О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний - Маркус Дю Сотой

Приятно сознавать, что таламо-кортикальная система мозга, которая, как известно, играет важную роль в формировании сознания, имеет структуру, подобную сетям с высоким значением Ф. Сравним ее с сетью нейронов мозжечка, которая сознания не формирует. Мозжечок – «маленький мозг» – расположен в задней части черепа и управляет, например, чувством равновесия или тонкой моторикой. В нем содержится 80 % всех нейронов мозга, и тем не менее, хотя его удаление и приводит к серьезному нарушению движений, оно не изменяет ощущения сознания человека.

В 2014 г. в одну из больниц Китая попала 24-летняя женщина, жалующаяся на головокружения и тошноту. Когда ее мозг просканировали в поисках причин этих симптомов, выяснилось, что она с самого рождения живет без мозжечка. Хотя в детстве она далеко не сразу научилась ходить и никогда не могла ни бегать, ни прыгать, ни один из медиков, общавшихся с ней, не усомнился в наличии у нее полноценного сознания. Она была не зомби – а всего лишь человеком с нарушениями физического равновесия.

Исследование нервной сети в центре мозжечка позволяет обнаружить участки, возбуждаемые независимо друг от друга и мало взаимодействующие между собой, в точности как это происходит в мозге во время сна. Низкое значение Ф мозжечка вполне согласуется с тем, что он не создает сознательного опыта.

Сеть с высоким значением Ф и, вероятно, более высоким уровнем сознания

Хотя эта сеть и обладает высокой связностью, ее симметричность обусловливает низкую дифференциацию ее частей, в результате чего они не создают новой информации, которая не была бы уже заложена в них. Это приводит к низкому значению Ф и, следовательно, более низкому уровню сознания

То, что связность мозга может быть ключевым элементом сознания, привело к идее о том, что мой «коннектом» может быть частью тайны образования моего «Я». Коннектом – это полная схема нервных соединений в мозге. Если проект расшифровки генома человека дал нам небывалое количество информации о том, как работает человеческий организм, из восстановления коннектома человека мы можем получить аналогичные сведения о работе мозга. А если объединить такую схему с правилами работы сети, в нашем распоряжении могут оказаться все ингредиенты, необходимые для создания у такой сети сознания.

Создание полного коннектома человеческого мозга – это задача, решение которой займет еще много времени, но мы уже имеем полную схему нейронов C. elegans, не имеющего мозга червя длиной 1 мм, известного своей любовью к компостным кучам. Его нервная система содержит ровно 302 нейрона, что делает его идеальным кандидатом для построения полной схемы межнейронных соединений. Однако, несмотря на наличие такой схемы, мы все еще далеки от понимания связи между этими соединениями и поведением C. elegans.

Поскольку предложенный Тонони коэффициент Ф является характеристикой связности сети, вероятно, он поможет нам понять, может ли появиться сознание у моего смартфона, у интернета или, например, у города. Может быть, когда-то в будущем интернет или некий компьютер достигнет некоторого предела, после которого он сможет узнать себя, взглянув в зеркало. Появление сознания может соответствовать фазовому переходу по этому коэффициенту, подобно тому как вода изменяет свое состояние, когда ее температура достигает порога кипения или замерзания.

Интересно, что применение общего наркоза не вызывает постепенного выключения сознания: в некоторый момент сознание, по-видимому, резко отключается. Если вам когда-нибудь делали операцию и анестезиолог просил вас сосчитать до 20, вы, наверное, помните (или, возможно, не помните), как в какой-то момент вы внезапно отключились. Это изменение кажется очень нелинейным, подобно фазовому переходу.

Если сознание действительно сводится к связности сети, какие еще сети могут обладать сознанием? На сегодня интернет связывает порядка 1018 транзисторов, а число нейронов в мозге составляет около 1011. Различие заключается в том, как они соединены между собой. Нейрон, как правило, соединен с десятками тысяч других нейронов, что обеспечивает высокую степень интеграции информации. Напротив, транзисторы, работающие в компьютере, не обладают высокой связностью. С точки зрения меры Тонони, интернет, вероятно, сознанием не обладает… пока что.

Цифровая камера моего смартфона позволяет мне делать фотографии, и в его памяти можно сохранить необыкновенно большое число самых разнообразных изображений. Например, миллион пикселей может заключать в себе 21 000 000 разных черно-белых изображений. На них могут быть запечатлены подробности, о которых я не имею ни малейшего представления, когда смотрю в свой видоискатель. Но так и должно быть: мой сознательный опыт не смог бы справиться с таким количеством входящих данных, так что исходные необработанные данные органов чувств интегрируются так, чтобы сохранить существенную информацию изображения, ограничив ее объем.

Нынешним компьютерам еще очень далеко до способностей человеческого зрения. Они не могут рассказать ту историю, которая содержится в картинке. Проблема состоит в том, что компьютер пытается прочитать изображение попиксельно и не может интегрировать информацию. И вместе с тем человек превосходно может воспринять огромное количество визуальной информации и выделить из этих данных историю. Именно на этой способности человеческого разума к интеграции информации и выбору из нее самого главного основана величина Ф, предложенная Тонони мера сознания.

Разумеется, никакого объяснения того, как высокое значение Ф может формировать тот сознательный опыт, который я испытываю, пока нет. Мы несомненно можем установить корреляцию между значением Ф и сознанием, и одно это уже позволяет сделать далеко идущие выводы – взять хотя бы опыты со спящими пациентами, значение Ф нейронных сетей которых уменьшается. Не менее важно и рассмотрение разных частей мозга, у которых существуют разные схемы соединений. Но я не могу сказать, что все это создает сознание – или что компьютер, устроенный по такой схеме, будет действительно обладать сознанием.

Существуют причины, по которым обладание высоким значением Ф может давать существенные эволюционные преимущества. Судя по всему, оно дает возможность планировать будущее. Используя данные, поступающие от разных датчиков, сеть с высокой связностью, имеющая большое значение Ф, может вырабатывать рекомендации для будущих действий. Способность проецировать себя в будущее, совершать воображаемые путешествия во времени, по-видимому, составляет одно из ключевых эволюционных преимуществ обладания сознанием. Кажется, что сеть с высоким значением Ф может проявлять такое поведение. Но почему она не может делать все то же самое в бессознательном состоянии?