Suntem aproape de a rezolva puzzle-ul constiintei?

Suntem aproape de a rezolva puzzle-ul constiintei?

(Credit de imagine:

Emmanuel Lafont

)

„Teoria informatiei integrate” a lui Giulio Tononi ar putea rezolva cel mai mare puzzle al neurostiintelor

C

Poate un homar sa simta durere in acelasi mod ca si tu sau cu mine?

Stim ca au aceiasi senzori – numiti nociceptori – care ne fac sa tremuram sau sa plangem cand suntem raniti. Si cu siguranta se comporta de parca ar fi simtit ceva neplacut. De exemplu, atunci cand un bucatar ii aseaza in apa clocotita, isi zvarleste cozile de parca ar fi in agonie.

Dar sunt de fapt „constienti” de senzatie? Sau raspunsul acesta este doar un reflex?

Cand tu sau cu mine efectuam o actiune, mintea noastra este plina de o experienta constienta complexa. Cu toate acestea, nu putem presupune ca acest lucru este valabil si pentru alte animale – in special pentru cele cu creiere atat de diferite de ale noastre. Este perfect fezabil – unii oameni de stiinta ar sustine chiar ca este probabil – ca unei creaturi precum homarul ii lipseste orice fel de experienta interna, in comparatie cu lumea bogata din capul nostru.

„Cu un caine, care se comporta destul de mult ca noi, care se afla intr-un corp care nu este prea diferit de al nostru si care are un creier care nu este prea diferit de al nostru, este mult mai plauzibil sa vada lucruri si sa auda lucruri la fel ca noi, decat sa spunem ca este complet „intunecat in interior”, ca sa spunem asa ”, spune Giulio Tononi, neurolog la Universitatea din Wisconsin-Madison. „Dar cand vine vorba de un homar, toate pariurile sunt dezactivate.”

Intrebarea daca alte creiere – destul de straine de ale noastre – sunt capabile de constientizare, este doar una dintre multele enigme care apar atunci cand oamenii de stiinta incep sa se gandeasca la constiinta. Cand apare prima oara constientizarea propriei noastre fiinte in creier? De ce se simte asa cum se simte? Si computerele vor putea vreodata sa realizeze aceeasi viata interna?

Este posibil ca Tononi sa aiba o solutie la aceste puzzle-uri. „Teoria informatiei integrate” a sa este una dintre cele mai incitante teorii ale constiintei care a aparut in ultimii ani si, desi nu este inca dovedita, ofera cateva ipoteze verificabile care ar putea da in curand un raspuns definitiv.

In prezent nu avem de unde sa stim daca homarii au o viata interioara constienta – sau daca comportamentul lor este pur reflex (Credit: Emmanuel Lafont)

Tononi spune ca fascinatia sa a aparut in adolescenta cu o preocupare „tipic adolescenta” pentru etica si filozofie. „Mi-am dat seama ca a cunoaste ce este constiinta si cum a aparut este crucial pentru a intelege locul nostru in univers si ceea ce facem cu viata noastra”, spune el.

La acea varsta, el nu stia cea mai buna cale de urmat pentru a urmari aceste intrebari – Ar fi matematica? Sau filozofia? – dar s-a stabilit in cele din urma pe medicamente. Si experienta clinica a ajutat la fertilizarea mintii sale tinere. „Exista intr-adevar ceva special in a avea o expunere directa la cazuri neurologice si cazuri psihotice”, spune el.

Array

„Cu adevarat te obliga sa te confrunti direct cu ceea ce se intampla pacientilor atunci cand isi pierd cunostinta sau isi pierd componentele constiintei in moduri care sunt foarte greu de imaginat daca nu ai vedea ca se intampla de fapt.”

Cu toate acestea, in cercetarile sale publicate, el si-a construit reputatia cu unele lucrari de pionierat asupra somnului – un domeniu mai putin controversat. „In acel moment nici nu puteai vorbi despre constiinta”, spune el. Dar a continuat sa se gandeasca la aceasta intrebare si, in 2004, a publicat prima sa descriere a teoriei sale, pe care ulterior a extins-o si a dezvoltat-o.

S-ar putea sa-ti placa si:

  • Blindsight: cea mai ciudata forma de constiinta
  • Ce se intampla atunci cand anestezia esueaza
  • Ceea ce ne invata Peter Pan despre memorie si constiinta

Incepe cu un set de axiome care definesc ce este de fapt constiinta . Tononi propune ca orice experienta constienta trebuie structurata , de exemplu – daca te uiti la spatiul din jurul tau, poti distinge pozitia obiectelor una fata de cealalta. De asemenea, este specific  si „ diferentiat ” – fiecare experienta va fi diferita in functie de circumstantele particulare, ceea ce inseamna ca exista un numar mare de experiente posibile. Si este integrat. Daca te uiti la o carte rosie pe o masa, forma si culoarea si locatia ei – desi initial procesate separat in creier – sunt toate tinute impreuna intr-o singura experienta constienta. Am combinat chiar si informatii din multe sensuri diferite – ceea ce Virginia Woolf a descris ca „ploaia neincetat de atomi nenumarati” intr-un singur sens al aici si acum.

Din aceste axiome, Tononi propune ca putem identifica constiinta unei persoane (sau a unui animal, sau chiar a unui computer) de la nivelul de „integrare a informatiilor” care este posibil in creier (sau CPU). Conform teoriei sale, cu cat mai multe informatii sunt impartasite si procesate intre multe componente diferite pentru a contribui la acea experienta unica, cu atat este mai inalt nivelul de constiinta.

Teoria lui Giulio Tononi afirma ca constiinta apare din anumite tipuri de prelucrare a informatiilor (Credit: Emmanuel Lafont)

Poate ca cel mai bun mod de a intelege ce inseamna acest lucru in practica este compararea sistemului vizual al creierului cu o camera digitala. O camera capteaza lumina care loveste fiecare pixel al senzorului de imagine – ceea ce reprezinta in mod clar o cantitate imensa de informatii totale. Dar pixelii nu „vorbesc” intre ei si nu impartasesc informatii: fiecare inregistreaza independent o mica parte a scenei. Si fara aceasta integrare, nu poate avea o experienta constienta bogata.

La fel ca camera digitala, retina umana contine multi senzori care capteaza initial elemente mici ale scenei. Dar aceste date sunt apoi partajate si prelucrate in mai multe regiuni diferite ale creierului. Unele zone vor lucra la culori, adaptand datele brute pentru a da sens nivelurilor de lumina, astfel incat sa putem recunoaste culorile chiar si in conditii foarte diferite. Altii examineaza contururile, care ar putea implica ghicirea partilor unui obiect care sunt ascunse – daca o ceasca de cafea se afla in fata unei parti a cartii, de exemplu – astfel incat sa obtineti in continuare o forma generala. Aceste regiuni vor impartasi acea informatie, trecand-o mai departe in ierarhie pentru a combina diferitele elemente – si scoate la iveala experienta constienta a tot ceea ce este in fata noastra.

Acelasi lucru este valabil si pentru amintirile noastre. Spre deosebire de biblioteca de fotografii a unei camere digitale, nu stocam fiecare experienta separat. Ele sunt combinate si incrucisate pentru a forma o naratiune semnificativa. De fiecare data cand experimentam ceva nou, acesta este integrat cu acele informatii anterioare. Este motivul pentru care gustul unei singure madeleine poate declansa o amintire din indepartata noastra copilarie – si totul face parte din experienta noastra constienta.

Cel putin, aceasta este teoria – si este compatibila cu multe observatii si experimente din toata medicina.

Un studiu, publicat in 2015, a examinat creierul participantilor sub diferite forme de anestezie – inclusiv propofol si xenon. Pentru a face o idee despre capacitatea creierului de a integra informatii, echipa a aplicat un camp magnetic deasupra scalpului pentru a stimula o mica zona a cortexului dedesubt – o tehnica standard neinvaziva cunoscuta sub numele de Stimulare magnetica transcraniana (TMS). Cand sunteti treaz, veti observa o unda complexa de activitate pe masura ce creierul raspunde la TMS, cu multe regiuni diferite care raspund, ceea ce Tononi considera a fi un semn al integrarii informatiilor intre diferitele grupuri de neuroni.

Dar creierul oamenilor sub propofol si xenon nu a aratat acel raspuns – undele creierului generate au fost mult mai simple ca forma in comparatie cu agitatia de activitate din creierul treaz. Prin modificarea nivelurilor de neurotransmitatori importanti, medicamentele pareau ca au „descompus” integrarea informationala a creierului – si aceasta corespundea lipsei totale de constientizare a participantilor in timpul experimentului. Experienta lor interioara se estompase in negru.

Fanteziile induse de droguri

Ca o comparatie suplimentara, echipa a analizat, de asemenea, participantii la ketamina. Desi medicamentul te face sa nu raspunzi la lumea exterioara – ceea ce inseamna ca este folosit si ca anestezic – pacientii raporteaza frecvent vise salbatice, spre deosebire de „golul” pur experimentat sub propofol sau xenon. Destul de sigur, echipa lui Tononi a descoperit ca raspunsurile la TMS au fost mult mai complexe decat cele sub celelalte anestezice, reflectand starea lor alterata de constiinta. Au fost deconectati de lumea exterioara, dar mintile lor erau inca foarte aprinse in timpul fanteziilor lor induse de droguri.

Constiinta ramane unul dintre cele mai mari mistere ale stiintei (Credit: Emmanuel Lafont)

Tononi a gasit rezultate similare la examinarea diferitelor etape de somn. In timpul somnului non-REM – in care visele sunt mai rare – raspunsurile la TMS au fost mai putin complexe; dar in timpul somnului REM, care coincide frecvent cu constiinta visului, integrarea informatiilor parea a fi mai mare.

El subliniaza ca aceasta nu este „dovada” ca teoria sa este corecta, dar arata ca ar putea lucra pe liniile corecte. „Sa spunem ca, daca am fi obtinut rezultatul opus, am fi avut probleme”.

Teoria lui Tononi sufla, de asemenea, cu experientele oamenilor cu diferite forme de leziuni ale creierului. Cerebelul, de exemplu, este masa in forma de nuc, roz-gri la baza creierului si responsabilitatea sa principala este coordonarea miscarilor noastre. Acesta contine de patru ori mai multi neuroni decat cortexul, stratul exterior al creierului asemanator scoartei – aproximativ jumatate din numarul total de neuroni din intregul creier. Cu toate acestea, unii oameni nu au un cerebel (fie pentru ca s-au nascut fara el, fie pentru ca l-au pierdut din cauza leziunilor cerebrale) si sunt inca capabili de perceptie constienta, ducand o viata relativ lunga si „normala” fara pierderea constientizarii.

Aceste cazuri nu ar avea sens daca luati in considerare doar numarul mare de neuroni ca fiind important pentru crearea experientei constiente. In conformitate cu teoria lui Tononi, totusi, procesarea cerebelului are loc mai ales la nivel local, mai degraba decat schimbul si integrarea semnalelor, ceea ce inseamna ca ar avea un rol minim in constientizare.

Masuratorile raspunsurilor creierului la TMS par, de asemenea, sa prezica constiinta pacientilor intr-o stare non-comunicativa si vegetativa – o constatare cu aplicatii clinice potential profunde.

Teoria informatiei integrate ar putea ajuta la prezicerea daca computerele vor deveni vreodata constiente (Credit: Emmanuel Lafont)

Afirmatiile mari necesita dovezi mari, desigur – si putine intrebari stiintifice sunt mai profunde decat misterul constiintei.

Metodele lui Tononi de pana acum ofera doar un „proxy” foarte grosolan al integrarii informationale a creierului – si pentru a demonstra cu adevarat valoarea teoriei sale, vor fi necesare instrumente mai sofisticate care pot masura cu precizie procesarea in orice fel de creier.

Daniel Toker, neurolog al Universitatii din California Berkeley, spune ca ideea ca integrarea informatiilor este necesara pentru constiinta este foarte „intuitiva” pentru alti oameni de stiinta, dar sunt necesare mult mai multe dovezi. „Perspectiva mai larga din domeniu este ca este o idee interesanta, dar aproape complet netestata”, spune el.

Totul se rezuma la matematica. Folosind tehnici anterioare, timpul necesar pentru masurarea integrarii informatiilor intr-o retea creste „foarte exponential” cu numarul de noduri pe care le luati in considerare – ceea ce inseamna ca, chiar si cu cea mai buna tehnologie, calculul ar putea dura mai mult decat durata de viata a universului. Dar Toker a propus recent o scurtatura ingenioasa pentru aceste calcule, care ar putea reduce acest lucru la cateva minute, pe care le-a testat cu masuratori de la cateva macacoane. Acesta ar putea fi un prim pas pentru a pune teoria pe o baza experimentala mult mai ferma. „Suntem intr-adevar in primele etape ale tuturor acestor lucruri”, spune Toker.

Abia atunci putem incepe sa raspundem la intrebari foarte mari – cum ar fi compararea constiintei diferitelor tipuri de creier. Chiar daca teoria lui Tononi nu se dovedeste a fi adevarata, totusi, Toker crede ca a ajutat sa ii impinga pe alti neurologi sa se gandeasca mai matematic la problema constiintei – care ar putea inspira teorii viitoare.

Si daca teoria integrarii informatiilor ar fi corecta, aceasta ar fi cu adevarat schimbatoare de jocuri – cu implicatii mult dincolo de neurostiinte si medicina. Dovada constiintei intr-o creatura, cum ar fi un homar, ar putea transforma lupta pentru drepturile animalelor, de exemplu.

De asemenea, ar raspunde la cateva intrebari de lunga durata despre inteligenta artificiala. Tononi sustine ca arhitectura de baza a computerelor pe care o avem astazi – realizata din retele de tranzistoare – exclude nivelul necesar de integrare a informatiilor care este necesar pentru constiinta. Deci, chiar daca pot fi programati sa se comporte ca un om, nu ar avea niciodata viata noastra bogata interna.

„Exista un sentiment, potrivit unora, ca mai devreme decat mai tarziu computerele pot fi cognitive la fel de bune ca noi – nu doar in anumite sarcini, cum ar fi jocul Go, sah sau recunoasterea fetelor sau conducerea masinilor, ci in toate, ”Spune Tononi. „Dar daca teoria informatiei integrate este corecta, computerele s-ar putea comporta exact ca si mine – intr-adevar s-ar putea [chiar] sa poti purta o conversatie cu ei la fel de plina de satisfactii sau mai plina de satisfactii decat cu tine sau cu mine – si totusi acolo literalmente nu ar fi nimeni acolo. ” Din nou, se rezuma la intrebarea daca un comportament inteligent trebuie sa apara din constiinta – si teoria lui Tononi ar sugera ca nu este.

El subliniaza ca aceasta nu este doar o chestiune de putere de calcul sau de tipul de software utilizat. „Arhitectura fizica este intotdeauna mai mult sau mai putin aceeasi si aceasta nu este intotdeauna deloc favorabila constiintei.” Deci, din fericire, genul de dileme morale vazute in serii precum Humans si Westworld nu poate deveni niciodata o realitate.

Ar putea chiar sa ne ajute sa intelegem modurile in care interactionam unul cu celalalt. Thomas Malone, director al Centrului pentru Inteligenta Colectiva al Institutului de Tehnologie din Massachusetts si autor al cartii Superminds, a aplicat recent teoria echipelor de oameni – in laborator si in lumea reala, inclusiv editorilor de intrari Wikipedia. El a aratat ca estimarile informatiilor integrate partajate de membrii echipei ar putea prezice performanta grupului in cadrul diferitelor sarcini. Desi conceptul de „constiinta de grup” poate parea o intindere, el crede ca teoria lui Tononi ne-ar putea ajuta sa intelegem cum corpuri mari de oameni incep uneori sa gandeasca, sa simta, sa-si aminteasca, sa decida si sa reactioneze ca o singura entitate.

El avertizeaza ca este inca foarte multa speculatie: trebuie mai intai sa fim siguri ca informatiile integrate sunt un semn de constiinta in individ. „Dar cred ca este foarte interesant sa luam in considerare ce ar putea insemna acest lucru pentru posibilitatea ca grupurile sa fie constiente.”

Deocamdata nu putem fi siguri daca un homar, un computer sau chiar o societate este constienta sau nu, dar in viitor, teoria lui Tononi ne poate ajuta sa intelegem „mintile” care sunt foarte straine de ale noastre.

David Robson este jurnalist senior la BBC Future. El este @d_a_robson pe Twitter. Aceasta piesa contine opere de arta originale ale lui Emmanuel Lafont, un artist vizual nascut in Argentina, care lucreaza in prezent in Spania. Este reprezentat de Yusto / Giner si de 6a Galeria D’art. Site-ul sau este www.emmanuellafont.com.

Alaturati-va peste 900.000 de fani viitori, placandu-ne pe  Facebook sau urmariti-ne pe  Twitter  sau  Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Daca ai citit doar 6 lucruri in aceasta saptamana”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Culture, Capital si Travel, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.