Сознание: квантовая теория ORCH OR
Обычно считается, что сознание возникает из синаптических вычислений между нейронами мозга, но этот подход не может объяснить его ключевые особенности. Модель Penrose-Hameroff Orch OR предполагает, что сознание - это последовательность квантовых вычислений в микротрубочках внутри нейронов мозга, защищенных от декогеренции для достижения порога объективной редукции (OR), решения Пенроуза по квантовой гравитации для проблемы измерения. Квантовые вычисления «оркестрируются» нейрональными/синаптическими входами (отсюда «Orch OR») и распространяются по всей коре головного мозга путем туннелирования через щелевые контакты. Каждое Orch OR предлагается как сознательное событие, подобное «случаю опыта» в философии Уайтхеда, происходящее совместно с электрофизиологией мозга. В этой главе обсуждается необходимость такого подхода и его нейробиологические требования.
УПРОЩЕНИЕ
Одна из теорий - квантовая теория ORCH OR.
Она говорит, что:
- Сознание - это не просто результат работы нейронов.
- Оно связано с квантовыми вычислениями, которые происходят внутри микротрубочек в нейронах.
- Эти квантовые вычисления защищены от "декогеренции", которая может разрушить квантовую информацию.
- Они "оркестрируются" нейронными сигналами.
- И распространяются по всей коре головного мозга.
Эта теория может помочь нам понять:
- Как возникает сознание.
- Почему оно такое сложное.
- Связано ли оно с чем-то большим, чем просто наш мозг.
Но пока это только теория.
И ей требуется дальнейшее изучение.
объяснение:
- Квантовые вычисления: это вычисления, которые используют квантовые свойства материи, например, суперпозицию и запутанность.
- Декогеренция: это процесс, при котором квантовая информация теряется.
- Микротрубочки: это структуры, которые входят в состав цитоскелета клетки.
- Нейронные сигналы: это электрические сигналы, которые передаются между нейронами.
- Кора головного мозга: это часть мозга, которая отвечает за обработку информации, полученной от органов чувств.
Пример:
Представьте, что вы играете на пианино.
Вы нажимаете на клавишу, и это приводит к тому, что в нейроне вашего мозга возникает электрический сигнал.
Этот сигнал "оркестрирует" квантовые вычисления, которые происходят внутри микротрубочек.
Эти квантовые вычисления позволяют вам осознать, что вы нажали на клавишу.
Ограничения:
Квантовая теория ORCH OR - это только теория.
И ей требуется дальнейшее изучение.
Но она может помочь нам понять, как работает сознание.
6.1 Введение: Проблемы сознания
Сознание включает в себя феноменальный опыт, самоосознание, чувства, выбор, контроль действий, модель мира и т.д. Но что это такое? Является ли сознание чем-то специфическим или просто побочным продуктом обработки информации? Каким бы оно ни было, сознание - это многогранная головоломка. Несмотря на огромные успехи в поведенческой науке и нейробиологии, сущность сознания по-прежнему остается необъясненной. К нерешенным проблемам относятся:
- Нейронные корреляты сознательного восприятия, по-видимому, возникают слишком поздно - через 150-500 миллисекунд (мс) после воздействия на органы чувств, чтобы иметь причинную силу в, казалось бы, сознательных восприятиях и волевых действиях, которые часто начинаются или завершаются в течение 100 мс после сенсорного воздействия. Например, при цветовой аномалии φ (фи) и кожной аномалии кролика мозг, по-видимому, заполняет сознательную сенсорную информацию, которая еще недоступна [130, 71, 40]. Подготовка речи может предшествовать сознательной идентификации услышанных слов, на которые человек отвечает [247, 248, 241]. А в теннисе определенные движения для возвращения быстрого мяча предшествуют сознательному распознаванию его положения и траектории [157, 81].
Упрощение текста
Нейронные корреляты сознания: почему они возникают так поздно?
Суть проблемы:
- Сознательное восприятие, как правило, происходит через 150-500 мс после воздействия на органы чувств.
- Волевые действия часто начинаются или завершаются в течение 100 мс после сенсорного воздействия.
- Получается, что нейронные корреляты сознания (нейронные события, лежащие в основе сознательного восприятия) не могут быть причиной этих действий.
Примеры:
- Цветовая аномалия φ (фи) и кожная аномалия кролика: мозг "дорисовывает" информацию, которой еще нет.
- Подготовка речи: мы начинаем говорить, не осознавая полностью, что хотим сказать.
- Теннис: мы отбиваем мяч, не успев осознанно его увидеть.
Вывод:
Нейронные корреляты сознания не могут быть полной картиной.
Возможные объяснения:
- Сознание не является "причиной" действий, а скорее их "сопровождающим фактором".
- Сознательные процессы происходят параллельно с бессознательными, которые инициируют действия.
- Существуют другие, пока неизвестные нам, нейронные механизмы сознания.
2 Как мозг обеспечивает связывание: объединение а) аспектов в одной модальности (например, зрительная форма, цвет и движение), б) различных модальностей (например, зрение и слух), в) временное связывание синхронных событий, воспринимаемых асинхронно (например, зрение и прикосновение), и г) аллоцентрического (моделируемого внешнего мира), эгоцентрического (личной точки зрения) и интероцептивного (телесных ощущений) пространств в единые моменты сознания [81]?
- Электрофизиологические корреляты сознания и внимания (например, гамма-ЭЭГ/когерентные 40 Гц) могут быть несовместимы с предполагаемым нейронным коррелятом сознания - последовательностями аксонов (спайков) и сетевым коррелятом сознания - hebbian assemblies ( Hebbian assemblies) - сетей синаптических связей между аксонами и дендритами, опосредованных нейромедиаторами.
Упрощение текста
Как мозг объединяет информацию?
Мозг - это невероятно сложный орган, который постоянно обрабатывает информацию из разных источников. Эта информация может быть:
- Из одной модальности: например, зрительная информация о форме, цвете и движении объекта.
- Из разных модальностей: например, зрительная информация о яблоке и слуховая информация о его хрусте.
- Синхронная: например, информация о том, что вы одновременно видите и слышите падающий стакан.
- Асинхронная: например, информация о том, что вы сначала видите молнию, а потом слышите гром.
- Аллоцентрическая: информация о том, где находится объект в пространстве по отношению к другим объектам.
- Эгоцентрическая: информация о том, где находится объект по отношению к вашему телу.
- Интероцептивная: информация о состоянии вашего тела, например, о температуре, боли или положении конечностей.
Как же мозг объединяет всю эту информацию в единый, целостный образ мира?
Существует несколько теорий, объясняющих этот процесс:
- Теория синхронизации: нейроны, которые активируются одновременно, объединяются в нейронные ансамбли. Эти ансамбли представляют собой единые "объекты" в сознании.
- Теория внимания: внимание фокусирует мозг на определенной информации, отфильтровывая все остальное. Это позволяет мозгу обрабатывать информацию более детально и объединять ее в единый образ.
- Теория обратной связи: мозг постоянно использует информацию о своих действиях и восприятиях, чтобы корректировать свои модели мира. Это помогает мозгу создавать более точные и целостные образы.
Важно отметить, что все эти теории являются лишь предположениями. Мы все еще не до конца понимаем, как мозг обеспечивает связывание информации.
Вот несколько примеров того, как мозг объединяет информацию:
- Когда вы смотрите на яблоко, ваш мозг объединяет информацию о его форме, цвете, движении, запахе и вкусе. Это позволяет вам создать целостный образ яблока.
- Когда вы слышите музыку, ваш мозг объединяет информацию о разных частотах, тембрах и ритмах. Это позволяет вам наслаждаться музыкой как единым целым.
- Когда вы танцуете, ваш мозг объединяет информацию о зрительных, слуховых, проприоцептивных (ощущениях положения тела) и вестибулярных (ощущениях равновесия) сигналах. Это позволяет вам двигаться в такт музыке и координировать свои движения.
Связывание информации - это важный процесс, который позволяет нам воспринимать мир как единый и целостный.
Чтобы сделать текст более простым для понимания:
- Используйте простые слова и предложения.
- Избегайте технических терминов.
- Используйте аналогии и примеры.
- Разбивайте текст на короткие абзацы.
- Используйте изображения и видео.
3 Подавляющая часть активности мозга не является сознательной. Что отличает несознательную активность от сознательной?
Трудная проблема: как мозг производит qualia (качества), сырые компоненты феноменального опыта - запах розы, ощущаемые качества эмоций и поток сознательной мысли? Почему вообще с мозгом связано сознательное переживание (например, [28])?
Критические анализ
Критический обзор модели сознания "Orch OR"
Статья исследует модель "Orch OR" Пенроуза-Хамероффа, противоречивую теорию, предполагающую, что сознание возникает в результате квантовых вычислений в микротрубочках мозга. Хотя концепция интригует, критический анализ выявляет несколько проблем:
Проблемы теории:
- Отсутствие эмпирических доказательств: Основная идея квантовых вычислений в микротрубочках не имеет экспериментального подтверждения. В настоящее время нет способа измерить или наблюдать эти процессы в живом мозге.
- Объяснение "связывания": Статья признает проблему объяснения "связывания" - способности мозга объединять различные сенсорные сигналы в единый осознанный опыт. Модель "Orch OR" не дает четкого механизма того, как это происходит на квантовом уровне.
- Совместимость с нейронными коррелятами: Модель предполагает, что электрофизиологические маркеры сознания (такие как гамма-волны) могут быть несовместимы с традиционной нейронной активностью. Тем не менее, она не предлагает более убедительного объяснения этих установленных коррелятов сознания.
- Сознательная и бессознательная деятельность: Подавляющее большинство процессов в мозге происходит без сознания. Статья не рассматривает, как модель "Orch OR" различает сознательные и бессознательные процессы в мозге.
- Сложная проблема реалий: В статье упоминается "сложная проблема" qualia - субъективный опыт таких вещей, как цвет и эмоции. Однако, она не объясняет, как и почему квантовые вычисления в микротрубочках порождают этот субъективный опыт.
Критические вопросы:
- Как можно экспериментально проверить и подтвердить модель "Orch OR"?
- Можно ли согласовать эту модель с существующими исследованиями нейронных коррелятов сознания?
- Как модель объясняет огромное количество бессознательной мозговой деятельности?
- Предлагает ли модель механизм объяснения qualia?
В целом, модель "Orch OR" представляет собой увлекательную гипотезу. Однако отсутствие эмпирических доказательств и объяснений таких устоявшихся явлений, как связывание и qualia, ограничивают ее текущую объяснительную силу.