Ο προγνωστικός εγκέφαλος και το «σκληρό πρόβλημα» της συνείδησης

Σε αυτή την ανάρτηση, η τελευταία του α σειρά πέντε μερών, θα αποκτήσουμε μια κατανόηση διαφόρων θεωριών που τονίζουν τη σημασία της σηματοδότησης από πάνω προς τα κάτω στη διαμόρφωση και την ενεργοποίηση της συνειδητής αντίληψης. Αρχικά, θα συζητήσουμε τις θεωρίες επανεισόδου, έναν συγκεκριμένο τύπο θεωρίας της συνείδησης που έχει πολλές εκδοχές. Στη συνέχεια θα συζητήσουμε τις θεωρίες προγνωστικής επεξεργασίας, οι οποίες είναι μια πιο γενική προσέγγιση για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του εγκεφάλου - μια προσέγγιση που έχει φέρει επανάσταση νευροεπιστήμη τις τελευταίες δύο δεκαετίες και που μπορεί να πληροφορήσει τις θεωρίες της συνείδησης. Αργότερα, θα εξετάσουμε εάν οι θεωρίες της συνείδησης συνολικά είναι πιο κοντά στην επίλυση του «σκληρού προβλήματος» της συνείδησης - πώς και γιατί έχουμε υποκειμενική εμπειρία.

Θεωρίες επανεισόδου/Επαναλαμβανόμενης επεξεργασίας

Η επανεισαγωγή/επαναλαμβανόμενη επεξεργασία λαμβάνει χώρα σε αισθητηριακά συστήματα που είναι σε μεγάλο βαθμό διασυνδεδεμένα, με συνδέσεις ανάδρασης και ανάδρασης. Η επεξεργασία τροφοδοσίας μεταδίδει σήματα από την αισθητηριακή είσοδο σε ανώτερα κέντρα γνωστικής επεξεργασίας (από κάτω προς τα πάνω). Η ανατροφοδότηση πηγαίνει προς την αντίστροφη κατεύθυνση (από πάνω προς τα κάτω). Πολλά νευρωνικά δίκτυα περιέχουν μονοπάτια που γυρίζουν πίσω (re-enter/recur), επιτρέποντας μηχανισμούς ανάδρασης. Θεωρίες επανεισόδου, που συχνά αναφέρονται και ως επαναλαμβανόμενες θεωρίες επεξεργασίας (αν και υπάρχουν μερικές διαφορές μεταξύ των δύο όρων), συσχετίζουν τη συνειδητή αντίληψη με σηματοδότηση από πάνω προς τα κάτω σε αυτές τις ανατροφοδοτήσεις μονοπάτια. Οι θεωρίες επανεισόδου υποστηρίζονται από νευροφυσιολογικά στοιχεία που αποκαλύπτουν τη σημασία της σηματοδότησης από πάνω προς τα κάτω για τη συνειδητή αντίληψη —ειδικά στο οπτικό σύστημα.[1]

Θεωρία επαναλαμβανόμενης επεξεργασίας του Lamme (RPT)

Ένα εξέχον είδος θεωρίας επανεισόδου είναι η εκδοχή της θεωρίας επαναλαμβανόμενης επεξεργασίας (RPT) του Victor Lamme, η οποία αναπτύχθηκε εστιάζοντας κυρίως σε οπτική αντίληψη.[2] Όπως και άλλες θεωρίες επανεισόδου, η θεωρία του Lamme υποστηρίζει ότι η συνείδηση ​​προκύπτει από βρόχους ανατροφοδότησης επαναλαμβανόμενης επεξεργασίας στο εγκέφαλος. Ωστόσο, σε αντίθεση με άλλες θεωρίες επανεισόδου, ο Lamme υποστηρίζει ότι εντοπισμένη Η επεξεργασία της ανάδρασης εντός των αντιληπτικών φλοιών (σε αντίθεση με τους βρόχους ανάδρασης μεγάλης εμβέλειας) είναι αρκετή για να δημιουργήσει συνείδηση. Σε αντίθεση, παγκόσμια νευρωνική θεωρία χώρου εργασίας προτείνει ότι η συνειδητή πρόσβαση απαιτεί μια πιο εκτεταμένη αρχιτεκτονική αντηχούντων βρόχων, συμπεριλαμβανομένων των μετωπικών-βρεγματικών περιοχών. Ο Lamme προτείνει ότι η συνείδηση ​​μπορεί να προκύψει μόνο από επαναλαμβανόμενες διεργασίες μέσα στα τοπικά νευρωνικά δίκτυα, ακόμη και χωρίς να εμπλέκεται ολόκληρος ο εγκέφαλος. Προτείνει ότι η βρεγματική και η μετωπιαία περιοχή μπορεί να απαιτούνται κυρίως για μετασυνείδητη επεξεργασία, όπως σχεδιασμός ή προφορική αναφορά.[3]

Θεωρίες Προγνωστικής Επεξεργασίας (Predictive Coding).

Οι θεωρίες προγνωστικής επεξεργασίας είναι ένα ευρύτερο πλαίσιο. Επίσης, τονίζουν τη σημασία της σηματοδότησης από πάνω προς τα κάτω για τη διαμόρφωση και την ενεργοποίηση της συνειδητής αντίληψης, αλλά δεν είναι τόσο θεωρίες της συνείδησης καθαυτές όσο μια γενικότερη προσέγγιση για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του εγκεφάλου. Είναι ένα ισχυρό πλαίσιο που μπορεί να παρέχει ενδείξεις για τις ιδιότητες της συνείδησης.

Ενώ οι θεωρίες προγνωστικής επεξεργασίας αντιπροσωπεύουν κάτι σαν επανάσταση στη νευροεπιστήμη τις τελευταίες δύο δεκαετίες, αντιστρέφοντας την κλασική κατανόηση της αντίληψης, την ιδέα του εγκέφαλος ως μηχανή πρόβλεψης στην πραγματικότητα χρονολογείται από τον Γερμανό πολυμαθητή του 19ου αιώνα Hermann von Helmholtz.[4] Πρότεινε ότι τα πράγματα που αντιλαμβανόμαστε είναι απλώς οι καλύτερες εικασίες του εγκεφάλου μας ως προς το τι προκαλεί τις αισθητηριακές εισροές του. Κλεισμένος μέσα στο κρανίο, ο εγκέφαλος πρέπει να συμπεράνει τι αντιπροσωπεύουν τα σήματα από τον έξω κόσμο εφαρμόζοντας προσδοκίες, υποθέσεις ή πεποιθήσεις για το πώς είναι ο κόσμος, με βάση αυτές στην προηγούμενη εμπειρία του και μάθηση.

Αντίθετα, η κλασική άποψη της αντίληψης είναι αυτή αισθητηριακή επεξεργασία στον εγκέφαλο εμφανίζεται με τρόπο από κάτω προς τα πάνω, έξω προς τα έξω, με την είσοδο να ξεκινά από τους αισθητηριακούς υποδοχείς και να μετακινείται σε υψηλότερες, πιο σύνθετες περιοχές του εγκεφάλου. Η θεωρία του Von Helmholtz υποστηρίζει ότι οι αισθητηριακές εισροές χρησιμεύουν κυρίως για τη διόρθωση ή την ενημέρωση των προβλέψεων του εγκεφάλου από πάνω προς τα κάτω αντί να αποτελούν την κύρια πηγή αντιληπτικού περιεχομένου. Αυτή η άποψη συχνά αναφέρεται σήμερα ως προγνωστική επεξεργασία ή προγνωστική κωδικοποίηση. Στην τεχνολογική μας εποχή των προγνωστικών γραπτών μηνυμάτων, η ιδέα έχει γίνει πιο διαισθητική για εμάς.

Τα μοντέλα προγνωστικής κωδικοποίησης αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1990. Από τις αρχές της δεκαετίας του 2000 και μετά, ο Karl Friston ανέπτυξε εκτενώς τη θεωρία και τα μαθηματικά θεμέλιά της (ιδιαίτερα συνδέοντάς την με τη θεωρία του εγκεφάλου του Μπεϋζιάν[5]). Η ουσία της προγνωστικής κωδικοποίησης είναι ότι ο εγκέφαλος παράγει συνεχώς προβλέψεις σχετικά με τις εισερχόμενες αισθητηριακές πληροφορίες και προσαρμόζει/ενημερώνει αυτές τις προβλέψεις (πιστεύω, θα μπορούσατε να πείτε) με βάση την πραγματική αισθητηριακή είσοδο—προσπαθώντας συνεχώς να μειώσει το λάθη πρόβλεψης.

Ορισμένες εκδοχές της θεωρίας της προγνωστικής επεξεργασίας προσθέτουν την ιδέα ότι ο εγκέφαλος μπορεί να ελαχιστοποιήσει την πρόβλεψη σφάλμα όχι μόνο με την ενημέρωση των προβλέψεών του αλλά και με την έναρξη ενεργειών για την απόκτηση αναμενόμενων αισθητηριακών δεδομένα. Αυτό ονομάζεται ενεργό συμπέρασμα. Επιτρέπει μια μορφή προγνωστικού ελέγχου.

Παραδείγματα ισχυρών θεωριών που ενσωματώνουν την προγνωστική επεξεργασία περιλαμβάνουν την αρχή της ελεύθερης ενέργειας του Friston,[6] του Stephen Grossberg θεωρία προσαρμοστικού συντονισμού (ART),[7] Lisa Feldman Barrett's theory of constructed συναισθημα, [8] και τη θεωρία της «μηχανής του θηρίου» του Anil Seth.[9]

Σφάλματα και παραξενιές

Ενώ τις περισσότερες φορές οι προβλέψεις του εγκεφάλου είναι ακριβείς εικασίες, το κόστος της αποτελεσματικότητας είναι ότι το σύστημα βγάζει βιαστικά συμπεράσματα με βάση μερικές πληροφορίες και μερικές φορές είναι λάθος. έχω προηγουμένως άγγιξε το πώς οι προσδοκίες (προβλέψεις) όχι μόνο διαμορφώνουν τα πιο επιτυχημένα χαρακτηριστικά του εγκεφάλου αλλά και μπορεί να προκαλέσει ή να συμβάλει σε προβληματικά μέσω της λανθασμένης από πάνω προς τα κάτω επιρροής της προσδοκίας στην αντίληψη. Αυτά τα προβληματικά σφάλματα και ιδιορρυθμίες περιλαμβάνουν ψευδαισθήσεις, περίεργες πεποιθήσεις, ανησυχία, κατάθλιψη, χρόνιος πόνοςχρόνια κόπωση, ψυχοσωματικά προβλήματα, εικονικό φάρμακο επιπτώσεις (συμβάλλοντας επίσης στην έφεση της εναλλακτικής ιατρικής), και πολλά άλλα.[10] Εμείς οι άνθρωποι είμαστε πολύ υποδηλωτές.

Το σκληρό πρόβλημα της συνείδησης

Σε αυτή τη σειρά πέντε μερών, εξετάσαμε τις τρέχουσες κορυφαίες θεωρίες της συνείδησης.

Άρα, είναι το πεδίο πιο κοντά στην επίλυση του «σκληρού προβλήματος» της συνείδησης - του μυστηρίου της υποκειμενικής εμπειρίας: γιατί αισθάνεται σαν κάτι να είναι συνειδητό, και πώς αυτό θα μπορούσε να προκύψει από καθαρά φυσικές διαδικασίες. Δεν πιστεύουν όλοι οι θεωρητικοί ότι υπάρχει ένα τέτοιο πρόβλημα, υποστηρίζοντας ότι το ερώτημα μπορεί να έχει λανθασμένα πλαισιωθεί και άσκοπα μυστικοποιηθεί, ξεκινώντας από πολλά λανθασμένα υποθέσεις.[11] Ανεξάρτητα από αυτό, δεν θα ήταν ρεαλιστικό για εμάς να περιμένουμε ότι θα έχει λυθεί πλήρως σε αυτό το πρώιμο στάδιο στην ακόμα νεαρή επιστήμη του συνείδηση.

Από τις τέσσερις σειρές θεωριών στις οποίες επικεντρωθήκαμε σε αυτήν τη σειρά (μετά την επιλογή των θεωριών στην εργασία των Seth και Bayne του 2022, η ίδια επηρεασμένη εν μέρει από άλλες κριτικές), μόνο ολοκληρωμένη θεωρία πληροφοριών (IIT) στόχευε ρητά να λύσει το δύσκολο πρόβλημα και, κατά την άποψη των επικριτών του, ήταν ελαττωματικό επειδή ήταν υπερβολικά φιλόδοξο. Θεωρίες ανώτερης τάξης της συνείδησης (HOTs), παγκόσμια θεωρία χώρου εργασίας (GWT), και η θεωρία επαναλαμβανόμενης επεξεργασίας (RPT) την αντιμετώπισε πιο έμμεσα ή έμμεσα. Θεωρία σχήματος προσοχής (AST, που δεν είναι ένα από τα τέσσερα, αλλά αναφέρθηκε νωρίτερα σε αυτή τη σειρά) προσπάθησε επίσης μια πιο άμεση προσέγγιση, βασιζόμενη στο GWT.

Ο Hohwy και ο Seth προτείνουν μια έμμεση προσέγγιση αντί να προσπαθούν να λύσουν το δύσκολο πρόβλημα της συνείδησης κατά μέτωπο. Υποστηρίζουν ότι η «συνείδηση» δεν είναι ένας μοναδικός επεξηγηματικός στόχος. Αντίθετα, η πολύπλευρη δομή της συνειδητής φαινομενολογίας παρέχει ένα ρεπερτόριο επεξηγηματικών στόχων. Η συστηματική εφαρμογή του ισχυρού πλαισίου προγνωστικής επεξεργασίας σε αυτούς τους στόχους θα μπορούσε να είναι πιο επιτυχημένη στην αντιμετώπιση και ενδεχομένως ακόμη και στην επίλυση του δύσκολου προβλήματος.[12]

Τι λείπει?

Παράγοντες που νομίζω ότι δεν εστιάζονται επαρκώς από τις τέσσερις κορυφαίες θεωρίες της συνείδησης είναι οι τρεις κατηγορίες που αναφέρονται στην εργασία των Seth και Bayne[13] ως «άλλες προσεγγίσεις» (αυτές τις ονόμασα «άλλοι ισχυροί διεκδικητές» σε Μέρος 1)

1. Προσοχή
2. Μάθηση
3. Επηρεάζουν

Και οι τρεις αυτοί παράγοντες παίζουν πιθανώς κεντρικούς ρόλους στη συνείδηση.

Στην πιο συγκεκριμένη περίπτωση της ανθρώπινης συνείδησης, η γλώσσα είναι ένας άλλος σημαντικός παράγοντας που δεν αποτελεί το επίκεντρο των θεωριών που αναθεωρήσαμε.[14]

Επιπλέον, κατά τη γνώμη μου, το μεγαλύτερο μειονέκτημα και των τεσσάρων κορυφαίων θεωριών της συνείδησης είναι η σχετική έλλειψη εξελικτική προοπτική (μια αξιοσημείωτη εξαίρεση είναι ο Ledoux, που αναφέρεται στο Μέρος 2, ο οποίος έχει ενσωματώσει το HOT σε ένα ευρύτερο εξελικτικό πλαίσιο[15]). Δύο άλλες θεωρίες που δεν ήταν μεταξύ των τεσσάρων κορυφαίων θεωριών που εντόπισαν οι Seth και Bayne αξίζουν να επισημανθούν για την τοποθέτηση του εξελικτικού πλαισίου μπροστά και στο κέντρο: Ginsburg και της Jablonka απεριόριστη θεωρία συνειρμικής μάθησης (αναφέρεται από τους Seth και Bayne κάτω από άλλες προσεγγίσεις: μάθηση) και μια θεωρία που δεν μπήκε σε αυτό το έγγραφο, αλλά αναφέρθηκε από εμένα στο Μέρος 1 και περιγράφηκε σε προηγούμενη ανάρτηση: Η θεωρία των Feinberg και Mallatt, που αποκαλούν νευροβιολογικό νατουραλισμό (ΝΝ). Οι UAL και NN βρίσκονται σε ευρεία συμφωνία μεταξύ τους.[16] Το UAL ενσωματώνει επίσης προγνωστική επεξεργασία.

Υποκειμενική Εμπειρία

Αξίζει να σημειωθεί ότι η υποκειμενικότητα είναι ενσωματωμένη στην ίδια τη φύση της ζωής: μόλις εξελίχθηκε το πρώτο κύτταρο, υπήρξε ένα μέσα και ένα έξω, και επομένως οι απαρχές ενός υποκειμενικού-αντικειμενικού διαχωρισμού μεταξύ του σώματος και του εξωτερικού κόσμος. Δεν υπάρχει καμία φυσιοκρατική/υλιστική αρχή που να λέει ότι δεν μπορείτε να έχετε διαχωρισμό μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού κόσμου, με το εσωτερικό να είναι απρόσιτο για το εξωτερικό. Δεν υπάρχει ανάγκη για μυστήριο ή μυστικισμό στην προσπάθεια κατανόησης αυτού του διαχωρισμού και γιατί το εσωτερικό της εμπειρίας ενός ζώου είναι απρόσιτο σε έναν αντικειμενικό παρατηρητή.[17]

Το Αίνιγμα της Ζωής

Καλά θα κάνουμε να θυμηθούμε τους ισχυρούς παραλληλισμούς μεταξύ του μυστηρίου της συνείδησης και του φαινομενικού αινίγματος της ζωής η ίδια, η οποία αρχικά πιστευόταν ότι κατείχε σίγουρα κάποιο είδος μη φυσικής εμψυχωτικής ουσίας που απουσίαζε στα συνηθισμένα ύλη. Αυτό το μυστήριο τελικά διαλύθηκε καθώς η επιστήμη χρησιμοποίησε μια σταδιακή, συστηματική προσέγγιση στη ζωή πολύπλευρα στοιχεία, κατανοώντας την απόλυτα φυσική αυτοοργάνωση πολυπλοκότητα της καθαρά φυσικής του διαδικασίες.