Модели сознания
Модели сознания следует отличать от так называемых нервных коррелятов сознания. Хотя идентификация корреляций между аспектами деятельности мозга и аспектами сознания может ограничивать специфика нейробиологически правдоподобных моделей, такие корреляции сами по себе не дают объяснительных связей между нейронной активностью и сознанием.
Модели следует также отличать от теорий, которые не предполагают никакой механистической реализации.
Модели сознания ценны именно в той мере, в какой они поясняют связи между свойствами нейроннов и их феноменальными свойствами.
Глобальные модели рабочих пространств.
Центральная идея теории GW заключается в том, что сознательное познавательное содержание доступно во всем мире для различных когнитивных процессов, включая внимание, оценку, память и устный отчет.
Понятие глобальной доступности предлагается объяснить ассоциацией сознания с интегративными когнитивными процессами, такими как внимание , принятие решений и выбор действий.
Кроме того, поскольку глобальная доступность обязательно ограничивается одним потоком контента, теория GW, естественно, может объяснить последовательный характер сознательного опыта.
Dehaene, Changeux и коллеги предложили нейронную реализацию глобальной архитектуры рабочего пространства, так называемого «нейронного глобального рабочего пространства». В этой модели сенсорные стимулы мобилизуют возбуждающие нейроны с дальнодействующими кортико-кортикальными аксонами, что приводит к генезису глобальной картины активности среди нейронов рабочей области.
Любой такой глобальный шаблон может препятствовать альтернативным видам активности среди нейронов рабочей области, тем самым предотвращая сознательную обработку альтернативных стимулов (например, во время так называемого внимания). Глобальная модель рабочего пространства нейронов предсказывает, что сознательное присутствие является нелинейной функцией стимула; т.е. постепенное увеличение видимости стимула должно сопровождаться внезапным переходом рабочего пространства нейронов в соответствующий профиль активности.
Уоллес выступал за перспективу теоретико-модельного моделирования глобальной теории рабочего пространства. В этом представлении переходные звенья между специализированными модулями обработки содержат динамически сформированные сети. Зажигание глобальной рабочей области соответствует формированию «гигантского компонента», при котором ранее отключенные подсетей сливаются в единую сеть, охватывающую большинство модулей. Появление гигантских компонентов в динамических сетях можно рассматривать как фазовый переход.
Теория множественных проектов.
Daniel Dennett предложил теорию множественных проектов, чтобы оспорить идею «декартового театра», где все восприятия, мысли и другое ментальное содержание представляются сознательному наблюдателю.
Согласно теории, распределенные нейронные/когнитивные модели постоянно создают контент параллельно, а сознательный контент - это просто контент, который оказывает наибольшее влияние на остальную систему. Dennett использовал метафору «славы в мозгу», чтобы описать свою теорию.
Эта метафора подчеркивает временные аспекты теории, в частности: нет точного времени, когда конкретный контент становится «знаменитым», и известность может быть определена только ретроспективно.
По словам Dennett, единственная «трудная проблема» сознания - признать, что нет ничего более сознательного, чем механизмы сознательного доступа и глобального влияния.
Динамическое ядро.
Утверждается, что возникновение какой-либо конкретной сознательной сцены представляет собой очень информативную дискриминацию по той причине, что сознательные сцены сразу «интегрированы» (каждая сознательная сцена переживается «всякой частью») и «дифференцирована» (каждая сознательная сцена уникальна).
Гипотиза Динамическое ядро предполагает, что нейронные механизмы лежащие в основе сознания состоят из функциональных кластеров в таламокортикальной системе, в рамках которой возвратные нейрональные взаимодействия дают дифференцированную последовательность метастабильных состояний.
Предполагается, что границы динамического ядра сдвигаются с течением времени, при этом происходит замена и движение некоторые нейронных групп, данные переходы происходят под влиянием внутренних и внешних сигналов.
В то время как детальная нейронная модель динамического ядра отсутствует, заметной особенностью гипотезы с динамическим ядром является предложение количественной меры «нейронной сложности» - высокие значения которой предлагаются для сопровождения сознания. Нейронная сложность измеряет степень интеграции и дифференциации динамики нейронной системы.
Гипотеза соответствует расширенной концептуальной модели сознания, предоставляемой TNGS. Согласно TNGS, первичное (сенсорное) сознание возникло в эволюции, когда постоянная перцепционная категоризация была связана посредством повторного входа в ценностно- зависимую память, создавая так называемый «запоминающийся подарок». Высшее сознание, отличающееся в человеке явным чувством себя и способностью строить прошлые и будущие сцены, возникло на более позднем этапе, реентерабельными путями, связывающими зависящую от стоимости категоризацию с лингвистической эффективностью и концептуальной памятью.
Интеграция информации.
Теория интеграции информации сознания (IITC) утверждает, что сознание соответствует способности системы интегрировать информацию.
Система считается способной к интеграции информации в той мере, в которой она имеет больший репертуар состояний, где состояния каждого элемента причинно зависят от состояний других элементов.
Как гипотиза Динамического ядра, IITC основанна на представлении о том, что появление любой сознательной сцены одновременно исключает появление большого количества альтернатив и следовательно, представляет собой весьма информативную дискриминацию. Также, как и гипотеза динамического ядра, IITC предполагает, что таламокортикальная система обеспечивает нейроанатомический субстрат для нейронных процессов, которые лежат в основе сознания.
IITC предлагает новую меру «количества» сознания, генерируемого системой.
Эта мера (phi) определяется как количество причинно-эффективной информации, которая может быть интегрирована через самое слабое звено системы. Одним из важных различий между (phi) и "нейронной сложностью" является измерение направленного, причинного взаимодействия внутри системы.
Согласно IITC измеряемое сознание характеризуется как «расположение» или «потенциальность». Содержимое любой данной сознательной сцены определяется значением в любой момент времени переменных, опосредующих информационные взаимодействия внутри системы.
Таламокортикальные ритмы.
Синхронные колебания или ритмы в таламокортикальных петлях в гамма-диапазоне частот создают сознательное состояние. Этот «таламокортикальный резонанс» модулируется мозговым стволом, где он получает контент посредством сенсорного ввода во время пробуждения и внутренними входами во время сновидений.
Идентифицированно две отдельные системы таламокортикальных петель, которые имеют конкретные проекции и имеют диффузные проекции. Взаимодействие между этими двумя системами циклов было положено в основу временной привязки, которая характеризует сознательную обработку. Некоторые нарушения сознания, такие как мелкая эпилепсия, возникают из-за нарушения таламокортикальных ритмов («таламокортикальные дисритмии»), которые предотвращают появление резонансов гамма-диапазона составляющих сознательное состояние.
Коалиции нейронов.
Сознание требует конкуренции между «коалициями» нейронов в которых выигрышные коалиции определяют содержание сознания в определенное время.
Crick и Koch предложили рамочную позицию, в которой центральная идея заключается в том, что сильно критикованное понятие «внутреннего гомункула может фактически иметь нейробиологическую обоснованность. В частности они предположили, что «фронт» мозга может «смотреть» на сенсорные системы, внимание выбирает определенное феноменально сознательное содержимое для доступа к глобальной рабочей области.
Они утверждали, что такое гомункулярное соглашение будет отражать общую интуицию о сознательном я.
Полевые модели.
Представление о том, что сознание зависит от глобальных аспектов функции мозга, особенно заметно в так называемых теориях нервного поля.
Сознание возникает из «глобальной отрицательной энтропии», которая является свойством «электрического поля, резонирующего в критической массе областей мозга». Сенсорные стимулы могут вызывать локализованную синхронную активацию нейронов, вызывая отклонения от основного состояния мозга с максимальной энтропией. Эти отклонения создают пространственно распределенные острова локальной отрицательной энтропии, которые соответствуют «фрагментам ощущения». Эти фрагменты могут быть объединены в единое глобальное восприятие через интегративные взаимодействия внутриталамокортикальных петель.
Другой тип полевой модели - сознание поддерживается электромагнитным (ЭМ) полем, генерируемым нейронной электрической активностью.
Интегрированный характер этой области отвечает за унитарный аспект осознанного опыта. Где синхронная нервная активность - генератор когерентного сознательного электромагнитного поля.
Теории нейронных полей могут хорошо учитывать унифицированный характер сознательного опыта, а также для связанных свойств, включая серийность и метастабильность. Тем не менее как генерируются такие сознательные нейронные поля и как их можно отличить от других видов электромагнитных полей, теория не отвечает.
Подкорковые модели.
Описанные выше модели подчеркивают в большей или меньшей степени важность кортикальной или таламокортикальной активности в генерации сознания.
Альтернативный взгляд, возникший в результате нейрохирургических экспериментов, выделяет вместо этого подкорковую нейронную активность, в частности промежуточный мозг или мезенцефалон, как необходимый и достаточный для сознания.
Превосходный колликулум смещая внимание и интегрируя сенсорную информацию через модальности, также генерирует аналоговое модель сенсорного мира, которая соответствует первичному (сенсорному) сознанию. В этой теории мезенцефалон наряду с другими подкорковыми областями (зонна инсерта, вентральный таламус и восходящие системы значений) представляет собой узкое место в связи между корковой и двигательной обработкой, что позволяет организму вести себя адаптивно и интегрированно в постоянно меняющейся среде.
В соответствии с этой теорией высокоразвитая кора головного мозга современных млекопитающих разрабатывает сознательное содержимое, тогда как центроэнцефалическая система обеспечивает нейронный субстрат для сознания как такового.
Кора вычисляет большую часть содержания опыта (по крайней мере, у млекопитающих), таламус (или конкретные ядра более высокого порядка в нем) на самом деле являющимся локусом в котором происходит протекание через динамическое ядро синхронной нейронной активности - таламическое динамическое ядро.
Доказательства этой точки зрения:
- во-первых, мы испытываем результаты, а не процессы кортикальных вычислений;
- во-вторых, таламус участвует как общий мозговой локус действия среди общих анестетиков и как критический локус повреждения, приводящего к вегетативному состоянию;
- в-третьих, анатомия и физиология таламуса идеально подходят для того, чтобы играть роль динамической доски для корковых вычислений;
- в-четвертых, его нейроны глубоко вовлечены в нейронную синхронизацию, которая была идентифицирована как нейронный коррелятор сознательного восприятия.
Внутреннее моделирование и самомодулирование.
- Мировая симуляция метафоры.
Сознание возникает из полного погружения во внутреннее моделирование взаимодействия организма и окружающей среды. Мир, который мы переживаем - это мировое моделирование в мозге. Такая симуляция особенно очевидна во время сновидений, где она может иметь адаптивную полезность в безрисковом моделировании угрожающих ситуаций.
- Модель ретиноидов.
Набор минимальных характеристик нейронов для системы мозговых механизмов, которые позволяют ей моделировать мир с привилегированной эгоцентрической точки зрения, нейрональная активность в этой «ретиноидной структуре» составляет феноменальное содержание сознания и обеспечивает чувство собственного достоинства.
Модель ретиноидов может рассматриваться как нейронная реализация глобального рабочего пространства GW с дополнительным акцентом на перспективности (уникальное пространственно-временное «происхождение» всего феноменального опыта).
Феноменальная модель (PSM) не может существовать без предшествующего существования «локуса самости», нейронного существа составляющего «ядро», которое является источником эгоцентрического пространства. В модели внутреннее ядро «я» является неотъемлемой частью более крупной системы познавательной мозговой системы, которая позволяет (среди других важных функций) создавать PSM и перестраиваться по мере того, как мы созреваем и взаимодействуем с миром.
- Автомодельная теория субъективности.
Согласно «автомодельной теории субъективности», в мире нет таких вещей как «я».
Вместо этого существуют «феноменальные самомодели» (PSM).
PSM - это самомодель - внутреннее и динамическое представление организма - которое не может быть распознано «как» модель используемой системой.
Существование PSM позволяет провести различие между связанным с окружающей средой сигналом и связанными с организмом сигналами, что в свою очередь позволяет самому организму моделировать преднамеренное отношение между субъектом (PSM) и миром. Такая форма моделирования может иметь феноменальное содержание и в этом случае это «феноменальная модель отношения интенциональности» (PMIR).
Короче говоря, основная особенность человеческого сознания связана с «постоянным совместным представлением самого репрезентативного отношения».
- Другие подходы.
Имитационный подход может объяснить отношения сенсорных, моторных, когнитивных функций и внешний вид внутреннего мира. Фактически это функциональная архитектура благодаря которой возникает визуальное восприятие внутренних имитационных моделей, которые используются для формирования ожиданий и интерпретации сенсорного ввода.
Теория сенсоримоторов.
Другой высокоуровневый подход обеспечивается «сенсомоторной теорией».
Сенсорный опыт возникает в результате «когнитивного доступа к тому факту, что в настоящее время осуществляется мастерство сенсомоторного навыка».
Эта концептуальная модель делится с внутренним моделированием - моделирует интуицию - сознание возникает из представления взаимодействия организма и окружающей среды; в этом случае - представление структуры правил, регулирующих сенсорные изменения, вызванные различными двигательными действиями, что является «сенсомоторной непредвиденностью».
Согласно сенсомоторной теории, феноменальные различия между переживаниями зрения и слуха могут объясняться разными вещами которые мы «делаем», когда видим и когда слышим.
Сенсормомоторная теория непредвиденных обстоятельств ставит под сомнение понятие qualia как чисто эмпирическое явление. Вместо этого предлагается, чтобы ощущение заключалось в осуществлении сенсомоторного умения: сознательный опыт - это «что-то, что делается».
Другие когнитивные модели.
- Теория супрамодулярного взаимодействия.
Задачи можно сравнить с сознательно проницаемыми процессами (например: боль, противоречивые побуждения и задержку удовлетворения) и сознательно непроницаемыми процессами (например, межсуточные конфликты, перистальтику и зрачковый рефлекс). Теория супрамодулярного взаимодействия (SIT) указывает, какие виды интеграции информации требуют сознательной обработки, а какие нет (например, некоторые интерсенсорные процессы).
SIT предлагает, что сознательные процессы необходимы для интеграции высокоуровневых систем мозга.
Например: в отношении таких процессов, как переваривание и выделение, сознательные сцены ассоциируются только с теми этапами процессов, которые требуют координации с планами скелетно-двигательного аппарата (жевание или мочеиспускание) и ни в одном из тех, которые этого не делают (перистальтика).
- Многоуровневая обратная связь.
Сознание связано с обратной связью на нескольких уровнях представления; бессознательные процессы связаны с прямыми, связями между датчиками и исполнительными механизмами.
- Теория промежуточного уровня.
Согласно теории промежуточного уровня, представления слишком слабые или слишком сильные не входят в сознание.
Интуитивно слишком сильные представления соответствуют негибким, чрезмерным процессам; те же кто слишком слаб, не способен создать достаточную активность для сознания.
Например: в восприятии речи мы осознаем словоформы, но не акустику (слишком низкую) и не синтаксические или грамматические правила (слишком высокие).
- Радикальная пластичность.
Эта теория похожа на версию теории промежуточного уровня.
Сознательный опыт происходит только тогда, когда система обработки информации узнала о своих собственных представлениях мира. Обучение повышает «качество» представления с точки зрения его стабильности, силы и самобытности, что в свою очередь повышает его доступность для сознания.
Однако излишние представления теряют качество, становясь автоматическим.
- CODAM.
Внимание - это важнейшие ворота в сознание.
CODAM («Слежение за выбросом внимания») использует подход инженерного контроля для создания модели сенсорного внимания, которая позволяет координировать мозговые процессы связанные с контролем внимания в набор функциональных модулей.
- Сознание как внимание к воспоминаниям.
Сознание может быть смоделировано как внимание к воспоминаниям, согласно которым воспоминания соответствуют существованию полихронных групп.
Т.е. наборам нейронов которые могут запускать синхронизированные по времени, но не синхронные шаблоны. Согласованная коактивация групп представляющих объект в сенсорном потоке, соответствует вниманию направленному на объект.
Когда такие группы совместно спонтанно активируются, например из-за ввода из других групп представляющих другие объекты, внимание обращается к памяти объекта.
/Источник/
Картинка кликабельна