن هذه مسألة وقت فقط.

تدعي نظرية GWT أن أجهزة الكمبيوتر في المستقبل ستكون واعية

تستخدم نظرية المعلومات العامة عن الوعي (IIT) ، التي طورها Tononi وشركاؤه ، نقطة انطلاق مختلفة تمامًا - التجارب بأنفسهم. كل تجربة لها خصائصها الرئيسية الخاصة. هو جوهري ، موجود فقط للموضوع باعتباره "سيد" ؛ إنه منظم (تاكسي أصفر يبطئ بينما الكلب البني يعبر الشارع) ؛ وهو ملموس - يختلف عن أي تجربة واعية أخرى ، كإطار منفصل في الفيلم. بالإضافة إلى ذلك ، فهي صلبة ومحددة. عندما تجلس على مقعد في حديقة في يوم صافٍ دافئ وتشاهد الأطفال يلعبون ، لا يمكن فصل العناصر المختلفة للتجربة - شعر الريح والشعور بالبهجة من ضحك الأطفال - عن بعضها البعض دون أن تتحول التجربة إلى ما هي عليه.

يفترض Tononi أن هذه الخصائص - أي مستوى معين من الوعي - لها أي آلية معقدة ومترابطة في هيكلها يتم تشفير مجموعة من العلاقات السببية. سوف تشعر وكأنها شيء قادم من الداخل.

ولكن إذا كانت الآلية ، مثل المخيخ ، تفتقر إلى التعقيد والاقتران ، فلن تكون على علم بأي شيء. كما تقول هذه النظرية ،

الوعي هو قدرة عشوائية متأصلة مرتبطة بآليات معقدة مثل الدماغ البشري.

تستنتج النظرية أيضًا من تعقيد الهيكل الأساسي المترابط رقمًا غير سالب واحد (يُشار إليه بـ "fy") ، والذي يحدد هذا الوعي. إذا كانت تساوي الصفر ، فإن النظام لا يتعرف على نفسه على الإطلاق. على العكس ، كلما زاد العدد ، زادت القوة العشوائية المتأصلة في النظام وكلما زاد وعيه. يتميز الدماغ ، الذي يتميز بالاتصال الهائل والخاص للغاية ، بوجود درجة عالية جدًا ، وهذا يعني مستوى عالٍ من الوعي. تشرح النظرية حقائق مختلفة: على سبيل المثال ، لماذا لا يشارك المخيخ في الوعي أو لماذا يعمل zap و zip counter بالفعل (الأرقام التي تنتجها العداد هي F في تقريبي تقريبي).

«IIT» , — . , - , . , «Nature» 557, S8-S12 (2018)

IIT — c : .

, , . . . , : , 1,36 , .

, — , — . , . — .