Сознание возникает вместо следа памяти

[evan_gcrm]

Принцип свободной энергии.
Смена парадигмы рациональности для принятия решений.
Преодоление неопределенности.
Истоки сознания.
Free Energy Principle | Часть №1
Free Energy Principle | Часть №2

Производит ли мозг разум?

Первоначальная постановка сложной проблемы, сформулированная Дэвидом Чалмерсом, сформулирована так: нельзя отрицать, что некоторые организмы являются субъектами опыта. Широко признано, что опыт возникает на физической основе, но почему и как он возникает? Почему физическая обработка вообще должна давать начало богатой внутренней жизни?
Как и почему нейрофизиологическая деятельность производит переживание сознания?


Утверждению, что кора головного мозга является средоточием сознания, существует масса доказательств альтернативной точки зрения о том, что процессы возбуждения генерируемые в верхнем стволе мозга и лимбической системе ощущаются как нечто само по себе разумеющимся. В сочетании с огромным количеством доказательств того, что корковые (когнитивные) функции не являются внутренне сознательными, можно прийти к выводу, что кора головного мозга - это просто хранилище - «образы памяти».
Эту линию размышления можно раскрыть как «сознание возникает вместо следа памяти», кора головного мозга стабилизирует сознание, а не порождает его; то есть корковое функционирование связывает аффективное возбуждение и тем самым преобразует его в сознательное познание.

Несомненно, существует иерархическая зависимость между корковым типом сознания и типом сознания верхнего ствола мозга. Но в отсутствие возбуждения ствола мозга не может быть коркового сознания, а обратное не применимо. Поскольку эти простые факты соответствуют золотому стандарту анализа нейропсихологических функций, а именно принципу «двойной диссоциации», мы должны сделать вывод, что сознание генерируется в верхнем стволе мозга.
Если основное сознание ствола мозга является первичным типом, то сознание в основе своей является аффективным.
Другими словами, испытывающий субъект состоит из аффекта (чувств)!
Сенсорное восприятие - это самый неподходящий модельный пример сознания, поскольку сенсорные ощущения по своей сути не является сознательными процессами. Такими процессами являются аффекты (чувства), поскольку именно они по своей сути являются осознанными.

Чувство - регистрация состояний тела - в рамках биологической шкалы ценностей - когда приятные и неприятные чувства регистрируют улучшение по сравнению с ухудшением шансов на выживание и репродуктивный успех. Чувства генерируются не в коре, а в стволе мозга и лимбической системе, что рассматриваемые контуры регистрируются не только "здесь и сейчас" или «как будто» для сенсорного тела, но также как внутренние состояния мозга.
Увы, элементарная форма сознания является чрезвычайно примитивной функцией.

Чувства позволяют сложным организмам регистрировать - и тем самым регулировать и расставлять приоритеты посредством мышления и произвольных действий - отклонения от гомеостатических точек равновесия в непредсказуемых контекстах.
Эта адаптация, в свою очередь, предполагает обучение на собственном опыте. В предсказуемых ситуациях организмы могут полагаться на автоматические рефлексивные реакции (в этом случае биологически жизнеспособные прогнозы делаются посредством естественного отбора и воплощаются в фенотипе). Но если организм собирается сделать правдоподобный выбор в новом контексте, он должен сделать это посредством некоторого типа «здесь и сейчас» оценки относительной ценности, связанной с альтернативами.
Важно отметить, что в этом процессе организм должен «опережать волну» биологических последствий своего выбора - "серфинга неопределенности".

Отклонение от гомеостатической точки стабилизации (увеличение неопределенности) ощущается как неудовольствие, а возвращение к ней (уменьшение неопределенности) ощущается как удовольствие. В мозгу существует множество типов (или «ароматов») удовольствия и неудовольствия, тип определяет проблему, о которой идет речь, что позволяет организму минимизировать вычислительную сложность и тем самым минимизировать метаболические затраты.
Невозможно почувствовать все потребности сразу.
Приоритетность потребностей - то есть определение того, какая потребность будет ощущаться - должна в решающей степени зависеть от контекста (то есть потребности по отношению к другим потребностям, а потребности по отношению к возможностям).

Сознание - это биологический императив; это средство, с помощью которого сложные организмы контролируют и поддерживают свою функциональную и структурную целостность в неизвестных ситуациях.

К счастью, живые организмы не обязаны узнавать все о мире с нуля. Каждый фенотип наделен врожденными предсказаниями относительно биологически значимых ситуаций, с которыми он обязательно столкнется. Эти аффекты можно назвать «эмоциональными» и «сенсорными» (но важно понимать, что слово «аффект» оправдано только в той степени, в которой ощущаются соответствующие инстинктивные и рефлексивные предсказания, т.е. в той степени, в которой они дают остаточные неопределенности, которые требуют выбора и изучения опыта).
• Примерами «эмоциональных» аффектов (каждый из которых отмечен собственными командными нейромодуляторами и типами рецепторов) являются страх, ярость, привязанность и игра;
• Примерами таких «сенсорных» аффектов являются боль, удивление и отвращение.

Гомеостаз

Если сознание возникает через гомеостатический механизм, как указано выше, то как возникает гомеостаз?

Согласно Фристону, ответ - минимизация свободной энергии.
Что-бы самоорганизующиеся системы, включая все живые существа существовали, они должны противостоять энтропии (количественно измеряемой как свободная энергия). То есть самоорганизующиеся системы могут сохраняться в течение долгого времени, только занимая «предпочтительные» состояния - в отличие от рассредоточения по всем возможным состояниям и таким образом, рассеивания.

Что-бы система могла противостоять энтропии, должны быть выполнены три условия:
• Должна быть граница, которая разделяет внутреннее и внешнее состояния системы и тем самым изолирует систему от мира или «несистемы»,
• Должен существовать механизм, регистрирующий влияние диссипативных внешних сил, то есть свободной энергии. Назовем этот механизм «сенсорными состояниями» системы.
• Должен существовать механизм, который противодействует этим диссипативным силам, то есть связывает свободную энергию. Назовем этот механизм «активными состояниями» системы, такими как двигательные и вегетативные рефлексы.

Согласно Фристону, эти функциональные условия, которые позволяют самоорганизующимся системам существовать и сохраняться в течение долгого времени, возникают естественным образом внутри любой случайной динамической системы, обладающей "марковским одеялом".
Это одеяло устанавливает указанные выше граничные условия и представляет собой вероятностную конструкцию, которая зависит от того, что на что влияет (а что на что не влияет). Марковские правила причинного влияния обеспечивают предпосылку один - разделение между системой и несистемой (т.е. само одеяло) и снабжают рецепторными способностями (сенсорными состояниями одеяла), а так же эффекторными способностями (активные состояния одеяла).
Важно понимать, что эти сенсорные и активные способности являются свойствами одеяла, а не состояний, с которыми они взаимодействуют, что подразумевает, что система, изолированная марковским одеялом, может только «знать» состояния несистемы косвенно. Другими словами, внешние состояния могут быть «выведены» системой только на основе «сенсорных впечатлений» на марковском одеяле.

Фактически, для противодействия диссипативным силам важно, чтобы система выводила внешние состояния. Это означает, что система должна включать модель мира, которая затем становится основой, на которой она действует.
Такие модели, как и все модели, несовершенны.
Но выводы, которые модель генерирует для системы о внешних условиях (выводы, сформированные на основе сенсорных последствий от ее действий), принимают форму прогнозов, и эти прогнозы должны постоянно проверяться и пересматриваться. Таким образом, восприятие и действие влекут за собой постоянные процессы проверки гипотез, в результате чего система обновляет свою модель - свои «убеждения» с течением времени.
Этот императив негэнтропических самоорганизующихся систем, Фристон называет «активным выводом». В этом случае свободная энергия обеспечивает функцию сенсорных состояний, которые должны уменьшаться при увеличении количества свидетельств модели. Другими словами, самоорганизация и любая форма гомеостаза может быть представлена ​​как минимизация свободной энергии.

Следует добавить, что если рассматриваемая самоорганизующаяся система является нервной системой, то, как бы странно это ни звучало, важно признать, что все другие системы организма (например, внутренние органы) являются «внешними» по отношению к нервной системе. Нервные системы эволюционировали вместе с другими системами из-за возрастающей сложности организмов, которая требует согласования множества гомеостатических требований, возникающих в различных системах. Таким образом, нервные системы являются мета-системами, выполняющими мета-гомеостатические функции от имени всего тела. Гомеостатическая регуляция организма в целом как бы делегирована нервной системе.

Гомеостаз объясняется причинной динамикой, обусловленной самим существованием марковских одеял; с точки зрения того, какие самоорганизующиеся системы генерируют тип работы, который связывает свободную энергию и поддерживает систему в ее обычно занятых (предпочтительных) состояниях.

Минимизация свободной энергии - основная функция гомеостаза, функция, которая выполняется теми же ядрами ствола мозга которые вовлечены в формирование сознания. Другими словами, функции гомеостаза и сознания физиологически реализуются в одной и той же части мозга.

Выбирая наилучший образ действий, мы должны использовать нашу модель мира, чтобы предсказать последствия некоторого поведения с точки зрения ожидаемой свободной энергии. Ожидаемая свободная энергия - это всего лишь неуверенность в последствиях любого предполагаемого действия. Поэтому необходимость минимизировать ожидаемую свободную энергию становится необходимой для выбора действий, которые минимизируют неопределенность и реализуют знакомые, предпочтительные сенсорные состояния.

«Точность»

С вычислительной точки зрения такие контекстные факторы формализованы в терминах взвешивания по точности.
«Точность» - чрезвычайно важный аспект активного и перцептивного вывода; это представление неопределенности. Точность, присваиваемая величине, оценивает ее надежность или обратную дисперсию (например, визуальные - по сравнению со слуховыми - сигналы имеют большую точность в дневное время по сравнению с ночным временем). С эвристической точки зрения точность можно рассматривать как уверенность, обеспечиваемую вероятностными представлениями о состояниях системы или, что более важно, о том, какие действия «я должен выбрать».

Физиологически точность обычно связана с постсинаптическим усилением корковых нейронов, сообщающих об ошибках прогнозирования. В этом смысле точность может быть связана посредством минимизации свободной энергии с избирательным возбуждением.
Каждый нейрон (или популяция нейронов) с ошибкой предсказания снабжен определенным и изменяющимся постсинаптическим усилением, следовательно, неявным представлением точности. Точность - это не единственная ценность; каждое ощущение и действие, каждая иерархическая абстракция, включая каждое предсказание и последующий сигнал ошибки должны быть снабжены точностью, которая должна быть оптимизирована.
Другими словами, точность определяет, какие ошибки прогнозирования выбираются и в конечном итоге, то, как мы представляем мир и наши действия в нем.

В этом смысле точность играет роль демона Максвелла - выбор прохождения сенсорных сигналов, таким образом, что бы нарушить второй закон термодинамики. В этой аналогии сознание есть не что иное, как деятельность демона Максвелла (т.е. оптимизация точности по отношению к свободной энергии). То есть, в этой аналогии, сознание соответствует не прохождению молекул, которые запускаются демоном (т.е. перцептивным последствиям передачи сообщений в корковых иерархиях), а скорее активности самого демона.

Чувства

Остаточная ошибка в каждом цикле действия/восприятия ощущается как неопределенность, т.е. каждая из различных категорий/разновидностей ошибки обладают собственным аффективным «содержанием».

Здесь неудовольствие означает возрастающую неопределенность модальности, а удовольствие означает, что все складывается так, как ожидалось. Ощущаемая неопределенность причинно определяет избирательное возбуждение. В этом суть дела.
Без точности ошибки предсказания могут быть изолированы в точке их образования в сенсорном эпителии (или на любом уровне иерархии предсказательной обработки, на котором они возникают). С физиологической точки зрения такие состояния встречаются каждый день; например, при стереотипных поведенческих автоматизмах и во время сна.

Точность интероцепции является приоритетом, потому что вероятностные убеждения, связанные с гомеостатическими аффектами (голод, жажда, сонливость), не могут быть преодолены. Органические убеждения на этом уровне иерархии продиктованы фенотипом, а не опытом. Это означает, что все от центрально-моторного ядра до сенсомоторной периферии, подчинено аффекту.

Само сознание аффективно!!!

Все остальное (от мотивации и внимания, ведущих к действию и восприятию и, следовательно, к обучению) - все это - функционал аффекта.
Аффект обязывает организм взаимодействовать с внешним миром, и тем самым определяет все свои активные, субъективно воплощенные взаимодействия с ним.

Сознание - в его наиболее элементарной форме, представляет собой своего рода механизм сигнализации, который управляет поведением самоорганизующихся систем, когда они обсуждают ситуации, выходящие за пределы их предпочтительных состояний, поскольку они не оснащены автоматизированными (или автоматическими) прогнозами по борьбе с ними.

Предсказания, которые генерируют сложные организмы в наши предпочтительные состояния, в первую очередь обусловлены инстинктивным поведением, которое является врожденным инструментом выживания. Эти инструменты вероятно, не могут соответствовать сложности экологических ниш, в которых мы на самом деле находимся. По этой причине врожденные предсказания должны дополняться обучением на получении опыта.

Вот почему мы испытываем инстинктивные эмоции: мы чувствуем их, потому что они не могут и не должны предсказать все отклонения. Короче говоря, мы ощущаем остаточную ошибку предсказания и связанную с ней неопределенность, когда просматриваем непредсказуемые ситуации.
Важно отметить, что ощутимые аффекты обычно включают в себя как выбранный сигнал ошибки, так и последующую корректировку корковой (а в более длительных временных рамках - подкорковой) точности. Но поскольку последний когнитивный компонент незавершенной работы по прогнозированию связывает аффективную, свободную энергию, поэтому рассматриваемые состояния сознания будут напоминать сознательное мышление, а не чувство.

Основная задача когнитивного (коркового) сознания состоит в том, чтобы задерживать двигательные реакции на аффективные «требования, предъявляемые к системе для работы». Эта задержка дает возможность думать. Таким образом, основной функцией коры головного мозга является стабилизация недекларативных исполнительных процессов - тем самым поднимая их на более высокий «катектический уровень» (то есть связанное состояние), что является сутью того, что мы называем работой памяти.

Сознание возникает вместо следа памяти.

Перцептивное/когнитивное сознание (активируемое вниманием) не меньше, чем аффект, является продуктом неопределенности. Недекларативные (подкорковые) следы памяти менее неопределенны - более точны, но и менее сложны - чем декларативные (корковые). Таким образом, относительная степень точности, которая обычно присуща кортикальным, подкорковым и вегетативным ошибкам прогноза, совпадает с относительной пластичностью (сопротивляемостью изменениям) связанных с ними убеждений.
Стоит добавить, что экстероцептивные сенсомоторные модальности «приправляются» сознанием точно так же, как интероцептивные, и по той же причине. Это облегчает разделение релевантных данных и таким образом, снижает вычислительную сложность, в то время как система просматривает неопределенность в контекстуально переменных условиях.

Вывод

Механизм сознания следует искать в расширенной форме гомеостаза, который описывает способ функционирования как глубоких ядер ствола мозга, которые обеспечивают NCC аффективного возбуждения, так и самого ощущения (которое, по-видимому, является основной формой сознания). Этот тип гомеостаза (формализованный здесь как минимизация свободной энергии) влечет за собой генерацию аффектов (формализованных как ошибки гомеостатического предсказания), которые должны иметь контекстуальный приоритет по отношению друг к другу и несистемным событиям (формализованным как прецизионное взвешивание), что приводит к модуляции восприятия и действия (формализованное как исправление ошибок) на основе ощущаемой неопределенности.
Этот модулирующий процесс возбуждения, в свою очередь, приводит к извлечению уроков из опыта посредством реконсолидации, которая дает огромное адаптивное преимущество перед более простыми типами гомеостаза, такими как те, которые обнаруживаются в автономных (непроизвольных) нервных системах, причем преимущество заключается в способности к сохраняющему жизнь намеренному поведению в непредсказуемых ситуациях.

/Источник/

P.S.

Click to view

The hidden spring: a journey to the source of consciousness | Mark Solms



Картинка кликабельна