Что думают лобстеры

Может ли лобстер чувствовать боль так же, как мы?

Что думают лобстеры

Теория интегрированной информации Джулио Тонони могла бы разрешить главный вопрос нейробиологии.

Мы знаем, что у них одни и те же датчики, называемые ноцицепторами, которые заставляют нас вздрагивать или плакать, когда нам больно. И они, безусловно, ведут себя так, будто чувствуют что-то неприятное. Например, когда шеф-повар кладет их в кипящую воду, они дергают хвостами, словно в агонии.


Но действительно ли они «осознают» это ощущение? Или это всего лишь рефлекс?


Когда мы выполняем какое-то действие, наши умы наполняются сложным сознательным опытом. Но так ли это для лобстера? Или гораздо более похожего на нас по ощущениям животного - собаки? Или в ее голове тоже, так сказать, темно?


У Тонони может быть решение этих загадок. Его «интегрированная теория информации» является одной из самых захватывающих теорий сознания, появившихся за последние несколько лет, и хотя она еще не доказана, существуют некоторые проверяемые гипотезы, которые могут вскоре дать окончательный ответ.


Тонони говорит, что его увлечение возникло в подростковом возрасте с «типично юным» увлечением этикой и философией. «Я понял, что знание того, что такое сознание и как оно возникло, имеет решающее значение для понимания нашего места во Вселенной и того, что мы делаем с нашей жизнью», - говорит он.


Тогда он не знал, какой путь выбрать, чтобы исследовать данные вопросы. Математика? Философия? В конечном итоге он остановился на медицине.

Чем больше информации передается и обрабатывается многими различными компонентами, чтобы способствовать этому единственному опыту, тем выше уровень сознания.

«В непосредственном контакте с неврологическими и психотическими случаями действительно есть что-то особенное, - говорит он. - Это заставляет задуматься, что происходит с пациентами, когда они теряют сознание или теряют части сознания теми способами, которые трудно представить, если вы не видели, что это на самом деле происходит».


Свою репутацию Тонони построил на новаторском исследовании сна. «В то время даже говорить о сознании было невообразимо», - говорит он. Но он продолжал работать в интересующем его направлении и в 2004 году опубликовал первое описание своей теории, которое впоследствии расширил и развил.


Теория начинается с набора аксиом, которые определяют, что такое сознание. На самом деле. Тонони предлагает, например, структурировать любой сознательный опыт - если вы посмотрите на пространство вокруг себя, вы сможете различить положение объектов относительно друг друга. Опыт специфичен и «дифференцирован» - каждый будет отличаться в зависимости от конкретных обстоятельств, то есть существует огромное количество возможных опытов. И оно интегрировано. Если вы посмотрите на красную книгу на столе, ее форму, цвет и расположение - хотя первоначально они обрабатываются отдельно в мозге - все они одновременно объединяются в одном сознательном опыте. Мы объединяем информацию из разных смыслов - то, что Вирджиния Вулф назвала «непрерывным потоком бесчисленных атомов», - в едином смысле «здесь и сейчас».


Исходя из этих аксиом, Тонони предлагает идентифицировать сознание человека (животного или даже компьютера) на уровне «информационной интеграции», которая возможна в мозге (или процессоре). Согласно его теории, чем больше информации передается и обрабатывается многими различными компонентами, чтобы способствовать этому единственному опыту, тем выше уровень сознания.

Что думают лобстеры
Фото: Penn State / flickr.com

Каждый раз, когда мы испытываем что-то новое, оно соединяется с предыдущей информацией. Именно поэтому один лишь вкус кексика может вызвать воспоминания из нашего далекого детства - и это все часть нашего сознательного опыта.

Возможно, лучший способ понять, что это означает на практике, - сравнить зрительную систему мозга с цифровой камерой. Камера фиксирует свет, попадающий на каждый пиксель датчика изображения, что, несомненно, представляет собой огромное количество общей информации. Но пиксели не «разговаривают» друг с другом и не делятся информацией: каждый из них независимо записывает крошечную часть сцены. А без этой интеграции у нее не может быть богатого сознательного опыта.


Как и цифровая камера, сетчатка человека содержит множество датчиков, которые первоначально фиксируют небольшие элементы сцены. Но эти данные затем передаются и обрабатываются во многих областях мозга. Некоторые области будут работать с цветами, адаптируя необработанные данные для определения уровня освещенности, чтобы мы могли распознавать цвета даже в совсем иных условиях. Другие изучают контуры, которые могут включать в себя предположение, что части объекта затенены: например, если чашка кофе находится перед частью книги. Так что вы по-прежнему ощущаете общую форму. Затем эти регионы будут делиться информацией, передавая ее далее вверх по иерархии, чтобы объединить различные элементы и извлечь сознательный опыт из всего того, что находится перед нами.


То же самое касается и наших воспоминаний. В отличие от библиотеки фотографий с цифровой камеры, мы не храним каждый опыт отдельно. Они объединены и сшиты, чтобы сформировать осмысленное повествование. Каждый раз, когда мы испытываем что-то новое, оно соединяется с предыдущей информацией. Именно поэтому один лишь вкус кексика может вызвать воспоминания из нашего далекого детства - и это все часть нашего сознательного опыта.


По крайней мере, такова теория, и она совместима со многими наблюдениями и экспериментами в медицине.

В одном исследовании, опубликованном в 2015 году, изучался мозг участников, находящихся под разными формами анестезии, такими как пропофол и ксенон. Чтобы получить представление о способности мозга интегрировать информацию, с помощью магнитного поля над кожей головы, стимулировалась небольшая область коры под ней. Это стандартная неинвазивная техника, известная как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Во время бодрствования можно наблюдать сложную рябь активности - мозг реагирует на ТМС, видно, что реагируют несколько областей мозга одновременно, что Тонони считает признаком информационной интеграции между различными группами нейронов.


Но мозг людей, получавших пропофол и ксенон, не показал такой реакции. Генерируемые мозговые волны были намного проще по форме в сравнении с шумом активности в активном мозге. Изменяя уровни важных нейротрансмиттеров, наркотики, по-видимому, «сломали» информационную интеграцию мозга, и это соответствовало полному отсутствию осознания участниками происходящего во время эксперимента. Их внутренний опыт рассеялся, как будто ничего и не было.


Наркотические фантазии

Команда также рассмотрела действия участников под кетамином. Хотя препарат лишает реакции на внешний мир - то есть он тоже используется как анестетик - пациенты часто сообщают о диких снах, в отличие от ощущения чистого листа, испытываемого под пропофолом или ксеноном. Конечно же, команда Тонони обнаружила, что ответы на ТМС были гораздо более сложными, чем под другими анестетиками, отражая их измененное состояние сознания. Они были отключены от внешнего мира, но их умы все еще были очень активны во время их фантазий, вызванных наркотиками.


Тонони обнаружил схожие результаты при изучении разных стадий сна. Во время небыстрого сна, в котором сны встречаются реже, ответы на ТМС были менее сложными; но во время быстрого сна, который часто совпадает с сознанием сна, интеграция информации оказалась выше.

У некоторых людей вообще нет мозжечка, но они по-прежнему способны к сознательному восприятию, ведя относительно долгую и «нормальную» жизнь без потери сознания.

Что думают лобстеры

Он подчеркивает, что это не «доказательство», что его теория верна, но это показывает, что он работает в правильном направлении. «Допустим, если бы мы получили противоположный результат, у нас были бы проблемы».


Теория Тонони также совпадает с опытом людей с различными формами повреждения мозга. Мозжечок, например, представляет собой ореховидную розовато-серую массу в основании мозга, и его главная обязанность - координировать наши движения. В ней содержится в четыре раза больше нейронов, чем в коре (внешнем слое мозга, подобном коре), т.е. примерно половина нейронов всего мозга. Тем не менее у некоторых людей вообще нет мозжечка (либо потому, что родились без него, либо потеряли из-за повреждений мозга), но они по-прежнему способны к сознательному восприятию, ведя относительно долгую и «нормальную» жизнь без потери сознания.


Эти случаи не имели бы смысла, если допустить, что для создания сознательного опыта нужно большое количество нейронов. В соответствии с теорией Тонони, однако, мозжечок обрабатывает информацию локально, а не обменивается и интегрирует сигналы, что означает, что он будет играть минимальную роль в осознании.


Измерения реакции мозга на ТМС также, по-видимому, предсказывают сознание пациентов в некоммуникативном и вегетативном состоянии - открытие с потенциально глубокими клиническими применениями.


Конечно, громкие заявления требуют больших доказательств, но не так много вопросов и цепляющих нас так же глубоко, как тайна сознания.


Методы Тонони до сих пор предлагают только очень грубый «прокси» информационной интеграции мозга, и чтобы действительно доказать ценность его теории, потребуются более сложные инструменты, которые могут точно измерять обработку в любом виде мозга.


Дэниэль Токер, нейробиолог из Калифорнийского университета в Беркли, говорит, что идея о том, что информационная интеграция необходима для сознания, кажется слишком «интуитивной» другим ученым, но требуется гораздо больше доказательств. «Более широкая перспектива в этой области заключается в том, что это интересная идея, но почти полностью не проверенная», - говорит он.


Все сводится к математике. Используя предыдущие методы, время, затрачиваемое на измерение информационной интеграции в сети, увеличивается «в геометрической прогрессии» по сравнению с числом рассматриваемых узлов, что означает, что даже при использовании наилучших технологий вычисления могут длиться дольше, чем жизнь Вселенной. Но Токер недавно предложил оригинальный способ сокращения этих вычислений до пары минут. Он проверил его с помощью измерений, взятых во время исследования нескольких макак. Возможно, это один из первых шагов к тому, чтобы поставить теорию на более прочную экспериментальную основу. «Мы действительно находимся на ранних стадиях всего этого», - говорит Токер.


Только тогда мы можем начать отвечать на действительно важные вопросы, такие как сравнение сознания различных типов мозга. Однако даже если теория Тонони не подтверждается, Токер считает, что это помогло заставить других нейробиологов подойти к вопросу о сознании с математической точки зрения, что может вдохновить будущие теории.​

Доказательство сознания в таком существе, как лобстер, может, например, изменить борьбу за права животных.​

И если теория информационной интеграции подтвердится, это действительно изменит игру - с последствиями, выходящими далеко за пределы нейробиологии и медицины. Доказательство сознания в таком существе, как лобстер, может, например, изменить борьбу за права животных.


Мы бы также получили ответы на некоторые давние вопросы об искусственном интеллекте. Тонони утверждает, что базовая архитектура компьютеров, которые мы имеем сегодня - сделанная из сетей транзисторов, - исключает необходимый для сознания уровень интеграции информации. Поэтому, даже если можно компьютер запрограммировать вести себя по-человечески, у него никогда не будет такого богатого внутреннего мира.


«Существует мнение, что рано или поздно когнитивно компьютеры смогут стать так же хороши, как и мы, не только играя в Го, шахматы или распознавая лица, но во всем, - говорит Тонони. - Но если интегрированная теория информации верна, то компьютеры смогут вести себя точно так же, как и мы, вероятно, беседа с компьютерами может быть даже более интересна, чем с вами или со мной, и все же там буквально никого не будет». Опять же, вопрос сводится к тому, должно ли разумное поведение возникать из сознания? Теория Тонони предполагает, что это не так.


Он подчеркивает, что это не просто вопрос вычислительной мощности или вида используемого программного обеспечения. «Физическая архитектура всегда более или менее одинакова, и это не всегда способствует сознанию». Так что, к счастью, такие моральные дилеммы, как в сериалах «Лучше, чем люди» и «Мир Дикого Запада», могут так и не стать реальностью.


Это может даже помочь нам понять, как мы взаимодействуем друг с другом. Томас Мэлоун, директор Центра коллективного разума Массачусетского технологического института и автор книги Superminds, недавно применил эту теорию к командам людей - в лаборатории и в реальном мире, включая редакторов статей в Википедии. Он показал, что оценки интегрированной информации, которой обмениваются члены команды, могут предсказать эффективность работы группы по различным задачам. Хотя концепция «группового сознания» может показаться натянутой, он считает, что теория Тонони может помочь нам понять, как большие группы людей иногда начинают думать, чувствовать, помнить, принимать решения и реагировать как единое целое.


Он предостерегает, что эти выводы все еще спекулятивны: прежде всего нам нужно убедиться, что интегрированная информация является признаком сознания человека. «Но я думаю, что было бы интересно понять, что это может означать возможности групп быть сознательными».


На данный момент мы все еще не можем быть уверены в том, что лобстер, компьютер или даже общество сознательны, но в будущем теория Тонони может помочь нам понять «умы», которые совсем не похожи на наши собственные.


Перевод статьи Дэйвида Робсона от 27 марта 2019 года о теории Джулио Тонони 

Поделитесь
Поделитесь
Вы подтверждаете удаление поста?
Этот пост используется в шапке на главной странице.
Его удаление повлечет за собой удаление шапок соответствущих страниц.
Вы подтверждаете удаление поста?