Der Ursprung und die Natur bewusster Erfahrungen - manchmal auch als lateinisches Wort
qualia bezeichnet - waren uns seit der frühesten Antike bis vor kurzem ein Rätsel. Viele Bewusstseinsphilosophen, einschließlich der modernen, betrachten die Existenz des Bewusstseins als einen inakzeptablen Widerspruch zu der Tatsache, dass es ihrer Meinung nach eine Welt der Materie und Leere gibt, die sie als Illusion deklarieren. Mit anderen Worten, sie leugnen entweder die Existenz von Qualia im Prinzip oder behaupten, dass sie mit Wissenschaft nicht sinnvoll studiert werden können.
Wenn dieses Urteil wahr wäre, wäre dieser Artikel sehr kurz. Und unter dem Schnitt würde es nichts geben. Aber da ist etwas ...
Wenn das Bewusstsein nicht mit den Werkzeugen der Wissenschaft verstanden werden kann, müsste nur erklärt werden, warum Sie, ich und fast alle anderen so sicher sind, dass wir im Allgemeinen Gefühle haben. Ein schlechter Zahn ließ mich jedoch fließen. Ein raffiniertes Argument, um mich davon zu überzeugen, dass mein Schmerz illusorisch ist, wird mich kein bisschen vor diesen Qualen retten. Ich sympathisiere nicht mit einer solchen Sackgasse-Interpretation der Verbindung zwischen Seele und Körper, also werde ich wahrscheinlich weitermachen.
Bewusstsein ist alles, was Sie fühlen (basierend auf Informationen aus den Sinnesorganen) und dann erleben (aufgrund von Wahrnehmung und Verständnis).
Eine Melodie steckte in meinem Kopf, der Geschmack eines Schokoladendesserts, langweilige Zahnschmerzen, die Liebe zu einem Kind, abstraktes Denken und das Verständnis, dass eines Tages alle Empfindungen enden werden.
Wissenschaftler nähern sich allmählich der Lösung des Rätsels, das Philosophen seit langem beunruhigt. Und der Höhepunkt dieser wissenschaftlichen Forschung wird erwartet - eine strukturierte Arbeitstheorie des Bewusstseins. Das auffälligste Beispiel für die Anwendung dieser Theorie ist eine vollwertige KI (dies schließt nicht die Möglichkeit des Auftretens von KI ohne Bewusstseinstheorie aus, sondern auf der Grundlage bestehender empirischer Ansätze bei der Entwicklung von KI).
Die meisten Wissenschaftler halten das Bewusstsein für selbstverständlich und versuchen, seinen Zusammenhang mit der objektiven Welt, die die Wissenschaft beschreibt, zu verstehen. Vor einem Vierteljahrhundert beschlossen Francis Crick und andere kognitive Neurowissenschaftler , philosophische Diskussionen über das Bewusstsein (die Wissenschaftler seit mindestens Aristoteles 'Zeit beunruhigten) beiseite zu legen und sich stattdessen auf die Suche nach seinen physischen Spuren zu machen.Was genau in dem extrem erregbaren Teil der Gehirnsubstanz führt zu Bewusstsein? Nachdem die Wissenschaftler dies gelernt haben, können sie hoffen, der Lösung eines grundlegenderen Problems näher zu kommen.
Insbesondere suchen Neurowissenschaftler nach neuronalen Korrelaten des Bewusstseins (NQR) - den
kleinsten neuronalen Mechanismen, die zusammen für eine bestimmte bewusste Erfahrung in Empfindungen ausreichen.Was muss im Gehirn passieren, damit Sie beispielsweise Zahnschmerzen haben? Müssen einige Nervenzellen mit einer magischen Frequenz vibrieren? Muss ich einige spezielle "Neuronen des Bewusstseins" aktivieren? In welchen Bereichen des Gehirns könnten sich solche Zellen befinden?
Neuronale Korrelate des Bewusstseins
Bei der Bestimmung des NQR ist die „Minimum“ -Klausel wichtig. Schließlich kann das Gehirn als Ganzes als NKS betrachtet werden - es verursacht jeden Tag Empfindungen. Trotzdem kann der Standort noch genauer bestimmt werden. Nehmen Sie das Rückenmark, einen 46 cm langen flexiblen Schlauch aus Nervengewebe in der Wirbelsäule, der etwa eine Milliarde Nervenzellen enthält. Wenn infolge einer Verletzung das Rückenmark bis zur Halszone vollständig geschädigt ist, die Beine, Arme und der Körper des Opfers gelähmt sind, kann es den Darm und die Blase nicht kontrollieren und hat keine körperlichen Empfindungen mehr. Trotzdem kennen solche Gelähmten das Leben in seiner ganzen Vielfalt: Sie sehen, hören, riechen, erleben Emotionen und erinnern sich, sowie bevor der tragische Vorfall ihr Leben radikal verändert hat.
Oder nehmen Sie das Kleinhirn - das "kleine Gehirn" im hinteren Teil des Gehirns. Dieses Gehirnsystem, eines der ältesten im evolutionären Sinne, ist an der Steuerung von Motilität, Körperhaltung und Gang beteiligt und auch für die geschickte Ausführung komplexer Bewegungsabläufe verantwortlich.
Klavier spielen, auf der Tastatur tippen, Eiskunstlauf machen oder klettern - all diese Aktivitäten betreffen das Kleinhirn. Es ist mit den berühmtesten Neuronen ausgestattet, die Purkinje-Zellen genannt werden. Sie haben Antennen, die wie ein Korallenfächer flattern und komplexe elektrische Dynamiken verbergen. Und das Kleinhirn enthält die
größte Anzahl von Neuronen , etwa 69 Milliarden (hauptsächlich sternförmige Kleinhirnmastzellen) - ein
Mehrfaches mehr als alle anderen Teile des Gehirns zusammen (denken Sie daran, dies ist ein wichtiger Punkt).
Was passiert mit dem Bewusstsein, wenn eine Person durch einen Schlaganfall oder unter dem Messer eines Chirurgen teilweise ein Kleinhirn verliert?
Ja, fast nichts Bewusstseinskritisches!
Patienten mit solchen Schäden klagen über verschiedene Probleme, wie weniger fließendes Klavierspielen oder weniger flinkes Tippen auf der Tastatur, aber niemals den vollständigen Verlust eines Aspekts ihres Bewusstseins.
Die detaillierteste Studie zur Auswirkung von Kleinhirnschäden auf die kognitive Funktion wurde ausführlich im Zusammenhang mit dem zerebellären affektiven Syndrom nach Schlaganfall untersucht . Aber auch in diesen Fällen wurden zusätzlich zu den räumlichen Koordinationsproblemen (oben) nur unkritische Verstöße gegen die exekutiven Aspekte des Managements festgestellt, die durch Beharrlichkeit , Ablenkung und einen leichten Rückgang der Lernfähigkeit gekennzeichnet sind.
Der umfangreiche Kleinhirnapparat ist nicht mit subjektiven Erfahrungen verbunden. Warum? Ein wichtiger Hinweis ist das neuronale Netzwerk - es ist äußerst einheitlich und parallel.
Das Kleinhirn ist fast vollständig eine Kette direkter Verteilung: Eine Reihe von Neuronen speist die nächste, was wiederum die dritte betrifft. Es gibt keine Rückkopplungsschleifen, die im Rahmen der elektrischen Aktivität hin und her schwingen. Darüber hinaus ist das Kleinhirn funktional in Hunderte, wenn nicht mehr unabhängige Computermodule unterteilt. Jeder von ihnen arbeitet parallel, mit getrennten Ein- und Ausgängen, die getrennt sind und sich nicht überlappen und Bewegungen oder verschiedene motorische oder kognitive Systeme steuern. Sie interagieren kaum miteinander, während dies im Falle des Bewusstseins ein weiteres unverzichtbares Merkmal ist.
Eine wichtige Lektion, die aus der Analyse des Rückenmarks und des Kleinhirns gelernt werden kann, ist, dass das Genie des Bewusstseins nirgendwo im Nervengewebe so leicht geboren wird. Es wird noch etwas benötigt. Dieser zusätzliche Faktor liegt in der grauen Substanz, aus der die berüchtigte Großhirnrinde besteht - ihre äußere Oberfläche. Alle verfügbaren Daten zeigen, dass
neokortikales Gewebe an der Erzeugung von Empfindungen beteiligt ist.
Sie können den Bereich des Bewusstseinsfokus noch weiter einschränken. Nehmen Sie zum Beispiel Experimente, bei denen das rechte und das linke Auge verschiedenen Reizen ausgesetzt sind. Stellen Sie sich vor, dass ein Foto von Lada Priora nur für Ihr linkes Auge und ein Bild von Tesla S nur für Ihr rechtes Auge sichtbar ist. Es ist davon auszugehen, dass Sie ein neues Auto aus den Überlagerungen von Lada und Tesla aufeinander sehen werden. Tatsächlich sehen Sie innerhalb weniger Sekunden Lada, wonach es verschwindet und Tesla erscheint - und dann verschwindet es und Lada erscheint wieder. Zwei Bilder werden in einem endlosen Tanz aufeinander folgen - Wissenschaftler nennen dies einen Fernglaswettbewerb oder eine Rivalität der Netzhaut. Mehrdeutige Informationen von außen gelangen in das Gehirn und können nicht entscheiden: Ist es Lada oder Tesla?Wenn Sie gleichzeitig in einem Tomographen liegen, der die Gehirnaktivität aufzeichnet, werden Wissenschaftler die Aktivität in einer Vielzahl von kortikalen Zonen feststellen, die zusammen als „hintere heiße Zone“ bezeichnet werden. Dies sind die parietalen, okzipitalen und temporalen Regionen der Rückseite der Großhirnrinde, und sie spielen die wichtigste Rolle bei der Verfolgung dessen, was wir sehen.
Es ist interessant, dass der primäre visuelle Kortex, der Informationen von den Augen empfängt und überträgt, nicht das widerspiegelt, was eine Person sieht. Eine ähnliche Arbeitsteilung wird auch beim Hören und Berühren beobachtet: Der primäre auditive und der primäre somatosensorische Kortex tragen nicht direkt zum Inhalt der auditorischen und somatosensorischen Erfahrung bei. Die bewusste Wahrnehmung (einschließlich der Bilder von Lada und Tesla) führt zu nachfolgenden Verarbeitungsstufen - in der Back-Hot-Zone.
Es stellt sich heraus, dass visuelle Bilder, Töne und andere lebenswichtige Empfindungen in der hinteren Hirnrinde entstehen. Soweit Neurowissenschaftler beurteilen können, entstehen dort fast alle bewussten Erfahrungen.
Bewusstseinszähler
Beispielsweise werden Patienten bei Operationen so betäubt, dass sie sich nicht bewegen, einen stabilen Blutdruck aufrechterhalten, keine Schmerzen haben und anschließend keine traumatischen Erinnerungen haben. Leider ist dies nicht immer möglich: Jedes Jahr sind Hunderte von Patienten unter dem Einfluss der Anästhesie mehr oder weniger bei Bewusstsein.
Eine andere Kategorie von Patienten mit schweren Hirnschäden aufgrund von Trauma, Infektion oder schwerer Vergiftung kann jahrelang bestehen, ohne sprechen oder auf die Behandlung ansprechen zu können. Zu beweisen, dass sie das Leben fühlen, ist eine äußerst schwierige Aufgabe.
Stellen Sie sich einen im Universum verlorenen Astronauten vor, der den Versuchen des Missionskontrollzentrums zuhört, ihn zu kontaktieren. Ein ausgefallenes Radio sendet seine Stimme nicht, weshalb die Welt ihn für vermisst hält. So etwas kann die hoffnungslose Situation von Patienten beschreiben, deren geschädigtes Gehirn ihnen den Kontakt zur Welt genommen hat - eine Art extreme Form der Einzelhaft.In den frühen 2000er Jahren verwendeten Giulio Tononi von der University of Wisconsin in Madison und Marcello Massimini erstmals eine Methode namens
zap and zip, um festzustellen, ob eine Person bei Bewusstsein war oder nicht.
Wissenschaftler brachten eine Spule mit Drähten in der Schale an ihren Köpfen an und sendeten einen elektrischen Schlag (zap) - eine starke Ladung magnetischer Energie, die einen kurzfristigen elektrischen Strom verursachte. Dies erregte und verlangsamte die Partnerzellen von Neuronen in den verbundenen Bereichen der Kette, und die Welle schwang entlang der Großhirnrinde mit, bis die Aktivität ausstarb.
Ein Netzwerk von am Kopf angebrachten Elektroenzephalogrammsensoren zeichnete elektrische Signale auf. Während sich die Signale allmählich ausbreiteten, wurden ihre Spuren, von denen jede einem bestimmten Punkt unter der Oberfläche des Schädels entsprach, in einen Film umgewandelt.
Die Einträge zeigten keinen typischen Algorithmus - aber sie waren nicht völlig zufällig.
Interessanterweise ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Gehirn bewusstlos war, umso höher, je vorhersehbarer die blinkenden und verblassenden Rhythmen waren. Wissenschaftler haben diese Annahme gemessen, indem sie die Videodaten mithilfe eines Algorithmus komprimiert haben, der Computerdateien in einem ZIP-Format archiviert. Die Kompression lieferte eine Bewertung der Komplexität der Reaktion des Gehirns. Freiwillige, die bei Bewusstsein waren, zeigten einen „Störungsschwierigkeitswert“ von 0,31 bis 0,70, wobei der Index unter 0,31 fiel, wenn sie sich in einem Tiefschlafzustand oder unter Vollnarkose befanden.
Das Team testete dann zap und zip an 81 Patienten, die entweder minimal bei Bewusstsein oder verrückt waren (im Koma). In der ersten Gruppe, die einige Anzeichen von nicht reflektierendem Verhalten zeigte, zeigte die Methode korrekt, dass 36 von 38 bei Bewusstsein sind. Von den 43 Patienten im „pflanzlichen“ Zustand, mit denen Verwandte an der Spitze des Krankenhausbettes nie eine Kommunikation herstellen konnten, wurden 34 als bewusstlos eingestuft, neun weitere nicht. Ihr Gehirn reagierte ähnlich wie diejenigen, die bei Bewusstsein waren, was bedeutete, dass sie ebenfalls bei Bewusstsein waren, aber nicht in der Lage waren, mit Familienmitgliedern zu kommunizieren.
Aktuelle Forschung zielt darauf ab, die Methodik für neurologische Patienten zu standardisieren und zu verbessern sowie sie auf Patienten in psychiatrischen und pädiatrischen Stationen auszudehnen. Im Laufe der Zeit werden Wissenschaftler eine Reihe spezifischer Nervenmechanismen identifizieren, die zu Erfahrungen führen.
Im Großen und Ganzen brauchen wir eine überzeugende wissenschaftliche Theorie des Bewusstseins, die die Frage beantwortet, unter welchen Bedingungen ein bestimmtes physikalisches System - ob es sich um eine komplexe Kette von Neuronen oder Siliziumtransistoren handelt - Empfindungen erfährt. Und warum ist die Qualität der Erfahrungen unterschiedlich? Warum fühlt sich der klare blaue Himmel anders an als das Rasseln einer schlecht gestimmten Geige? Haben diese Empfindungsunterschiede eine bestimmte Funktion? Wenn ja, welches? Die Theorie erlaubt es uns vorherzusagen, welche Systeme etwas wahrnehmen können. In Ermangelung einer Theorie mit nachprüfbaren Vorhersagen basiert jede Schlussfolgerung zum Thema Maschinenbewusstsein ausschließlich auf unserem inneren Instinkt, auf den, wie die Wissenschaftsgeschichte gezeigt hat, mit Vorsicht zurückgegriffen werden sollte.
Eine der Haupttheorien des Bewusstseins ist die Theorie des globalen neuronalen Arbeitsraums (GWT), die der Psychologe Bernard Baars und die Neurowissenschaftler Stanislas Dean und Jean-Pierre Shanzhe aufgestellt haben.
Zunächst argumentieren sie, dass viele verschiedene Bereiche des Gehirns Zugang zu diesen Informationen erhalten, wenn eine Person etwas weiß. Wenn eine Person unbewusst handelt, sind die Informationen in dem spezifischen sensorisch-motorischen System (sensorisch-motorisch) lokalisiert. Wenn Sie beispielsweise schnell tippen, geschieht dies automatisch. Wenn Sie gefragt werden, wie Sie dies tun, können Sie nicht antworten, da Sie nur eingeschränkten Zugriff auf diese Informationen haben, die in den Nervenketten lokalisiert sind, die die Augen mit schnellen Fingerbewegungen verbinden.
Globale Zugänglichkeit erzeugt nur einen Bewusstseinsstrom, denn wenn ein Prozess für alle anderen Prozesse zugänglich ist, steht er allen zur Verfügung - alles ist mit allem verbunden. Auf diese Weise wird der Mechanismus zur Unterdrückung alternativer Gemälde implementiert.Eine solche Theorie erklärt gut alle Arten von psychischen Störungen, bei denen Fehlfunktionen einzelner Funktionszentren, die mit Mustern neuronaler Aktivität (oder des gesamten Bereichs des Gehirns) verbunden sind, zu Verzerrungen im allgemeinen Fluss des „Arbeitsraums“ führen und dadurch das Bild im Vergleich zum „normalen“ Zustand (eines gesunden Menschen) verzerren. .
Auf dem Weg zu einer fundamentalen Theorie
Die GWT-Theorie behauptet, dass das Bewusstsein aus einer speziellen Art der Informationsverarbeitung stammt: Sie ist uns seit Beginn der KI bekannt, als spezielle Programme Zugang zu einem kleinen öffentlichen Data Warehouse hatten. Alle auf dem „Bulletin Board“ aufgezeichneten Informationen wurden für eine Reihe von Hilfsprozessen verfügbar - RAM, Sprache, Planungsmodul, Erkennung von Gesichtern, Objekten usw. Nach dieser Theorie tritt Bewusstsein auf, wenn eingehende sensorische Informationen, die auf dem Board aufgezeichnet sind, übertragen werden in viele kognitive Systeme - und sie verarbeiten Daten zur Sprachwiedergabe, Speicherung im Speicher oder zur Durchführung von Aktionen.
Da der Platz auf einem solchen schwarzen Brett begrenzt ist, können wir zu jedem Zeitpunkt nur eine kleine Menge an Informationen haben. Das Netzwerk von Neuronen, die diese Nachrichten übertragen, befindet sich angeblich in den Frontal- und Parietallappen.Sobald diese mageren (unterschiedlichen) Daten an das Netzwerk übertragen und öffentlich verfügbar werden, werden die Informationen bekannt. Das heißt, das Thema ist sich dessen bewusst. Moderne Maschinen haben noch keine ähnliche kognitive Komplexität erreicht, dies ist jedoch nur eine Frage der Zeit.
Die GWT-Theorie besagt, dass Computer der Zukunft bewusst sein werden
Die von Tononi und seinen Mitarbeitern entwickelte Allgemeine Informationstheorie des Bewusstseins (IIT) verwendet einen völlig anderen Ausgangspunkt - die Erfahrungen selbst. Jede Erfahrung hat ihre eigenen besonderen Schlüsselmerkmale. Es ist immanent, existiert nur für das Subjekt als "Meister"; es ist strukturiert (ein gelbes Taxi verlangsamt sich, während ein brauner Hund die Straße überquert); und es ist konkret - anders als jede andere bewusste Erfahrung, als separater Rahmen in einem Film. Darüber hinaus ist es solide und spezifisch. Wenn Sie an einem warmen, klaren Tag auf einer Bank in einem Park sitzen und den Kindern beim Spielen zuschauen, können die verschiedenen Elemente der Erfahrung - das windblasende Haar, das Gefühl der Freude über das Lachen der Kleinen - nicht voneinander getrennt werden, ohne dass die Erfahrung aufhört, das zu sein, was sie ist.
Tononi postuliert, dass solche Eigenschaften - dh ein gewisses Maß an Bewusstsein - einen komplexen und konjugierten Mechanismus haben, in dessen Struktur eine Reihe von Kausalzusammenhängen verschlüsselt ist. Es wird sich wie etwas anfühlen, das von innen kommt.
Aber wenn einem Mechanismus wie einem Kleinhirn Komplexität und Konjugation fehlen, wird ihm nichts bewusst sein. Wie diese Theorie geht,
Bewusstsein ist eine inhärente zufällige Fähigkeit, die mit so komplexen Mechanismen wie dem menschlichen Gehirn verbunden ist.
Φ (pronounced “fy”), . , . , , . , , , . : , zap and zip ( — ).
«IIT» , — . , - , . , «Nature» 557, S8-S12 (2018)
IIT — c : .
, , . . . , : , 1,36 , .
, — , — . , . — .
