意識の基本理論に向けて

ラテン語のクオリアと呼ばれることもある意識的体験の起源と性質は、古代から最近まで謎でした。 現代のものを含む多くの意識の哲学者は、彼らの意見では、彼らがそれを幻想と宣言する物質と空虚の世界があるという事実に対する容認できない矛盾であると意識の存在を考えます。 言い換えれば、彼らはクオリアの存在を原則的に否定するか、科学を使って意味のある研究ができないと主張している。



この判断が真実であれば、この記事は非常に短いものになります。 カットの下には何もありません。 しかし、そこには何かがあります...







科学のツールを使用して意識を理解できない場合、あなた、私、そして他のほとんどすべての人が一般的に感情を持っていると確信している理由を説明するだけで十分です。 しかし、悪い歯が私を流動させました。 私の痛みは幻想的であると私を説得する洗練された議論であり、1つのイオタがこれらの苦痛から私を救うわけではありません。 私は、魂と身体の間の関係のこのような行き止まりの解釈に同情しません。そのため、おそらく続けます。



感覚はあなたが感じるすべてであり（感覚感覚器官からの情報に基づいて）、それから経験します（知覚と理解を通して）。



頭に詰まったメロディー、チョコレートデザートの味、退屈な歯痛、子供への愛情、抽象的な思考、すべての感覚が終わりを告げるという理解。



科学者たちは、哲学者を長く悩ませてきた謎の解決策に徐々に近づいています。 そして、この科学研究の集大成が期待されています-意識の構造化された動作理論。 この理論の適用の最も顕著な例は、本格的なAIです（これは、意識の理論なしでAIが出現する可能性を排除するものではなく、AIの開発における既存の経験的アプローチに基づいています）



ほとんどの科学者は、当然の意識を持ち、科学が説明する客観的な世界との関係を理解し​​ようとします。 四半世紀前、フランシス・クリックと他の認知神経科学者は、意識についての哲学的議論（少なくともアリストテレス以来、科学の人々を心配していた）を捨てることを決め、代わりにその物理的な痕跡を求めて出発した。



脳の物質の非常に興奮しやすい部分で正確に何が意識を生じさせますか？ これを学んだ科学者は、より根本的な問題の解決に近づくことを期待できます。

特に、神経科学者は、意識の神経相関（NQS）を探しています。これは、感覚における特定の意識的経験にとって集合的に十分な最小の神経メカニズムです。



たとえば、歯痛を経験するためには、脳で何が起こる必要がありますか？ いくつかの神経細胞は、ある種の魔法の周波数で振動しなければなりませんか？ 特別な「意識のニューロン」をアクティブにする必要がありますか？ そのような細胞は脳のどの領域に位置するのでしょうか？

意識の神経相関

NQFを決定するには、「最小」句が重要です。 結局のところ、脳全体はNQFとみなすことができます-毎日それは感覚を引き起こします。 それでも、場所をさらに正確に示すことができます。 脊髄、約10億個の神経細胞を含む脊椎内部の神経組織の46 cmの柔軟なチューブを取り上げます。 けがの結果として、脊髄が頸部まで完全に損傷し、犠牲者の脚、腕、および身体が麻痺した場合、彼は腸と膀胱を制御できず、体の感覚が奪われます。 それにもかかわらず、そのような麻痺者は、その多様性のすべてで人生を知り続けています：彼らは、悲劇的な事件が彼らの人生を根本的に変える前と同様に、見る、聞く、嗅ぐ、感情を経験し、記憶します。



または小脳を取ります-脳の後ろにある「小さな脳」。 進化の意味で最も古いものの1つであるこの脳システムは、運動性、体位、歩行の制御に関与し、複雑な一連の動きの巧妙な実行にも関与しています。

ピアノを弾いたり、キーボードでタイピングしたり、フィギュアスケートをしたり、クライミングをしたり。これらの活動にはすべて小脳が関与しています。 プルキンエ細胞と呼ばれる最も有名なニューロンが装備されており、これはサンゴの海の扇のように羽ばたき、複雑な電気力学を隠すアンテナを持っています。 そして、小脳には最大数のニューロン 、約690億個（主に星型の小脳肥満細胞）が含まれています-脳の他のすべての部分を合わせた数倍です （これは重要なポイントです）。



人が脳卒中の結果として、または外科医のナイフの下で小脳を部分的に失った場合、意識はどうなりますか？

はい、意識に重要なことはほとんどありません！

このような被害を受けた患者は、ピアノの流さやキーボードのタイピングの軽さなど、いくつかの問題を訴えますが、意識のあらゆる側面が完全に失われることはありません。



認知機能に対する小脳損傷の影響に関する最も詳細な研究は、 脳卒中後の小脳感情症候群の文脈で広く研究されています。 しかし、これらの場合でも、空間的調整の問題（上記）に加えて、 忍耐力 、注意散漫、学習能力のわずかな低下を特徴とする、経営の経営的側面の重大ではない違反のみが確立されました。

広範な小脳装置は主観的な経験とは関係ありません。 なんで？ 重要な手がかりは、そのニューラルネットワークによって提供されます-非常に均一で平行です。

小脳は、ほぼ完全に直接分布の連鎖です。ニューロンの1つの行が次の行を供給し、それが3番目の行に影響を与えます。 電気的活動の枠組み内で前後に共鳴するフィードバックループはありません。 さらに、小脳は、機能的には数百の独立したコンピューティングモジュールに分割されます。 それぞれが並行して動作し、別々の入力と出力が別々であり、互いに重ならないようにします。これにより、動きやさまざまな運動または認知システムが制御されます。 彼らは互いにほとんど相互作用しませんが、意識の場合、これは別の不可欠な特性です。



脊髄と小脳の分析から学べる重要な教訓は、神経組織のどこでも容易に意識の天才は生まれないということです。 他の何かが必要です。 この追加の要因は、悪名高い大脳皮質を構成する灰白質にあります-その外面。 利用可能なすべてのデータは、 新皮質組織が感覚の生成に関与していることを示しています。



意識の焦点の領域をさらに狭めることができます。 たとえば、右目と左目がさまざまな刺激にさらされる実験を考えてみましょう。 Lada Prioraの写真は左目だけに見え、Tesla Sの写真はあなたの右目にだけ見えると想像してください。 ラダとテスラが重なり合った新しい車を見ると思われます。 実際、数秒以内にラダが表示され、その後ラダが消えてテスラが表示されます-その後、ラダが消えてラダが再び表示されます。 2つの写真は無限のダンスで互いに成功します-科学者はこの両眼の競争、または網膜のライバルと呼びます。 外部からのあいまいな情報は脳に入り、判断できません。それはラダですか、それともテスラですか？



同時に脳の活動を記録する断層撮影装置内に横たわっている場合、科学者は「後部ホットゾーン」と総称される広範囲の皮質ゾーンの活動に気付くでしょう。 これらは、大脳皮質の背部の頭頂部、後頭部、および側頭部であり、私たちが見ているものを追跡する上で最も重要な役割を果たします。



興味深いことに、目から情報を受信および送信する主要な視覚皮質は、人が見るものを反映していません。 聴覚と触覚の場合にも同様の分業が観察されます。一次聴覚および一次体性感覚皮質は、聴覚および体性感覚の経験の内容に直接寄与しません。 意識的な知覚（ラダとテスラの画像を含む）は、後のホットゾーンでの後続の処理段階を引き起こします。



視覚画像、音、その他の重要な感覚は、後部大脳皮質内で発生することが判明しています。 神経科学者が判断できる限り、ほとんどすべての意識的経験はそこから始まります。

意識カウンター

たとえば、手術の場合、患者は麻酔をかけられないため、動かず、安定した血圧を維持し、痛みを感じず、その後は外傷的な記憶がありません。 残念ながら、これは常に達成できるとは限りません。毎年、麻酔の影響下にある何百人もの患者が多かれ少なかれ意識を持っています。

外傷、感染症または重度の中毒による重度の脳損傷を有する患者の別のカテゴリーは、治療を受けたり話したりすることができずに何年も存在する可能性があります。 彼らが人生を感じていることを証明することは非常に難しい仕事です。

宇宙で失われた宇宙飛行士が、ミッションコントロールセンターが彼に連絡しようとする試みを聞いていると想像してください。 失敗したラジオは彼の声を放送しません。それが世界が彼が行方不明だと考える理由です。 このようなことは、損傷を受けた脳が世界との接触を奪った患者の絶望的な状況を説明することができます-一種の極端な形の独房監禁。



2000年代初頭、ウィスコンシン大学マディソン校とマルチェッロマッシミニのジュリオトノニは、最初にザップとジップと呼ばれる方法を適用して、人が意識があるかどうかを判断しました。



科学者たちは、シェルにワイヤーが入ったコイルを頭に当てて、電気ショック（ザップ）を送りました。これは、短期間の電流を引き起こす強力な磁気エネルギーです。 これは、チェーンの接続領域のニューロンのパートナー細胞を興奮させて減速させ、活動が消滅するまで波が大脳皮質に沿って共鳴しました。



頭に取り付けられた脳波センサーのネットワークが電気信号を記録しました。 信号が徐々に伝播するにつれて、それぞれの頭蓋骨の表面の下の特定のポイントに対応するトラックがフィルムに変換されました。

エントリは、いくつかの典型的なアルゴリズムを示していませんでしたが、完全にランダムではありませんでした。

興味深いことに、点滅とフェードのリズムが予測可能であるほど、脳が意識不明である可能性が高くなります。 科学者は、コンピューターファイルをZIP形式でアーカイブするアルゴリズムを使用してビデオデータを圧縮することにより、この仮定を測定しました。 圧縮は、脳反応の複雑さの推定値を提供しました。 意識のあるボランティアは、0.31から0.70の「摂動難易度スコア」を示し、深い睡眠状態または全身麻酔下の場合、指数は0.31を下回りました。



次に、チームは、意識が最小限であるか正気でない（com睡状態の）81人の患者のザップとジップをテストしました。 非反射行動の兆候を示した最初のグループでは、メソッドは38のうち36が意識的であることを正しく示しました。 病院のベッドの頭にいる親relativeがコミュニケーションを確立できなかった「野菜」状態の患者43人のうち、34人は意識不明に分類され、9人はそうではありませんでした。 彼らの脳は意識のある人と同じように反応しました。つまり、彼らは意識も持っていましたが、親relativeとコミュニケーションをとることができませんでした。

現在の研究は、神経病患者の方法論を標準化および改善し、精神病棟および小児病棟の患者に拡張することを目的としています。 時間が経つにつれて、科学者は経験を生み出す神経メカニズムの特定のセットを特定します。

概して、特定の物理システム（ニューロンの複雑なチェーンであるかシリコントランジスタであるか）がどのような条件下で感覚を経験するかという質問に答える説得力のある科学的理論理論が必要です。 そして、なぜ体験の質が違うのですか？ 澄んだ青い空が、調律が不十分なバイオリンのガラガラと違うのはなぜですか？ 感覚のこれらの違いには特定の機能がありますか？ もしそうなら、どれ？ この理論により、どのシステムが何かを感知できるかを予測できます。 検証可能な予測を伴う理論が存在しない場合、機械意識の主題に関する推論は、科学の歴史が示しているように、私たちの内なる本能のみに基づいていることに注意してください。

意識の主な理論の1つは、心理学者のバーナード・バールと神経科学者のスタニスラス・ディーンとジャン=ピエール・シャンジョが提唱したグローバルニューラルワークスペース （GWT）の理論です。

そもそも、彼らは人が何かに気づくと、脳の多くの異なる領域がこの情報にアクセスできると主張します。 一方、人が無意識に行動する場合、情報は関連する特定の感覚運動系（感覚運動）に局在します。 たとえば、すばやく入力すると、自動的に入力されます。 この方法を尋ねられた場合、この情報へのアクセスが制限されているため、答えることはできません。この情報は、目を指の速い動きでつなぐ神経鎖に局在しています。



グローバルなアクセシビリティは、あるプロセスが他のすべてのプロセスにアクセス可能な場合、すべてのプロセスに利用できるため、意識のストリームを1つだけ生成します。すべてがすべてに接続されています。 これが、代替ペインティングを抑制するメカニズムの実装方法です。

このような理論は、あらゆる種類の精神障害をよく説明します。神経活動のパターン（または脳全体）に関連する個々の機能中枢の機能不全は、「作業スペース」の一般的な流れに歪みをもたらし、それによって（健康な人の）状態と比較して絵をゆがめます。

基礎理論に向けて

GWTの理論では、意識は特別な種類の情報処理に起因すると主張しています。AIの開始以来、特別なプログラムが小さな公共のデータウェアハウスにアクセスできるようになったことから、意識が高まっています。 「掲示板」に記録された情報は、RAM、言語、計画モジュール、顔、オブジェクトなどの多くの補助プロセスで利用可能になりました。この理論によると、ボードに記録された感覚情報が送信されると意識が生じます多くの認知システムに-音声再生、メモリへの保存、またはアクションの実行のためにデータを処理します。



このような掲示板のスペースは限られているため、どの時点でも情報量はわずかです。 これらのメッセージを送信するニューロンのネットワークは、おそらく前頭葉と頭頂葉に位置しています。



これらのわずかな（異種の）データがネットワークに送信され、一般に公開されるとすぐに、情報が認識されます。 つまり、被験者はそれを認識しています。 現代のマシンはまだ認知の複雑さの同じレベルに達していませんが、これは時間の問題です。

GWT理論では、未来のコンピューターは意識的になると主張しています。

トノニとその仲間が開発した一般情報意識理論（IIT）は、まったく異なる出発点、つまり経験そのものを使用しています。 各エクスペリエンスには、独自の重要な特徴があります。 それは内在的であり、「マスター」としての主題に対してのみ存在します。 それは構造化されています（黄色のタクシーが減速し、茶色の犬が通りを横断します）。 そしてそれは具体的です-映画の別のフレームとして、他の意識的な経験とは異なります。 さらに、それは堅実で具体的です。 暖かい晴れた日に公園のベンチに座って子供たちが遊ぶのを見ると、経験のさまざまな要素-風が吹く髪、子供たちの笑い声からの喜びの感覚-は、経験がそれであるのをやめることなく互いに分離することはできません。



トノニは、そのような特性、つまり特定のレベルの意識が、因果関係のセットが暗号化される構造の複雑で共役したメカニズムを持っていると仮定しています。 何かが内側から来るように感じるでしょう。



しかし、小脳のように、メカニズムに複雑さと活用が欠けている場合、何も認識しません。 この理論が進むにつれて、

意識は、人間の脳などの複雑なメカニズムに関連する固有のランダムな能力です。

理論はまた、基礎となる相互接続された構造の複雑さから、この認識を定量化する単一の非負数Φ（「fy」と発音）を推定します。 がゼロに等しい場合、システムはそれ自体をまったく認識しません。 逆に、数値が大きいほど、システムに固有の固有のランダムパワーが大きくなり、意識が高まります。 巨大で特異性の高い接続性を特徴とする脳は、fが非常に高く、これは意識のレベルが高いことを意味します。 理論はさまざまな事実を説明します。たとえば、小脳が意識に関与していない理由や、ザップおよびジップカウンターが実際に機能する理由（カウンターによって生成される数値は大まかな近似ではFです）。

IIT理論は、たとえデジタル音声を人間の音声と区別できないとしても、デジタルコンピューターに基づく人間の脳の高度なシミュレーションは意識的ではないと予測しています。 ブラックホールの大規模な重力引力のシミュレーションがコードを使用するコンピューターの周りの時空の連続体を変形させないように、 プログラムされた意識は意識的なコンピューターを決して生じさせません。 ジュリオ・トノニとマルチェッロ・マッシミニ、Journal of Nature 557、S8-S12（2018）

IITによれば、意識は計算も計算もできません。システムの構造に意識を組み込む必要があります。

現代の神経生物学者の主なタスクは、脳を形成するさまざまなニューロンの無限の接続の研究に、ますます高度なツールを自由に使用して、意識の神経トレースをさらに概説することです。 中枢神経系の複雑な構造を考えると、これには数十年かかります。 最後に、既存のものの断片に基づいて基本理論を定式化します。 私たちの存在の主な謎を説明する理論：重さ1.36kgで豆腐に似た臓器として、それは生命感を体現しています。



私の意見では、この新しい理論の最も興味深い応用の1つは、意識と、最も重要な感覚を持つAIを作成する可能性です。 さらに、意識の基本理論により、人間の認知能力のより高速な進化を実装する方法と方法を開発できます。 男-未来。







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