Świadomość i mózg

Świadomość i mózg: rozszyfrowanie, w jaki sposób mózg koduje nasze myśli

Pierwsza edycja
Autor	Stanisława Dehaene
Temat	Świadomość , neuronauka
Wydawca	Prasa Wikingów
Data publikacji	2014
Strony	352
ISBN	978-0670025435

Consciousness and the Brain: Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts to książka Stanislasa Dehaene z 2014 roku . Podsumowuje badania nad neuronauką świadomości, zwłaszcza z ostatnich dziesięcioleci.

Zarys książki

Wprowadzenie: rzeczy myśli

Dehaene dokonuje przeglądu historycznych intuicji, że świadomość musi być oddzielona od materii. Wyjaśnia, w jaki sposób świadomość nie była nawet wspominana w kręgach neuronauki aż do późnych lat 80., kiedy rozpoczęła się rewolucja w badaniach nad świadomością. Dehaene uważa, że ​​„świadomość dostępu” (bycie świadomym i zdolnym do zgłaszania informacji) jest właściwą definicją na początek badań naukowych. Podczas gdy niektórzy filozofowie upierają się, że świadomość dostępu różni się od „świadomości fenomenalnej” (np. sposobem qualia ), Dehaene uważa rozróżnienie dostęp/fenomenalność za „wysoce mylące” i czuje, że „prowadzi ono po śliskim zboczu do dualizmu” (s. 10). .

Ch. 1: Świadomość wkracza do laboratorium

Dehaene odróżnia świadomy dostęp od pokrewnych, ale nie identycznych idei: „uwaga, czuwanie, czujność, samoświadomość i metapoznanie ” (s. 25).

Wprowadza projekt pomiaru neuronalnych korelatów świadomości za pomocą paradygmatów, takich jak minimalne kontrasty obrazów, maskowanie ( bodźce podprogowe ), rywalizacja obuoczna i mruganie uwagowe . Mrugnięcie uwagi odnosi się do okresu refrakcji psychicznej , ślepoty spowodowanej nieuwagą i ślepoty na zmiany . Badania Olafa Blanke'a nad doświadczeniami poza ciałem badają przykład, w którym świadome doświadczenie zmienia się, podczas gdy bodźce zewnętrzne pozostają takie same.

w rozdz. 4, Dehaene zauważa, że ​​korelaty świadomości są w rzeczywistości niewystarczające, ponieważ wiele rzeczy może korelować ze świadomą percepcją, w tym nawet stany mózgu przed prezentacją bodźca. Dehaene jest najbardziej zainteresowany neuronowymi sygnaturami świadomości, które reprezentują samo przetwarzanie świadomości przez mózg. (str. 142)

Ch. 2: Zgłębianie nieświadomych głębin

„W oparciu o to, co teraz wiemy, praktycznie wszystkie obszary mózgu mogą uczestniczyć zarówno w świadomym, jak i nieświadomym myśleniu”.

Stanislas Dehaene, Świadomość i mózg , s. 53

Dehaene dokonuje przeglądu nieświadomego przetwarzania mózgu w różnych formach: percepcja podprogowa, eksperyment Édouarda Claparède'a , ślepota , zaniedbanie połowicze , podprogowe torowanie, nieświadome wiązanie (w tym poprzez modalności sensoryczne, jak w efekcie McGurka ) itp. Dehaene omawia debatę na temat tego, czy znaczenie może być przetwarzane nieświadomie i stwierdza na podstawie własnych badań, że tak może być. Fala N400 pojawia się w przypadku nieoczekiwanych słów, nawet gdy jest zamaskowana lub nieuważana. Nieświadome przetwarzanie jest nie tylko oddolne, ale może zostać wzmocnione, gdy uwaga odgórna jest skierowana na cel, nawet jeśli cel nigdy nie stanie się świadomy. Mózg może nawet wykonywać niektóre operacje matematyczne nieświadomie, a siedzenie nad problemem, aby nieświadomy umysł mógł znaleźć odpowiedź, okazało się pomocne w kilku eksperymentach.

Ch. 3: Do czego służy świadomość?

Podczas gdy niektórzy postrzegają świadomość jako epifenomen mózgu, Dehaene postrzega ją jako odgrywanie ról funkcjonalnych, takich jak

• Złożenie wielu ocen prawdopodobieństwa niższego poziomu w jedną świadomą percepcję pobraną z rozkładu bayesowskiego a posteriori, co pozwala nam podjąć jedną decyzję, w podobny sposób, w jaki FBI podsumowuje wiele danych niskiego poziomu w jednym briefie dla prezydenta Stanów Zjednoczonych . Zbieżność w pojedynczej interpretacji danych dotyczących lokalnego pola receptywnego nie występuje w znieczuleniu.
• Tworzenie trwałych myśli, które mogą pozostać w pamięci roboczej do wykorzystania w późniejszym czasie. Daniel Dennett porównuje to z komorą echa. Natomiast nieświadome informacje zanikają wykładniczo w ciągu około sekundy.
• Rozumowanie za pomocą wieloetapowych strategii i wykonywanie obliczeń szeregowych, takich jak etapy ustalania, że ​​12 x 13 = 156 w twojej głowie. Świadomość zdaje się „zbierać informacje z różnych procesorów, syntetyzować je, a następnie transmitować wynik – świadomy symbol – do innych, arbitralnie wybranych procesorów” (s. 105). Przypomina to system produkcyjny w sztucznej inteligencji .
• Dzielenie się zawartością naszych umysłów z innymi za pomocą sygnałów językowych i niewerbalnych. Mózgi mogą dokonywać ocen pewności w swoich opiniach, co pomaga w optymalnym łączeniu osądów.

Ch. 4: Podpisy świadomej myśli

Neuronaukowcy odkryli cztery „sygnatury świadomości”:

1. Znacznie wzmocniona aktywność mózgu w wielu regionach, w tym w obwodach ciemieniowych i przedczołowych. Nieświadoma percepcja jest jak fala, która zanika po dotarciu do brzegu, podczas gdy świadoma percepcja jest bardziej podobna do lawiny, która nabiera rozpędu w miarę postępu.
2. Zapłon późnej fali P3 , gdy słowo jest świadomie widziane, ale nie wtedy, gdy pozostaje nieświadome. Dehaene porównuje świadomą percepcję do przedarcia się „przez groblę sieci czołowych i ciemieniowych, nagle wlewając się do znacznie większej przestrzeni kory mózgowej” (s. 124). W rzeczywistości istnieją dwie fale P3 i wydają się one zajmować pasmo, które uniemożliwia zrozumienie innych bodźców w tym samym czasie, co wyjaśnia uważne mruganie i seryjną naturę świadomości.
3. Wyraźny wzrost mocy fal gamma rozpoczynający się po około 300 milisekundach po bodźcu. W przeciwieństwie do początkowej hipotezy Francisa Cricka i Christofa Kocha , fale gamma w okolicach 40 Hz nie pojawiają się tylko podczas świadomości. Ale kiedy pojawiają się w nieświadomym przetwarzaniu, mają znacznie zmniejszoną intensywność.
4. Synchronizacja informacji w całym mózgu w tak zwanej „sieci mózgowej”. Analiza przyczynowości Grangera pokazuje silną przyczynowość dwukierunkową, z sygnałami przemieszczającymi się zarówno od dołu do góry (w celu przekazywania informacji sensorycznych do wyższych obszarów), jak i od góry do dołu (być może jako sygnały uwagi lub sygnały potwierdzające).

Wydaje się, że świadomość ma coś w rodzaju „punktu krytycznego” lub „przejścia fazowego”, odcięcia typu „wszystko albo nic”. Dehaene używa wyrażenia „globalny zapłon”, aby opisać proces gwałtownej aktywacji neuronów, podobnie do sposobu, w jaki publiczność zaczyna od kilku oklasków, a następnie wybucha synchronicznym aplauzem (s. 131).

Świadomość jest wolniejsza niż wydarzenia w świecie zewnętrznym. Złudzenie opóźnienia błysku ilustruje to, ponieważ możemy przewidzieć przyszłe pozycje poruszających się obiektów, ale nie obiektów, które nagle się pojawiają.

Świadome percepcje mają właściwości „ stabilności w czasie, powtarzalności w różnych próbach i niezmienności w stosunku do powierzchownych zmian, które pozostawiają treść nienaruszoną” (s. 149).

Aby udowodnić związek przyczynowy między stanami mózgu a świadomymi doświadczeniami, neuronaukowcy wykorzystali przezczaszkową stymulację magnetyczną i elektrody wewnątrzczaszkowe u pacjentów poddawanych zabiegom chirurgicznym, aby bezpośrednio wytworzyć percepcję. Przykładem jest fosfen .

Ch. 5: Teoretyzowanie świadomości

Dehaene omawia swoją wersję Globalnej Teorii Świadomości Przestrzeni Pracy. Dehaene sugeruje, że „Kiedy mówimy, że jesteśmy świadomi pewnej informacji, mamy na myśli tylko to: informacja trafiła do określonego obszaru przechowywania, który udostępnia ją reszcie mózgu” (s. 163) . Dodaje: „Twierdzę, że elastyczne rozpowszechnianie informacji jest charakterystyczną właściwością stanu świadomości” (s. 165).

Dehaene i współpracownicy opracowali komputerowe symulacje dynamiki neuronów, które z powodzeniem odtwarzają sposób, w jaki przetwarzanie rozproszone na obrzeżach mózgu ustępuje miejsca stabilnej, seryjnej „myśli” na wyższych poziomach, dzięki wzmocnieniu sprzężenia zwrotnego jednego sygnału i zahamowaniu innych. Symulacja pokazała cztery sygnatury świadomości opisane w rozdz. 4 (s. 184). Świadomość zdawała się zachowywać jak „przejście fazowe” między jednym nieświadomym, stabilnym stanem niskiego poziomu aktywności a innym świadomym stanem składającym się z samonasilania się i odbijania się kuli śnieżnej (s. 184). Bodźce podprogowe nie stają się świadome, ponieważ zanim wyższe warstwy próbują wzmocnić sygnał, pierwotna stymulacja wejściowa zniknęła (s. 193).

Dehaene sugeruje, że fluktuacje szumu w aktywności neuronów mogą być wzmacniane i powodować przypadkowość w naszych strumieniach myśli (s. 190).

Ch. 6: Ostateczny test

Dehaene omawia śpiączkę , stany wegetatywne , stany minimalnej świadomości i zespół zamknięcia .

Ostatnie odkrycia wykazały, że kilku pacjentów bez możliwości poruszania się (nawet oczu) nadal wykazuje nienaruszoną świadomość, co widać po ich zdolności do odpowiadania na pytania w fMRI. Sztuką jest poinstruowanie pacjentów, aby myśleli o swoich mieszkaniach, jeśli chcą powiedzieć „nie”, io grze w tenisa, jeśli chcą powiedzieć „tak”, a odpowiednie różnice w aktywności mózgu można zaobserwować.

Różne testy mogą dać różne odpowiedzi dotyczące tego, czy pacjent kliniczny jest przytomny, a odpowiedzi mogą zależeć od pory dnia lub innych czynników. Dlatego Dehaene sugeruje „opracować całą baterię” testów, które można zastosować w wielu kontekstach (s. 214-215). Testy fMRI są drogie i uciążliwe, dlatego badacze badają łatwiejsze metody komunikacji EEG (s. 215) i inne interfejsy mózg-komputer (s. 216). Dehaene i współpracownicy opracowali również prosty test świadomości oparty na nowości wzorców w dźwiękach.

Ch. 7: Przyszłość świadomości

Dehaene bada świadomość ludzkich niemowląt, zwierząt innych niż ludzie i maszyn.

Dehaene dokonuje przeglądu dowodów na to, że małe niemowlęta są rzeczywiście świadome, chociaż ich globalne przestrzenie robocze mogą działać 3-4 razy wolniej niż u dorosłych, być może dlatego, że ich mielina nie jest dobrze ugruntowana.

„Nie zdziwiłbym się, gdybyśmy odkryli, że wszystkie ssaki i prawdopodobnie wiele gatunków ptaków i ryb wykazują dowody zbieżnej ewolucji do tego samego rodzaju świadomej przestrzeni roboczej [jak u ludzi]”.

Stanislas Dehaene, Świadomość i mózg , s. 246

Małpy można wyszkolić, aby „zgłaszały” swoje świadome doświadczenia za pomocą działań, a nie mowy, a małpy wykazują te same rodzaje mózgu i wzorce zachowań, co ludzie w odpowiedzi na testy świadomości. Dehaene dodaje, że niektóre zwierzęta, takie jak małpy i delfiny, wykazują dowody nie tylko świadomości, ale także metapoznania. Spekuluje, że być może tym, co czyni ludzkie poznanie wyjątkowym, jest „szczególny sposób, w jaki jawnie formułujemy nasze idee za pomocą zagnieżdżonych lub rekurencyjnych struktur symboli” (s. 250).

Dehaene sugeruje, że komputery mogłyby bardziej przypominać mózgi zwierząt, gdyby miały lepszą komunikację między procesami, większą plastyczność uczenia się i większą autonomię w podejmowaniu decyzji. O tych zmianach projektowych sugeruje, że „przynajmniej w zasadzie nie widzę powodu, dla którego nie miałyby one prowadzić do sztucznej świadomości” (s. 261). Dehaene sugeruje, że trudny problem świadomości „po prostu wydaje się trudny, ponieważ angażuje źle zdefiniowane intuicje” i „wyparuje”, gdy ludzie lepiej zrozumieją „kognitywną neuronaukę i symulacje komputerowe” (s. 262). Dehaene broni również kompatybilistycznego pojęcia wolnej woli i sugeruje nawet, że wolną wolę „można zaimplementować w standardowym komputerze” (s. 264).

Reakcje

James W. Kalat uważa, że ​​„ Świadomość i mózg jest pięknie napisana, erudycyjna, przemyślana i prawdopodobnie sprowokuje dyskusję w nadchodzących latach”. Kalat wyjaśnia, dlaczego Dehaene wierzy, że świadomość jest ważna do wykonywania pewnych obliczeń, których nie można wykonać nieświadomie. Jednak Kalat sugeruje, że pozostawia to nas z zagadką: „Jeśli nie założymy, że komputery są świadome, pozostaje pytanie, dlaczego jesteśmy świadomi, kiedy wykonujemy pewne funkcje, podczas gdy komputery mogą wykonywać praktycznie te same funkcje bez świadomości”. Kalat uważa również za nieodpowiednie odrzucenie przez Dehaene trudnego problemu świadomości „na zaledwie ponad stronie tekstu” bez dalszego zgłębiania tematu.

Alun Anderson zgadza się z krytykami Dehaene, którzy uważają, że świadomość jako „dzielenie się informacjami w całym mózgu” nie wystarczy do rozwiązania trudnego problemu. To powiedziawszy, docenia książkę Dehaene i zaleca „czytać rozdział po rozdziale, ponieważ jest ona pełna eksperymentów zmieniających intuicję”.

Matthew Hutson nazywa książkę Dehaene „inteligentną, dokładną i przejrzystą, choć okropnym wyborem do czytania na plaży”. Hutson podziwia sukces Dehaene z neuronowymi korelatami świadomości, ale czuje, że trudny problem pozostaje nierozwiązany. Podobnie jak Kalat, Hutson uważa odrzucenie przez Dehaene'a trudnego problemu za nieuzasadnione, ponieważ świadomość jest „wyjątkowa” w tym, że jest „z natury prywatna, subiektywna”, w przeciwieństwie do innych zjawisk, które można wyjaśnić redukcyjnie.

Ned Block odpowiada na krytykę Dehaene dotyczącą czystych jakości oddzielonych od przetwarzania informacji, sugerując, że fenomenalna świadomość może rzeczywiście odgrywać funkcjonalną rolę, gdy „smaruje koła dostępu poznawczego”, ale ta fenomenalna świadomość może również istnieć bez dostępu.

Zobacz też

• Model Dehaene-Changeux
• Czym jest świadomość i czy maszyny mogą ją mieć? Recenzja z 2017 r. w Science S Dehaene, H Law & S Kouider