Сознание как система памяти / Хабр
Учёные из Бостонского университета предложили новое объяснение сознания. Статья «Сознание это система памяти» опубликована в журнале Cognitive and Behavioral Neurology (CBN). Согласно их теории, сознание является побочным эффектом работы памяти, необходимой для принятия поведенческих решений. Их теория сознания объясняет его происхождение, для чего оно полезно, какие расстройства на него влияют и почему так трудно сидеть на диете и сопротивляться другим побуждениям.
Память возникла у животных как механизм адаптации на основе собственного опыта. Однако наличие такого механизма, как эпизодическая память, дало возможность не только для реактивного поведения, но и стратегического — то есть, проактивного выбор действий в соответствии с желаемым результатом. Выбор как таковой при этом остаётся областью бессознательного. Однако наличие памяти, давшее возможность стратегического планирования действий, привело к возникновению нового феномена — феномена сознания.
Существуют исследования, подтверждающие, что выбор формируется бессознательно и становится осознанным примерно через полсекунды. Исследователи зарегистрировали, что мозговые импульсы, указывающие на действие, которое совершит человек, возникают всегда раньше, чем мысль, что он выбрал такое-то действие.
Абстракт исследования гласит следующее:
Мы предполагаем, что существует путаница между тем, почему сознание развилось, и тем, какие дополнительные функции оно приобрело в результате продолжающейся эволюции. Рассмотрим эпизодическую память. Если мы верим, что эпизодическая память развилась исключительно для точного представления прошлых событий, она кажется ужасной системой, склонной к забыванию и ложным воспоминаниям. Однако если мы считаем, что эпизодическая память развилась для того, чтобы гибко и творчески комбинировать и переупорядочивать воспоминания о предшествующих событиях, чтобы планировать будущее, то это вполне хорошая система. Мы утверждаем, что сознание изначально развилось как часть системы эпизодической памяти — вполне вероятно, часть, необходимая для гибкого рекомбинации информации.
Далее мы утверждаем, что впоследствии сознание было кооптировано для выполнения других функций, не имеющих прямого отношения к памяти как таковой, таких как решение проблем, абстрактное мышление и язык. Мы предполагаем, что эта теория совместима со многими явлениями, такими как медленная скорость и постфактумный порядок сознания, которые не могут быть хорошо объяснены другими теориями. Мы считаем, что наша теория может иметь серьезные последствия для понимания преднамеренного действия и сознания в целом. Более того, мы предполагаем, что эпизодическую память и связанные с ней системы памяти сенсорной, рабочей и семантической памяти в целом следует рассматривать вместе как систему сознательной памяти, поскольку они вместе порождают феномен сознания. Наконец, мы предполагаем, что кора головного мозга является той частью мозга, которая делает возможным сознание, и что каждая область коры вносит свой вклад в эту систему сознательной памяти.
Далее мы утверждаем, что впоследствии сознание было кооптировано для выполнения других функций, не имеющих прямого отношения к памяти как таковой, таких как решение проблем, абстрактное мышление и язык. Мы предполагаем, что эта теория совместима со многими явлениями, такими как медленная скорость и постфактумный порядок сознания, которые не могут быть хорошо объяснены другими теориями. Мы считаем, что наша теория может иметь серьезные последствия для понимания преднамеренного действия и сознания в целом. Более того, мы предполагаем, что эпизодическую память и связанные с ней системы памяти сенсорной, рабочей и семантической памяти в целом следует рассматривать вместе как систему сознательной памяти, поскольку они вместе порождают феномен сознания. Наконец, мы предполагаем, что кора головного мозга является той частью мозга, которая делает возможным сознание, и что каждая область коры вносит свой вклад в эту систему сознательной памяти.«Короче говоря, наша теория заключается в том, что сознание развилось как система памяти, которая используется нашим бессознательным мозгом, чтобы помочь нам гибко и творчески представлять будущее и соответствующим образом планировать», — объяснил автор корреспонденции Эндрю Бадсон, доктор медицинских наук, профессор неврологии.
«Что совершенно нового в этой теории, так это то, что она предполагает, что мы не воспринимаем мир, не принимаем решения и не выполняем действия напрямую. Вместо этого мы делаем все это бессознательно, а затем — примерно через полсекунды — сознательно вспоминаем о том, что делали». Таким образом, процесс осознания — это, по сути, процесс вспоминания.
«Мы знаем, что сознательные процессы слишком медленные, чтобы заниматься музыкой, спортом и другими видами деятельности, где требуются мгновенные рефлексы. Но если сознание не участвует в таких процессах, то необходимо лучшее объяснение того, в чём заключается его роль», — сказал Бадсон, который также является руководителем отдела когнитивной и поведенческой неврологии, заместителем начальника отдела образования и директором Центра когнитивных нейронаук для ветеранов военной службы.
Чтобы объяснить ряд явлений, которые не могли быть легко объяснены более ранними теориями сознания, Бадсон со своими соавторами, психологом Элизабет Кенсингер, доктором философии Бостонского колледжа, и философом Кеннетом Ричманом, доктором философии Массачусетского колледжа фармацевтики и медицинских наук, и разработали эту теорию.
Эпизодическая память — это память об автобиографических событиях, включающая время, местоположение их осуществления, связанные с событиями эмоции и другие контекстуальные данные и знания, такие, как: кто, что, когда, где, почему, которые определены явно, либо каким-либо другим образом. Это содержимое памяти о событиях личного опыта, произошедших в определённом времени и месте. Например, воспоминание о вечеринке в честь шестого дня рождения является эпизодическим воспоминанием. Другим примером воспоминания, извлечённого из эпизодической памяти является следующее: «я вчера ходил на концерт известной группы». Такие воспоминания позволяют человеку осуществлять воображаемые путешествия во времени, в запомненное событие, произошедшее в конкретном времени и месте.
Эпизодическая и семантическая память совместно образуют категорию эксплицитной (декларативной) памяти, которая является одним из двух основных разделов памяти — вторым из которых является имплицитная память.
По мнению исследователей, эта теория нужна, чтобы объяснить природу человеческого выбора и поступков. Что выбор и действия, которые принято относить насчёт сознания, на самом деле совершаются бессознательно — а затем рационализируются на сознательном уровне.
Поэтому, поскольку наше сознание не отвечает за наши действия, человек может сказать себе, что собирается съесть одну ложку мороженого, но съедает ещё и ещё, и следующее, что регистрирует его сознание — что контейнер с мороженым пуст. И постфактум человек рационализирует своё решение тем или иным образом, либо соглашаясь со сделанным выбором, либо критикуя себя за него, но ни разу не ставя под сомнение, что это на самом деле был его выбор.
«Даже наши мысли обычно не находятся под нашим сознательным контролем. Из-за отсутствия контроля нам может быть трудно остановить поток мыслей в нашей голове, когда мы пытаемся заснуть, а также почему так трудно поддерживать осознанность (mindfulness)», — добавляет Бадсон.
Бадсон и его соавторы считают ряд неврологических, психических расстройств и нарушений развития расстройствами сознания — включая болезнь Альцгеймера и другие виды деменции, делирий, мигрень, шизофрению, диссоциативное расстройство личности, некоторые виды аутизма и многое другое.
Наконец, в их документе представлена дорожная карта того, как клиницисты, преподаватели и отдельные лица могут наилучшим образом улучшить поведение и получить знания, используя клинические и обучающие методы, которые могут быть эффективными для формирования как сознательного разума, так и бессознательного мозга. При дальнейшем изучении эта работа может позволить пациентам улучшить проблемное поведение, такое как переедание, помочь нам понять, как структуры мозга поддерживают память.
Другое важное направление, которое вытекает из этой работы — развитие философии проблем, связанных со свободой воли и моральной ответственностью.
Два месяца виртуального сервера VPS/VDS по цене одного по промокоду HABRNEW (AdminVPS)
новый взгляд на сущность сознания
скачать
Автор: Веселовский В.
Н. — подписаться на статьи автора
Журнал: Философия и общество. Выпуск №3(20)/2000 — подписаться на статьи журнала
Проблема сознания всегда была в центре внимания любых серьезных философских размышлений. Современный уровень развития человечества обеспечивает возможность нового, более глубокого анализа сущности сознания, понимания процессов мышления, ответа на вопрос, что такое мысль. В первую очередь это связано с широким изучением и использованием информации. По масштабам практическою значения на нынешнем историческом этапе информация поднялась на уровень вещества и энергии. Это обусловило резкий рост в последние десятилетия объема научных исследований в сфере познания, управления и самоорганизации, где информационные связи, отношения и процессы занимают центральное место. Интенсивно развивается новая научная отрасль — информатика, начало которой положил известный американский ученый Норберт Винер своими книгами «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», «Кибернетика и общество», «Творец и робот».
Эффективность и результативность этого пути во многом зависят от научного определения категории информации,, которое должно обобщать все многогранные современные знания о ней. Однако именно многогранность, полиаспектность информации обусловили множество определений, разработанных не только специалистами в области информатики, но и философами, и представителями других наук. Не анализируя имеющиеся определения, я считаю необходимым обратить внимание на два свойства информации, внутренне присущие всем ее формам, видам и разновидностям.
Во-первых, получать, перерабатывать и использовать информацию способны только такие материальные системы, которые обладают атрибутивными потребностями, обусловленными, в конечном счете, их специфической сущностью. Само существование этих систем зависит от удовлетворения их потребностей. Информация при этом играет необходимую обслуживающую роль, доставляя сведения о том, где, когда и каким образом потребности могут быть удовлетворены, и управляя соответствующими процессами.
Современной науке известны два типа таких систем — живые и социальные. Живые материальные системы удовлетворяют свои, биологические, потребности в пище, энергии, безопасности, смене поколений и др., обусловленные их сущностью — динамическим самосохранением. Осуществление этих процессов возможно лишь при получении информации из внешней среды и циркуляции ее внутри отдельных организмов и надорганизменных биологических систем. Аналогичную роль играет информация в социальных системах, материальные и духовные потребности которых обусловлены сущностью человека — мироизменяющим самосохранением.
Удовлетворение всех многообразных потребностей социума происходит с обязательным участием различных видов информации, получаемой из внешнего мира и циркулирующей внутри отдельных личностей и человеческих сообществ. Участие машин и приборов в рассматриваемом аспекте информационных процессов не требует специального анализа, поскольку они являются элементами социума, создаваемыми человеком в интересах удовлетворения своих социальных потребностей.
Во-вторых, восприятие внешних воздействий системами, способными получать информацию (будем называть их информабельными), принципиально отличается от того, как воспринимают воздействия системы, не способные к этому (неинформабельные). Это отличие состоит м том, что информабельные системы самоизменяют свое состояние или структуру, или то и другое одновременно в соответствии с имеющимися у них потребностями. Такое воздействие обозначается понятием «сигнал». Появление хищника в поле зрения или зоне слышимости его потенциальных жертв является сигналом, вызывающим самоизменения в состоянии их стада.
Неинформабельные системы, изменяясь в результате внешних воздействий, просто воспроизводят в своей структуре или состоянии, или в том и другом одновременно соответствующие элементы воздействующей системы, ничего к ним не добавляя. Камень, нагретый солнечными лучами, изменяет свою структуру и состояние в точном соответствии с той энергией, которую он получил от Солнца, и ничего более.
Таким образом, в информационных взаимодействиях обнаруживается специфическая зависимость результатов воздействия одних систем на другие: эти результаты зависят не только от характеристик самого воздействия, но и от того, какова сама система, воспринимающая воздействие. Одно и то же воздействие может быть сигналом, нести в себе информацию, если оно воспринимается информабельной относительно него системой, или сигналом не быть, если оно воспринимается системой неинформабельной.
Механизм такой зависимости тоже обладает сигнальным характером. Информабельные системы продуцируют информацию о своих атрибутивных потребностях и уровне V их удовлетворения.
Рассмотренные свойства информации, на мой взгляд, позволяют сформулировать следующее определение: информация — это мера сигнала, т. е. воздействия, вызывающего такие самоизменения в системах, обладающих атрибутивными потребностями, которые направлены на их удовлетворение.
Как явствует из приведенного определения, информация, если она является предметом исследования, несомненно, объективна.
Как материя и движение, процессы и взаимодействия, протекающие в мире, как мировые структуры, константы и характеристики, сигналы и несомая ими информация не зависят от того, изучает ли их человек или нет.
Иначе следует интерпретировать объективный аспект информации, анализируя ее получение человеком как системой, воспринимающей сигнальные воздействия. Как было видно, информация, поступающая извне, не является в полном смысле этого слова внешней. Она лишь по происхождению, по источнику внешняя, поскольку зависит от информабельности получающей ее системы. Поэтому в ситуациях познания следует применять понятие «объектогенная» для обозначения информации, поступающей от объекта, излученной им. Разумеется, введение этого термина предполагает существование симметричного понятия «субъектогенная», обозначающего информацию, порожденную познавательной, субъективной системой и ею же воспринимаемую.
Различие объектогенного и субъектогенного типов информации относительно.
Определенная конкретная информация может рассматриваться в рамках внутренних связей между элементами познающей системы, и тогда ее следует обозначать как субъектогенную, если ее источником является один из элементов системы. Но эта же информация объектогенна для других элементов. Так, информация, которая содержится в речи оратора на митинге, объектогенна для слушающих. Она же субъектогенна для митинга в целом и объективна для социолога, пожелавшего ее проанализировать.
Особое значение для понимания сущности сознания имеет объективное существование трех видов информации — стихийной, целесообразной и разумной.
Стихийная информация излучается без какого бы то ни было учета, что она будет приниматься информабельными системами. В первую очередь сюда относятся физические и химические воздействия, источниками которых являются неживые материальные системы. Но и биосистемы могут быть источниками такого вида информации. Стихийная информация о толщине и высоте деревьев, цвете зрачков глаз млекопитающих и тому подобном.
Человек тоже может быть источником стихийной информации, когда он говорит во сне или бредит.
Целесообразная информация, в отличие от стихийной, входит в общую систему целесообразности, присущую био и социуму и являющуюся обобщенной характеристикой их атрибутивных потребностей. Она обслуживает потребности биологических и социальных систем, обладая изначально, т. е. на выходе из источника, предустановленной возможностью того, чтобы быть воспринятой приемником в соответствии с целями источника. Виртуальный запах, который содержится в химических сигналах, испускаемых цветами, представляет собой целесообразную информацию, предназначенную для восприятия информабельными насекомыми. Как и любая виртуальная информация, она исчезает, если в зоне действия несущих ее сигналов таких насекомых нет.
Специфика разумной информации состоит в том, что ее внутригенное излучение, получение, переработка, передача, хранение и использование входят в более общую систему функционирования человеческого разума.
Информабельные функции осуществляет нервная система человека, включающая его сенсоры, нервные информационные каналы и мозг. Разумная информация обслуживает все многообразные потребности человека, обусловленные в конечном счете его целеполагающей мироизменяющей деятельностью в интересах самосохранения. Поскольку человек занимает высшее место в иерархии материального мира, то и присущая ему разумная информация соответственно, связана с целесообразным и стихийным ее видами. Разумная информация включает их в себя в снятом виде, но не сводится к ним.
Возможность информационного общения обеспечивают человеческий язык и его основное проявление — членораздельная речь. Язык — это хорошо организованная система сигналов, взаимосвязанные элементы которой — знаки — обеспечивают возможность кодирования информации различных видов, в том числе и сложносистемной. Кроме человеческого языка в его многочисленных национально-этнических формах, современная наука выделяет искусственные (в основном компьютерные) и биологические языки.
Обоснованность отнесения к языкам средств биологической сигнализации признается не всеми, а некоторые исследователи считают такое обозначение всего лишь метафорическим. На мой взгляд, достаточных оснований для «дискриминации» биологических языков нет. Они, как и человеческие языки, представляют собой знаковые системы, обслуживающие атрибутивные потребности информабельных систем. Однако между языками био и социума существуют серьезные принципиальные различия, анализ которых необходим для понимания уникальной сущности человеческого сознания.
Особенность любого биологического языка состоит в том, что им обеспечивается возможность кодирования только конкретной внешне- и внутригенной информации. Его знаки представляют собой сигналы, способные нести перекодированную биологическими сенсорами информацию, излученную конкретными вещами внешнего мира или внутренними органами конкретного организма. Внутригенная информация индуцируется атрибутивными потребностями живой материальной системы, а внешнегенная опосредуется ими.
Пение соловья, кваканье лягушки, специфические звуки, издаваемые кошкой, — это знаки их языков, выражающие одну и ту же биологическую потребность иметь собственное потомство. Информация, используемая живыми материальными системами в процессах биологического общения посредством их языков, всегда та же, что была излучена источником. При ее перекодировании, обобщении, а также использовании в био ничего нового не создается.
В человеческом общении сохранились элементы биологического языка наших далеких обезьянопредков. К ним следует отнести нечленораздельные звуки, мимику, жесты, выразительные взгляды и тому подобное. Но их роль невелика. Фактически монопольное значение в общении людей имеют словесный язык и его реализация — членораздельная речь. Специфическим их элементом, обеспечивающим возможность особого, человеческого кодирования информации, является слово.
Роль и место слова в информационных процессах заслуживают подробного рассмотрения. Принципиально-сущностное свойство слов — их творимый характер.
Кодирование информации человеческим языком осуществляется не обычным путем ее перекодирования, как это имеет место в био, а посредством обозначения, надстраивания идущего от источника внешне- или внутригенного сигнала дополнительным сигналом — словом. На эту специфику слова обращал внимание Аристотель, называя его я «знаком знака». И. П. Павлов применял аналогичное понятие «сигнал сигнала». В соответствии с современной научной терминологией эту же мысль, на мой взгляд, можно выразить, применяя понятие «надсигнал». Этот термин подчеркивает, что слово — это сигнал, но не обычный, излучаемый предметом или процессом, а надстроенный над ним, сотворенный человеком. Слово не отбрасывает обычный сигнал, а снимает, заменяя и сохраняя его в своем содержании. Например, если некто войдет к нам в комнату и скажет: «В соседнем доме пожар», — то слово «пожар» предстанет перед нами как надсигнал, заменяющий в данной ситуации общения внешнегенный сигнал, идущий от горящего соседнего дома.
Соответственно значение слова я буду называть «надинформацией», имея в виду, что оно является информацией, но не обычной, а надстроенной над внешне- и внутригенной ее формами, не отбросившей, а снявшей ее, I сохранив ее в своем содержании. Надинформация по своей возможности оказывать воздействие на социальные информабельные системы тождественна информации. Однако информабельность систем, воспринимающих воздействие надсигнала — слова, должна включать их способность к самоизменению при получении надинформации, т. е. значения воспринимаемого слова. Человек, воспринимающий словесное воздействие, несущее в любом случае только виртуальную информацию, должен знать тот язык, которым она закодирована, чтобы превратить ее в реальную надинформацию.
Способность человека к словотворению, т. е. к обозначению информации, поднимает его над способностью к ее переработке, присущей всем живым существам. А системы, создаваемые в результате синтеза слова с обозначаемой им конкретной информацией, являются не просто более сложно организованными, а более совершенными, способными обслуживать атрибутивные потребности социума.
На современном историческом этапе развития человечества серьезную, значительную роль в социальном общении играют различные искусственные языки, особенно языки программирования, компьютерные. Они достойны особого, подробного философского анализа. Здесь же следует лишь отметить, что они не заменяют естественные, национально-этические языки, сформированные народами и народностями, а дополняют их, расширяя присущие им возможности. Это обеспечивается специфическими чертами знаков в искусственных языках и характеристиками компьютерных устройств, их перерабатывающих. Применяя компьютеры, человек ускоряет переработку всех видов информации, оптимизирует способы ее хранения, передачи и использования. Это относится и к содержанию социально-адекватных информационных систем (будем называть их «саис» в соответствии с аббревиатурой полного термина). При этом компьютерные процедуры, осуществляемые с саисами, на мой взгляд, должны быть сопоставлены с устной и письменной членораздельной человеческой речью.
Изначальной формой социального общения с использованием саисов, появившейся в процессе становления человека и существующей поныне, является устная речь, основанная на передаче звуковых сигналов. В этом нет ничего удивительного, поскольку именно устная речь является социальной преемницей биологической звуковой сигнализации, занимавшей центральное место в общении наших обезьянопредков.
Вторая форма членораздельной речи — письменная — появилась сравнительно недавно, на рубеже IV—III тысячелетий до н. э. Она не имеет непосредственно биологического предшественника, являясь чисто социальным изобретением. Причиной формирования системы письменных средств человеческого общения было появление социальных потребностей, обусловленных, в первую очередь, усложнением хозяйственных, экономических отношений между людьми. Письменная форма речи позволяет передавать надинформационные элементы саисов на большие расстояния и сохранять их во времени с гораздо большей надежностью, чем это присуще устной речи.
В основе письменной речи лежит письмо, т. е. надсигнальная знаковая система, аналогичная по своим функцицям естественному социально-этническому языку в его отношениях с устной речью. Существуют различные типы письма, но любое письмо кодирует надинформацию, обеспечивая ее передачу по информационным каналам от источника к получателю. Написание, а затем прочтение сигнала-текста превращает эту возможность в действительность.
Появившееся вначале как дериват (ответвление) письменной речи, информационное общение с использованием компьютеров в наше время превращается в самостоятельную форму человеческой членораздельной речи. На мой взгляд, имеются достаточно веские основания, чтобы философски и лингвистически конституировать понятие «компьютерная речь». Как и две другие, более ранние формы, компьютерная речь формируется в современных исторических условиях в соответствии с имеющимися социальными потребностями человечества. Устной и письменной речи не под силу обработка с необходимой скоростью тех огромных массивов разнообразной информации, которые использует человек XX века.
Хорошо аргументировано предвидение, что в будущем компьютерная речь будет играть всевозрастающую роль в развитии социума1. Иллюстрирует это современный Интернет.
Общность устной, письменной и компьютерной членораздельной человеческой речи позволяет осуществить дополнительный информационный анализ многотысячелетней проблемы сущности процессов мышления, феномена мысли, свойства сознания. Как известно, эта проблема издавна была и остается ключевой в любой философской системе. В зависимости от ее решения формируются различные концепции бытия. Вышеизложенные размышления позволяют предложить еще один вариант решения проблемы.
Участие во всех формах речи биоэлектрохимических сигналов, источником которых является мозг, подтверждают древний афоризм: «Мышление — это говорение». Даже в процессах размышлений, не сопровождающихся туковой речью, в органы речи, по данным нейрофизиологии, поступают бэхсы (биоэлектрохимические сигналы). Происходит ли артикуляция и появляются звуковые сигналы или имеет место «речь про себя», регулируется волей.
Из этого следует, что мышление осуществляется не только мозгом, но сложным нейрофизиологическим комплексом, центром которого он является. Мыслит не мозг, внутриорганизменная человеческая система, включаюшая мозг и органы речи, соединенные афферентными и эфферентыми нейроинформационными каналами. Средством осуществления мышления служат социально-адекватные информационные системы, переносимые бэхсами. Именно они и представляют собой то, что издавна именуется мыслями.
Таким образом, в рамках предпринятого информационного анализа можно сформулировать следующее определение: мысль — это синтезируемая человеком социально-адекватная информационная система, существующая в нейрофизиологическом комплексе, включающем мозг, органы речи и соединяющие их нейроинформационные каналы каждого отдельного человека. Разумеется, данное определение может быть признано верным, если, и только если, его использование в различных научных сферах не будет приводить к логическим противоречиям и несоответствию фактам.
Данное условие распространяется на всю гносеологическую систему, окружающую понятие «мысль», в частности, на категории «мышление», «идеальное» и другие. Кроме того, сформулированное определение может быть признано целесообразным и полезным лишь в том случае, если оно обогатит использующие его научные сферы и, следовательно, науку в целом.
Вместе с тем в понимании мысли как социально-адекватной информационной системы не следует абсолютизировать первичность информации по отношению к обозначающей ее надинформации. В истории науки, особенно в последние десятилетия, нередки случаи, когда надинформация появляется раньше, чем соответствующая ей информация, формулируясь на основе информации, поступившей от источников, взаимосвязанных с предполагаемым излучателем сигнала. Так было с известной элементарной частицей нейтрино, относительно которой мы с нашими приборами стали информабельны только через двадцать лет после обозначения предполагаемой информации о ней словом. А надинформация о субэлементарных частицах кварках ждет соответствующей информации уже около сорока лет.
Любой научной гипотезе присуще такое изменение последовательности информации и надинформации.
Зародившись в недрах био, мышление прошло длительный путь развития в социуме и сейчас представлят собой одну из необходимых форм человеческой деятельности. Следовательно, вполне закономерна проблема управления мыслительной деятельностью. Как известно, единой системой управления, имеющейся у человека, является воля, различные формы которой управляют всеми осознаваемыми элементами его поведения и деятельности. Режим воли, на мой взгляд, распространяется и на среду мыслительной деятельности, поскольку человек осознает, что он мыслит. Формой воли, управляющей мышлением, является логика.
Совместное функционирование мышления и управляющей им логики в ходе становления и исторического развития человека обеспечило очень серьезное и глубокое изменение содержания мышления и его соотношения со словом. Как было видно, вначале слово, несущее надинформацию, появилось в сфере формирующегося человеческого общения.
И мышление, и его управляющее средство — формирующаяся логика — обслуживали совместное общение первобытных людей. Постепенный переход от динамического к мироизменяющему самосохранению, подъем примитивного труда на уровень производственной деятельности, а внутристадных и племенных отношений — на уровень отношений общественных обусловили не только расширение объема и собственное совершенствование языка. Появилась атрибутивная социальная потребность в познании мира.
В связи с этим слово приняло на себя новые, соответствующие познанию функции, среди которых главная — это обозначение сущности источников информации, которая сама непосредственно информации не излучает, представляя, по известной терминологии, «вещь в себе». Основой реализации этой функции стала информация, получаемая человеком от явлений, обусловливаемых сущностью. Это вызвало коренное изменение соотношения языка и мышления. Не просто обобщающее, а проникающее в сущность обобщаемого мышление заняло ведущее место в его соотношении с языком.
Ясно, что такое изменение было обеспечено возможностями развивающейся и совершенствующейся логики, управляющей мышлением.
Таким образом, система мышления, логики и языка представляет собой неразрывное и постоянно развивающееся единство, обслуживающее удовлетворение двух главных потребностей человека — познания мира и внутричеловеческого общения, восходящих к его сущностному мироизменяющему самосохранению.
Оптимальным и господствующим в общении людей является сочетание произнесенного, написанного или напечатанного слова, переносящего надинформацию от источника мысли к ее приемнику, с соответствующей информацией, хранящейся в памяти того и другого.
Системный характер мысли обусловливает возможность неоднозначного сочетания надинформации с информацией, что ведет к поливариативности мышления. Каждый отдельный человек обладает возможностью выбора, какую именно надинформацию (и соответственно — слово) использовать для обозначения некоторой определенной информации, считая именно ее соответствующей.
Это приводит к тому, что в процессах человеческого общения и познания синтезируются интерпретирующие действительность мысли, которые не совпадают, различаются или даже взаимно исключают друг друга. Хорошо известны антиномии: «мир конечен» и «мир бесконечен», «онтогенетическая адаптация наследуется» и «онтогенетическая адаптация не наследуется», «оптимальная рыночная экономика» и «оптимальная плановая экономика» и многие другие.
Реализация возможности того или иного выбора обусловлена различными факторами. В первую очередь это воздействие более общих систем, в которые тем или иным способом включается синтезируемая мысль. К ним относятся парадигмы, общие принципы, общепризнанные законы и теории. На синтез мыслей о проблемах социума, кроме того, воздействуют индивидуальные и групповые интересы, идеология, психологические установки, характер менталитета и тому подобное.
Изложенное нетривиальное понимание сущности мысли, механизмов ее формирования и передачи от человека к человеку, интерпретация мышления как сложного информационного процесса позволяют высказать некоторые суждения о сознании человека, по-новому истолковать категорию «идеальное».
Как было видно, все элементы человеческого сознания объединены в общую, хорошо организованную систему, скрепленную специфическими формами всеобщего материального взаимодействия — сигналом и надсигналом и, соответственно, их мерами — информацией и надинформацией. При этом источниками информации являются объективно, независимо от человека существующие материальные тела, а источником любой надинформации, ее творцом всегда и везде был и остается человек. Сознание — это свойство человека получать информацию и творить надинформацию, хранить, перерабатывать и синтезировать их в единой системе мышления, формирующей мысль. Следовательно, не только своими материальными и энергетическими структурами человек интегрирован в мир. Его сознание наряду с ними обеспечивает единство человека и мира. Наличие у человека сознания не означает, что он противостоит миру, «отражает» его. Сознание обеспечивает человеку неразрывную информационную связь с другими частями мира. Связывающие человека с остальным миром информационные каналы начинаются вне его, в объективно существующих вещах, явлениях, отношениях, а заканчиваются в его мозгу.
Изложенное понимание сущности сознания, природы мыслей, механизма мышления может служить основой для разработки новых вариантов решения многих проблем философии, информатики, психологии, логики, когнитологии, лингвистики, биологии, нейрофизиологии и других наук. Но это — предмет специальных размышлений.
1 См., например: Билл Гейтс. Дорога в будущее. М., 1996
Может ли интегрированная теория информации объяснить сознание?
Как материя создает разум? Точнее, как физический объект порождает субъективные переживания, подобные тем, в которые вы погружены, когда читаете это предложение? Как вещи становятся сознательными ? Это называется проблемой разума и тела, или, по словам философа Дэвида Чалмерса, «трудной проблемой».
Я выразил сомнение в том, что трудная проблема может быть решена — позиция, называемая мистерианством — в Конец науки . В новом издании я утверждаю, что мой пессимизм был оправдан недавней популярностью панпсихизма .
Эта древняя доктрина утверждает, что сознание является свойством не только мозга, но и всей материи, вроде моего стола и кофейной кружки.
Панпсихизм кажется мне очевидно глупым, но неглупые люди — особенно Чалмерс и нейробиолог Кристоф Кох — воспринимают его всерьез. Как это может быть? Что вызывает их интерес? Не слишком ли поспешно я отверг панпсихизм?
Эти вопросы заманили меня на двухдневный семинар по интегрированной теории информации в Нью-Йоркском университете в прошлом месяце. Задуманная нейробиологом Джулио Тонони (который обучался у покойного великого Джеральда Эдельмана), ИИТ представляет собой чрезвычайно амбициозную теорию сознания. Это применимо ко всем формам материи, а не только к мозгу, и подразумевает, что панпсихизм может быть правдой. Кох и другие серьезно относятся к панпсихизму, потому что они серьезно относятся к ИИТ.
На семинаре Чалмерс, Тонони, Кох и десять других докладчиков представили свои взгляды на ИИТ, которые затем были опровергнуты примерно 30 другими учеными и философами.
Я все еще обдумываю претензии и встречные претензии, некоторые из которых были пугающе абстрактными и математическими. В этом посте я попытаюсь оценить ИИТ на основе семинара и моих чтений. Если я сделаю что-то не так, что очень вероятно, я надеюсь, что мастерские дадут мне знать.
Трудная для понимания проблема
Одной из проблем, связанных с IIT, является неизвестность. Популярные аккаунты обычно заставляют меня задуматься о том, что я упускаю. См., например, отчет Карла Циммера 2010 года для The New York Times , статью Коха Scientific American 2009 года «Комплексная теория сознания» или его книгу 2012 года Сознание . Основное утверждение теории состоит в том, что система сознательным, если оно обладает свойством, называемым Φ, или фи , которое является мерой «интегрированной информации» системы.
Phi соответствует обратной связи и взаимозависимости между различными частями системы. В « Сознание » Кох приравнивает фи к «синергии», степени, в которой система является «больше, чем сумма ее частей».
Phi может быть собственностью любой сущности, биологической или небиологической. Даже протон может обладать фи , потому что протон — это эмерджентное явление, возникающее в результате взаимодействия его кварков. Отсюда панпсихизм.
Еще одна ключевая фраза – «концептуальная структура», которая, по-видимому, соответствует тому, как информация воплощается и обрабатывается в конкретной системе в конкретный момент. Концептуальная структура, которую я представляю в виде схемы или блок-схемы, определяет — или, скорее, — это — сознательный опыт.
Тонони начал семинар Нью-Йоркского университета с 90-минутного урока по ИИТ, за которым последовал еще час от Коха. Их презентации были параллельны их статье 2015 года по ИИТ «Сознание: здесь, там и везде?» Хотя в статье есть причудливые пассажи (название перекликается со старой песней «Битлз»), этот отрывок передает неприступную плотность ИИТ:
…центральную идентичность ИИТ можно сформулировать очень просто: опыт идентичен концептуальной структуре, которая внутренне максимально нередуцируема.
Точнее, концептуальная структура полностью определяет как количество, так и качество опыта: насколько существует система — количество или уровень сознания — измеряется ее значением Φmax — внутренней несводимостью концептуальной структуры; способ его существования — качество или содержание сознания — определяется формой концептуальной структуры. Если система имеет Φmax = 0, что означает, что ее причинно-следственная сила полностью сводится к силе ее частей, она не может претендовать на существование. Если Φmax > 0, то система не может быть сведена к своим частям, поэтому она существует сама по себе. В более общем смысле, чем больше Φmax, тем больше система может претендовать на существование в более полном смысле, чем системы с более низким Φmax. Согласно ИИТ, количество и качество опыта есть неотъемлемое, фундаментальное свойство комплекса механизмов в состоянии — свойство наполнять или формировать пространство возможностей (прошлые и будущие состояния) определенным образом, подобно тому, как оно Считается, что массе свойственно искривлять вокруг себя пространство-время.
Тонони и Кох блестяще цитировали эмпирические доказательства ИИТ. Мозжечок, который, по-видимому, имеет меньшую внутреннюю связь — и, следовательно, более низкое фи — чем другие нейронные области, может быть поврежден без существенного влияния на сознание. Более того, сканирование мозга парализованных, необщительных, «запертых» пациентов выявляет более высокие phi у тех, у кого проявляются другие признаки сознания.
Но чем больше Тонони, Кох и другие говорили о информации , интеграция и концептуальная структура , тем меньше я понял эти понятия. Я также задавался вопросом, как ученые могут измерить phi мозга, или интегрированную информацию, учитывая их незнание того, как мозг кодирует информацию.
Когда я признался Тонони в своем недоумении, он признал, что ИИТ нужно время, чтобы «просочиться». Другие на семинаре также казались устойчивыми к осмосу. Участники часто обращались к Тонони для разрешения споров по поводу теории, но его пророческие ответы не всегда проясняли ситуацию.
Ближе к концу семинара кто-то спросил Тонони, постулирует ли ИИТ, что разум и материя — разные явления, или что разум — это просто побочный продукт материи. Другими словами, является ли ИИТ материалистической или дуалистической теорией сознания? Тонони улыбнулся и ответил: «Это то, что есть». (Возможно, он имел в виду: «ИИТ — это то, что есть ИИТ».)
Участников особенно смутил постулат ИИТ под названием «исключение». Согласно IIT, многие компоненты мозга — нейроны, ганглии, миндалевидное тело, зрительная кора — могут иметь ненулевые фи и, следовательно, мини-умы. Но поскольку фи всего мозга превосходят любой из его компонентов, его сознание подавляет или «исключает» мини-умы своих компонентов.
Исключение помогает объяснить, почему мы не воспринимаем сознание как беспорядочную смесь мини-ощущений, но оно имеет странные последствия. Если члены группы — скажем, семинар ИИТ — начинают так одержимо общаться друг с другом, что группа фи превышает фи индивидуумов, ИИТ предсказывает, что группа станет сознательной и подавит сознание индивидуумов.
, превращая их в бессознательных «зомби». То же самое может быть верно для меньших или больших групп, от одурманенной пары до Соединенных Штатов Америки.
Проблема CD сознания
Конечно, я мог просто быть слишком невежественным, чтобы оценить ИИТ. Общая теория относительности и квантовая механика также сбивают меня с толку, и они неплохо себя зарекомендовали. Таким образом, знаменательно, что ученый-компьютерщик Скотт Ааронсон, полностью разбирающийся в технических деталях ИИТ, сомневается в этой теории. Говоря после Тонони и Коха, Ааронсон назвал себя «официальным скептиком IIT». Он добавил: «Похоже, мой обед не был отравлен, так что спасибо»,
Ааронсон повторил критические замечания, высказанные им в своем блоге в прошлом году. (См. также его последующий пост.) Его главная жалоба связана с заявлением IIT о том, что высокие фи производит сознание. « Phi может быть необходимым условием сознания, но, безусловно, недостаточным условием», — сказал он.
Ааронсон сказал, что он может спроектировать широкий спектр простых систем обработки информации — например, двухмерную сетку, использующую коды исправления ошибок, подобные тем, которые используются в компакт-дисках, — обладающие чрезвычайно высоким фи . Как он заявил в своем блоге, IIT « неизбежно предсказывает огромное количество сознания в физических системах, которое ни один здравомыслящий человек вообще не считает особенно «сознательным» 9.0024 : действительно, системы, которые ничего не делают, кроме применения кода проверки четности с низкой плотностью или других простых преобразований своих входных данных. Более того, IIT предсказывает не только то, что эти системы «слегка» сознательны (что было бы хорошо), но и то, что они могут быть безгранично более сознательны, чем люди». [В оригинале жирным шрифтом.]
Ааронсон также обвинил сторонников ИИТ в непоследовательной защите теории. Например, специалисты по ИИТ приводят в качестве доказательства теории низкий показатель phi мозжечка и отсутствие сознания, но они не могут быть фи .
0003 уверен, что мозжечок без сознания; они просто делают правдоподобный вывод, основанный на здравом смысле.
И все же, столкнувшись с аргументом Ааронсона о приведении к абсурду сетки, Тонони принял абсурд ; он предположил, что, возможно, сетка обладает сознанием , и упрекнул Ааронсона за обращение к здравому смыслу. Ааронсон возражал в своем блоге: « Вы не можете считать это «успехом» для ИИТ, если он предсказывает, что мозжечок находится в бессознательном состоянии, и в то же время отрицать, что это «неудача» для ИИТ, если он предсказывает, что квадрат сетка вентилей XOR находится в сознании. » [В оригинале жирным шрифтом.]
На семинаре Ааронсон назвал эту стратегию «орел, который я выиграю, решка, которую вы проиграете». Другими словами, апеллируя к здравому смыслу, когда он соответствует их целям, и отвергая его, когда это не подходит, сторонники ИИТ делают свою теорию невосприимчивой к фальсификации и, следовательно, ненаучной.
Ааронсон, тем не менее, похвалил сотрудников ИИТ за создание достаточно точной теории, которую он мог проверить. Как он выразился в своем блоге, «тот факт, что Интегрированная теория информации неверна — очевидно ошибочна по причинам, лежащим в ее основе, — ставит ее примерно в 2% лучших математических теорий сознания, когда-либо предложенных. Мне кажется, что почти все конкурирующие теории сознания были настолько расплывчатыми, пушистыми и податливыми, что они могут только стремится к неправде».
Проблема цикличности
Тонони проигнорировал критику Ааронсона. «Мы должны быть готовы к чрезвычайному удивлению», — сказал он. Он также предположил, что Ааронсон критиковал устаревшую версию phi. IIT находится в стадии разработки, сказал Тонони.
Физик Макс Тегмарк, коллега Ааронсона по Массачусетскому технологическому институту и энтузиаст ИИТ, представил полдюжины альтернативных математических определений фи , которые, по его предположению, могут быть менее проблематичными, чем версия, критикуемая Ааронсоном.
Ааронсон сказал, что его анализ применим ко всем версиям phi , предложенный Тегмарком и Тонони.
Споры об определениях фи напомнили мне о неспособности исследователей в некогда модной области сложности договориться о том, что они изучают. Как я уже указывал, существует по крайней мере 40 различных определений сложности, некоторые из которых связаны с информацией — еще одним печально известным многообразным понятием.
Это подводит меня к критике ИИТ философом Джоном Серлом. Сирл высказал свою критику не на семинаре Нью-Йоркского университета (который он не посещал), а в обзоре 2013 года в журнале 9.0003 The New York Review of Books книги Коха Сознание . Серл жаловался, что ИИТ зависит от неправильного присвоения понятия информации:
[Кох] не говорит, что информация вызывает сознание; он говорит, что определенная информация — это просто сознание, а поскольку информация повсюду, сознание повсюду. Я думаю, что если вы внимательно это проанализируете, то увидите, что взгляд непоследовательный.
Сознание не зависит от наблюдателя. Я в сознании независимо от того, что кто-то думает. Но информация обычно относится к наблюдателям. Эти предложения, например, имеют смысл только относительно нашей способности их интерпретировать. Таким образом, вы не можете объяснить сознание, говоря, что оно состоит из информации, потому что информация существует только относительно сознания.
См. также последующую переписку между Тонони, Кохом и Сирлом, в которой Сирл сказал, что ИИТ «не кажется серьезным научным предложением». На семинаре Нью-Йоркского университета Тонони и другие сторонники ИИТ отвергли критику Сирла, заявив, что Сирл искажает их представление об информации. Но, на мой взгляд, Серл обратил внимание на главный недостаток IIT.
На самом деле точка зрения Серла применима и к другим информационным теориям сознания, в том числе к одной, изложенной Чалмерсом более 20 лет назад (что помогает объяснить его близость к ИИТ). Информационные теории сознания цикличны; то есть они пытаются объяснить сознание с помощью понятия — информации, — которое предполагает сознание.
Я изложил эту проблему в статье 2011 года «Почему информация не может быть основой реальности». Пост касался не конкретно ИИТ, а более общего положения о том, что информация является фундаментальным свойством природы, наряду с материей и энергией. Я проследил эту идею до идеи физика Джона Уилера «это из бита», которая была вдохновлена очевидным резонансом между теорией информации и квантовой механикой. Я написал:
Понятие информации не имеет смысла в отсутствие того, что нужно информировать, то есть сознательного наблюдателя, способного к выбору, или свободы воли (извините, ничего не могу поделать, свобода воли — это навязчивая идея). ). Если завтра исчезнут все люди в мире, исчезнет и вся информация. Не имея ума удивить и изменить, книги, телевизоры и компьютеры были бы так же глупы, как пни и камни. Этот факт может показаться сокрушительно очевидным, но, похоже, многие энтузиасты информации упускают его из виду. Идея о том, что разум столь же фундаментален, как и материя, — что подразумевает понятие «общая вселенная» Уилера, — также бросает вызов повседневному опыту.
Материя, несомненно, может существовать без разума, но где мы видим, что разум существует без материи? Выстрелите человеку в сердце, и его разум исчезнет, а материя останется.
Проблема солипсизма
Более того, как и все теории сознания, ИИТ сталкивается с проблемой солипсизма (которая лежит в основе критики Ааронсона). Насколько я знаю, я единственная сознательная сущность в космосе. Я с уверенностью делаю вывод, что вещи, подобные мне, — например, другие люди — также обладают сознанием, но моя уверенность ослабевает, когда я рассматриваю вещи, менее похожие на меня, такие как компакт-диски и темная энергия. (На семинаре состоялась мини-дискуссия о том, может ли темная энергия обладать сознанием, что привело Коха к остроумной фразе: «Давайте не будем барионными шовинистами».) Проблема солипсизма особенно актуальна для ИИТ из-за ее панпсихических последствий.
ИИТ предложили построить «измеритель сознания», который измеряет фи и, следовательно, сознание любой системы, от айфона до запертого пациента.
Но такой инструмент на самом деле не будет обнаруживать сознание больше, чем современные сканирования мозга. Никакой мыслимый инструмент не может решить проблему солипсизма.
Подводя итог: посещение семинара укрепило мою склонность к мистеризму. Я сомневаюсь, что ИИТ приближает нас к решению проблемы разума и тела, и предсказываю, что метафизический багаж теории — панпсихизм и все остальное — ограничит ее популярность.
Но мастерская мне понравилась. Наблюдать за всеми этими мозговитыми участниками, пытающимися разобраться с глубочайшими загадками бытия, цитируя Декарта, Лейбница и Юма, а также статьи, которым меньше года, было самым волнующим интеллектуальным опытом за долгое время. Чем бы ни было фи , к концу семинара мой мозг был переполнен этим.
Размышление ИИТ также углубило мое понимание проблемы разума и тела. В эпоху безудержного научного развития нам нужны такие теории, как ИИТ, чтобы помочь нам заново открыть тайну самих себя.
Постскриптум : Ответы на эту статью от участников семинара IIT и других лиц см.
в следующем посте.
Дополнительная литература :
«Комплексная» теория сознания.
Кристоф Кох о свободе воли, сингулярности и стремлении взломать сознание.
Integratedinformationtheory.org.
Почему информация не может быть основой реальности.
Имеют ли смысл большие новые мозговые проекты, когда мы даже не знаем «нейронного кода»?
Является ли научный материализм «почти наверняка ложным»?
Почему я не теоретик интегрированной информации.
Может ли теория информации объяснить сознание?
Пост-постскриптум: Семинар IIT был спонсирован Центром изучения разума, мозга и сознания Нью-Йоркского университета (совместно руководили Чалмерс и Нед Блок) и Глобальным институтом перспективных исследований.
Выраженные взгляды принадлежат автору (авторам) и не обязательно совпадают с мнением Scientific American.
ОБ АВТОРАХ
Джон Хорган руководит Центром научных публикаций при Технологическом институте Стивенса.
Его книги включают «Конец науки», «Конец войны» и «Проблемы разума и тела», , доступные бесплатно на сайте mindbodyproblems.com. В течение многих лет он вел популярный блог Cross Check для Scientific American.
Сознание и Теория Интегрированной Информации
Интегрированная Информационная Теория (ИИТ) — это широко обсуждаемая — и некоторыми активно продвигаемая — «математическая теория сознания», разработанная за последние 10-20 лет или около того, в основном нейробиологом Джулио Тонони. Теория предлагает единую количественную меру, называемую Φ (фи), которая представляет собой количество «интегрированной информации» в мозге и других системах, от одноклеточных организмов, возможно, даже до целых экосистем. Если система состоит из многих модулей, «интегрированная информация» всей системы отличается от «локальной» информации, которая представляет собой просто сумму информации, запертой во всех ее модулях. Предполагается, что такие системы обладают осмысленным сознанием тогда и только тогда, когда они обладают достаточно большим Φ.
Чем больше интегрированная информационная ценность системы, тем более сознательной она считается.
Источник: KateStudio/Shutterstock
Ряд ученых подвергли резкой критике продвижение ИИТ как подлинной «теории сознания», но по-прежнему поддерживают ее значительный научный вклад. В этом отношении мне недавно пригодился обмен мнениями с ученым-компьютерщиком Скоттом Ааронсоном, чья запись в блоге об интегрированной теории информации привлекла некоторых крупных игроков в этой области: Дэвида Чалмерса, Кристофа Коха, Джулио Тонони, Адама Барретта и других. Но даже беглая оценка ИИТ вызывает несколько вопросов:
- Согласно теории, невероятно простые системы (гораздо проще, чем отдельные живые клетки) обладают некоторым минимальным уровнем сознания. Кажется правдоподобным, что простые животные могут обладать ненулевым уровнем сознания. Но как насчет других живых систем, таких как леса, или даже искусственных систем, таких как самолеты, которые, по прогнозам IIT, обладают минимальным уровнем сознания?
- Может ли какая-либо отдельная мера реально количественно оценить сознание? Многие могут догадаться, что в лучшем случае Φ может обеспечить одно из нескольких необходимых условий для возникновения сознания, но ничего даже близкого к нахождению достаточных условий. Вопрос о достаточности может не иметь ответа, доступного для нашего тщедушного мозга.
- Определение «информации» в ИИТ неоднозначно, отчасти потому, что общее определение информации не является универсальным; это зависит от контекста. Во-первых, информация определяется по-разному в разных масштабах описания. В крайнем случае можно определить информацию в мозге или бейсбольном мяче как положения и скорости всех элементарных частиц каждого из них. Глядя на это таким образом, можно сказать, что бейсбольный мяч содержит примерно то же информационное содержание (энтропию), что и мозг, только потому, что они имеют почти одинаковую массу. Однако сознательные бейсбольные мячи кажутся маловероятными существами.
Вопрос о достаточности может не иметь ответа, доступного для нашего тщедушного мозга. IIT основан на многих фундаментальных исследованиях того, как различные части мозга взаимодействуют друг с другом. Мой коллега и бывший аспирант Рамеш Шринивасан работал с Тонони, Джеральдом Эдельманом и другими в Институте неврологических наук в Ла-Хойе и внес свой вклад в эту работу.
В A Universe of Consciousness , (2000) Эдельман и Тонони обратились к проблеме интеграции мозга:
…высокие значения сложности соответствуют оптимальному синтезу функциональной специализации и функциональной интеграции внутри системы. Это явно относится к таким системам, как мозг: разные области и разные нейроны делают разные вещи (они дифференцированы) и в то же время взаимодействуют, создавая единую сознательную сцену и унифицируя поведение (они интегрированы).
Это утверждение указывает на контраст между информацией мозга, локализованной в одной области, и интегрированной информацией, распределенной по многим областям. Ведет ли себя мозг больше как интегрированная система с надежной связью между ее частями? Или она ведет себя скорее как локальная система со множеством маленьких подсистем, которые действуют более или менее независимо? Чтобы проиллюстрировать разницу, представьте себе футбольный стадион, заполненный болельщиками. Перед началом игры большая часть обмена информацией происходит между людьми, сидящими близко друг к другу; отдельные разговоры в значительной степени не связаны, возможно, один человек разговаривает с другом о статистике передач квотербека.
Мы назовем это состояние «состоянием функциональной локализации футбольного болельщика». Игра начинается, и тачдаун засчитывается. Внезапно фанаты хозяев поля дружно приветствуют друг друга. Информация о приземлении не распространяется медленно от одного болельщика к другому, а сразу же доводится до всех. В результате на стадионе создается новый крупномасштабный объект, который затем может воздействовать сверху вниз на каждого отдельного болельщика.
Источник: Paul L Nunez
Интеграция в игрушечном мозгу
Возвращаясь к проблеме двусмысленного использования информации в IIT, есть ли способ определить полезную меру интеграции? Рассмотрим игрушечный мозг, который сохраняет многие основные структурные черты настоящего мозга. Игрушка состоит из мозжечка, связанного между собой только с близлежащими тканями, и неокортекса, который также содержит такие локальные связи. Но в отличие от мозжечка, неокортекс (серое вещество) также связан между собой огромным числом (10 10 ) корково-корковых аксонов, образующих подкорковое белое вещество и соединяющих между собой разные участки неокортекса.
Это количество взаимосвязанных аксонов достаточно велико, чтобы каждый модуль неокортекса достаточного размера мог быть соединен с каждым другим модулем в идеализированной системе белого вещества.
Неокортекс, необходимый для человеческого сознания, представляет собой иерархическую структуру вложенных столбцов, как показано на первом рисунке: нейроны внутри министолбцов (100 нейронов) внутри макростолбцов (миллион нейронов) внутри самой коры. Мозжечок, который на самом деле содержит больше нейронов, чем неокортекс, но лишен как вложенных столбцов, так и дальних связей неокортекса с белым веществом, вносит очень минимальный вклад в сознание, но необходим для детального мышечного контроля. Полная потеря мозжечка, например, при черепно-мозговой травме, не стирает нормальное сознание. Он может понадобиться вам, чтобы покататься на велосипеде или вдеть нитку в иголку, но не для чтения Шекспира или игры в шахматы.
Сравнение неокортекса и интеграции мозжечка
Судя по моим рисункам, наша игрушечная неокортекс состоит из n идентичных модулей, идентифицированных в разных модульных масштабах.
Если бы мозжечок и неокортекс были метафорическими пирогами с фруктами, их модулями были бы изюм и вишня. На моем втором рисунке диапазон модульных масштабов включает области Бродмана в сантиметровом масштабе ( n = 50), переходящие в крошечные министолбцы ( n = 10 8 ) диаметром с человеческий волос. Для простоты можно идеализировать динамическое состояние игрушечного мозга исключительно с точки зрения взаимодействия между несколькими модулями, действующими вместе как отдельные подсистемы, и определить простую меру общего уровня интеграции. Этот игрушечный мозг состоит из 50 мест, где может активироваться один изолированный модуль. Существует 1225 способов (парных мест) для двух модулей, чтобы соединиться в одну подсистему, скажем, две области зрительной и/или слуховой коры. Есть 19600 способов объединения трех модулей в одну подсистему. Если мы хотим, чтобы наш игрушечный мозг стал «умнее», полный диапазон (от 0 до 50) объединенных модулей, доступных в нашей игрушечной неокортексе, составляет 2 50 или приблизительно 10 15 .
Чтобы определить относительные меры интеграции, мы разделяем нашу неокортекс и мозжечок (пироги с вишней и изюмом) на м секций одинакового размера, так что каждая секция содержит н/м модулей (изюм или вишни). В то время как наш игрушечный неокортекс остается физически взаимосвязанным (секции не разделены), в мозжечке отсутствуют связи между удаленными модулями, потому что все мозжечковые взаимодействия происходят локально. Образно говоря, кусочки вишневого пирога остаются соединенными на месте, но кусочки пирога с изюмом на сковороде отсоединяются. Таким образом, число способов, которым 9Модули 0003 n могут объединяться (интегрироваться), чтобы действовать как отдельные подсистемы: 2 n для неокортекса и m 2 n/m для мозжечка.
Источник: Paul L Nunez
Коэффициент интеграции разумаИз этих аргументов мы можем определить грубую меру относительной интеграции динамического поведения неокортекса по сравнению с мозжечком; назовем это коэффициентом интеграции разумных объектов (SIR):
SIR = количество способов объединить n неокортикальных модулей, когда они функционально интегрированы (2 n ) / общее количество способов, которыми m мозжечковых участков могут самоинтегрироваться, когда отдельные участки изолированы друг от друга ( m 2 n /м ).
Чтобы поднять наш игрушечный мозг до статуса гения, мы можем разделить нашу неокортекс на более мелкие модули в масштабе макростолбца ( n = 10 4 ), определяемом пространственной протяженностью интракортикальных возбуждающих аксонов. Если макростолбцы функционально связаны между собой, SIR — это очень большое число, например 10 9 .0258 3006 , в основном не зависит от количества секций (кусков пирога) в широком диапазоне м , когда м является большим. Для перспективы количество песчинок, которые можно было бы упаковать в наблюдаемую вселенную, намного меньше, примерно 10 91 . Эти точные цифры не следует принимать всерьез, но они позволяют оценить огромные различия в относительной степени интеграции между игрушечным неокортексом и игрушечным мозжечком.
Интеграция мозга с медицинскими последствиями
Эта общая картина подчеркивает важность связей между областями мозга, но физические связи, как правило, не соответствуют функциональным связям, которые зависят от всего динамического состояния мозга, а также от пространственных и временных масштабов измерения с помощью ЭЭГ, фМРТ и т.
д. . Имея дело с чем-то столь сложным, как мозг, трудно, а то и невозможно создать всеобъемлющие теории, но гораздо легче извлечь полезные выводы из мысленных экспериментов и простых моделей, таких как коэффициент интеграции разума, который затем можно оценить как с помощью мысленных и реальные эксперименты. Эти исследования имеют много целей как в фундаментальной науке, так и в клинических приложениях, таких как разработка измерителей сознания, которые нацелены на измерение функциональной интеграции в мозге. Такие измерители будут полезны всем, кто находится в коме, где наше текущее понимание чьей-либо психической деятельности, то есть сознания, может быть весьма ограниченным, а решения о лечении в конце жизни принимаются в основном в темноте.
За последние два десятилетия Р. Дуглас Филдс и другие показали, что активность обучения и памяти изменяет проводку белого вещества. Миелин, образующий слои клеточных мембран, обернутых вокруг аксонов, долгое время считался пассивной изоляцией аксонов, подобно белой изоленте.
Но теперь известно, что пластичность миелина играет активную роль в сознательной деятельности, регулируя скорость передачи сигнала и синхронность в нейронных сетях. Исследования таких процессов интеграции мозга должны стать чрезвычайно полезными в диагностике и лечении заболеваний белого вещества с последствиями для шизофрении, хронической депрессии, биполярного расстройства, обсессивно-компульсивного расстройства, снижения когнитивных функций и деменции. Аномалии белого вещества также связаны с проблемами развития у детей, такими как аутизм, дислексия и синдром дефицита внимания с гиперактивностью.
Ссылки
Пол Л. Нуньес, Уравнение мозговых волн: модель ЭЭГ, Mathematical Biosciences 21:279-297, 1974. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0025556474
0
Лестер Ингбер, Статистическая механика неокортикальных взаимодействий. я. базовая формулировка. Physica.D: 5, 83–107, 1982. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0167278982
5
Лестер Ингбер, Статистическая механика неокортикальных взаимодействий: стабильность и продолжительность 7+- 2 правило объема кратковременной памяти, Physical.
Review A: 31,1183–1186, 1985. https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.31.1183
Ричард Зильберштейн, Нейромодуляция неокортикальной динамики. В: Пол Л. Нуньес, Неокортикальная динамика и ритмы ЭЭГ человека. Oxford University Press, стр. 591–627, 1995.
Пол Л. Нуньес, Неокортикальная динамика и ритмы ЭЭГ человека, Oxford University Press, 1995. в бинокулярном соперничестве обнаруживает повышенную синхронизацию нейромагнитных реакций во время сознательного восприятия, Journal of Neuroscience 19: 5435–48, 1999. https://www.jneurosci.org/content/19/13/5435.short
Джеральд М. Эдельман и Джулио Тонони, Вселенная сознания, Нью-Йорк: Basic Books, 2000.
Рамеш Сринивасан, Уильям Р. Винтер, Цзянь Дин и Пол Л. Нуньес, Когерентность ЭЭГ и МЭГ: меры функциональной связи в различных пространственных масштабах динамики неокортекса, Journal of Neuroscience Methods 166: 41–52, 2007. https://www.ncbi. .nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2151962/
Сет Ллойд, Programming the Universe, New York: Random House (Vintage Books), 2007.
Стивен Лорейс и Джулио Тонони (редакторы) Неврология сознания: когнитивная неврология и нейропатология, Амстердам, Нидерланды: Elsevier, 2009.
Пол Л. Нуньес, Мозг, разум и структура реальности, Oxford University Press, 2010
Пол Л. Нуньес, Рамеш Шринивасан и Лестер Ингбер, Теоретическая и экспериментальная электрофизиология неокортекса человека: многомасштабные динамические корреляты сознательного опыта. В Мише Пезенсоне (редактор), Многомасштабный анализ и нелинейная динамика. От генов к мозгу, Нью-Йорк: Wiley, стр. 147-175, 2013.
Пол Л. Нуньес и Рамеш Сринивасан, Неокортикальная динамика из-за задержки распространения аксонов в корково-кортикальных волокнах: бегущие и стоячие волны ЭЭГ с последствиями для нисходящих влияний на локальные сети и заболевания белого вещества, Brain Research 1542: 138-166, 2014. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3942804/
Пол Л. Нуньес, Новая наука о сознании: изучение сложности мозга, разума и личности, Prometheus Books, 2016.
Скотт Ааронсон, Почему я не теоретик интегрированной информации (или расширитель бессознательного), октябрь 2017 г. https://www.scottaaronson.com/blog/?p=1799
Скотт Ааронсон, Джулио Тонони и я: обмен мнениями, ноябрь 2017 г. https://nam11.safelinks.protection.outlook.com/?url=https%3A%2F%2Fscott…
Adam B Barrett , и Педро А. М. Медиано, Φ мера интегрированной информации не является четко определенной для общих физических систем. Журнал исследований сознания 26: 2019, стр. 11-20. https://www.ingentaconnect.com/content/imp/jcs/2019/00000026/f0020001/a…
Пол Л. Нуньес и Рамеш Шринивасан, Электрические поля мозга: нейрофизика ЭЭГ, 2-е издание, Oxford University Press , 2006.
Р. Дуглас Филдс, Белое вещество в обучении, когнитивные и психические расстройства, Trends in Neuroscience 31: 361-370, 2008. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2486416/
Р. Дуглас Филдс, Белое вещество имеет значение, Scientific American 298: 54-61, 2008. http://www.
brianesty.com/bodywork/PDF/White%20Matter%20Matters.pdf
Джулио Тонони, Мелани Боли, Марчелло Массимини и Кристоф Кох, Интегрированная теория информации: от сознания к его физическому субстрату, Nature Reviews Neuroscience, 450-462, 2016. https://www.nature.com/articles/nrn-2016-44
Кристоф Кох, Как сделать измеритель сознания, журнал Scientific American 28–33, ноябрь 2017 г. Брайан Кутильо, Дон Дюруссо, Цзянь Ле, Харрисон Леонг, Нэнси Мартин, Майкл Э. Смит, Стивен Бресслер, Пол Брикетт, Джудит Маклафлин, Николас Барберо, Кеннет Лаксер, Визуализация пространственно-временной динамики познания с помощью методов вызванных потенциалов с высоким разрешением, Человек Картирование мозга 1: 101-116, 1994. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/hbm.460010204
R Дуглас Филдс, Мозг учится неожиданными способами. Scientific American, 75–79, март 2020 г. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8284127/
Карл Дж. Фристон, Джулио Тонони, Олаф Спорнс и Джеральд М.