نظریۀ جدید در خصوص چگونگی شکل‌گیری آگاهی در مغز

مسئله‌ای که برای قرن‌ها فلاسفه و برای دهه‌ها دانشمندان را به خود مشغول کرده این است: آگاهی چطور پدید آمده است؟ دست کم آنچه در درونمان می دانیم این است که آگاهی وجود دارد، اما مسئله این است که چطور از مجموعه‌ی فعل و انفعالات شیمیایی و جریان الکتریکی در مغز ما پدیدار می‌گردد؟

کریستوف کوخ، نوروساینتیست و سرپرست ارشد علمی مؤسسه‌ی آلن (انستیتوی دانش مغز) در پی پاسخ به این سؤال است. بنا به نظر کوخ آگاهی از هر مجموعه‌ی پردازش اطلاعات که به اندازه‌ی کافی پیچیده باشد حاصل می‌شود. تمامی جانوران از انسان‌ها تا کرم‌های خاکی همگی آگاه هستند. حتی اینترنت هم می‌تواند آگاه باشد. این همانگونه است که گیتی رفتار می‌کند. ” بار منفی الکتریکی الکترون بیشتر از خصوصیات بنیادی بر نمی‌خیزد، بلکه بخشی از مفهوم آن است. بدین ترتیب بحث من این است که ما در جهان فضا، زمان، جرم، انرژی و آگاهی که حاصل سیستم‌های پیچیده است زندگی می‌کنیم”. چیزی که کوخ در پی آن است یک برداشت علمی از نسخه‌ی تاریخی فلسفی قاعده‌ای به «پنسایکیسم» (panpsychism) است که در آن ذهن یک ویژگی بنیادین جهان است و اگر از سوی شخص دیگری مطرح می‌شد بیشتر جنبه‌ی ماورائی پیدا می‌کرد تا علمی. با این حال کوخ سه دهه‌ی اخیر را صرف مطالعه‌ی اساسِ عصب‌شناختی آگاهی کرده است. کارهای کوخ در انیستیتوی آلن حالا او را در خط مقدم طرح ابتکار مغزی قرار داده، تلاش گسترده‌ی جدیدی برای درک اینکه مغز چگونه کار می‌کند که سال آینده آغاز خواهد شد. در زیر گفتگوی سایت وایرد را با کوخ می خوانید:

• آگاهی و هوشیاری دقیقاً چیست؟

هوشیاری من حقیقتی غیر قابل انکار است. اصول علمی مانند فیزیک فقط می‌توانند به شیوه‌ای غیرمستقیم استنتاج شوند اما تنها چیزی که من به طور قطع مطمئنم این است که من هوشیارم. ممکن است ندانیم خواستگاه هوشیاری کجاست اما در وجود آن شبهه‌ای نیست. از طرفی دیگر از نظر زیست‌شناسی همه‌ی حیوانات دارای فیزیولوژی پیچیده‌ای هستند و این صرفاً مختص انسان نیست و در سطح یک ذره از ماده‌ی مغز هیچ چیز استثنایی در مورد مغز انسان‌ها وجود ندارد. تنها متخصصین، آن هم زیر میکروسکوپ می‌توانند تشخیص دهند که تکه‌ای از مغز متعلق به انسان است یا موش و یا میمون.

جانوران هم رفتار پیچیده‌ای دارند، حتی زنبورهای عسل چهره‌های خاص را تشخیص می‌دهند و با رقص قرقره‌ای(Waggle Dance) – رقصی است که در آن زنبور به دیگر همنوعان خود منبع غذایی را با اعلام مسافت و زاویه نسبت به خورشید معرفی می‌کند.- کیفیت و موقعیت منابع غذایی را اعلام می‌کنند و به کمک نشانه‌های ذخیره شده در حافظه‌ی کوتاه‌مدتشان مارپیچ‌های پیچیده را طی می‌کنند. اگر رایحه‌ای را به درون کندوی زنبورها بدمید آنها به محلی که پیش‌تر با این عطر مواجه شده بودند باز خواهند گشت. این همان حافظه‌ی تداعی است. توضیح ساده‌ی آن این است که آگاهی به تمامی این موجودات بسط می‌یابد که این یک ویژگی اصلی ماده‌ای با ساختارهای سازمان‌یافته مانند مغز است.

• این بسیار مبهم است. هوشیاری چگونه پدید می‌آید؟ چگونه کیفیتش را مشخص می‌کنید؟

جیولیو تونونی در دانشگاه ویسکانسین از تئوری اطلاعات یک پارچه بهره می‌گیرد که به هر مغزی یا هر سیستم پیچیده‌ای یک عدد یونانی Φ اختصاص می‌دهد که گویای این است که یک سیستم، تا چه اندازه یکپارچه است و چقدر چیزی بیشتر از اجتماع ِ اجزایش است. Φ اطلاعاتی نظری از اندازه‌ی آگاهی به شما می‌دهد. هر سیستمی که اطلاعات یکپارچه‌ی غیر صفر داشته باشد آگاه باشد.

تصویری از کریستوف کوخ

 • می‌دانیم که اکوسیستم‌ها به هم پیوسته‌اند آیا می‌توان گفت که یک جنگل آگاه است؟

در مورد سیستمی مثل مغز یک سلول عصبی انفرادی آگاه نیست بلکه تمامِ آن مجموعه آگاه است. برای هر اکوسیستم پرسشی که مطرح است این است که چه اندازه تک تک اعضا مانند درختان در جنگل در مقایسه با تعامالات عِلی بینشان با یکدیگر یکپارچه هستند. فیلسوف برجسته جان سرل در مقاله‌ی آگاهی، پرسشی را مطرح می‌کند که “چرا نمی‌گوییم آمریکا آگاه و هوشیار است؟” به هر حال ۳۰۰ میلیون آمریکایی به شکلی بسیار پیچیده با یکدیگر تعامل دارند. پس چرا آگاهی را نمی‌توان به کل آمریکا بسط داد؟ به این دلیل که تئوری اطلاعات یکپارچه ادعا می‌کند که آگاهی یک بیشینه‌ی نسبی است. برای مثال من و شما: در حال حاضر در حال تعامل هستیم اما این تعامل بسیار کمتر از تعاملات سلول‌های مغزی با یکدیگر است. در حالی که من و شما به صورت مجزا هوشیار هستیم هیچ ذهن فراتری نیست که ما را در یک نهاد واحد جمع کند. این برای اکوسیستم‌ها نیز صدق می‌کند. در هر مورد مسئله‌ی درجه و گستردگی تعاملات علی میان اجزای سازنده‌ی سیستم مطرح است.

• اینترنت هم یکپارچه است. آیا می‌توان آن را آگاه تلقی کرد؟

بسیار سخت است که اکنون در مورد این موضوع اظهارنظر شود. اما این را در نظر بگیرید که اینترنت شامل ۱۰ میلیارد کامپیوتر است که هر کامپیوتر خودش چند میلیارد ترانزیستور در پردازنده‌اش دارد. پس می‌توان گفت اینترنت حداقل شامل ۱۹^۱۰ ترانزیستور است که در مقایسه با حدود ۱۰۰۰ تریلیون سیناپس‌های مغز انسان، تعداد ترانزیستورها ۱۰ هزار بار بیشتر از تعداد سیناپس‌ها است. اما آیا اینترنت از مغز انسان پیچیده‌تر است؟ این به درجه‌ی یکپارچگی اینترنتی بستگی دارد. آنها به طور دائم متصل نیستند اما به سرعت از یکی به دیگری تغییر می‌کنند. به عنوان مثال مغزهای ما به طور پیوسته مرتبط هستند. در مورد اینترنت کامپیوترها به صورت راه گزینی بسته کوچک(Packet-Switching) عمل می‌کنند. اما بنا بر نسخه‌ی من از پنسایکیسم اینترنت به نوعی آگاه به نظر می‌رسد و اگر اینترنت قطع شود در اساس حسی دورتر از آن نیست که من در یک خواب عمیق تجربه می‌کنم.

• اینترنت یک طرف، چه ویژگی مشترکی بین انسان‌ها و جانوران در آگاهی وجود دارد؟ آیا ویزگی مشخصی هست که یکسان باشد؟

این به دامنه‌ی درک حسی ما و اتصالات درونی بستگی دارد. در مورد موش‌ها به سادگی می‌توان گفت که آنها دارای قشر مغزی مشابه ما هستند اما قشر پیش پیشانی پیشرفته‌ای ندارند لذا احتمالاً از خودآگاهی برخوردار نیستند یا نمادها را مانند ما درک نمی‌کنند اما مانند ما انسان‌ها می‌بینند و می‌شنوند.

• آیا فقدان خودآگاهی به این معنا است که یک جاندار درکی از خودش ندارد؟

بسیاری از پستانداران من‌جمله سگ‌ها از آزمون بازشناسی خودشان در آینه سربلند بیرون نمی‌آیند. اما من گمان می‌کنم که سگ‌ها فرمی بویایی از بازشناسی خود دارند. اگر توجه کرده باشید سگ‌ها مدفوع سگ‌های دیگر را بو می‌کشند اما در مورد مدفوع خودشان این اتفاق به ندرت رخ می‌دهد. اما من گمان می‌کنم که سگ‌ها فرمی بویایی از بازشناسی خود دارند. بنابراین احتمالاً آنها حسی از بوی خودشان دارند، یک فرم ابتدایی از خودآگاهی. در حال حاضر من هیچ شواهدی ندارم که نشان دهد که یک سگ جلوی آینه بنشیند و بازتاب خودش را درک کند، اما با این حال سگ‌ها می‌توانند ببینند، بو بکشند، صداها را بشنوند و خوشحالی و شادی را مانند بچه‌ها و بزرگسالان تجربه کنند. خودآگاهی پدیده‌ای است که انسان‌ها بیش از سایر جانوران دارند هر چند ایپ‌ها(Apes) تا حدی آن را دارند. ما یک قشر پیش قدامی بسیار پیشرفته داریم که می‌توانیم با آن تعمق کنیم. 

• یک موجود چطور می‌تواند بدون خودآگاهی خوشحال باشد؟

هنگامی که من مشغول بالا رفتن از کوه یا یک دیوار هستم ندای درونی من کاملاً خاموش است و در عوض من نسبت به دنیای اطرافم بیش از حد هوشیار و آگاه هستم. در آن لحظه من زیاد نگران منازعات با همسرم یا اظهارنامه‌های مالیاتیم نیستم. من نمی‌توانم در خود درونیم گم شوم. این در حالتی که با سرعت زیاد مشغول دوچرخه‌سواری هستم نیز رخ می‌دهد. من هیچ حسی از خود در آن موقعیت ندارم و به طور قطع این حس کاهش می‌یابد و من می‌توانم خوشحال باشم.

• من شنیده‌ام که شما تا حد امکان حتی حشرات را هم نمی‌کشید. چگونه اعتقادتان به هوشیاری و آگاهی جانوران را با شیوه‌ای که در آزمایش‌ها از آنها استفاده می‌شود وفق می‌دهید؟

دو چیز را باید مد نظر قرار داد. اول اینکه حیوانات بسیار بیشتری هستند که هر روز در مک دونالد خورده می‌شوند. تعداد حیواناتی که در تحقیقات مورد استفاده قرار می‌گیرند بسیار محدودتر از آنهایی است که برای خوراک قربانی می‌شوند. ما به تحقیقات بنیادی در مورد مغز نیاز داریم تا مکانیسم‌های آن را درک کنیم. پدر من در اثر پارکینسون فوت کرد و یکی از دخترانم از سندروم مرگ ناگهانی نوزاد. برای جلوگیری از این امراض ما نیاز داریم تا مغز را بشناسیم و فکر می‌کنم این تنها توجیه برای تحقیقات حیوانی می‌تواند باشد که در درازمدت منجر به کاهش رنج همگی ما خواهد شد اما در کوتاه‌مدت باید آن را به گونه‌ای انجام داد که با دانش به اینکه آنها موجوداتی هوشیار هستند درد و رنج آنها را تا حد ممکن کاهش داد.

• به تئوری برگردیم. آیا نسخه‌ی پنسایکیسم حقیقتاً علمی است یا متافیزیکی؟ چگونه می‌توان آن را مورد آزمایش قرار داد؟

در اصل به همه‌ی روش‌ها می‌توان. یک مفهوم این است که شما می‌توانید دو نوع سیستم بسازید که هر کدام ورودی و خروجی یکسان داشته باشند. اما یکی از آنها به دلیل ساختار داخلیش اطلاعات یکپارچه دارد. یک سیستم هوشیار خواهد بود و دیگری خیر. این رفتار ورودی – خروجی نیست که یک سیستم را آگاه می‌سازد بلکه اتصالات داخلی آن تعیین کننده است. این تئوری همچنین بیان می‌کند که می‌توان سیستم‌های ساده‌ای داشت که آگاه هستند و همچنین سیستم‌های پیچیده‌ای که فاقد آگاهی‌اند. مخچه با وجود پیچیدگی به دلیل عدم یکپارچگی هوشیار نیست. از لحاظ تئوری باید بتوان آن را محاسبه کرد و دید آیا درست است یا نه اما در حال حاضر نمی‌توانیم این کار را انجام دهیم.

جزئیات بسیار زیادی هستند که هنوز آنها را نمی‌دانیم. تصویربرداری از مغز انسان بسیار خام است و ما را به سطوح بنیادی نمی‌رساند. سؤالی که بسیار برای من به عنوان یک دانشمند موضوعیت دارد این است که من امروز چگونه می‌توانم این تئوری را رد کنم، که بسیار سخت‌تر است.گروه تونونی دستگاهی ساخته است که مغز را آشفته می‌سازد و تشخیص می‌دهد که بیماران با آسیب‌های مغزی شدید تا چه اندازه واقعاً ناآگاه و یا درد و رنج را حس می‌کنند اما قادر به ارتباط با عزیزانشان نیستند. ممکن است تئوری‌های دیگر هوشیاری با این واقعیت‌ها سازگار باشد.

• من هنوز نمی‌توانم این حس را دنبال کنم که هوشیاری به طور قطع برخاسته از اطلاعات یکپارچه است.

اگر در مورد توضیح هر چیزی بخواهیم فکر کنیم تا چه نقطه‌ای می‌توان عقب رفت؟ ما با این موضوع در فیزیک مواجه هستیم. مکانیک کوانتوم را در نظر بگیرید. این تئوری بهترین توصیف را از جهان میکروسکوپی را ارائه می‌دهد. فیزیک کوانتوم به ما اجازه می‌دهد MRI و دیگر ابزارهای مفید را بسازیم. اما آیا می‌توانیم توضیح دهیم چرا مکانیک کوانتوم وجود دارد؟ به گونه‌ای مطلق به نظر می‌رسد. آیا می‌توانیم جهانی را بدون آن تصور کنیم؟ جهانی که ثابت پلانک مقدار متفاوتی دارد! در آخر به نظر می‌رسد نقطه‌ای وجود دارد که از آن عقب‌تر رفتن ممکن نیست. تنها می‌توان گفت در جهانی زندگی می‌کنیم که به دلایلی که نمی‌دانیم فیزیک کوانتوم توضیح حاکم بر آن است.

به همین قیاس، آگاهی هم خصوصیتی بنیادی در کیهان است. ما در جهانی زندگی می کنیم که ذرات سازمان‌یافته‌ی ماده موجب پدیدار شدن آگاهی می‌شود. و با آن می‌توانیم انواع چیزهای جالب را استخراج کنیم: پاسخ به اینکه یک کودک یا جنین چه موقع آگاه و هوشیار می‌شود؟ آیا یک بیمار آسیب‌دیده‌ی مغزی هوشیار است یا نه. آسیب‌شناسی آگاهی در بیماران شیزوفرنی یا آگاهی در جانوران و بیشتر افراد خواهند گفت این یک توضیح خوب است.

ترجمه: پوریا اکبری/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: wired.com