Каковы современные нейронные объяснения и модели «сознания»?

Основные нейронные модели сознания на данный момент можно разделить на два лагеря: когнитивные и феноменологические. Они определяются разногласиями по поводу того, какие типы опыта квалифицируются как сознательные.

Когнитивные модели

С одной стороны, существуют сильные когнитивные модели сознания, такие как модель, предложенная Станисласом Дехане , в которой сознание характеризуется — нейронно — крупномасштабной реверберирующей обработкой всего мозга. То есть, когда деятельность, основанная на упреждающем стимуле, и активность обратной связи сверху вниз (т. е. внутренние, когнитивные факторы) координируются по всей коре. С этой точки зрения можно сказать, что стимул воспринимается сознательно, когда он получает доступ к особой популяции нейронов рабочего пространства .которые имеют ограниченную емкость и передают информацию, связанную со стимулом, другим модульным подсистемам (например, памяти, языковым сенсорным модальностям). Ограниченная способность и трансляция — это свойства нейронов рабочего пространства, которые объясняют как ограниченный характер сознания (например, внимание), так и когерентность сознания (то есть мы когерентно воспринимаем мультисенсорную информацию как связанные вместе события, а не как отдельные биты информации). зрительные, слуховые и тактильные ощущения). Считается, что эти нейроны рабочего пространства входят в состав лобно-теменной сети внимания и участвуют в отборе информации в затылочно-височных системах.

Феноменологические модели

Напротив, так называемые феноменологические теории, такие как теории, выдвинутые Виктором Ламме и Недом Блоком , предполагают, что сознание также возникает в результате локальной повторяющейся активности между двумя областями мозга. Центральная особенность этих теорий состоит в том, что в дополнение к когнитивным формам сознания существует также феноменальное сознание, которое объясняет необработанные сенсорные (некогнитивные) свойства сознания.

Ключевым аргументом в пользу этого типа сознания является то, что феноменальное сознание переполняет когнитивное сознание, то есть мы осознаем вещи, которые находятся вне фокуса внимания и не кодируются в более устойчивой форме центральной когнитивной системой (I думаю, что Нед Блок все еще будет утверждать, что феноменальное сознание требует внимания, поэтому я создаю здесь карикатуру). Согласно этой теории, феноменальное сознание поддерживается локальной повторяющейся активностью между двумя областями. Например, можно иметь феноменальное чувство движения, когда кора, избирательно реагирующая на движение (область МТ) и первичная зрительная кора (V1), вступают в отношения прямой и обратной связи. Примечание. Блок и Ламме придерживаются тех же взглядов, что и Деэне, относительно когнитивного сознания.

Старые и другие модели

Также возможно отличить эти две теории сознания от других устаревших взглядов, утверждающих, что определенные части мозга отражают то, что происходит в сознании. Например, одна из распространенных точек зрения состоит в том, что обработка в лобных долях отражает сознание. Эти регионально-специфические теории сильно отличаются от описанных выше, в которых сознание характеризуется отношениями между регионами. Однако эти типы теорий очень вышли из моды, и на то есть веская причина — сознание, вероятно, является сложным динамическим свойством системы.

Однако, как только вы начинаете говорить, что вся система важна, некоторые люди, такие как Альва Ноэ , утверждают, что бессмысленно даже говорить, что сознание находится в мозгу!!!! Для Ноэ сознание — это динамические отношения между организмом и окружающей средой. Я бы не сказал, что взгляды Ноэ широко распространены в нейронаучном сообществе.

Ну, это единственные модели, за которыми я следил в деталях. Я знаю, что есть и другие, более сложные модели, такие как модель интеграции информации Джулио Тонони , но эта модель требует хорошего знания теории информации (поэтому я никогда не изучал ее). Если какой-либо из этих материалов нуждается в дополнительных разъяснениях, я более чем счастлив расширить его.

Список используемой литературы

Для вступления попробуйте прочитать:

• Куидер, С. (2009). Нейробиологические теории сознания. В Бэнкс, В. (ред.) Энциклопедия сознания. Эльзевир, том. 2, 87-100. ( pdf )

Смотрите также:

• Dehaene S, Changeux JP, Naccache L, Sackur J и Sergent C (2006) Сознательная, предсознательная и подсознательная обработка: проверяемая таксономия. Тенденции в когнитивных науках 10: 204–211. ( pdf )

• Ламме В.А. (2006) На пути к истинной нейронной позиции сознания. Тенденции в когнитивных науках, 10: 494–501. ( pdf )

Один из сотрудников Коха, Фрэнсис Крик (да, тот самый Фрэнсис Крик, намного позже в своей карьере), выдвинул вместе с Кохом интересную теорию, которая, хотя, возможно, немного надуманная, стоит упомянуть ради немного другой точки зрения.

Крик и Кох постулировали клауструм (см. Диаграмму ниже) как одно из мест сознания в мозгу. Koubeissi, Bartolomei, Beltagy and Picard (2014) подтвердили свою гипотезу, проводя картирование электрической стимуляции у 54-летней пациентки с эпилепсией, которая перестала реагировать на стимуляцию левой клауструмы/переднего отдела островка. Однако некоторые ограничения в этом исследовании требуют дальнейшего изучения, такие как высокий электрический ток, 14 мА и отсутствие стимуляции правого полушария.

Поскольку вы уже читали некоторые работы Коха, у вас есть некоторое представление об их рабочих определениях сознания, но вкратце

... почти все нейронные теории сознания ... нуждаются ... в непрерывных взаимодействиях между группами широко рассредоточенных пирамидальных нейронов, которые выражают себя в непрерывном потоке сознательных восприятий, образов и мыслей.

http://www.wikinfo.org/upload/8/84/Gray718.png

Теперь, прежде чем вы спросите, как небольшая полоска серого вещества, идущая между двумя выступающими участками белого вещества, может фактически «связывать» вместе стимулы от всего мозга, рассмотрите следующие моменты (взятые в основном из данных о приматах и ​​кошках):

• Клетки типа I клауструма получают сигналы из близлежащих областей коры, а также, как было обнаружено, проецируются назад.

• Существует значительное совпадение между представлением сенсорной и моторной коры, зрительной коры и префронтальных областей, а также моторной коры и префронтальных областей в пределах клауструма.

• Интернейроны могут обладать более «тонко настроенной» временной чувствительностью, подходящей для связывания областей, реагирующих на мультимодальные стимулы.

• Кошачий клауструм, в дополнение к связям с сенсомоторными областями и зрительной корой, также имеет заметный участок вентральнее зрительных проекций, который объединяет слуховую информацию.

Крик и Кох утверждают, что эти точки подтверждают идею о том, что клауструм может действовать как (оркестровый) проводник для мультимодальных стимулов. Используя щелевые контакты (прямые соединения между клеточными мембранами, в данном случае используемые в качестве высокоскоростных электрических синапсов), интернейроны клауструма могут использовать клетки типа I для «захвата» и объединения информации из разрозненных частей коры одновременно.

Конечно, после того, как информация будет связана вместе, остается выяснить, какие конкретные структуры будут интерпретировать эти связанные данные. Крик и Кох на самом деле не комментируют это, но поскольку существуют прочные двунаправленные связи с префронтальными областями, возможно, «проводник» также посылает сигналы, на которые может быть направлено внимание лобных долей, но это просто обоснованное предположение, и у меня нет дальнейшей поддержки этого.

Итак, как бы неправдоподобно это ни звучало, структура мозга небольшой по объему может обладать достаточно значительным представлением корковой информации, способностью проецировать назад и «проводить» области коры, наряду с межнейронным остовом, способным точно определять время, все это дает ему некоторый шанс стать важным центром сознания в мозгу.

Крик, Ф.К., Кох, К. (2005) Какова функция клауструма? Фил. Транс. Р. Соц. B 360: 1271–1279 [DOI] [PDF]

Кубейси, М.З., Бартоломеи, Ф., Бельтаги, А., и Пикард, Ф. (2014). Электрическая стимуляция небольшого участка мозга обратимо нарушает сознание. Эпилепсия и поведение, 37, 32-35. [ДОИ] [PDF]

Пол Тагард работал с Neural Engineering Framework (NEF) и архитектурой семантических указателей (SPA) для создания биологически единой теории сознания. Это представлено в статье « Две теории сознания: конкуренция семантических указателей против интеграции информации », где теория Тагарда прямо противопоставляется теории интеграции информации Тонини.

По сути, конкуренция между семантическими указателями, которые «распаковываются в нейронные репрезентации сенсорной, моторной, эмоциональной и вербальной активности». В статье проведено несколько компьютерных симуляций, чтобы продемонстрировать применимость этого к различным аспектам сознания.

Весьма противоречивое исследование совести можно найти в

• Пенроуз, Р. (1994). Тени разума. Издательство Оксфордского университета, 1-е изд.

В нем утверждается, что сознание не может быть смоделировано машиной Тьюринга с использованием теоремы Геделя, а затем выдвигается гипотеза о том, что квантово-механические эффекты в микротрубочках внутри нейронов могут играть важную роль в появлении сознания.

Я спросил 3 нейробиологов и 2 исследователей искусственного интеллекта об этой точке зрения, все они жаловались на книгу, а некоторые говорили, что сознание — это просто результат возникновения и что для его объяснения не требуется причудливая квантовая механика.

Итак (основываясь на моем опросе 5 ученых), эта книга не передает никакого консенсуса в области неврологии. Тем не менее я думаю, что в определенной степени важно учитывать противоположные аргументы/точки зрения при изучении тем.