B.11. Neurokognitywna teoria świadomości

Poprzedni rozdział: Wola i podejmowanie decyzji | Wstęp do kognitywistyki - spis treści.

1. Definiowanie świadomości | 2. Jak opisać świadomy umysł? | 3. Globalna Przestrzeń Robocza | 4. Teorie świadomości | 5. Neuronalne korelaty świadomości | 6. Tożsamość osobowa | 7. Nietypowe stany świadomości | 8. Samoświadomość | 9. Mózg - odbiornikiem świadomości?

Nie masz pojęcia jak działa telefon komórkowy, a chcesz zrozumieć, jak działa Twój mózg i skąd się bierze świadomość?
Chyba żartujesz ...

B11.1 Definiowanie świadomości

Świadomość jest bardzo trudnym do jednoznacznego zdefiniowania pojęciem, stąd jest tu mnóstwo nieporozumień.
Czy warto zajmować się definicją świadomości? Czy naprawdę definicja psychologii czy biologii potrzebna jest i przyczynia się do rozwoju tych nauk? Czy do budowy zegarków potrzebna nam jest definicja czasu?
Potrafimy formułować hipotezy i prowadzić eksperymenty by zbadać, w jakich warunkach i czego jesteśmy świadomi, jaka jest struktura naszego wewnętrznego doświadczenia. Daniel Dennett nazwał to "kontrastywną heterofenomenologią", czyli badaniem sytuacji, w których możemy określić co jest świadome a co nieświadome.

John Locke twierdził, że świadomość to „percepcja tego, co dzieje się we własnym umyśle”.
Procesy, które określamy mianem "świadomych" są reakcją mózgu na niektóre stany wewnętrzne, które są częściowo skorelowane z bodźcami dochodzącymi ze zmysłów (w tym priopriocepcji). Nie postrzegamy rzeczywistości, tylko reakcje swojego mózgu. Jest jedna fizyczna rzeczywistość, ale jej reprezentacja w różnych mózgach jest inna. Im bardziej różne mózgi tym bardziej odmienne są reprezentacje, które tworzą, bo inne aspekty rzeczywistości są dla nich istotne. Uświadamiamy sobie końcowy rezultaty niezwykle skomplikowanych procesów zachodzących w mózgu, stajemy się świadomi informacji, która pozwala nam działać, a nie nieświadomych procesów, które informację tworzą. Za każdym postrzeżeniem stoi przetwarzanie sygnałów z receptorów zmysłowych i zachodzące w mózgu procesy wnioskowania, o których nie mamy pojęcia, nadające spójny sens interakcjom ze światem i sekwencjom stanów wewnętrznych w mózgu. Pokazują nam to najlepiej złudzenia zmysłowe (optyczne, słuchowe, dotykowe). Poczucie bezpośredniego kontaktu z otaczającym nas światem jest złudzeniem.
Nieliczne nurty filozoficzne w przeszłości odkryły ten prosty fakt. Historie opowiadane w tradycji Chan a potem japońskiego Zen ilustrują to opowiadaniem o mnichu, który w czasie wędrówki w środku ciemnej nocy zasnął na cmentarzu i będąc mocno spragnionym po ciemku napił się wody, która doskonale mu smakowała. Rano zobaczył, ze była to woda w czaszce pełnej robactwa. Wymiotując doznał olśnienia: wszystko jest tworem umysłu.
Pierwszym naukowcem, który doszedł do podobnych wniosków był Hermann von Helmholtz w 19 wieku, jeszcze przed narodzinami psychologii. Badając percepcję zauważył, że nie ma prostej relacji między fizycznymi bodźcami a subiektywnymi postrzeżeniami. Poglądy te zostały szerzej zaakceptowane sto lat później, kiedy podjęto próby stworzenia sztucznych systemów analizujących obrazy (Chater, 2018) .

Konkretne pytanie to: dlaczego i które procesy w mózgu prowadzą do specyficznych wrażeń, czemu wiemy o zachodzeniu tylko nielicznych procesów, a nie wiemy o większości pozostałych?
Ma to oczywiście przyczyny ewolucyjne. Jak stwierdził D’Arcy Thompson (1917) "Wszystko jest takie jakie jest, bo takie się zrobiło". Postrzegamy świadomie to co jest istotne dla podejmowania decyzji. Nie mamy problemu z badaniem reakcji w konkretnych sytuacjach eksperymentalnych, przewidywaniem kiedy i w jakich warunkach będzie to reakcja świadoma na prezentowane bodźce, a kiedy nie pojawi się w treści świadomości. Szczególnie interesujące są liczne nietypowe stany mózgu, zaburzenia świadomości, które trudno jest przypisać do kategorii świadome/nieświadome.

Problem z definicjami: „świadomość” używana jest w zbyt wielu znaczeniach, w różnych językach inaczej.
Nikomu nie udało się zdefiniować w pełni pojęć naturalnych, nawet takich jak krzesło, podstawowych koncepcji, takich jak czas i przestrzeń, czy gałęzi nauki, np. biologii, fizyki czy psychologii.
Próba zdefiniowania pojęć takich jak umysł czy świadomość skończy się jałową dyskusją. Dlatego zamiast spierać się o definicję świadomości i zadawać ogólne pytania "czym jest świadomość" lepiej zajmować się konkretnymi hipotezami i eksperymentami, które mogą je zweryfikować. Badając świadomość warto analizować i wykonywać takie doświadczenia, w których badani stają się w pewnym momencie świadomi podawanych bodźców.
Skoro świadomość jest procesem to używanie słowa "świadomość" jakby to była określona rzecz nie ma sensu (podobnie jak określanie emocji). Lepsze byłoby użycie rheomode ("płynnego modu") języka.
Jeśli jakaś teoria nie odwołuje się do konkretnych doświadczeń (lub przynajmniej do możliwości ich wykonania) jest bezużyteczna. W tej dziedzinie jest wiele takich prób, które zajmują się jakąś abstrakcyjną "świadomością", przypisując ją każdej złożonej materii lub oddziaływaniu niematerialnych bytów, a nie konkretnymi doświadczeniami.

Cały organizm jest procesem. Wiele prostszych organizmów może się całkiem przebudować, np. gąsienice zamieniają się w motyle, niektóre ryby zmieniają płeć i wygląd. Komórki w organizmie ludzkim żyją od zaledwie 1 dnia do kilku lat, z wyjątkiem neuronów, które mogą przetrwać całe życie zmieniając swój kształt.
Pomimo tego, że się drastycznie zmieniamy od dzieciństwa do starości, prawie wszystkie komórki ciała wielokrotnie są wymieniane, zachowujemy tożsamość.

Ulegamy pewnej autohipnozie powtarzając wkoło, że nie rozumiemy świadomości. Przyszłe pokolenia będą patrzeć na obecne zamieszanie dotyczące świadomości z równym zdziwieniem, jak my patrzymy na problem Leibniza z liczbami ujemnymi: czemu mniejsza liczba dzielona przez większą może dać to samo co większa przez mniejszą?
Jeśli zaczniemy zadawać pytania konkretne możemy znaleźć dobre odpowiedzi:

Pytanie ogólne "czym jest świadomość?" nie ma sensu, bo nie wiadomo o co pytamy, w jakim sensie używamy słowa "świadomość". Musimy zadawać bardziej konkretne pytania, wtedy dostaniemy na nie konkretne odpowiedzi. Pojęcia można jednoznacznie zdefiniować tylko w obrębie określonych teorii, np. sztucznej inteligencji.

Umysł to zbiór licznych, współpracujących ze sobą funkcji mentalnych, tworzących system kontrolny określający zachowanie organizmu w złożonym środowisku (Newell i Simon).
Marvin Minsky, jeden z "ojców" sztucznej inteligencji, zatytułował swoją książkę "Society of mind" (1988), podkreślając, że umysł to nie monolit, tylko wiele funkcji, z których każda może ulec uszkodzeniu. Dla potrzeb badań kognitywnych to wystarczająca definicja.
Funkcje mentalne obejmują percepcję umożliwiającą rozpoznawanie, pamięć umożliwiającą porównywanie rozpoznanych obiektów do wcześniej napotkanych, przywoływanie do pamięci roboczej podobnych obiektów, sytuacji i zdarzeń, nazywanie ich i manipulacja symbolami je opisującymi.
Chociaż analogia umysł - program jest ułomna, to pokazuje ona w jakim sensie funkcje mentalne składające się na umysł należy traktować jako niematerialne.

Umysł i informacja.
Procesy umysłowe można opisywać na wiele sposobów, ale najbardziej istotna jest ich bogata struktura, wymagająca zmian substratu, jakim jest materia mózgu. Można to opisywać w terminach zmiany stężeń biochemicznych substancji, procesów molekularnych, ale ten poziom nie jest zrozumiały z punktu widzenia ekologicznego sensu procesów mentalnych.
Informacja wymaga materii by mogła zostać przechowana i energii by możliwa była jej zmiana i komunikacja. Działanie umysłu, postrzeganie co najbardziej istotnego dzieje się w mózgu, opiera się na strukturach pobudzeń zapisanych w mózgu i w całym organizmie, wymaga energii do pobudzania neuronów przez ścieżki sygnałowe i odczytania oraz interpretacji wynikającej z tego informacji.
Dla umysłu, jak i dowolnego układu uczącego się i poznającego, informacja nie jest abstrakcyjną miarą złożoności sygnału, ale miarą wpływu tego sygnału na stan całego układu. Należy więc wyraźnie odróżnić informację z punktu widzenia układu poznającego, od informacji przetwarzanej przez abstrakcyjne algorytmy czy systemy komunikacyjne. Zbyt złożona informacja może być całkiem niezrozumiała, zostanie zignorowana przez układ poznawczy.
Program sterujący robotem można zapisać w wielu różnych językach, używając różnych symboli, od zer i jedynek w kodzie maszynowym po różne języki, forma nie jest więc istotna, ważne jest jakie wywoła reakcje: postrzeganie, przypominanie, ciąg skojarzeń, komentarz werbalny lub inne działanie.
Program może być zapisany na wielu różnych nośnikach i w różnych formatach, od taśmy magnetycznej, płyty CD lub DVD, dysku magnetycznym lub pamięci flash, jest to jednak nadal ten sam program.

Czy można więc powiedzieć, że program jest czymś materialnym, lub czy jest to jakaś niematerialna substancja? Program to abstrakcyjna informacja, określająca relacje pomiędzy instrukcjami, przywołującymi kolejne stany procesora, nadającymi im pewien porządek, to informacja, która potrzebuje substratu by mogła się urzeczywistnić.
Analogia jest ułomna, bo "program" kojarzy się nam z klasycznym programem komputera, a nie z uczącą się siecią neuronową, która nie wymaga projektanta. Systemy samoorganizujące się i uczące się są tu znacznie lepszą analogią, ale nie są jeszcze powszechnie znane.
Mózgi zwierząt i ludzi są ewolucyjnie przystosowane do uczenia się specyficznych umiejętności. Nie nauczymy się tego, co delfiny czy szympansy, bo nie mamy odpowiednich zmysłów (echosondy, dostatecznie dobrego węchu), skrzeli, ani siły do skakania po drzewach.
Ogranicza nas determinizm genetyczny, człowiek ani pudel nie dorówna psom myśliwskim w tropieniu zwierzyny, każdy gatunek ma swoje potencjalne możliwości rozwoju. Procesy ewolucyjne od początków powstania życia trudno będzie odtworzyć, gdyż nie znamy wszystkich warunków, etapów pośrednich ewolucji bakterii, po których nie zostało śladów. Symulacje zaczynające się od mózgo-podobnych struktur, zdolnych do uczenia się przez interakcje ze środowiskiem, mają większe szanse by wytworzyć jakiś rodzaj umysło-podobnych zachowań (np. seria robotów "Darwin/Nomad", nazwanych brain-based devices, działających intencjonalnie).

Wykonanie dowolnej funkcji wymaga jakiegoś systemu interpretującego, w przypadku funkcji mentalnych jest to mózg o odpowiedniej złożoności. Jednakże sama funkcja z natury rzeczy jest niematerialna, nie jest żadną substancją tylko określa relacje pomiędzy stanami interpretera, jest informacją opisującą związek pomiędzy nimi.
Sygnały docierające do zmysłów niosą informację i wywołują odpowiednie reakcje w mózgu, stając się perceptami, czyli wzorcami, obrazami przetworzonymi przez filtry wyciągające istotne informacje z dochodzących ze zmysłów bodźców. Realizują to obszary przetwarzające dane zmysłowe (szlak wzrokowy, drogi słuchowe, dotykowe itp), a rezultaty docierają do kory skojarzeniowej.
Percepty wywołują skojarzenia, pojawiają się inne percepty, strumień świadomości związany z pamięcią epizodyczną.
Na przywoływanie perceptów i odwołanie się do pamięci epizodycznej potrzebna jest energia. Wyobrażenie związane ze zrozumieniem perceptu czy jakiegoś pojęcia wymaga aktywacji całego mózgu i jest widoczne przy użyciu różnych technik neuroobrazowania (por. atlas semantyczny z laboratorium Gallanta.

Myśli są szczególnym rodzajem perceptów, częściowymi aktywacjami mózgu, dzięki czemu nie trzeba w pełni aktywować stanów mózgu odpowiadających każdemu pojęciu. Myślenie to sekwencja skojarzonych ze sobą stanów mózgu. Procesy myślowe można umieścić na osi werbalne-niewerbalne:

W rzeczywistości procesy myślowe przesuwają się często na osi werbalne-niewerbalne, mieszając abstrakcyjne myślenie oparte na symbolach z wyobrażeniowym, wykorzystującym aktywację kory ruchowej i zmysłowej. Oszczędza to energię i umożliwia łatwiejsze wnioskowanie na poziomie symbolicznym, uogólnianie, które jest trudne na poziomie perceptów.
Symbole, a raczej ich fonologiczne, werbalne reprezentacje, wystarczają do zrozumienia potencjalnych stanów aktywacji całego mózgu. Symbole werbalne wskazują na stany neurodynamiki, na procesy prowadzące do działania lub innych stanów neurodynamiki, którym przypisywane są symbole, tworząc ciągi aktywacji postrzegane jako myśli lub wyobrażenia.
Zamiast spierać się o definicje umysłu czy różnych pojęć mentalnych trzeba więc badać te niezwykle skomplikowane funkcje realizowane przez mózgi. Można oczywiście twierdzić, że przypisywanie myślenia mózgom jest błędem mereologicznym (mereological fallacy). Niektórzy filozofowie twierdzą, że myślenie można przypisać tylko całej osobie, a nie jej części, nawet jeśli pełni kluczową rolę. Wiemy, że ciało, priopriocepcja, wnosi istotny wkład do stanów mentalnych (podkreśla to szczególnie Antonio Damasio, 2000). Zabawy w definiowanie pojęć nie zbliżają nas do zrozumienia procesów odpowiedzialnych za stany mentalne. Język jest zbiorem metafor a nie matematycznych definicji.

11.2. Jak opisać świadomy umysł?

W przeszłości najlepiej stany umysłu opisała psychologia buddyjska, czyli Abidharma: stosując wnikliwą samoobserwację rozróżniono 52 stany mentalne, przyczyny ich powstawania i liczne stany świadomości. Analizy robiono głównie z punktu widzenia etyki, nie całkiem można to przełożyć na pojęcia współczesnej psychologii. Psychologia introspekcyjna do czasów behawioryzmu próbowała to ustalić bez większego skutku. Fenomenologia na początku XX wieku próbowała opisać to, co bezpośrednio dane, świat wewnętrzny, ale również bez większych sukcesów. Filozofowie zajmujący się fenomenologią percepcji (np. Merleau-Ponty) znacznie zbliżyli się do psychologii Wschodu (Hall, Lindzey, 2002).
Współczesna próba opisu stanów mentalnych jest w książce: Describing Inner Experience? Proponent Meets Skeptic (MIT Press 2007), w której Russell T. Hurlburt i Eric Schwitzgebel spierają się, czy wiarygodny opis doświadczenia wewnętrznego jest możliwy (por. również nowszą książkę na ten sam temat E. Schwitzgebel 2011).

Nie tylko antyczne pojęcia się różnią, pojęcie "świadomości" zależy od kontekstu kulturowego i języka potocznego. Np. rozróżnienie angielskiego consciousness, awareness, vigilance nie całkiem odpowiada naszemu "świadomość" i "przytomność". Pojęcia silnie uwarunkowane kulturowo nie dają się łatwo zdefiniować, ale większość pojęć dających się bezpośrednio związać z działaniem w świecie jest słabo uwarunkowana kulturowo (uniwersalna). Świadomość jest pojęciem silnie uwarunkowanym kulturowo, nie da się jej jednoznacznie zdefiniować.

Przytomność oznacza zdolność do wyraźnego postrzegania i reakcji, zanurzenia w teraźniejszości i skierowania na zewnątrz.
Świadomość od przytomności różni się dodatkową funkcją odnoszenia postrzegania bieżącego stanu do siebie, kontekstów z tym związanych, relacji wykraczającej poza chwilowe doznanie, częściowo skierowanej do wewnątrz.
Samoświadomość wymaga jawnej reprezentacji "ja", wyobrażenia siebie w czasie i przestrzeni. Próbujemy tu podzielić płynną rzeczywistość na dyskretne elementy; oczywiście zawsze pojawią się przypadki graniczne, a spór o to, czy już jest to samoświadomość, czy tylko świadomość lub przytomność będzie jałowy jeśli nie zdefiniować jednoznacznie warunków eksperymentu.

Świadomość można opisywać na różne sposoby. Filozof Ralph Cudworth z Cambridge University w 1678 roku użył terminu "conscious” w dyskusji, a w 1727 John Maxwell rozróżnił 5 znaczeń tego pojęcia. Najczęstsze podziały to:

Wyjaśnienia wymaga więc nie ogólna "świadomość", lecz:

Świetne wprowadzenie zawiera strona "What is consciousness? - The Brain From Top to Bottom".
"Kognitywna teoria świadomości" Bernarda Baarsa (1988) to przykład teorii psychologicznej, podpartej pewnym rozumieniem działania mózgu. Jak wyjaśnić różnice pomiędzy zjawiskami związanymi z działaniem świadomym i nieświadomym? Trzeba badać związane z nimi stany mózgu. Potrzebna jest do tego kontrastywna heterofenomenologia, czyli badanie kontrastowe: co jest świadome a co nieświadome?

Świadome Nieświadome Na granicy
postrzeżenia;
obrazy mentalne;
dialog wewnętrzny;
przypominanie - aktywacja pamięci. 		stosowanie reguł syntaktycznych w mowie;
nieaktywne elementy długotrwałej pamięci;
w pełni automatyczne wykonywanie czynności;
pamięć proceduralna. 		chwilowo nieaktywne elementy pamięci roboczej;
niektóre czynności wykonywane prawie automatycznie;
postrzeganie informacji kontekstowej;
ślepowidzenie.

Eksperymenty Sperlinga (1960):
krótka ekspozycja tabeli znaków, np:
czw
fhu
dky

Zwykle poprawnie odtwarza się położenie 3-4 liter. Czy uczestnicy eksperymentu zarejestrowali wszystkie 9 znaków czy tylko te 4?
Wybranie dowolnych kilku pól po pokazaniu tabeli liter pozwala na odtworzenie ich zawartości bez błędu! Jesteśmy więc świadomi, a przynajmniej mamy tę informację w pamięci roboczej, ale zanim sobie ją uświadomimy całkowicie zapominamy. Co w mózgu "odczytuje" informację tak, że staje się ona świadoma? Czy to tylko kwestia zapamiętywania i odtwarzania poprzednich stanów epizodycznych na życzenie?

Cooper i Shepard (1973) prowadzili eksperymenty z rotacją obiektów w umyśle (mental rotation), podobną stosuje się np. w grze Tetris. By dopasować trójwymiarowe struktury do siebie trzeba je ustawić w tej samej pozycji w swojej wyobraźni.
Obserwacja 1: Czas obrotu takiej mentalnej rotacji jest proporcjonalny do kąta, o jaki różni się położenie obu obiektów. Wniosek: mózg musi dokonać transformacji położenia, a takie obliczenia są dłuższe jeśli kąty są mocno różne, a więc wymagana jest większa rotacja.
Obserwacja 2: Są duże indywidualne różnice. Aktywność mózgu dobrych graczy w Tetrisa, których można uznać za ekspertów od mentalnej rotacji, jest o wiele niższa niż u początkujących. Wniosek: wyuczone funkcje aktywizują tylko specyficzne podsieci, hamując niepotrzebne aktywacje.
Obserwacja 3: Poziom świadomego działania u ekspertów jest znacznie niższy niż u początkujących. Wniosek: im bardziej automatyczne działanie tym mniejsze zaangażowanie świadomych procesów.

"Mrugnięcie uwagi" (Attentional Blink) to niezdolność do postrzegania bodźca następującego w ciągu 180-450 milisekund po pierwszym. Np. ogląda się ciąg par liter pokazywanych w tym samym miejscu, jeśli druga pojawia się przed upływem 180 msek po pierwszej to ją widzimy, jeśli pomiędzy 0.2-0.5 sekund to jej nie widzimy. To jest zaskakujące, bo jesteśmy świadomi szybko po sobie następujących bodźców, np. co 100 ms, ale nieświadomi bodźców, które pojawiają się po nieco dłuższym odstępie czasu. Jeśli ten sam bodziec prezentowany przez 150 ms pojawi się jeszcze raz po przerwie 500 ms nie jest postrzegany jako odrębny - to zjawisko nazywa się "ślepotą na powtarzanie".

Mrugnięcie uwagi jest związane z szeroko badanymi zjawiskami związanymi z mechanizmami uwagi i percepcji, czyli maskowaniem bodźców. Maskowanie dotyczy percepcji bodźców o różnej modalności:

Cztery zdania, w każdym jest tylko szum ale słychać w tym miejscu różne słowa; nagranie jest tu nieco za wolne:

Zależnie od końcowego słowa słychać zaszumione słowa wheel, heel, peel, meal. Procesy interpretujące na wysokim poziomie pobudzają w odpowiedni sposób korę słuchową wywołując wrażenia słuchowe. Wniosek: świadome wrażenia wymagają specyficznych reakcji mózgu, ale procesy aktywacji i wewnętrznej interpretacji tych aktywacji są skomplikowane. Na bezwładność procesów neuronalnych wpływa wiele czynników, które raz uruchomione nie pozwalają w krótkim odstępie czasu na analizę kolejnych bodźców (mrugnięcie uwagi), czy dostrzeżenie ponownego pojawienia się bodźca (ślepota powtarzania). Neurodynamika nie daje się łatwo opisać za pomocą modelu opartego na pojęciach, jest ciągłym procesem. Subiektywnie przeżywana teraźniejszość nie jest punktem w czasie tylko rozmytą chwilą. Świadomość jest wynikiem integracji zdarzeń zachodzących w mózgu w okienku czasowym rzędu ułamków sekund.

Czy świadomości można przypisać jakąś funkcję? Czy bez świadomości nie moglibyśmy działać tak samo?
Wiele działań możemy wykonywać bez udziału świadomości. Mózg tworzy plany, świadomość intencji działania pojawia się dopiero przed samym ich wykonaniem. Informacje docierające do mózgu nie są jednoznaczne. Różne operacje kognitywne: percepcja, uwaga, selekcja informacji, planowanie, generacja i rozumienie mowy, wymagają aktywacji podsieci grup neuronów w mózgu, nieświadomych procesów. Te procesy wykrywają statystyczne regularności w wizualnych, akustycznych, czuciowych i wewnętrznych sygnałach docierających i rozchodzących się w mózgu. Nawet najprostsza percepcja wymaga selekcji a następnie integracji informacji z wielu receptorów. Zdawał sobie z tego sprawę już Hermann von Helmholtz i Charles Sanders Pierce w końcu XIX wieku.
Wyuczone, zautomatyzowane zachowania mogą być w pełni realizowane przez takie procesy jak rozpoznawanie liter, obiektów, chodzenie, wymawianie słów. Z tych niezliczonych nieświadomych procesów mózg tworzy jedną interpretację, zbierając różne probabilistyczne oceny z pól recepcyjnych tworzy kształty, kolory, wrażenia ruchu, rozpoznawania obiektów, pozwalając na orientację w sytuacji, w której automatyzmy nie wystarczą do podjęcia odpowiedniego działania. Dzięki temu świadomość pozwala na rozwiązywanie problemów dotyczących percepcji i właściwej reakcji, które nie dają się wyuczyć i zautomatyzować.
Na poziomie wymagającym decyzji z całego morza różnych możliwości pozostaje podsumowanie (rodzaj "executive summary"), pozwalające na podejmowanie trudnych decyzji. Prymitywne zwierzęta, takie jak insekty, posługują się zbiorem automatycznych zachowań wyzwalanych przez specyficzne bodźce. Podejmujemy świadome decyzje tam, gdzie nie da się podejmować decyzji automatycznie, w sposób wyuczony na wielu podobnych przykładach, w nowych sytuacjach.
Liczne eksperymenty pokazują, że świadomość konieczna jest przy wykonywaniu sekwencyjnych działań, np. dodawania wielocyfrowych liczb. Przechowanie informacji w pamięci roboczej jest świadome, bez utrzymania informacji przez kilkanaście sekund inne procesy w mózgu nie mogą z niej skorzystać i wykonać kolejnego kroku rozumowania, planowania, czy działań algorytmicznych, jak w przypadku operacji na liczbach. Nieświadome procesy przechowują informację tylko bardzo krótko, przez ułamki sekund (Sackur, Dehaene 2009).
Język wymaga utrzymania w pamięci roboczej całego zdania by zrozumieć jego sens, powiązania pomiędzy poszczególnymi pojęciami, zwięzłego podsumowania stanu własnego umysłu. Bez świadomości możemy co prawda tworzyć różne automatyczne odpowiedzi, ale nie możemy zaangażować się w wymianę informacji, dialog prowadzący do ustalenia wspólnej decyzji.

Czy można uznać świadomość za czynnik sprawczy? Czy bez świadomości nie moglibyśmy podjąć żadnej decyzji?
Psycholodzy Velmans (1991), czy Oakley i Hulligan (2017) nie uważają świadomości za czynnik konieczny do wyjaśnienia żadnego procesu mentalnego. Doświadczenie "bycia świadomym" jest pasywnym procesem wynikającym z mechanizmów wewnętrznego przesyłania informacji w mózgu, udostępniania informacji w "Globalnej Przestrzeni Roboczej".
Jesteśmy całym organizmem, a nie abstrakcyjną formą mentalną, chociaż jest to silne złudzenie, dzięki któremu nie musimy wiedzieć zbyt wiele o tym, jakie niezwykle skomplikowane samoregulujące się mechanizmy sterują naszym zachowaniem i utrzymują nasz organizm przy życiu.
Edward Stachura w opowiadaniu "Się", a przed nim chińscy poeci, dobrze opisali swoje spostrzeżenia. Wspomniałem o tym w referacie: Jak podejmujemy decyzje? Świat bez wolnej woli.

11.3. Globalna Przestrzeń Robocza

Psycholog Bernard Baars napisał, że do realizacji pamięci roboczej potrzebna jest Globalna Przestrzeń Robocza (GPR), pozwalająca na oddziaływanie wyspecjalizowanych procesorów przetwarzających informację. To dość oczywisty pomysł: zdarzenia umysłu istnieją w przestrzeni zbudowanej na rozkładzie aktywności neuronalnej, konfiguracjach pobudzeń mózgu, dzięki którym mogą być wewnętrznie rozpoznawane (kategoryzowane) i przejawiają się w postaci naszych wrażeń, działań, myśli, werbalnych etykiet. "Procesory" silnie pobudzone wysyłają przez GPR informację do całego systemu.
Jest to podobne do "tablicy ogłoszeń", architektury systemów ekspertowych, programów w których różne moduły wpisują uzyskane informacje na wspólną tablicę pełniącą rolę pamięci roboczej. Inne moduły mogą ją wykorzystać gdyby okazała się potrzebna.
W rzeczywistości najprostsze "procesory" to kilka kolumn realizujących skojarzenia, chociaż niektóre procesory mogą być złożonymi modułami. Teoria GPR to wygodna aproksymacja dająca język opisujący symbolicznie procesy zachodzące w mózgu.
Przykład: odtwarzanie maskowanych fonemów opisane powyżej.

Większość operacji w mózgu nie wywołuje świadomych wrażeń.
Pamięć zawiera reprezentacje zdarzeń i obiektów widzianych i przeżywanych poprzednio.
Myślenie wymaga porównania zapamiętanych i chwilowo utworzonych reprezentacji.
Pamięć rozpoznawcza (recognition memory) działa najlepiej, np. automatycznie rozpoznajemy, że "coś nie pasuje" gdy nie są spełnione reguły syntaktyczne.

Badając procesy pamięciowe Sternberg (1964) zauważył, że gdy zapamiętujemy listę liczb lub słów czas potrzebny na odpowiedź czy jest na niej X nie zależy od miejsca na liście. Czytanie zdania to jednoczesne rozpoznawanie liter, słów, konstrukcji gramatycznych i sensu całości. Niezależne procesy widoczne w przejęzyczeniach, np. "pogubiłem łada" zamiast "polubiłem gada". Błędy językowe mogą obejmować całe jednostki, słowa, lub zwroty, widać więc, że mogą się pojawić na różnym poziomie analizy informacji związanych z rozumieniem mowy w mózgu.

Percepcja wzrokowa wymaga współdziałania wielu niezależnych hierarchicznych procesów. Niezgodne cechy z analizy kontekstu i samego postrzeganego obiektu powodują trudności w interpretacji, a wiec złudzenia wzrokowe. Modularność umysłu możliwa jest dzięki nieświadomym, współbieżnie działającym procesom.

Nieświadome procesy:

Wrażenia są kształtowane przez konteksty, co widać na przykładzie iluzji wzrokowych.
Czy istnieje lingua mentalis, uniwersalny język specjalizowanych modułów (Fodor 1979)?
Treść świadomości dostępna jest szeroko strukturom układu nerwowego.
Możliwy jest świadomy wpływu obrazów mentalnych na procesy autonomiczne.

Uczenie się to tworzenie nieświadomych procesorów i podsieci integrujących ich aktywność. Nieświadome procesory są sprawne, nie przeszkadzają sobie wzajemnie, działają współbieżnie, są szybkie, dokładne, mają dużą przepustowość, ale mają ograniczone możliwości. Trzeba więc je odpowiednio wykorzystać do automatyzacji często wykonywanych funkcji.
Procesy świadome są mało wydajne, powolne, sekwencyjne, mają małą przepustowość, często dają błędne wyniki, przeszkadzają lub wykluczają się wzajemnie. Interferencja procesów postrzeganych w świadomy sposób prowadzi do skojarzeń, powiązań procesów zachodzących w różnym czasie, relacji pomiędzy nieświadomymi kontekstami (context-sensitivity). Mózg w toku ewolucji nauczył się przetwarzać wiele często powtarzających się bodźców tak, by wrażenia były stałe, ułatwiając podejmowanie świadomych decyzji w sytuacjach zbyt zróżnicowanych by je w pełni zinternalizować.
Procesy świadome konieczne są do rozwiązywania nietypowych zadań. Czy owoc jest już dojrzały i warto podjąć wysiłek by go zerwać? Czy słyszane dźwięki składają się w zrozumiałe słowo? Konteksty tak prostych sytuacji są zbyt złożone by można je było zautomatyzować w postaci nieświadomych decyzji.

GPR działa jak centralny komitet, rozsyłający informację po całym obszarze w poszukiwaniu specjalistów. Zawartość GPR zależna jest od kontekstu; procesory na nią wpływające dostarczają informacji modyfikowanej przez słabiej pobudzone (nieświadome) procesory.

Spójność świadomych treści umysłu wynika z konkurencji - dodawane są tylko informacje pasujące do całości (gestalt), czyli wcześniej aktywowanych obszarów. Konfiguracje silnie pobudzone mają tendencję do powtórnych pobudzeń - stają się memami w umyśle. Podatność na sugestię zależy od tego na ile torowanie, uwrażliwienie podsieci zaangażowanych w interpretację niedawnych zdarzeń, nadal powoduje ich zwiększoną pobudliwość. Pozwala to na manipulacje, automatyczne wywoływanie skojarzeń, spontaniczne skupianie uwagi na podsuwanych bodźcach, wykorzystywane w marketingu. Umożliwia również procesy samo-regulacji, oparte na wydawaniu sobie głośnych instrukcji. Popularne programowanie neurolingwistyczne (NLP) jest rodzajem samoprogramowania wykorzystującym procesy torowania do psychoterapii i osobistego rozwoju. Niestety zamiast trzymać się zweryfikowanych metod naukowych NLP stało się częścią komercyjnego coachingu psychologicznego w obrębie ruchu new age.

Sekwencyjny charakter świadomości jest rezultatem konkurencji kontekstów. Np. wrażenia przy oglądaniu sześcianu Neckera są wynikiem konkurencji i współpracy grup neuronów w korze wzrokowej.

100 ms - integracja danych w okienku czasowym, postrzegane w tym samym czasie.
500 ms - wiadomość rozesłana i odebrana w GPR (powstanie świadomego wrażenia)
10 sekund - czasu życia wiadomości w GPR (trwania pamięci krótkotrwałej).

Jak dochodzi do współpracy wystarczającej liczby procesorów? Nie jest to do końca pewne, ale obserwujemy to w badaniach z użyciem magnetycznego rezonansu (fMRI). Powstaje cała hierarchia silnie ze sobą związanych węzłów, lokalnych przestrzeni roboczych, im trudniejsze zadanie tym szerszy zasięgu, większa integracja. Krótki czas pojawiania się w GPR może nie pozwolić neuronom nawiązać współpracę, dlatego potrzebna jest pamięć robocza. Nowe bodźce wywołujące reakcję orientacji mogą być początkowo widoczne jako fala EEG wszędzie w mózgu.
Aktywacja przez płaty przedczołowe, odpowiedzialne za centralne funkcje decyzyjne?
Narastanie bąbli aktywności jest szybkie ale można je zaobserwować.
W pracy Dehaene i inn (2006) przedstawiono narastanie aktywacji w neuronalnej przestrzeni jako model powstawania procesów świadomych: wymaga to uwagi i dostatecznej siły bodźca.


Struktury mózgu zaangażowane w GPR: ERTAS (extended reticular-thalami activation system), pętla wzgórzowo-korowo-pniowa w przypadku percepcji.

Świat wydaje się stabilny bo wydarzenia zgodne są z przewidywaniami stanowiąc kontekst dla nowych zdarzeń. Mamy liczne konteksty:

GPR przesyła wiadomości do specjalizowanych procesorów;
tylko jedna wiadomość może być rozsyłana w danym czasie;
odpowiedzi są interpretowane w wybiórczy i stronniczy sposób, w zależności od kontekstu;
ocena wartości informacyjnej na podstawie redukcji niepewności;
dane przewidywalne stają się redundantne (habituacja).

Rozwiązywanie problemu to triada:

Nie musimy się szczególnie wysilać przy rozwiązywaniu problemów!
Wystarczy skupić się i oczekiwać na rozwiązanie.

Triada wynika z mechanizmów dostępu do GPR widoczna przy:

William James opracował ideomotoryczną teorię woli:

Nie wymaga to wysiłku, dojrzewamy do działania i spontanicznie je wykonujemy. Nie ma kwestii woli i kontroli wolicjonalnej, jest jedynie spontaniczne działanie. Wolicjonalne działanie to takie, które zgodne z dominującym kontekstem celów.
Chcę się skupić, ale w głowie pojawia mi się pełno przeszkadzających myśli ... czy tworzę je świadomie? Nie, jedynie uświadamiam sobie, co produkuje mój mózg, ale to też część mojego "ja". Mamy poczucie, że coś robimy świadomie, kiedy zdajemy sobie sprawę z celów i skojarzeń, które przywiodły nas do kolejnej myśli czy wrażenia, jeśli jednak myśl pojawia się spontanicznie możemy jedynie ją świadomie dostrzec.

William James badał Ideomotoryczne zjawiska eksperymentalnie. Trzymamy wahadło nieruchomo i wyobrażamy sobie, że się kołysze. Wkrótce wahadło zaczyna naprawdę się kołysać! Podobne efekty widać w czasie seansów spirytystycznych z latającym talerzykiem, w których uczestnicy nieświadomie naciskają na talerzyk (stwierdził to już Michael Faraday, publikując wyniki w liście do The Times, 30.06.1853, ale nie powstrzymało to seansów spirytystycznych).
Pomyłki czy przejęzyczenia powstają, gdy braku jest czasu na "redakcję" treści wiadomości rozsyłanych w globalnej przestrzeni roboczej. Dlatego często mózgi dają sobie więcej czasu powtarzając to samo, wykonując pozornie nieistotne czynności, aż dojdzie do ustalenia zrozumienia omawianej kwestii, lub ustalenia planu działania przez mózg. Automatyzmy powstają w wyniku brak lub zbyt słabego wpływu kontekstu innych celów, który mógłby doprowadzić do zmianę stanu GPR. Np. złe nawyki mogą powstać przez częste "wchodzenie w rolę" i utrwalenie się pewnych zachowań w wyniku wielokrotnego ich powtarzania. Wtedy pobudzenia specyficznych podsieci związanych z określonym zachowaniem stają się tak silne, że trudno jest na takie zachowanie wpłynąć.

Psycholodzy dopiero niedawno zainteresowali się spontanicznymi procesami, błądzeniem myśli czy nieintencjonalnym przypominaniem sobie, pojawiającymi się myślami. Zrozumienie tych procesów konieczne jest do rozwiązania paradoksu nieskończonego regresu: bym mógł świadomie o czymś pomyśleć, musiałbym najpierw o tym świadomie pomyśleć. Tymczasem myśli pojawiają się spontanicznie. Co "ja" o tym mogę wiedzieć, co wie tworzący takie procesy mózg?
Nie tak wiele, bo by "ja" coś wiedziało prawdopodobnie muszą powstać wrażenia, dostatecznie jednoznaczna i silna wewnętrzna aktywacja, tak jak w przypadku pamięci epizodycznej. By coś wiedzieć lub sobie coś wyobrazić musi powstać odpowiednia aktywacja mózgu. Jeśli te projekcje są zbyt słabe to obszary skojarzeniowe mogą bezpośrednio wpływać na obszary ruchowe, i "ja" dowiaduję się o działaniu tych obszarów mózgu jedynie przez działania zewnętrzne. Np. grając na instrumencie większość muzyków może wzbudzić w sobie wewnętrzne wrażenie dźwięku, co znacznie ułatwia im wybór ruchów prowadzących do tworzenia właściwych dźwięków; są jednak osoby, które nie mają takiej "żywej" wyobraźni muzycznej i dopiero po usłyszeniu dźwięku mogą rozpoznać, czy jest on prawidłowy; ich mózg wie jaki powinien być dźwięk, ale ich "ja" tego nie wie.

11.4. Teorie świadomości

Antonio Damasio w swoich książkach rozwija 3-poziomową teorię powstawania świadomość i samoświadomości. By zrozumieć świadomość należy uwzględnić:

Damasio definiuje więc świadomość następująco: świadomość to stan umysłu w którym zawarta jest wiedza o istnieniu swoim (swojego organizmu) i otoczeniu. Podsumowanie głównych idei jego teorii jest tutaj.

Jak można zmierzyć stopień świadomości? Mamy ją częściowo w czasie snu REM i większość czasu gdy nie śpimy.
Jeden z pomysłów to miara ilości informacji, która może ulec integracji w mózgu. Jest tu zróżnicowanie - ile odmiennych stanów przyjmują różne obszary, co daje miarę zmienności - i jaki jest stopień integracji dzięki synchronizacji pomiędzy tymi obszarami, dający poczucie całości. Poziom świadomości można więc zmierzyć analizując EEG, wydobywając z tego sygnału informację o jego złożoności (Tononi, 2004).
Tego typu rozumowanie oparte jest na rozumieniu funkcji, prowadzi to do konkretnych eksperymentów. Teoria świadomości nazwana Integrated Information Theory (IIT) jest rozwijana przez G. Tononi, Ch. Kocha i innych badaczy. Próba zredukowania problemu świadomości do jednego parametru nie odnosi się do subiektywnych aspektów percepcji, a więc jakości wrażeń stanowiących treść świadomości.

The Recurrent Processing Theory of Consciousness (RPT), czyli teoria świadomości Victora Lamme oparta jest na rozróżnieniu trzech sposobów przetwarzania informacji:

  1. Przepływ od zmysłów do kory ruchowej, w jednym kierunku, jak w przypadku działań sensomotorycznych, nie wywołuje świadomych wrażeń.
  2. Lokalne przetwarzanie informacji, np. w korze zmysłowej, wymagające przepływu informacji w zamkniętych pętlach, wydobywające specyficzne cechy informacji.
  3. Globalne przetwarzanie informacji, angażujące wiele obszarów mózgu, pomiędzy którymi informacja przepływa we wszystkich kierunkach. Informacje w ten sposób uzyskane są dostępne wewnętrznej percepcji, a więc są treścią świadomości i mogą też być ujawnione na zewnątrz.

Czasami można przeczytać wyjaśnienia pozorne: skoro ludzie i nieliczne inne gatunki (hominidy, walenie, słonie) mają neurony wrzecionowate (von Economo), w korze przedniego zakrętu obręczy (ACC), przedniej części kory wyspy i w korze przedczołowej, powstałe w wyniku ewolucji stosunkowo niedawno, musi to być przyczyną istnienia uczuć i świadomości u tych gatunków. Oczywiście takie rozumowanie niczego nie tłumaczy. Takie neurony grają prawdopodobnie istotną rolę w integracji licznych procesów w mózgu, szybkiej komunikacji potrzebnej do regulacji złożonych zachowań społecznych. Samo wskazanie na element struktury bez modelu całego procesu, przepływu i transformacji informacji w sieciach neuronów, nie daje zrozumienia złożonych funkcji mentalnych.

Świadomość? To całkiem proste ...
Każdy system, który działa w mózgopodobny sposób, musi mieć wrażenia i twierdzić, że jest świadomy. Dlaczego? Bo bodźce zmysłowe wytwarzają w nim fizycznie istniejące stany, oraz reakcje systemu na te stany.
Stany wewnętrzne można skomentować: smakuje jak poziomka, przyjemny zapach, piękna czerwień. Komentarze nie są wynikiem syntaktycznych reguł działania programu komputerowego, są rezultatem powstawania realnych stanów fizycznych systemu.
Mózgopodobny system nie oszukuje, po prostu stwierdza fakty!

Głodny pantofelek podąża w stronę większego stężenia odżywczych substancji. Spragnione zwierzę musi szukać wody; wymaga to jednak planowania, zaangażowania pamięci by przypomnieć sobie drogę do źródła wody.

Żaden system zdolny do komunikacji (a szczególnie tak wyrafinowanej jak używanie języka) nie może działać jak zombi, który nie potrafi zinterpretować własnych stanów wewnętrznych by powiedzieć, dlaczego tak działa.
Taki system musi mieć pamięć roboczą, w której jest podsumowanie najważniejszych parametrów stanu wewnętrznego (mózgu i całego organizmu), które może skomentować, a takie komentarze mogą być nieodróżnialne od naszych jeśli tylko stany sztucznego mózgu będą dostatecznie podobne do naszych (co da się stopniowo, chociaż powoli, realizować).

Wnioski:

Struktura osobowości i procesy kognitywne.
Osobowość i jaźń musi być stabilna, a jednocześnie powinna dostosować się do rzeczywistości. Po raz kolejny mamy tu dylemat stabilności i plastyczności. Czy powinienem zmienić swoją opinię o sobie pod wpływem krytyki jednej osoby? A jeśli krytykują mnie wszyscy? Czy nie lepiej się na nich obrazić i zachować swoje wyobrażenie o sobie?
Z punktu widzenia procesów zachodzących w mózgu są dwie zasadnicze przyczyny różnic indywidualnych. Pierwszy to sposób przepływu informacji wewnątrz mózgu, synchronizacja działania różnych obszarów pozwalająca wykonywać złożone funkcje. Można to do pewnego stopnia obserwować badając funkcjonalne konektomy. Te różnice wynikają nie tylko z genetyki, najważniejszą rolę pełni tu środowisko, które stawiając różne wyzwania i oferując możliwości działania kształtuje strukturę połączeń w mózgu. Na podstawie obserwacji reakcji człowieka i zwierząt możemy w pewnym stopniu stworzyć sobie model zachodzących w mózgu procesów. Będą w nim zarówno istniejące połączenia, pobudliwość neuronów w różnych strukturach, pamięć przeszłych zdarzeń, skojarzone emocje. Drugą przyczyną różnic indywidualnych są różnice w szybkości zmian neuroplastycznych. To decyduje o szybkości uczenia się na różnych poziomach, od percepcji do uprzedzeń. Nie każdy szybko reaguje na iluzje optyczne, np. iluzje wodospadu, pokazującą jak szybko neurony w układzie wzrokowych dostosowują się do nowych warunków. Z grubsza te dwa czynniki określają średnie wartości i wariancję zachodzących w mózgu procesów.
Więcej: W. Greve, D. Wentura, True lies: Self-stabilization without self-deception, Consciousness and Cognition 19(3), 721-730, 2010.
Prace S.D. Gosling i innych na temat osobowości w kontekście społecznym.

A co z duszą? Odpowiedź można znaleźć w moich referatach jak i wcześniejszych wykładach.

Czy w takim razie jesteśmy tylko automatami? Co z odpowiedzialnością? Skoro za nasze decyzje odpowiedzialne są mechaniczne procesy zachodzące w mózgu to "nas" nie ma?
To głębokie nieporozumienie: to nie "ja" mam mózg, tylko mózg ma "ja". Jestem swoim mózgiem i ciałem, czymś więcej niż tylko "ja". Nie ma prostej przyczynowości, wszystko jest ze sobą splątane. Dlatego stany mózgu nie dają się opisać za pomocą stanów automatów, nie są deterministyczne, zależą od indywidualnej historii, splotu bieżących wydarzeń. Tak jak cząstki w mechanice kwantowej, człowiek nie ma własności zanim ich nie zaobserwujemy w określonej sytuacji.
Odpowiadam za swój mózgi a więc i za swoje zachowanie; czasami zaskakuję sam siebie, robiąc niespodziewanie rzeczy, które mój model "ja" nie akceptuje. Nie panuję nad sobą, a jednak jestem za swoje zachowanie odpowiedzialny. Nie ma co zwalać na szatana, bo to tylko nasza prawa półkula i brak kontroli nad neurotycznymi impulsami ...
Jeśli człowiek z rozszczepieniem jaźni popełni morderstwo, a jedno z jego 'ja' będzie twierdzić, że tego nie chciało i tak trzeba go będzie izolować.

Jeśli moje decyzje to wynik pobudzeń mózgu, czy życie ma sens?
Oczywiście! Róża nadal pięknie pachnie, chociaż rozumiemy, jakie cząsteczki chemiczne i pobudzenia mózgu są konieczne do tego, by odczuwać zapach. Więcej powiedzą nam o tym poeci niż neuronauki. Co ma do tego istnienie materialnego podłoża stanów mentalnych? To życie wieczne pozbawione jest sensu, bo wymaga nieskończonej liczby powtórzeń tych samych stanów. Niepowtarzalność i zmienność jest częścią przyjemności życia.


11.5. Neuronalne korelaty świadomości

Jakie procesy na poziomie aktywności grup neuronów w mózgu skorelowane są z świadomymi wrażeniami?
Konieczna jest uwaga, która wynika z synchronizacji grup neuronów; zachodzi to prawdopodobnie przy częstościach rzędu 40 Hz, stąd efekty kwantyzacji czasu, widoczne w doświadczeniach. Jak pokazano w eksperymentach Watanabe i inn. (2011) uwaga powoduje wzrost aktywności kory wzrokowej znacznie wyższy niż sama obserwacja.
Interpretacja wieloznacznych obrazów, takich jak sześcian Neckera, lub rywalizacja dwuoczna, pozwala badać sytuacje, w których bodziec się nie zmienia, ale świadome wrażenie ulega zmianie.
Synchronizacja grup neuronów stwarza dostatecznie wyraźny sygnał w mózgu by skojarzyć go z symbolicznymi komentarzami, czyli reprezentacją fonologiczną w korze skroniowej i czołowej (obszar Broki).
Zamiast rozważać trudny problem świadomości - dlaczego świadomości towarzysza jakościowe doznania - lepiej zastanowić się jak mózgopodobne systemy sztuczne będą opisywać swoje stany: ponieważ nie są to stany dyskretne, daje się to zrobić tylko za pomocą metafor i porównań z innymi podobnymi stanami; opis będzie więc przypominał opisy robione przez ludzi.

Rozważania na temat neuronalnych korelatów świadomości można znaleźć w książkach "Zdumiewająca hipoteza" (Crick, 1997) czy "Neurobiologia na tropie świadomości" (Koch, 2008).

Kontrowersje wokół tego, czy zaliczyć obszar V1 do regionu, który bierze udział w tworzeniu wrażeń świadomych wynikają prawdopodobnie z tego, że u różnych ludzi siła pobudzeń z wyższych pięter układu wzrokowego (pobudzeń zstępujących) jest różna, u osób z "żywą wyobraźnią wzrokową" jest silna, u tych, którzy nie potrafią z pamięci niczego narysować jest słaba.
W różnych mózgach różne obszary kory pobudzać się będą w różnym stopniu, zależnie od tego jakie "jakości" wyróżnić można w treści ich świadomości - potrzebna jest dobra neurofenomenologia. Krok w tym kierunku próbował zrobić Francesco Varela, a przykład filozofii eksperymentalnej jest w książce R.T. Hurlburt i Eric Schwitzgebel, Describing Inner Experience? Proponent Meets Skeptic, MIT Press 2007.

Czy głośne dźwięki powinny być skorelowane z silną aktywacją neuronów? Niekoniecznie, aktywność neuronów to tylko kod wewnętrzny, wrażenie głośności nie musi więc zależeć od liczby pobudzonych neuronów.
Intensywność koloru nie musi być związana z wielkością pobudzenia, tylko z lokalizacją obszaru pobudzenia.
Każdy musiał się uczyć, jak interpretować stany swojego mózgu, które wrażenia wywołane są przez które zmysły. Nawet wśród dorosłych możliwe są pomyłki, nie zawsze rozpoznajemy, który zmysł dostarczył nam informacje. Schwitzgebel (2011) przytacza przykład osoby, która była przekonana, że reaguje na dotyk twarzy, podczas gdy reagowała na echo odbierane przez uszy.

Można się zapytać, które struktury mózgu muszą być aktywne by wywołać stany mentalne. Uszkodzenie na poziomie pnia mózgu może doprowadzić do śpiączki, w szczególności zbyt niski poziom ogólnego pobudzenia przez wstępujący układ siatkowaty uniemożliwia powstanie spójnych, zsynchronizowanych stanów koniecznych do zintegrowanego przetwarzania informacji, powodując zanik świadomości. Padaczka skroniowa może też doprowadzić do chwilowego zaniku świadomości. Czy są jakieś krytyczne obszary, bez których nie będzie procesów świadomych?
Zanik świadomości w wyniku anestezji pozwala obserwować, jakie aspekty świadomości kolejno zanikają. Anestezja, lub znieczulenie ogólne stosowane jest w czasie operacji, w odwracalny sposób całkowicie znosząc świadomość i wszelkie odruchy związane z poczuciem bólu. Zanik świadomości związany jest z zanikiem zróżnicowanej struktury synchronizacji pomiędzy obszarami mózgu. Może to być zarówno obniżenie średniego tempa oscylacji poniżej kilku herców (oscylacje delta), lub pojawianie się hipersynchronicznych oscylacji alfa (8-14 Hz) w całej korze, zaczynając od kory czołowej. Kluczowym mechanizmem utraty świadomości jest blokowanie komunikacji między neuronami przez wymuszanie synchronicznej aktywności (Supp i inn, 2012).
Gwałtowny zanik świadomości obserwowany był w przypadku stymulacji elektrycznej okolicy przedmurza i leżącej w pobliżu przedniej części kory wyspy (jak można zobaczyć na wideo pacjentki z padaczką. Stymulacja tej okolicy spowodowała amnezję i brak reakcji w czasie jej trwania, bez żadnych objawów padaczki. Przesunięcie elektrody zaledwie o 5 mm nie miało wpływu na świadomość. Publikacja na ten temat (Koubeissi i inn. 2014, omówienie w Blumenfeld, 2014) dotyczy tylko jednego przypadku i stawia więcej pytań niż odpowiedzi. W czasie utraty świadomości zauważona zwiększoną synchronizację pomiędzy obszarami ciemieniowymi i czołowymi. Jest to zgodne z wcześniejszymi obserwacjami osób z padaczką skroniową (wszczepiono im elektrody w różnej części mózgu), u których w czasie ataków zauważono silną synchronizację pomiędzy wzgórzem i korą ciemieniową. Stopień utraty świadomości związany był ze stopniem tej synchronizacji. Sugerowano, że zbyt duża synchronizacja powodowała problemy z przesyłaniem informacji przez wzgórze, co powodowało utratę świadomości.
Dopiero w 2021 roku opublikowano wyniki nowych eksperymentów (Hung i inn, 2021), pokazujących rolę przedniej części kory wyspy (AIC) w dostępie do informacji ze zmysłów. Zdrowe osoby poddano anestezji za pomocą propofolu. Spowodowało to zaburzenia działania AIC i grzbietowej sieci uwagi intencjonalnej (DAN) oraz aktywności sieci wzbudzeń podstawowych (DMN). Świadomy dostęp do informacji zmysłowej da się przewidzieć obserwując stan pobudzenia AIC dla słabych sygnałów w pobliżu progu postrzeżenia bodźców wzrokowych. Stąd hipoteza o roli AIC jako swojego rodzaju bramki, filtra śwaidomego dostępu do informacji dochodzącej ze zmysłów.


11.6. Tożsamość osobowa

Dlaczego zachowujemy tożsamość chociaż nasze ciało się ciągle zmienia?
Długość życia różnych komórek naszego ciała to:

Już w starożytności Kratylos twierdził, że dyskusja jest niemożliwa bo zmienia się zarówno mówiący jak i rozmówca i słowa zmieniają znaczenie w nowym kontekście. Zmienia się, ale w niewielkim stopniu, podstawowe struktury decydujące o tożsamości mogą się zmienić tylko w przypadku większych uszkodzeń mózgu przez udary czy wylewy, powolnych zmian związanych z procesami starzenia, ciśnieniem krwi w mózgu, chorobami wpływającymi na poziom hormonów.

Prędzej czy później uda się zrobić bardzo szczegółowy model mózgu i dokonać transferu umysłu. Zeskanowanie całej struktury mózgu pozwoli w pewnym stopniu odtworzyć w sztucznym systemie wrażenia i myśli, które się pojawiają w moim umyśle. Nawet niezbyt dokładna kopia odtworzy w znacznej mierze sposób myślenia, reakcji, i zachowania danej osoby, podobnie jak to jest z rozdzielczością cyfrowego zapisu dźwięku i obrazu - nie musi być doskonały by rozpoznać o co chodzi. Chociaż umiera część neuronów tożsamość jest zachowana, zaburzenia na mikropoziomie nie są zauważalne, więc superdokładna kopia nie jest potrzebna, podobnie jak nie musimy mieć superdokładnych modeli skrzydeł ptaków by uzyskać siłę nośną. Pamięć i świadomość są wynikiem aktywacji milionów neuronów, więc niewielkie uszkodzenia nie są zauważane, a nawet większe (np. mroczki, scotoma) są często kompensowane przez inne struktury.

Pozostanie pytanie o tożsamość - czy moja kopia jest tożsama z moim "ja"? Tak, bo czuje i reaguje tak jak ja, mam moją pamięć. Nie, bo to tylko kopia, nawet jeśli reaguje tak jak ja, to ja pozostałem sobą ... To bardzo dziwna sytuacja.
W jaki sposób "ja" mogłoby być przekonane, że zostało przeniesione do innego ciała, prawdziwego lub sztucznego? Gdybym zasnął i się już nie obudził, a pozostała by tylko kopia, czy wiele takich kopii, przekonanych, że są mną, czy "ja" staję się w ten sposób nieśmiertelny, czy też zniknę? Każda kopia będzie przekonana, że to ona właśnie zasnęła i się obudziła, że czuje się sobą - czyli mną.
Chociaż jest to oczywiste to jednak tak dziwne, że wydaje się nam tajemnicze. Douglas Hofstadter i Daniel Dennett, w książce "The Mind's I: Fantasies and reflections on self and soul" omawiają szeroko tego typu problemy, posługując się dziełami literackimi, np. opowiadaniami Lema.

Skąd wiem, że świat istniał wczoraj? Gdybym całkiem utracił pamięć to bym tego nie wiedział.
Po obudzeniu moje poczucie tożsamości pojawia się dzięki pamięci - wiem kim jestem i gdzie jestem. Gdybym doznał całkowitej amnezji wstecznej nie wiedziałbym, kim jestem. Gdybym doznał amnezji następczej istniał by dla mnie subiektywnie tylko przeszłość.
Gdybym był świadomy, że się przenoszę do sztucznego organizmu zachowałbym poczucie ciągłości, byłoby to dziwne uczucie ale zrozumiałe. Gdyby można było "mnie" przenieść jednocześnie do kilku organizmów sztucznych i wszystkie by się czuły mną, w ich umysłach powstawały by podobne myśli i wrażenia, podobne reakcje. Każda kopia miałaby instynkt samozachowawczy i chciała się chronić, wiec próba scalenia kopii w jedną osobowość byłaby zapewne nie do przyjęcia.
Od momentu przeniesienia do innego organizmu zaczęła by się nowa historia każdego umysłu i powolne różnicowanie pomiędzy indywidualnymi kopiami. Po dłuższym czasie - sztuczne organizmy mogłyby istnieć dłużej niż biologiczne - byłyby to całkiem różne tożsamości, bo stare wspomnienia i nawyki powoli ustępują nowym, zależnie od środowiska, w którym się znajdujemy.
Taka sytuacja jest oczywiście fikcją, ale łatwo sobie wyobrażamy, że "ja" jest umiejscowione w przestrzeni i może się przenosić do innego ciała. Ten pomysł wykorzystano w wielu filmach.
Mamy za to problem z wyobrażeniem sobie swojego nieistnienia. Gdzie byłem przed swoimi narodzinami? Jakie miałem ja w pierwszych miesiącach życia? Nie było jeszcze tego “ja”, było wiele innych nie-ja w innych organizmach. To jakoś rozumiemy.
Jesse Bering (2011) opisał eksperyment, w którym ludzie wiedząc, że człowiek nie żyje i nie wierząc w życie pozagrobowe, nadal przypisują zmarłemu stany mentalne, intencje, motywacje, emocje, wiedzę, abstrakcyjne stany bez których nie można sobie siebie wyobrazić, ale nie percepcję czy fizyczne potrzeby.

Myśląc o czymś wyobrażamy sobie siebie, stawiamy się w czyjejś pozycji, a trudno sobie wyobrazić, że jesteśmy w kilku pozycjach. Filozof Shaun Nichols napisał “Gdy próbuję sobie wyobrazić moje własne nieistnienie, muszę sobie wyobrazić, że spostrzegam lub wiem o swoim nieistnieniu. Nic dziwnego, że tutaj istnieje przeszkoda!”.
To samo dotyczy próby wyobrażenia sobie swojej kopii, czy wielu kopii. Nasze trudności z wyobrażeniem sobie klonowania umysłu mają podobne źródło. Zaczynamy się zastanawiać, gdzie jest “ja”, jeśli jest kilka klonów mojej osoby, która z nich jest mną. Ale logicznie na to patrząc nie ma problemu, każda z nich czuje się mną. “Ja” istnieję tylko wtedy, kiedy funkcjonuje mózg. Nie ma więc czegoś takiego jak prawdziwe ja, każda z kopii ma swoje. Pytanie: "które z nich jest moje" nie ma sensu, bo zakłada, że jest gdzieś jeszcze jakieś inne "ja".

Podobnie jest w procesie ewolucji. Mamy tożsamość gatunkową, która ulega powolnej a czasami dość szybkie zmianie: nowa rasa psów powstaje na skutek selekcji i krzyżówki dwóch ras, inaczej się zachowuje, a jednocześnie jest częściową kopią poprzednich organizmów. W ciągu zaledwie dwustu lat stworzono setki nowych ras psów, całkowicie do siebie niepodobnych.
Z jednej osobowości można będzie przez jej modyfikację na skutek nowych warunków stworzyć wiele innych. Jak w filmie "Nieoczekiwana zmiana miejsc", środowisko może w dość dramatyczny sposób wpłynąć na zachowanie, a po dłuższym czasie zmienić osobowość.

Filozoficzne rozważania na temat poczucia tożsamości prowadzone były od dawna. Thomas Reid napisał w liście do Lorda Kamesa w 1775 roku uwagę na temat materializmu Josepha Priestley’a: "... czy kiedy mój mózg utraci swoją pierwotną strukturę i jakieś sto lat później te same materiały zostaną ponownie stworzone tak dziwnie, że staną się inteligentną istotą, czy będę tą istotą ja; lub, jeśli dwie lub trzy takie istoty by powstały z mojego mózgu, czy wszystkie będą mną?".
W książce "Oko umysłu" (1981, Hofstadter i Dennett) jest wstęp i uwagi o ciągłości tożsamości po teleportacji z Marsa. Derek Parfit napisał na ten temat książkę ‘Reasons and Persons’ (1984). CGP. Grey zilustrował problem za pomocą wideo ‘The Trouble with Transporters’ (2016).
C. Huenemann, If I teleport from Mars, does the original me get destroyed? Aeon 1.08.2017

11.7. Nietypowe stany świadomości.

Hipnoza.

Stan hipnotyczny wynika z podwyższonej sugestywności i silnego skupienia uwagi, przez co spostrzeganie bodźców peryferyjnych zanika. W pewnym stopniu przypomina to "zapatrzenie", połączone z relaksem, w którym przestajemy reagować na świat wokół. Stan hipnotyczny można wywołać na wiele sposobów, w tym samemu zahipnotyzować siebie. Milton Erickson opracował model używania języka do wywoływania hipnoterapeutycznej aktywację stanów transowych, używany w hipnozie do celów medycznych.
Badania wpływu hipnozy na percepcję bólu pokazują odmienne działanie mózgu. W EEG zanikają wówczas szybsze oscylacje, pozostaje głównie dolna część rytmu alfa i górna theta, czyli oscylacje w paśmie 6-10 Hz.

Badania nad hipnozą pozwalają na sformułowanie różnych teorii:

Starsze teorie psychologiczne (np. Fromm 1979, 1992) wiązały głębokość transu hipnotycznego z utratą rozróżnienia pomiędzy wyobraźnią a rzeczywistością, dominują wówczas procesy pierwotne (emocjonalne, nieświadome, nielogiczne) a brak jest procesów wtórnych (procesy analityczne, logiczne, świadome). Neuroobrazowanie w stanach hipnotycznych nie wykazało dominacji prawo-półkulowych aktywności, więc jest to mało prawdopodobna hipoteza (podsumowanie wyników neuroobrazowania w hipnozie).
Prawdopodobnie nie ma jakichś specjalnych mechanizmów związanych z hipnozą. Obserwacje da się wyjaśnić podatnością wyobraźni na sugestię; osoby wysoce podatne czasami spontanicznie wpadają w trans hipnotyczny (Kirsch i in, Slipping into trance, Contemporary Hypnosis 25, 2008).
Istnieje silna korelacja pomiędzy skłonnością do dysocjacji i absorpcji a podatnością na hipnozę, a brak jest korelacji z innymi cechami. Sugestie mogą dotyczyć przymusowego działania, wywoływać halucynacje, zapamiętanie bądź zapominanie jakichś faktów. Wrażenia osób zahipnotyzowanych są takie, jakby sugerowane zachowanie stawało się niezależnie od ich woli.
Podatność na hipnozę nie zmienia się od 10 roku życia, jest podobna u bliźniaków jednojajowych. Rezultaty są podobne niezależnie od metody czy doświadczenia hipnotyzera.

Stany absorpcji (monoideizm) powstające np. w czasie oglądania filmu, czytania książki lub religijnych ceremonii prowadzą do dominacji jednego strumienia świadomości bez żadnej konkurencji.
Stan hipnotyczny to absorpcja i kontrola ideomotoryczna, czyli kontrola ruchów bez udziału świadomości. Oddzielenie od dominującego kontekstu zdarzeń (świadomej percepcji) możliwe jest przez głębokie skupienie. Brak konkurencyjnych kontekstów na najwyższym poziomie analizy sygnałów w mózgu umożliwia kontrolę zachowania bez udziału świadomości. Efektem są zaburzenia dysocjacyjne jaźni i poczucia czasu. Spontaniczna amnezja po sensie hipnotycznym przypomina wrażenie braku upływu czasu po absorbującym zdarzeniu.

Zaburzenia dysocjacyjne obejmują liczne zjawiska psychiczne i mają różnorodne przyczyny. Zażycie skopolaminy, którą otrzymuje się z bielunia, powoduje halucynacje i poważne zaburzenia pamięci, ludzie zachowują się jak zombi, słuchają poleceń jakby pozbawieni wolnej woli. Z tego powodu w Kolumbii wyciąg z bielunia zawierający skopolaminę i inne alkaloidy nazywa się "diabelskim oddechem". Bieluń jest powszechnie spotykaną rośliną, która zawiera duże ilości alkaloidów tropanowych (skopolamina, atropina, hioscyjamina) działających antycholinergiczne poprzez blokowanie receptorów muskarynowych, hamując aktywność płatów skroniowych i innych obszarów mózgu. Chociaż w małych i odpowiednio podawanych ilościach mają zastosowanie w medycynie większe dawki mogą wywołać zaburzenia rytmu serca (tachykardię), hipertermię i inne ostre zaburzenia, dlatego nie są to środki uzależniające, mało kto decyduje się powtórzyć takie nieprzyjemne doświadczenie. Z tego powodu zarzucono też próby stosowania skopolaminy jako "serum prawdy". Właściwości halucynogenne deliriantów z bielunia (datura) i innych roślin (belladonna czyli pokrzyk wilcza jagoda) znane były od czasów prehistorycznych i używane w czasie obrzędów magicznych na całym świecie. Liczne teksty apokaliptyczne powstały zapewne pod wpływem zatrucia się deliriantami.
Zaburzenie pamięci nie pozwala ocenić skutków swojego działania, stąd podatność na sugestie i polecenia, zachowanie podobne do zombi. Wystarczy to do zawieszenia wolnej woli, bo świadome podejmowanie decyzji wymaga zrozumienia ich skutków.

Hipnoza i stany absorpcji obniżają aktywność sieci wzbudzeń podstawowych (DMN), zwiększając aktywację sieci uwagowych w obrębie kory przedczołowej.
Badania wpływu impulsów magnetycznych (TMS) na aktywność kory w trakcie hipnozy pokazały ogólną aktywność mózgu, ale pobudzenia ciemieniowo-czołowych sieci kontrolujących przepływ informacji pomiędzy większością obszarów w mózgu były słabe (Tuominen i inn 2021 ).

Mity na temat hipnozy.
Hipnoterapia, czyli terapeutyczne zastosowania hipnozy, stała się bardziej wiarygodna po publikacji raportu Professional Affairs Board of the British Psychological Society (BPS) w 2001 roku: "The Nature of Hypnosis" .

Stany bliskie śmierci (NDE, Near Death Experiences).

Wbrew powszechnemu przekonaniu przeżycia kojarzone ze śmiercią kliniczną: wrażenie bycia poza ciałem, poruszanie się w tunelu, widzenie świateł, wrażenie czyjejś obecności - nie są związane ze śmiercią, tylko zatrzymaniem pracy serca. Po nagłym zatrzymaniu krążenia krwi świadomość zanika w ciągu 10-20 sekund, mózg nie ulega trwałemu uszkodzeniu przez wiele minut, często krążenie nie jest całkowicie zatrzymane (szczególnie na sali operacyjnej jest szybko przywracane), nie jest to więc stan śmierci.
Stan NDE przypomina świadomy sen, który wydaje się bardzo realistyczny. Świadomy sen jest stanem pośrednim pomiędzy jawą a snem, wrażenie przebudzenia wiąże się z aktywną przedczołową korą grzbietowo-boczną, które zwykle w fazie REM snu nie jest aktywna, stąd zwykłe sny mogą być dziwaczne, a w świadomym śnie mamy poczucie własnego działania.


W stanie snu REM jesteśmy świadomi marzeń sennych ale nie mamy kontroli nad mięśniami. Pień mózgu hamuje aktywność mięśni, powstaje wrażenie paraliżu. Dlaczego rozwinął się taki mechanizm? Jest kilka prawdopodobnych przyczyn. Oczy powinny się od czasu do czasu ruszać by nie wyschły i gałka oczna się nie sklejała z powiekami. Do kory wzrokowej docierają projekcje od innych obszarów zmysłowych i w eksperymentach okazało się, że już po godzinie z zasłoniętymi oczami kora wzrokowa zaczyna reagować na bodźce słuchowe. To może popsuć analizę bodźców wzrokowych, dlatego układ wzrokowy musi co około 90 minut się pobudzić, a to wywołuje wrażenia wzrokowe. Jednocześnie trzeba hamować aktywność kory ruchowej by uniknąć lunatykowania. Nie zawsze ten mechanizm dobrze działa, stąd mamy porażenie przysenne jak i somnabulizm.
20-25% ludzi ma sny na jawie, mieszanie się stanu snu REM z jawą, zależy to od pracy pnia mózgu i zdarza się wielokrotnie w ciągu dnia. U ludzi skłonnych do NDE widać większą skłonność do takich stanów REM na jawie (Nelson 2010), wiąże się to też z różnymi zaburzeniami snu (narkolepsja, porażenie przysenne, fałszywe przebudzenie, halucynacje przysenne). Wiadomo, że zaburzenia krążenia u takich osób wywołują fazę snu REM.

Prawdopodobnie zostaje wyhamowana aktywność jądra miejsca sinawego w pniu mózgu, które pobudza się w momentach stresu, i wpływa pobudzająco (wydzielając dużo noradrenaliny) zarówno na jądro migdałowate jak i jądro półleżące, mogąc wywołać stany euforii.
W sytuacjach silnego stresu należy się spodziewać częstszych efektów NDE u osób mających skłonności do przeżywania marzeń REM na jawie (REM intrusion).
Sposób wyłączania bodźców z siatkówki w czasie omdlenia tłumaczy wrażenie widzenia tunelu: mózg jeszcze pracuje ale najpierw zanikają wrażenia z peryferyjnego widzenia a zostają jeszcze rozmyte centralne, tak jak przy patrzeniu na światło przez tunel, a na końcu zanikają i te, ale pozostaje aktywna wyższa kora wzrokowa, jak w fazie snu REM.
Zanik aktywności w okolicach skrzyżowanie skroniowo-potylicznego (TPJ) uniemożliwia normalne postrzeganie obrazu własnego ciała w przestrzeni, w stanie NDE ma się więc wrażenie wyjścia poza swoje ciało.

Kevin R. Nelson i inn. Does the arousal system contribute to near death experience? Neurology, 66. 1003 - 1009 (2006).
Kevin Nelson, The Spiritual Doorway in the Brain: A Neurologist's Search for the God Experience. Dutton-Penguin Group (2010)
Artykuł o duchowych przeżyciach zwierząt.

Stany mistyczne.

Badaniem stanów mistycznych zajmował się już William James, który napisał słynną książkę "Doświadczenia religijne" w 1902 roku (wyd. pol. 1958). Pierwszy rozdział tej książki to "Religie i neurologia".
James sam eksperymentował z psylocybiną i innymi środkami halucynogennymi by wywołać u siebie takie przeżycia. Subiektywnie może to być mieszanina poczucia mistycznej jedności a jednocześnie strachu przed całkowitym pogrążeniem się w tym doświadczeniu.
Po zablokowaniu receptorów Serotoniny 5HT-2a w układzie limbicznym takie doświadczenia nie powstają.
Czy sa to autentyczne przeżycia mistyczne? James twierdził, że tak, bo "poznacie ich po owocach", a nie korzeniach.
Wiadomo, że pod wpływem halucynogenów obszary mózgu zaczynają się silnie sprzęgać, różne obszary jednocześnie aktywne prowadzą do łączenia różnych fragmentów doświadczeń w dziwne kombinacje. Jeśli kolorem oznaczymy kolejne płaty kory i obszary limbiczne, struktury typu pól Brodmana i jąder podkorowych oznaczymy kółkami, a ich aktywność wielkością kółek to w normalnych warunkach tylko nieliczne obszary są jednocześnie aktywne, a po psylocybinie obraz jest zupełnie inny.

Deprywacja sensoryczna w "samadhi tanks", czyli floating (zanurzenie w słonej wodzie o temperaturze ciała, izolacja akustyczna, całkowita ciemność) też często prowadzi do halucynacji: mózg pozbawiony informacji ze zmysłów pracuje pobudzając sieć wzbudzeń podstawowych, przywołując autobiograficzne epizody i wywołując aktywacje różnych obszarów, interpretowane jako fantazje i halucynacje. Po pewnym czasie takie aktywacje ulegają osłabieniu i neurony odpoczywają, ale jest to unikalny stan czuwania, odmienny od stanu snu. Może wówczas nastąpić zanik poczucia czasu i miejsca w przestrzeni, interpretowany jako przeżycie mistyczne.

Neuroteologia zajmuje się korelatami neurofizjologicznymi przeżyć duchowych, które zwykle powstają w kontekście religijnym.
Badania prowadzi się zarówno na osobach, które mają duże doświadczenie w praktykach religijnych, różnych form medytacji, jak i próbując wywołać stany przeżycia podobne do religijnych uniesień za pomocą pobudzania mózgu polem magnetycznym lub prądem elektrycznym.
Michael Persinger (1987) stosował słabe pole magnetyczne (TMS), nazywając swoje urządzenie "Hełmem boga". U części osób taka stymulacja wywołała odczucia jedności z Bogiem i religijne epifanie, ale u części nie było efektów. Było to skorelowane ze stopniem wiary i wydaje się w znacznym stopniu efektem oczekiwań niż realnym oddziaływaniem.
Andrew Newberg jest autorem lub współautorem kilku książek na ten temat. Opisuje w nich eksperymenty prowadzone z przedstawicielami wielu tradycji religijnych,
James Austin to amerykański neurolog mający długoletnie doświadczenie medytacji Zen, napisał 7 książek (do 2016 roku) i wiele artykułów na temat mechanizmów poznawczych i przeżyć duchowych, omawiając szczegółowo funkcjonowanie mózgu w tych stanach.

Czy fakt, że przeżycia interpretowane jako religijne, można wywołać sztucznie oznacza, że nie mają one wartości? Na pewno mogą być wizjami tworzonymi przez mózgi w odpowiednich warunkach - np. w wyniku praktyk medytacyjnych, nastawienia, przeżywania rytuałów - nie można więc traktować takich przeżyć jako dowody kontaktu z nadprzyrodzonym światem.
Dean Hamer jest genetykiem, który zbadał ponad 1000 osób i odkrył, że istnieje korelacja pomiędzy skala samo-transcendencji Roberta Cloningera (poczucia transcendencji, tendencji mistycznych, skłonności do modlenia) i genetyką. Podobne badania z 2000 ludzi zrobiono w Iranie.
Takie tendecje w badaniach bliźniąt jednojajowych w około 40% są związane z genetyką. W szczególności gen VMAT2 (naczyniowy transporter monoaminowy) związany z przesyłaniem do pęcherzyków synaptycznych neurotransmiterów takich jak dopamina, serotonina, noradrenalina i histamina, nazwano metaforycznie "genem Boga".
Nie ma natomiast korelacji genów z konkretnymi religiami.

Ewolucja w stronę transhumanizmu: od coraz większej liczby kategorii do ciągłych kategorii, nieskończonej złożoności.
Teraz „widzenia rzeczy jakimi są” w medytacji polega tylko na silniejszym przeżywaniu obecności i rezultatów działania zmysłów, bez integracji szerokiego kontekstu sytuacji.
Mamy tu kolejny kompromis pomiędzy byciem tu i teraz, a rozmyciem stanów dzięki wiedzy, np. eksperta który patrząc widzi więcej konsekwencji i szczegółów, tracąc nieco na poczuciu obecności, gdyż ciąg myśli zabiera energię z kory zmysłowej przytłumiając poczucie obecności, za to wzmagając możliwości skojarzeń, planowania, powstawania ciągów myśli.
Chaos w granicy może być nieskończoną złożonością, ale stany mistyczne tracąc wszelką rozróżnialność dają tylko pozory rozumienia.

W coraz większym stopniu tradycyjna medytacja może być łączoną lub całkowicie zastąpiona metodami neurofeedback. Tanie EEG nie pozwala co prawda na dokładną analizę sygnału, ale może być pomocne i stosowane na szeroką skalę.
Accelerated self-study of meditation dzięki metodom biofeedback.

11.8. Samoświadomość.

Ewolucyjne zalety samoświadomości są jasne: jeśli nie mamy świadomości swojego ciała i swojego działania to nie wiemy, że trzeba się o siebie zatroszczyć, możemy jedynie polegać na instynktach, jak robi to większość zwierząt: jak coś boli to trzeba to wylizać. Zwierzęta są ostrożne, mechanizm strachu jest jednym z najważniejszych dla przeżycia, ale takie reakcje nie świadczą jeszcze o samoświadomości. Test lustra Gallupa, omówiony w rozdziale A07, pokazuje zdolność do wyobrażenia sobie swojego ciała, jest więc bardziej miarodajny.
Nasza samoświadomość jest ograniczona: odczuwamy ból i potrafimy go z grubsza umiejscowić, szybko znajdując cierń, który trzeba wyjąć, ale nie wiemy co się dzieje z organami wewnętrznymi ciała i możemy umrzeć na zapalenie wyrostka robaczkowego. Odczuwanie bólu nie musi się wiązać z pobudzeniem nerwów czuciowych, może to być wewnętrzna aktywacja obszarów odpowiedzialnych za analizę sygnałów bólowych. Zapewne bóle psychosomatyczne są wynikiem takiej aktywacji ale nie mamy wyników badań, które to jednoznacznie potwierdzają.

Subiektywne aspekty świadomości.

Filozofia umysłu w ostatnich dziesięcioleciach poświęciła bardzo wiele uwagi subiektywnym aspektom świadomości, nazywając je qualiami: smak waniliowych lodów czy czerwień zachodzącego słońca nie da się zredukować do zjawisk fizycznych (podobnie jak sensu słów). Nie wiadomo jakie wrażenia mają inni ludzie przy tych samych bodźcach - smak na pewno jest różny. Roboty mogą reagować ale nie sądzimy by miały wrażenia.

Większość tych rozważań jest naiwna, jak próbowałem wyjaśnić w referatach:

  1. Neurofilozoficzne rozwiązanie trudnego problemu świadomości.
  2. Czy jesteśmy automatami
  3. i innych referatach na temat świadomości.

Czy wiemy, co się nam podoba? Nie wiemy, jak zareagują nasze mózgi, wyrażanie swoich opinii za pomocą ankiet nie jest z reakcjami mózgu, a więc rzeczywistymi decyzjami i upodobaniami, silnie skorelowane. Badania reakcji mózgu na nowe piosenki przewidują, która z nich będzie przebojem (Berns i Moore, 2011). Mózg wie lepiej niż "ja" ...

Co o sobie naprawdę wiemy? I skąd to wiemy? Wiem o sobie więcej niż inni bo mamy dostęp do swojej pamięci, wielu obserwacji swojego zachowania. Jak pisze Dehaene (2014) "Uczenie się kim jesteśmy wymaga statystycznego wnioskowania na podstawie obserwacji".
Jednakże sam wewnętrzny przepływ informacji w mózgu nie pozwala na łatwe zbudowanie modelu swojego zachowania. Zewnętrzny obserwator może przewidywać nasze decyzje równie dobrze co my sami pomimo mniejszego dostępu do informacji (Mlodinow, 2016). Ocena osobowości na podstawie naszych "cyfrowych śladów" w sieciach społecznościowych jest często dokładniejsza niż ocena bliskich osób (Youyou, Kosinski, Stillwell 2015).
Obserwacje swoich własnych działań, reakcji środowiska i innych ludzi na te działania, to podstawa uczenia się o sobie. Symbole języka wskazują na konkretne obiekty, ich stany i sytuacje obserwowane w środowisku. Wewnętrzny przepływ informacji często jest trudniejszy do analizy. Uczenie się analizy własnych uczuć i reakcji wewnętrznych jest znacznie trudniejsze. Zdarzenia w środowisku zewnętrznym w inny sposób wpływają na reorganizację (uczenie się) mózgu niż zdarzenia (myśli, intencje, emocje) w środowisku wewnętrznym.

Zdolność człowieka do samooszukiwania jest wielka. Wierzymy w swoje własne kłamstwa, tworzymy przekonywujące konfabulacje uzasadniające nasze oceny i wybory, chociaż nie są on racjonalne. Pozwala to wzmacniać przekonanie o swojej wartości. "Nasze wyniki pokazują, że ludzie nie tylko nie mają wyrzutów sumienia z powodu swoich nieetycznych zachowań, ale zyski z takich zachowań pomagają im widzieć siebie w lepszym świetle" (Chance, Norton, Gino & Ariely, 2011)
Jak to możliwe, że "ja" oszukuje "siebie"? Dopóki utożsamiamy się z "ja", a nie całym organizmem, którym jesteśmy, budujemy tylko teorię swojego umysłu, ale jesteśmy daleko od zrozumienia swojej prawdziwej natury.

Świadomość w sensie przytomności to po angielsku awareness.
Roboty są przytomne, aktywnie szukają określonych obiektów lub ludzi, rozpoznają i mogą skomentować swój stan. Przytomność nie wymaga jednak wewnętrznego modelu świata i odniesienia do "ja", przytomność może być czysto sensomotoryczna, sterowana przez dane ze zmysłów, rozpoznawanie, umożliwia działania nie wymagające samoświadomości.

Dobre pytanie to: po co mózgowi samoświadomość, poczucia "ja" ? Mamy w naszych mózgach wewnętrzny model świata, składający się z dwóch nierozłącznych części, wynikających z całkowicie wewnętrznego bądź częściowo zewnętrznego przepływu informacji w mózgu.

  1. Pamięć epizodyczna aktywuje obszary zmysłowe, co pozwala nam wyobrazić sobie, wykorzystując zapamiętane elementy, różne obiekty i sytuacje. To pętla wewnętrzna, pozwalająca snuć rozumowanie i ciąg wyobrażeń wykorzystując całą maszynerię poznawczą odwołującą się do zinternalizowanego obrazu świata.
  2. Część naszych wyobrażeń jest możliwa dzięki odniesieniu się do świata fizycznego, traktowanego jako coś w rodzaju notatnika umysłu. Nie każdy ma żywe wyobrażenia zmysłowe, można mieć mgliste, szkicowe ale pozwalające na identyfikację i odniesienie do świata - David Kirsch z San Diego to określa jako "thinking by doing", zmieniając rzeczy w świecie mamy niejako pętlę zewnętrzną. Nie pamiętam wielu rzeczy, ale wiem gdzie szukać informacji, razem z telefonem, tabletem lub komputerem tworzę nową jakość.

Myśli czy wyobrażenia są możliwe dzięki identyfikacji stanów mózgu, kategoryzacji stanów, które odwołują się do elementów wcześniejszych doświadczeń. Nie postrzegamy bezpośrednio rzeczywistości, tylko reakcję obszarów zmysłowych na zewnętrzne (zmysły) lub wewnętrzne (pamięć) pobudzenia. Dlatego wyobrażenia i obserwacje nie mają jakościowo różnej natury, o ile ma się żywą wyobraźnię, czyli obszary skojarzeniowe zdolne są do odtwarzania stanu kory zmysłowej w momencie percepcji przypominanego obiektu.
Myśli to ciąg stanów całego mózgu, aktywujących obszary związane z mową, dzięki czemu pojawiają się słowa reprezentujące w symboliczny sposób pojęcia. Wpływa to na strukturę sekwencji tych stanów, mózgi pozbawione języka działają w inny sposób, bardziej oparty na skojarzeniach a mniej zdolny do logicznego, kombinatorycznego rozumowania.

Nie ma tu jakieś "tajemnicy świadomości", to złudzenie wynikające z ciągłego powtarzania, że czegoś nie rozumiemy.
Każdy system działający w sposób podobny do mózgu i dostatecznie złożony by analizować dane zmysłowe i tworzyć z nich pamięć musi być świadomy zarówno stanów zewnętrznych (przytomność) jak i wewnętrznych stanów (świadomość). Dodatkowo z tych obserwacji powstaje reprezentacja "ja" jako źródła obserwowanych działań, intencji działania wynikających z potrzeb fizjologicznych a później psychologicznych.

Niematerialność procesów myślowych wynika z tego, że mamy do czynienia z dynamiczną aktualizacją stanów, istniejącą krótko w czasie i przestrzeni. Z jednej strony mamy fizyczną strukturę mózgu, pamięć trwałą wszelkiego rodzaju (nawyki, umiejętności, semantyka, epizody), a z drugiej ta pamięć jest martwa, podobnie jak martwa jest pamięć na DVD, kartach czy dyskach, dopóki nie pobudzimy jej i nie utworzymy z zapisanej w niej informacji istniejącej tylko chwilowo, zmieniającej się szybko w czasie i w rozkładzie przestrzennych aktywacji tej pamięci, dynamicznego elementu jakim jest wyobrażenie, myśl, czy percept.
Materia jest czymś, co zajmuje miejsce, ale myśl - jak już zauważył Kartezjusz - nie zajmuje miejsca ani nie można jej umiejscowić w fizycznej przestrzeni określając jej relacje względem innych myśli. Czy postać, którą steruje komputer w grze jest materialna czy nie? Widzimy ją na ekranie, reaguje na nas, ale za chwilę zniknie i pojawi się inna. Tak jak cień bez światła nie może istnieć, tak myśl czy komputerowy awatar nie może istnieć bez aktywacji określonego substratu. Materialny jest sam substrat i konfiguracje jego aktywnych elementów, ale struktura wyników działania programu, ułożenie i reakcja postaci, nie jest czymś fizycznie istniejącym poza daną chwilą.
Większość konkretnych sytuacji nie jest przez twórcę gier zaprogramowana, jest rezultatem oddziaływania z użytkownikiem, chwilowym i ulotnym zjawiskiem, podobnie jak strumień myśli w mojej głowie w tej chwili. Nie ma tu substancji, jest tylko informacja w postaci chwilowego układu prądów pobudzających neurony czy elementy elektroniczne, LCD, głośniki. Powstaje i po chwili znika, istniejąca przez chwilę konfiguracja pobudzeń może się już nigdy nie powtórzyć. Na tym polega niematerialny charakter umysłu.

Budząc się ze stanu snu bez marzeń sennych odradzamy się niejako na nowo, włącza się umysł by sterować naszym ciałem i zachowaniami. Skąd wiem, że to ja? Czy po skopiowaniu do innego ciała, jak wyobrażają sobie twórcy projektu 2045 , mogę być pewnym, że jestem nadal sobą? A co z oryginałem? Mamy tu poczucie pewnej tajemnicy. Jedynym rozwiązaniem wydaje się być uznanie, że co noc znikamy i budzimy się na nowo, ciągłość naszego istnienia wynika tylko z pamięci i relacji społecznych, jakie ją podtrzymują.


11.9. Mózg - odbiornikiem świadomości?

Czasami pojawia się opinia, że mózg jest jedynie odbiornikiem umysłu lub świadomości, która istnieje poza nim. Co o tym ma świadczyć? Głównie naiwna introspekcja: ręka jest częścią "mnie", ale nie widzimy swojego mózgu ani umysłu. Procesy fizyczne w mózgu i procesy mentalne mają całkiem odmienną naturę. Na mózg patrzymy z zewnątrz, na swoje procesy mentalne od wewnątrz. Czy można otrzymać myśl z materii mózgu? Może niematerialny umysł tylko kieruje mózgami?

To bardzo naiwny pomysł, niezgodny ze wszystkim co wiemy o mózgach i umysłach. Mózg nie może być tylko odbiornikiem świadomości, lub umysł jakimś niematerialnym bytem, albowiem:

Żadnego z tych faktów nie możemy zrozumieć z punktu widzenia mózgu działającego jako odbiornik procesów mentalnych dziejących się gdzieś w zaświatach, albo umysłu oderwanego od mózgu. Postrzeganie mózgu jako odbiornika umysłu to pozostałość myślenia magicznego.

Skąd biorą się moje decyzje? Stwierdzenie: "Ja tak chcę" niczego nie wyjaśnia; skąd bierze się "chcenie"?
Pojawia się w naszym umyśle (czasami w zaskakujący sposób) w wyniku procesów neuronalnych. Nasze przekonania są rezultatem poprzednich doświadczeń, procesów uczenia, które doprowadziły do określonego sposobu funkcjonowania naszego mózgu. Punkt widzenia jest taki jaki jest, bo taki się zrobił w wyniku poprzednich doświadczeń; zmiana jest zwykle możliwa tylko w niewielkim zakresie. W wyjątkowych przypadkach, gdy w mózgu już się zagnieżdżą dwa kompleksy pojęć, z których pierwszy uznawany jest za błędny a drugi za prawdziwy, może dojść do "nawrócenia", czyli uznania drugiego z nich prawdziwy.

Jeśli starożytna fizyka i inne poglądy na temat natury są błędne, tym bardziej meta-fizyka z tego okresu, w której nie nastąpił żaden postęp. Pogląd o "wyższości ducha nad materią" jest bardzo szkodliwy, bo prowadzi do podejścia "jakoś to będzie"; jeśli zniszczymy sobie mózg, wpadniemy w uzależnienia i będziemy z tego powodu upośledzeni, to niestety lepiej być nie może. Fizyczne zmiany bardzo trudno jest odwrócić.

Większość ludzi nie rozumie jak działa komputer czy telefon komórkowy, ale wierzy, że są fachowcy, którzy to rozumieją. Budowa sztucznych umysłów będzie postępować stopniowo, będą coraz bardziej podobne do naszych, i stopniowo zaczniemy wierzyć, że fachowcy rozumieją relacje między mózgiem a umysłem. Twierdzenie, że nie da się zrobić świadomych robotów bo nie potrafimy zdefiniować świadomości jest równie prawdziwe jak to, że skoro nikt nie potrafi zdefiniować czasu to nie potrafimy robić zegarków, bo cóż one mają mierzyć? Coś, czego nie potrafimy zdefiniować? Cokolwiek robią to nie mierzą czasu, co najwyżej zliczają tyknięcia.

Wielu ludzi ma nadzieję, że mózgi są zbyt skomplikowane by zrobić podobne urządzenia w ciągu najbliższych 100 lat ... to jednak tylko chowanie głowy w piasek:

Tworzenie szczegółowych modeli nie jest łatwe, pozostało oczywiście wiele do zrobienia, jednakże nie widać zasadniczych trudności na drodze do sztucznych, świadomych siebie umysłów. Pojawienie się robotów domowych spowoduje szybki rozwój robotyki kognitywnej i modeli mózgu/umysłu ze względu na znacznie zwiększone finansowanie.
Od prostych organizmów do mózgu ludzkiego, który też może mieć różny stopień rozwoju, od mikrocefali i prymitywnych odruchów, do mózgu filozofa, rośnie złożoność procesów i rosną zdolności do wewnętrznej interpretacji a nie tylko reakcji na bodźce. Małpy naczelne są świadome i doznają większość dostępnych nam uczuć, chociaż ich zdolność do samoświadomości jest dość ograniczona, prostsze organizmy mają coraz większe ograniczenia, na poziomie skorupiaków i owadów mamy już do czynienia z prostymi odruchami, genetycznie zaprogramowanymi wzorcami zachowań i niewielką zdolnością do uczenia się. Czemu w przypadku mózgo-podobnych systemów miałoby być inaczej? Proste modele neuronowe sieci asocjacyjnych wykazują cechy znane nam z introspekcji bo to wynika z samej ich konstrukcji, a nie z tego, że mogą odpowiadać na pytania opisując stany, których nie doznają.
Technicznie wcale nie jest łatwiej zrobić agenta (program, robota), który mógłby w szczegółach opisać swój stan wewnętrzny odpowiadając na dowolne pytania, korzystając tylko z zaprogramowanych reguł i robiąc to w mechaniczny sposób, niż interpretując swoje wzorce aktywacji sieci neuronowej jako doznania i stany mentalne. Podobnie jak z testem Turinga, dialog z komputerem szybko pokazuje brak wyobraźni i zrozumienia sytuacji jeśli system działa w oparciu o reguły. Potrzebna jest wyobraźnia i reakcje wewnętrzne systemu interpretowane jako realne wrażenia by dialog przypominał komunikację z istotą odczuwającą.

Powstają różne spekulacje dotyczące świadomości, np. teorie oparte na efektach kwantowych (Hamerhoff, Penrose) czy elektromagnetyczna teoria McFaddena, wytwarzanego przez neurony wysyłające impulsy. Jednakże nie ma powodu by teorie oparte na synchronizacji neuronów i opisie za pomocą sieci neuronowych nie były wystarczające. Dlatego tego typu próby oceniane są bardzo krytycznie przez ekspertów zajmujących się wyjaśnianiem wyników konkretnych eksperymentów.


Zadanie:
Jakie aspekty świadomości udało Ci się zrozumieć na podstawie tego wykładu? Jak stany świadomości wiążą się z procesami w mózgu? Treść świadomości zależy oczywiście od pamięci i uwagi, ale czy procesy uczenia mogą zmienić qualia? Jaki związek ma teoria umysłu z oszukiwaniem siebie?
Czy nadal są jakieś własności świadomości, które wydają się niezrozumiałe? Jakie badania mogłyby w przekonywujący sposób pomóc w ich wyjaśnieniu?


Przykładowe pytania (tu dość ogólne, na egzaminie będą bardziej szczegółowe):

  1. Co to jest kontrastywna heterofenomenologia?
  2. Jak procesy mentalne opisuje teoria globalnej przestrzeni roboczej.
  3. Jaka jest relacja informacji i procesów mentalnych?
  4. Czy procesy mentalne można sprowadzić tylko do przetwarzania informacji?
  5. Dlaczego mózg nie może być tylko odbiornikiem świadomości?
  6. Dlaczego możliwe jest "mrugnięcie uwagi"?
  7. Co zjawiska maskowania bodźców mówią nam o świadomości?
  8. Dlaczego szum może spowodować, że słyszymy dźwięki mowy?
  9. Czym są myśli?
  10. Czy myślenie bez słów jest możliwe?
  11. Jakie rodzaje świadomości można rozróżnić?
  12. Czy można zmierzyć świadomość?
  13. Proszę podać przykład jakiegoś konkretnego zjawiska związanego ze świadomością, którego nie potrafimy obecnie zrozumieć.
  14. Dlaczego zachowujemy tożsamość chociaż nasze ciało się ciągle zmienia?
  15. Na czym polega hipnoza? Jakie są możliwe hipotezy z nią związane?
  16. Jak zdefiniować umysł?
  17. Jak zdefiniować świadomość?

Literatura:

Portal "Ciało i umysł Wikipedii omawia zagadnienia związane z relacjami ciała i umysłu.
Geometryczny model umysłu.
Reprezentacje umysłowe jako aproksymacje stanów mózgu. Studia z Kognitywistyki i Filozofii Umysłu 3: 1-24, 2009.
Kevin O'Regan o tym, jak zbudować robota, który czuje. Szczegóły dopracowywane są w projekcie: FEEL – A sensorimotor approach to understanding consciousness oraz senso-motoryczna teoria świadomości.

  1. Bering J, Dlaczego nie możemy sobie wyobrazić śmierci?. Tł. art. z Mind and Brain, Scientific American, 2008.
  2. Crick Francis, Zdumiewająca hipoteza. Prószyński i S-ka, Warszawa 1997
  3. Damasio A.R, Tajemnica świadomości, Rebis 2000
  4. Dennett, D.C, Świadomość . Wyd. II, CC Press, Kraków 2018
  5. C.S. Hall, G. Lindzey, Teorie osobowości, rozdz. 10. Psychologia Wschodu, PWN, Warszawa 2002.
  6. James W, The varieties of religious experience, a study in human nature. Tłumaczenie: Doświadczenia Religijne. Książka i Wiedza, 1958
  7. Koch, C. Neurobiologia na tropie świadomości, WUW 2008
  8. Korzeniowski B. Od neuronu do (samo)świadomości Proszynski, Warszawa, 2005.
  9. Mlodinow L, Nieświadomy mózg. Jak to, co dzieje się za progiem świadomości, wpływa na nasze życie. Prószyński i Ska, 2016


Cytowanie: Włodzisław Duch, Wstęp do Kognitywistyki. Rozdz. B11: Neurokognitywna teoria świadomości. UMK Toruń 2020.

Następny rozdział. | Wstęp do kognitywistyki - spis treści.