Думки матеріальні. Американські вчені наблизилися до розгадки таємниці людської свідомості - фото

Думки матеріальні. Американські вчені наблизилися до розгадки таємниці людської свідомості

27 листопада 2019, 20:00

Вчені з США визначили, що мозок людини може розвиватися раніше, ніж передбачалося до цього.

Коротко:

що бачить плід в утробі матері

коли у дитини формується свідомість

яка частина мозку відповідає за свідомість

Які найраніші спогади з дитинства у вас залишилися? Початкова школа? Дитячий садок? Розмиті образи іграшок і далеких родичів? А як щодо спогадів з утроби матері, чи можливо таке?

Відео дня

Незважаючи на те, що людину прийнято вважати геніальною істотою на планеті, досі ми лише вивчаємо, коли саме людина стає людиною, як у плода формується сприйняття зовнішнього світу і на якому етапі з’являється свідомість (якщо ми взагалі коли-небудь дізнаємося, що це таке).

Нещодавно вчені з США визначили, що органи зору у плода починають сприймати світ трохи раніше, ніж передбачалося. Як не дивно, від цього залежать контроль настрою і емоцій дитини, не кажучи вже про її розуміння часу доби, зміни дня і ночі.

Подібні дослідження надзвичайно важливі для сучасної науки: перш ніж створити складне програмне і апаратне забезпечення, засновані на принципах роботи нейронів у людському мозку, а також прийти до розробки повноцінного штучного інтелекту нам спершу потрібно самим зрозуміти, як ці нейрони працюють, і чим по суті є наша свідомість.

pregopillow.org

Фото: pregopillow.org

Що дізналися американські нейробіологи?


Днями група вчених з Каліфорнійського університету в Берклі опублікувала дослідження про кодування світла в сітківці, що розвивається. Виявилося, що плід може сприймати світло до другого триместру свого розвитку, задовго до того, як він може повністю бачити зображення.

Нейробіологи виявили, що світлочутливі клітини в розвиваній сітківці можуть спілкуватися одна з одною. Це дозволяє мозку сприймати більше світла і безпосередньо впливає на його розвиток.

Тільки 3% гангліозних клітин сітківки, які відправляють сигнали в мозок через зорові нерви, є чутливими до світла. Але вчені визначили, що існує близько шести різних цих клітин, які відповідають за передачу сигналу в різні області мозку і контролюють найважливіші його функції.

Наприклад, деякі з них «спілкуються» з супрахіазматичним ядром у передній ділянці гіпоталамуса і відповідають за налаштування нашого внутрішнього годинника на сприйняття дня і ночі. Інші ділянки передають сигнал про яскраве світло в мозок, після чого наші зіниці стискаються. А деякі з цих клітин можуть впливати навіть на настрій і емоції.

Попередні дослідження мозку мишей і мавп підтвердили, що гангліозні клітини у тварин також комунікуютю одна з одною за допомогою щілинних контактів, електричних імпульсів, які переносять інформацію між клітинами. Тепер вчені намагаються з’ясувати, як саме ці клітини можуть впливати на діяльність мозку, циркадні ритми і навіть проблеми з мозковою активністю, викликані надлишком одержуваного світла.

777blog.hu
Фото: 777blog.hu

«Ми думали, що мишачий і людський плід були сліпі на даному етапі розвитку. Передбачалося, що гангліозні клітини були оці, що розвивається, що вони пов’язані з мозком, але не пов’язані з більшою частиною решти сітківки. Тепер ми з’ясували, що вони пов’язані один з одним, що виявилося дивним», каже автор дослідження, професор молекулярної і клітинної біології Марла Феллер.

Феллер досліджує розвиток сітківки приблизно 20 років, але найважливіші її складові фоточутливі гангліозні клітини (іpRGCs) виявили тільки 10 років тому.

Знайдені в новому дослідженні шість типів ipRGCs дали можливість вченим говорити про те, як формується мозкова нейронна мережа у плодів ссавців, як сприйняття світла сітківкою впливає на розвиток мозку і як світло взагалі пов’язане зі станом організму.

«Відштовхування світла, яке у плодів розвивається дуже рано, залежить від його інтенсивності. Ми не знаємо, який із цих підтипів ipRGCs у сітківці новонароджених дійсно впливає на поведінку, тому буде дуже цікаво подивитися, яку роль відіграють такі клітини», каже співавтор дослідження Франклін Кав-Холм.

За словами нейробіологів, інтенсивність одержуваного світла також впливає на розвиток кровоносних судин у сітківці. Це доводить, що світлочутливі гангліозні клітини кодують набагато більше інформації, ніж раніше вважали вчені.

turingchurch.net

Фото: turingchurch.net

Як зір пов’язаний зі свідомістю?


Незважаючи на ранній розвиток складної мозкової активності плода, сприйняття світла сітківкою тощо, свідомість у дітей з’являється набагато пізніше. Саме тому у переважної більшості людей не існує спогадів з самого раннього дитинства.

Як пише професор когнітивної і поведінкової біології в Каліфорнійському технологічному інституті Крістоф Кох, навіть немовлята не можуть визначати свій стан, емоції і мотивацію. Так, одразу після народження діти можуть дивитися на вас «розумним» поглядом, робити гримаси, бурмотіти і плакати, але поки точно невідомо, коли саме і внаслідок чого у дітей з’являється свідомість.

Крім того, Кох упевнений, що у немовлят гострота зору перебуває на початковому рівні, і вони спочатку можуть бачити тільки плями. Пізніше, зорові і звукові стимули визначаються навколишнім середовищем, і діти починають копіювати те, що бачать і чують навколо.

«Але коли починається чарівна подорож свідомості? Свідомість потребує складної мережі сильно взаємозалежних компонентів, нервових клітин. Його фізичний субстрат, таламо-корковий комплекс, який забезпечує свідомість його дуже складним змістом, починає діяти між 24-м і 28-м тижнями вагітності. Приблизно через два місяці синхронність електроенцефалографічного (ЕЕГ) ритму в обох півкулях кори вказує на початок глобальної інтеграції нейронів», пояснює Крістоф Кох.

Іншими словами, нейрони починають передавати інформацію між собою по всіх областях мозку тільки після народження дитини. І хоч основний ланцюг мозкових елементів, необхідних для формування свідомості, готовий вже до третього триместру вагітності, в утробі матері дитина перебуває в стані сну: організм підтримується за рахунок плаценти, яка качає кров, поживні речовини і гормони в тіло і мозок, які розвиваються.

Вчені поки не знають, чи може у плода виникати будь-яка подоба снів на пізніх етапах розвитку. Проте, експерименти з пацюками і ягнятами показали, що в третьому триместрі розвитку плід перебуває в одному з двох станів сну активному або спокійному. Під час спокійного сну у нього відсутні дихання, рух очей і будь-яка м’язова активність, а під час активного, навпаки, плід може дихати, ковтати, рухати очима і навіть облизуватися.

Чи є плід повноцінною людиною надзвичайно важливе питання з морально-етичної точки зору. Влада різних країн, залежно від рівня секуляризації суспільства або його наближеності до церкви і релігії, можуть забороняти/дозволяти аборти на законодавчому рівні, що безпосередньо впливає на свободу людини.

iStock

Фото: iStock

Коли у дитини з’являється свідомість?


Згідно з дослідженням, яке провели у Франції кілька років тому, перші ознаки свідомості та пам’яті у дитини з’являються у віці п’яти місяців. Нейробіологи проаналізували мозкову активність приблизно 240 немовлят за допомогою спеціальних пристроїв.

Дітям на частку секунди показували певне зображення обличчя на екрані. У немовлят віком приблизно один рік мозкова активність була приблизно схожа на показники дорослих, але відбувалася втричі повільніше. Відкриттям стало те, що навіть п’ятимісячні діти мали ознаки слабкої мозкової активності, які дозволяють говорити про їхню свідомість.

Автори експерименту впевнені, що свідомість людини як така прямо пов’язана з так званою тимчасовою робочою пам’яттю. Керівник дослідження когнітивний нейробіолог Сід Куідер з Національного центру наукових досліджень Франції припустив, що мозкова активність немовлят не зовсім схожа на аналогічну активність у дорослих, і хоч діти і вчаться швидко на початку свого розвитку, «вони абсолютно не усвідомлюють те, що вивчають».

Торік своє дослідження про появу свідомості у дітей опублікував професор експериментальної когнітивної психології Станіслас Дехен з паризького Колеж де Франс. За його словами, свідомість виникає, коли різні частини мозку взаємодіють і спілкуються одна з одною на високому рівні.

На відміну від філософського підходу до розуміння свідомості, Дехен за допомогою технологій нейровізуалізації намагається з’ясувати, як працює мозок людини, коли ми перебуваємо у свідомості. Нейробіолог використовував спеціальний пристрій, який представляє комбінацію магнітно-резонансного томографа (МРТ) та згаданого електроенцефалограф, щоб засікти мозкову активність під час події або процесу.

У ще одному експерименті із зображеннями, Станіслас Дехен демонстрував респондентам різні картинки протягом частки секунди. Коли картинку показували дуже швидко протягом 300 мілісекунд мозок встигав лише обробити інформацію, але не дозволяв дорослій людині свідомо бачити зображення. Якщо ж час показу збільшували до 700 мілісекунд активізувалися інші ділянки мозку, і респонденти повідомляли про свідоме сприйняття зображення.

Такий же експеримент провернули з дітьми віком від п’яти до 12 місяців, і отримали схожі результати: під час тривалішої демонстрації зображень у дітей працювали ті ж ділянки мозку, які дозволяли дорослим свідомо сприймати картинку. Але, звичайно, діти не могли сказати чи пояснити, що саме вони побачили.

«Все, що у нас було, це мозкові хвилі, що показують еволюцію мозкової активності як функцію від тривалості стимулу, яка в цьому випадку була зображенням обличчя. Обличчя дуже привабливе для немовлят, тому ми знали, що вони будуть залучені до цього», — говорив професор Дехен.

Дослідження показало, що більш чітко мозкова активність, яку пов’язують з свідомістю, виявлялася у однорічних дітей, але деякі схожі ознаки існують вже у п’ятимісячних немовлят.

ThinkStock

Фото: ThinkStock

Що таке свідомість?


Дискусії про природу свідомості точаться ще з античних часів, і, як і в випадку із забороною/дозволом абортів, дуже часто вони пов’язані з нібито божественним началом людини. Але у вчених щодо цього є свої припущення. Хоча й вони поки суто теоретичні.

Одними з найпоширеніших є нейробіологічні теорії свідомості, які передбачають що в нашому мозку існує певний матеріальний субстрат, який відповідає за свідомість. Саме цей субстрат дозволяє дорослим людям і дітям ідентифікувати і усвідомлювати зображення за частки секунди, як в описаному вище експерименті.

Різні з цих теорій свідчать, що мозок людини повністю складається з нейронних корелятів, які забезпечують цілісність нашої свідомості, про функціональні системи нейронів, які працюють синхронно і забезпечують контроль за всіма функціями організму, і навіть про нейродарвінізм, який передбачає, що нейрони в нашому мозку постійно перебудовуються й адаптуються до будь-яких зовнішніх змін, прямо як окрема цілісна система.

Як можна було помітити, всі подібні теорії засновані на діяльності нейронів. Але, річ у тому, що в мозку дорослої людини існує близько 10 трильйонів нейронних з'єднань. Вчені й так досягли успіху в поясненні того, як цей вкрай складний механізм діє і відповідає за різні функції нашого організму, але свідомість залишається незбагненною, оскільки поки неможливо визначити, яка конкретна група нейронів або їх загальний зв’язок відповідають за нього.

Доцент кафедри філософії в Даремському університеті в Англії Філіп Гофф впевнений, що наука на цьому етапі не може пояснити, що таке свідомість. «Ми можемо визначити, наприклад, що невидиме почуття голоду корелює з видимою активністю в гіпоталамусі мозку. Але накопичення таких кореляцій не складає теорію свідомості. В кінцевому підсумку ми хочемо пояснити, чому свідомий досвід пов’язаний із діяльністю мозку. Чому така активність в гіпоталамусі супроводжується почуттям голоду? Насправді, ми не повинні дивуватися тому, що наукові методи не працюють у визначенні свідомості», пише Гофф.

Як і у випадку з квантовою механікою, дослідження свідомості впираються в природу матерії. Ймовірною «теорією всього» в питанні сутності свідомості може бути філософія панпсихізму, ідея про те, що весь фізичний світ загалом і кожна його частинка мають свідомість. У своєму вивченні панпсихізму Філіп Гофф дійшов висновку, що свідомості можуть мати різну складність, яка залежить від складності самого організму. Наприклад, людина має складну структуру мозку, і тому її свідомість також набагато складніша, ніж свідомість будь-якої іншої тварини.

Очевидно, не можна перевірити, чи має кожна частинка, зокрема електрон, свідомість, чи є думки в нашій голові продуктом будь-якої матерії і навпаки. Але, ідея про те, що вся існуюча матерія, включно з нами, це і є свідомість ще одна рівноправна теорія про її природу, не менше аргументована, ніж існування нейронних корелятів або нейродарвінізму.

hansonrobotics.com

Фото: hansonrobotics.com

Чому важливо досліджувати свідомість?


Одним з піонерів вивчення свідомості був англійський медик і фізіолог Бенджамін Карпентер, який майже 200 років тому припустив, що за свідомість у головному мозку людини відповідає сенсорний ганглій — сплетіння нервових клітин. Карпентер називав цей нейронний вузол «основою свідомості».

Сучасники Карпентера назвали сенсорний ганглій таламусом і припустили, що ця внутрішня частина головного мозку відповідає за управління свідомістю, сном, неспанням, концентрацією уваги та багато інших процесів. Проте, наука досі не може відповісти на питання, звідки формується свідомість.

Кілька місяців тому це намагалася з’ясувати група нейробіологів з різних університетів Європи та США. Вчені досліджували «неврологічний відбиток свідомості» і проаналізували нейронну активність у головному мозку 159 людей за допомогою МРТ.

Вчені аналізували дані про мозкову активність здорових людей під час виконання деяких розумових завдань і в спокійному стані. Результати порівняли з даними про активність ушкодженого головного мозку людей, які перебували в комі, вегетативному стані або стані мінімальної свідомості.

Очікувано, у здорових людей функціонувала складна система взаємодії і координації між різними частинами мозку. У респондентів, мозок яких був ушкоджений і існував без свідомості працювали тільки окремі його частини з меншим рівнем взаємодії між ними.

Нейробіологи дійшли висновку, що за свідомість відповідає не окрема частина в головному мозку, а взаємодія всіх його ділянок і кори. Якщо ж якась із частин мозку навпаки функціонує ізольовано свідомість, найімовірніше, не з’явиться або буде на дуже низькому рівні.

Крім можливих проривів у нейробіології, на кшталт відновлення пошкоджених ділянок головного мозку, вивчення свідомості людини є найважливішою частиною в розробці просунутого апаратного і програмного забезпечення.

Сьогодні передові цифрові системи називають штучним інтелектом (ШІ), хоча насправді наявним комп’ютерним програмам ще дуже далеко до отримання власного інтелекту. На цьому етапі ми навчилися лише копіювати деякі функції нейронів людського мозку та їх структури, щоб швидше обробляти інформацію в так званих штучних нейромережах.

Повноцінний або «сильний» ШІ з’явиться тоді, коли комп’ютер зможе не тільки обробляти інформацію, а й розуміти її сенс. Наприклад, якщо цифровий помічник Apple Siri спілкуватиметься з користувачами не тільки за своїми алгоритмами і набором заданих команд, а вести розмову на загальні теми і хоча б мати власні міркування фактично, він знайде свідомість і стане сильним ШІ.

Найбільш інтелектуальні сучасні системи можуть розуміти сенс інформації і вводити її в контекст, але і це вони роблять на підставі заздалегідь прописаних алгоритмів і масиву оброблених даних. Від появи комп’ютера, який міг би розуміти інформацію так, як її розуміє людина, нас відділяють десятки, а, можливо, й сотні років.

Швидше наділити комп’ютер свідомістю, схожою на людську, нам допоможе тільки дослідження цієї свідомості, адже дотепер ми не знаємо, як вона формується, і що собою становить.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Діліться матеріалом




Радіо НВ
X