Menuju teori kesadaran mendasar

Asal-usul dan sifat pengalaman sadar - kadang-kadang disebut kata Latin qualia - telah menjadi misteri bagi kita dari jaman dahulu sampai saat ini. Banyak filsuf kesadaran, termasuk yang modern, menganggap keberadaan kesadaran sebagai kontradiksi yang tidak dapat diterima dengan fakta bahwa, menurut pendapat mereka, ada dunia materi dan kehampaan yang mereka nyatakan sebagai ilusi. Dengan kata lain, mereka menyangkal keberadaan qualia pada prinsipnya, atau mengklaim bahwa mereka tidak dapat dipelajari secara bermakna menggunakan sains.

Jika penilaian ini benar, artikel ini akan sangat singkat. Dan di bawah luka tidak akan ada apa-apa. Tapi ada sesuatu di sana ...



Jika kesadaran tidak dapat dipahami dengan menggunakan alat-alat sains, hanya perlu menjelaskan mengapa Anda, saya, dan hampir semua orang begitu yakin bahwa kita umumnya memiliki perasaan. Namun, gigi yang buruk menyebabkan saya mengalami fluks. Argumen canggih untuk meyakinkan saya bahwa rasa sakit saya adalah ilusi tidak akan menyelamatkan saya sedikit pun dari siksaan ini. Saya tidak bersimpati dengan interpretasi jalan buntu yang sedemikian rupa tentang hubungan antara jiwa dan tubuh, jadi saya mungkin akan melanjutkan.

Kesadaran adalah semua yang Anda rasakan (berdasarkan informasi dari organ indera sensorik), dan kemudian Anda alami (karena persepsi dan pemahaman).

Sebuah melodi tersangkut di kepalaku, rasa makanan penutup cokelat, sakit gigi yang membosankan, cinta untuk seorang anak, pemikiran abstrak dan pemahaman bahwa suatu hari semua sensasi akan berakhir.

Para ilmuwan secara bertahap mendekati solusi untuk misteri yang telah lama dikhawatirkan para filsuf. Dan puncak dari penelitian ilmiah ini diharapkan - teori kerja terstruktur dari kesadaran. Contoh paling mencolok dari penerapan teori ini adalah AI penuh (ini tidak mengesampingkan kemungkinan munculnya AI tanpa teori kesadaran, tetapi atas dasar pendekatan empiris yang ada dalam pengembangan AI)

Kebanyakan ilmuwan menerima kesadaran begitu saja dan berusaha memahami hubungannya dengan dunia objektif yang digambarkan oleh sains. Seperempat abad yang lalu, Francis Crick dan ahli saraf kognitif lainnya memutuskan untuk mengesampingkan diskusi filosofis tentang kesadaran (yang telah mengkhawatirkan para ilmuwan sejak setidaknya masa Aristoteles) dan sebagai gantinya mencari jejak fisiknya.

Apa tepatnya yang ada di bagian zat otak yang sangat bersemangat yang membangkitkan kesadaran? Setelah mempelajari hal ini, para ilmuwan dapat berharap untuk lebih dekat dalam menyelesaikan masalah yang lebih mendasar.
Secara khusus, ahli saraf sedang mencari korelasi saraf kesadaran (NQF) - mekanisme saraf terkecil yang secara kolektif cukup untuk setiap pengalaman sadar tertentu dalam sensasi.

Apa yang perlu terjadi di otak agar Anda mengalami sakit gigi, misalnya? Apakah beberapa sel saraf harus bergetar dengan frekuensi magis? Apakah saya perlu mengaktifkan "neuron kesadaran" khusus? Di area otak apa sel-sel itu dapat ditemukan?

Korelasi saraf kesadaran

Dalam menentukan NQF, klausul "minimum" penting. Lagi pula, otak secara keseluruhan dapat dianggap sebagai NKS - itu menimbulkan sensasi setiap hari. Meskipun demikian, lokasi dapat ditunjuk bahkan lebih akurat. Ambil sumsum tulang belakang, tabung fleksibel 46-cm jaringan saraf di dalam tulang belakang yang berisi sekitar satu miliar sel saraf. Jika, sebagai akibat dari cedera, sumsum tulang belakang benar-benar rusak hingga ke zona serviks, kaki, lengan, dan belalai korban lumpuh, ia tidak akan dapat mengendalikan usus dan kandung kemih dan akan kehilangan sensasi tubuh. Namun demikian, kelumpuhan seperti itu terus mengetahui kehidupan dalam semua keanekaragamannya: mereka melihat, mendengar, mencium, mengalami emosi dan mengingat serta sebelum kejadian tragis mengubah hidup mereka secara radikal.

Atau ambil otak kecil - "otak kecil" di bagian belakang otak. Sistem otak ini, salah satu yang tertua dalam pengertian evolusi, terlibat dalam pengendalian motilitas, posisi tubuh, dan gaya berjalan, dan juga bertanggung jawab atas eksekusi yang cerdik dari urutan gerakan yang rumit.
Bermain piano, mengetik di keyboard, bermain skating atau memanjat - semua kegiatan ini melibatkan otak kecil. Ini dilengkapi dengan neuron paling terkenal yang disebut sel Purkinje, yang memiliki antena, berkibar seperti kipas laut karang, dan menyembunyikan dinamika listrik yang kompleks. Dan otak kecil mengandung jumlah neuron terbesar , sekitar 69 miliar (sebagian besar sel mast berbentuk bintang) - beberapa kali lebih banyak daripada gabungan semua bagian otak lainnya (ingat, ini adalah poin penting).

Apa yang terjadi pada kesadaran jika seseorang kehilangan otak kecil akibat stroke atau di bawah pisau ahli bedah?

Ya, hampir tidak ada yang penting untuk kesadaran!

Pasien dengan kerusakan seperti itu mengeluhkan beberapa masalah, seperti kurang lancar bermain piano atau kurang gesit mengetik pada keyboard, tetapi tidak pernah kehilangan sama sekali aspek kesadaran mereka.

Studi yang paling rinci tentang efek kerusakan serebelar pada fungsi kognitif telah dipelajari secara luas dalam konteks sindrom afektif serebelar pasca-stroke . Tetapi bahkan dalam kasus-kasus ini, di samping masalah koordinasi spasial (di atas), hanya pelanggaran non-kritis dari aspek manajemen eksekutif, yang ditandai dengan ketekunan , gangguan dan sedikit penurunan kemampuan belajar, yang ditetapkan.

Peralatan serebelar luas tidak terkait dengan pengalaman subjektif. Mengapa Petunjuk penting adalah jaringan sarafnya - sangat seragam dan paralel.

Otak kecil hampir sepenuhnya merupakan rantai distribusi langsung: satu baris neuron memberi makan berikutnya, yang, pada gilirannya, mempengaruhi yang ketiga. Tidak ada loop umpan balik yang beresonansi bolak-balik dalam kerangka aktivitas listrik. Selain itu, otak kecil secara fungsional dibagi menjadi ratusan, jika tidak lebih, modul komputasi independen. Masing-masing bekerja secara paralel, dengan input dan output terpisah yang terpisah dan tidak saling tumpang tindih, yang mengontrol gerakan atau berbagai sistem motorik atau kognitif. Mereka jarang berinteraksi satu sama lain, sedangkan dalam hal kesadaran, ini adalah karakteristik lain yang sangat diperlukan.

Pelajaran penting yang dapat dipelajari dari analisis sumsum tulang belakang dan otak kecil adalah bahwa kejeniusan kesadaran tidak terlahir begitu mudah di mana pun di jaringan saraf. Sesuatu yang lain dibutuhkan. Faktor tambahan ini terletak pada materi abu-abu, yang membentuk korteks serebral yang terkenal - permukaan luarnya. Semua data yang tersedia menunjukkan bahwa jaringan neokortikal terlibat dalam pembentukan sensasi.

Anda dapat mempersempit area fokus kesadaran lebih lagi. Ambil contoh, eksperimen di mana mata kanan dan kiri terpapar berbagai rangsangan. Bayangkan bahwa foto Lada Priora hanya terlihat oleh mata kiri Anda, dan gambar Tesla S hanya dapat dilihat oleh mata kanan Anda. Dapat diasumsikan bahwa Anda akan melihat beberapa mobil baru dari overlay Lada dan Tesla satu sama lain. Bahkan, dalam beberapa detik Anda akan melihat Lada, setelah itu akan menghilang dan Tesla akan muncul - dan kemudian itu akan hilang, dan Lada akan muncul lagi. Dua gambar akan berhasil satu sama lain dalam tarian tanpa akhir - para ilmuwan menyebut kompetisi teropong ini, atau persaingan retina. Informasi ambigu dari luar memasuki otak, dan tidak dapat memutuskan: apakah itu Lada atau Tesla?

Jika pada saat yang sama Anda berbaring di dalam tomograf yang merekam aktivitas otak, para ilmuwan akan mencatat aktivitas di berbagai zona kortikal, secara kolektif disebut sebagai "zona panas posterior". Ini adalah daerah parietal, oksipital, dan temporal di belakang korteks serebral, dan mereka memainkan peran paling penting dalam melacak apa yang kita lihat.

Sangat menarik bahwa korteks visual primer, yang menerima dan mentransmisikan informasi dari mata, tidak mencerminkan apa yang dilihat seseorang. Pembagian kerja yang serupa juga diamati dalam kasus pendengaran dan sentuhan: pendengaran primer dan korteks somatosensorik primer tidak secara langsung berkontribusi pada isi pengalaman pendengaran dan somatosensori. Persepsi sadar (termasuk gambar Lada dan Tesla) memunculkan tahapan pemrosesan selanjutnya - di zona panas kembali.

Ternyata gambar visual, suara dan sensasi vital lainnya berasal dari korteks serebral posterior. Sejauh ahli saraf dapat menilai, hampir semua pengalaman sadar berasal dari sana.

Penghitung Kesadaran

Untuk operasi, misalnya, pasien dibius sehingga mereka tidak bergerak, mempertahankan tekanan darah stabil, tidak mengalami rasa sakit, dan kemudian tidak memiliki ingatan traumatis. Sayangnya, ini tidak selalu mungkin untuk dicapai: setiap tahun, ratusan pasien di bawah pengaruh anestesi lebih atau kurang sadar.

Kategori lain dari pasien dengan kerusakan otak serius akibat trauma, infeksi atau keracunan parah mungkin ada selama bertahun-tahun tanpa bisa berbicara atau menanggapi pengobatan. Untuk membuktikan bahwa mereka merasa hidup adalah tugas yang sangat sulit.

Bayangkan seorang astronot tersesat di alam semesta yang mendengarkan upaya pusat kendali misi untuk menghubunginya. Radio yang gagal tidak menyiarkan suaranya, itulah sebabnya dunia menganggapnya hilang. Sesuatu seperti ini dapat menggambarkan situasi tanpa harapan dari pasien yang otaknya rusak membuat mereka tidak bisa berhubungan dengan dunia - semacam bentuk terkurung isolasi yang ekstrem.

Pada awal 2000-an, Giulio Tononi dari University of Wisconsin di Madison dan Marcello Massimini pertama kali menerapkan metode yang disebut zap dan zip untuk menentukan apakah seseorang sadar atau tidak.

Para ilmuwan menerapkan kumparan dengan kabel di kulit kepala mereka dan mengirimkan sengatan listrik (zap) - muatan kuat energi magnetik yang menyebabkan arus listrik jangka pendek. Ini menggairahkan dan memperlambat sel-sel mitra neuron di area-area yang terhubung dalam rantai, dan gelombang itu bergema di sepanjang korteks serebral sampai aktivitas itu hilang.

Jaringan sensor electroencephalogram yang dipasang di kepala merekam sinyal listrik. Ketika sinyal berangsur-angsur merambat, jejak mereka, yang masing-masing sesuai dengan titik tertentu di bawah permukaan tengkorak, diubah menjadi film.

Entri tidak menunjukkan beberapa algoritma yang khas - tetapi mereka tidak sepenuhnya acak.

Menariknya, semakin mudah diprediksi ritme yang berkedip dan memudar, semakin tinggi kemungkinan otak tidak sadar. Para ilmuwan mengukur asumsi ini dengan mengompresi data video menggunakan algoritma yang mengarsipkan file komputer dalam format ZIP. Kompresi memberikan penilaian terhadap kompleksitas respons otak. Relawan yang sadar menunjukkan "skor kesulitan perturbasi" dari 0,31 ke 0,70, dengan indeks jatuh di bawah 0,31 jika mereka dalam kondisi tidur nyenyak atau di bawah anestesi umum.

Tim kemudian menguji zap dan zip pada 81 pasien yang sadar minimal atau gila (koma). Pada kelompok pertama, yang menunjukkan beberapa tanda perilaku non-reflektif, metode ini dengan benar menunjukkan bahwa 36 dari 38 sadar. Dari 43 pasien di negara "sayur" dengan siapa kerabat di kepala tempat tidur rumah sakit tidak pernah mampu membangun komunikasi, 34 diklasifikasikan sebagai tidak sadar, dan sembilan lainnya tidak. Otak mereka bereaksi serupa dengan mereka yang sadar, yang berarti mereka juga sadar, tetapi tidak dapat berkomunikasi dengan anggota keluarga.

Penelitian saat ini bertujuan untuk menstandarisasi dan meningkatkan metodologi untuk pasien neurologis, serta memperluasnya ke pasien di bangsal psikiatri dan anak-anak. Seiring waktu, para ilmuwan akan mengidentifikasi serangkaian mekanisme saraf tertentu yang menimbulkan pengalaman.

Pada umumnya, kita memerlukan teori kesadaran ilmiah yang meyakinkan yang akan menjawab pertanyaan di bawah kondisi apa sistem fisik tertentu - apakah itu rantai kompleks neuron atau transistor silikon - mengalami sensasi. Dan mengapa kualitas pengalaman berbeda? Mengapa langit biru jernih terasa berbeda dari deretan biola yang tidak disetel dengan baik? Apakah perbedaan sensasi ini memiliki fungsi spesifik? Jika demikian, yang mana? Teori ini memungkinkan kita untuk memprediksi sistem mana yang dapat merasakan sesuatu. Dengan tidak adanya teori dengan prediksi yang dapat diverifikasi, kesimpulan apa pun tentang subjek kesadaran mesin semata-mata didasarkan pada naluri batin kita, yang, sebagaimana ditunjukkan oleh sejarah sains, harus diandalkan dengan hati-hati.

Salah satu teori kesadaran utama adalah teori ruang kerja saraf global (GWT), yang dikemukakan oleh psikolog Bernard Baars dan ahli ilmu saraf Stanislas Dean dan Jean-Pierre Shanzhe.

Sebagai permulaan, mereka berpendapat bahwa ketika seseorang menyadari sesuatu, banyak area otak yang berbeda mendapatkan akses ke informasi ini. Sedangkan jika seseorang bertindak secara tidak sadar, informasi tersebut dilokalisasi dalam sistem sensorik-motorik spesifik (motor sensorik) yang terlibat. Misalnya, ketika Anda mengetik dengan cepat, Anda melakukannya secara otomatis. Jika Anda ditanya bagaimana melakukannya, Anda tidak akan dapat menjawab, karena Anda memiliki akses terbatas ke informasi ini, yang terlokalisasi dalam rantai saraf yang menghubungkan mata dengan gerakan jari yang cepat.

Aksesibilitas global hanya menghasilkan satu aliran kesadaran, karena jika setiap proses dapat diakses oleh semua proses lainnya, maka itu tersedia untuk semuanya - semuanya terhubung dengan segalanya. Inilah bagaimana mekanisme menekan lukisan alternatif diimplementasikan.
Teori semacam itu dengan baik menjelaskan segala macam gangguan mental, di mana malfungsi pusat-pusat fungsional individu yang terkait dengan pola aktivitas saraf (atau seluruh area otak) memperkenalkan distorsi ke dalam aliran umum "ruang kerja", sehingga mendistorsi gambar dibandingkan dengan keadaan "normal" (orang yang sehat). .

Menuju Teori Fundamental

Teori GWT mengklaim bahwa kesadaran berasal dari jenis khusus pemrosesan informasi: sudah akrab bagi kita sejak awal AI, ketika program khusus memiliki akses ke gudang data publik yang kecil. Setiap informasi yang direkam pada "papan buletin" menjadi tersedia untuk sejumlah proses tambahan - RAM, bahasa, modul perencanaan, pengenalan wajah, objek, dll. Menurut teori ini, kesadaran terjadi ketika informasi sensorik yang masuk dicatat di papan ditransmisikan ke dalam banyak sistem kognitif - dan mereka memproses data untuk reproduksi bicara, penyimpanan dalam memori, atau melakukan tindakan.

Karena ruang di papan pengumuman seperti itu terbatas, pada saat tertentu kita hanya dapat memiliki sedikit informasi. Jaringan neuron yang mengirimkan pesan-pesan ini diduga terletak di lobus frontal dan parietal.

Segera setelah data yang sangat sedikit ini (terpisah) ditransmisikan ke jaringan dan menjadi tersedia untuk umum, informasi menjadi sadar. Artinya, subjek menyadarinya. Mesin modern belum mencapai tingkat kompleksitas kognitif yang serupa, tetapi ini hanya masalah waktu.

Teori GWT mengklaim bahwa komputer masa depan akan sadar

Teori Informasi Umum tentang Kesadaran (IIT), yang dikembangkan oleh Tononi dan rekan-rekannya, menggunakan titik awal yang sama sekali berbeda - pengalaman itu sendiri. Setiap pengalaman memiliki karakteristik kunci tersendiri. Itu imanen, hanya ada untuk subjek sebagai "tuan"; terstruktur (taksi kuning melambat ketika seekor anjing coklat menyeberang jalan); dan itu konkret - berbeda dari pengalaman sadar lainnya, sebagai bingkai terpisah dalam sebuah film. Selain itu, itu solid dan spesifik. Ketika Anda duduk di sebuah bangku di taman pada hari yang cerah dan menonton anak-anak bermain, berbagai elemen pengalaman - rambut yang berembus angin, perasaan gembira dari tawa anak-anak kecil - tidak dapat dipisahkan satu sama lain tanpa pengalaman yang tidak lagi menjadi seperti apa adanya.

Tononi mendalilkan bahwa sifat-sifat seperti itu - yaitu, tingkat kesadaran tertentu - memiliki mekanisme kompleks dan konjugat dalam struktur di mana seperangkat hubungan sebab-akibat dienkripsi. Itu akan terasa seperti sesuatu yang datang dari dalam.

Tetapi jika, seperti otak kecil, suatu mekanisme tidak memiliki kompleksitas dan konjugasi, ia tidak akan menyadari apa pun. Seperti teori ini berjalan,

kesadaran adalah kemampuan acak yang melekat yang terkait dengan mekanisme rumit seperti otak manusia.

Teori ini juga menyimpulkan dari kompleksitas struktur yang saling berhubungan yang mendasari satu nomor non-negatif Φ (diucapkan "fy"), yang mengukur kesadaran ini. Jika sama dengan nol, sistem tidak mengenali dirinya sama sekali. Sebaliknya, semakin besar angkanya, semakin besar kekuatan acak yang melekat dari sistem dan semakin sadar. Otak, yang dicirikan oleh konektivitas kolosal dan sangat spesifik, memiliki f yang sangat tinggi, dan ini menyiratkan tingkat kesadaran yang tinggi. Teori menjelaskan berbagai fakta: misalnya, mengapa otak kecil tidak terlibat dalam kesadaran atau mengapa zap dan penghitung zip benar-benar berfungsi (angka yang dihasilkan oleh penghitung itu adalah F dalam perkiraan kasar).

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

IIT — c : .

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

, — , — . , . — .