Мозг и машина: в поисках сознания
«Нигде в науке не прилагается больше усилий и не царит меньшее согласие», — пишет в своей новой книге американский физик и популяризатор науки Митио Каку об исследованиях сознания.
Его работа «Будущее разума» (The Future of the Mind) — весёлое турне по лабораториям разных стран, где изучают мозг. Обозреватель журнала New Scientist предлагает читать её параллельно с серьёзным трудом «Сознание и мозг» (Consciousness and the Brain) когнитивного психолога Станисласа Дехена из отделения нейровизуализации когнитивных процессов Французского института здравоохранения и медицинских исследований.
Точка зрения Дехена проста: «Сознание — это обмен информацией в масштабе всего мозга». Собственно, в своей книге он пытается объяснить, почему так считает и что это значит. Дехен идёт по следам двух светил нейробиологии: Фрэнсиса Крика (имеется в виду его второе увлечение после ДНК) и Кристофа Коха, которые искали уникальные «нейронные корреляты сознания», то есть то, что происходит в определённых частях мозга только в том случае, когда вы что-то сознаёте.
Дехен занимается тем же самым. Вместе с коллегами он разработал ряд мудрёных экспериментов, в ходе которых добровольцы балансируют на грани сознательности. Читатель узнаёт, что самый эффективный метод — это давать стимул как можно меньше в промежутке между двумя другими «маскирующими» стимулами. Если стимул (слово или изображение) даётся определённое время, участник успевает его осознать, о чём сообщает экспериментатору. Если же стимул существует менее продолжительное время, доброволец воспринимает лишь неразборчивое нечто. И учёные пытаются найти в данных сканеров деятельности мозга и электроэнцефалографов разницу между осознанным и неосознанным восприятием.
Дехен утверждает, что изменения в мозге нарастают лавинообразно. Когда порог сознательности пройден, электрическая активность центров обработки визуальной информации внезапно усиливается и распространяется подобно цунами в теменные и предлобные участки коры, которых не достигают слабые волны бессознательной деятельности, и главной характеристикой процессов сознательных становится корреляция между далеко отстоящими друг от друга областями мозга.
В то же время ЭЭГ отмечает характерную волну электрической активности под названием P3. Происходящее выглядит так, будто различные части мозга быстро обмениваются далекоидущими посланиями и синхронизируют свои точки зрения.
Чтобы разобраться в сути внезапного крупномасштабного всплеска активности, Дехен берёт «глобальное рабочее пространство» — модель сознания, разработанную психологом Бернардом Барсом, и смело расширяет её, определяя сознание как процесс обмена информацией в масштабе всего мозга. Постоянно, объясняет учёный, бессознательно создаются миллионы мимолётных ментальных образов окружающего мира. Сознание выбирает один из них и доводит до сведения разветвлённой системы принятия решений верхнего уровня, «транслируя» его на весь мозг.
Изложенные автором эмпирические факты об активности мозга и соединениях между регионами прекрасно описываются метафорами Дехена. В предлобной коре, например, есть нейроны с очень длинными аксонами, которые соединяются с узловыми центрами мозга и которые также обладают огромной паутиной дендритов, идущих ко многим тысячам других клеток. По-видимому, эти нейроны специально создавались для того, чтобы быстро передавать информацию в остальную часть мозга. Наверное, именно поэтому данная область коры активируется первой, как только нечто входит в поле нашего сознания.
Известно также, что бóльшая часть нашей коры выполняет конкретные задачи: концептуализация, категоризация, реакция на лица, обработка чисел. В одном из исследований наблюдавшийся нейрон «стрелял» только в том случае, когда его обладатель видел фотографии Дженнифер Энистон!
Сознание, полагает Дехен, могло возникнуть как инструмент выбора наиболее релевантной информации из огромного её количества и удержания выбранных сведений в глобальном рабочем пространстве, пока её обрабатывают все части мозга. Сознание — способ рассмотреть какую-то одну вещь в данный момент времени с помощью «коллективного интеллекта». Одновременно к какому-то одному образу реальности получают доступ центры, отвечающие за память, ментальные ассоциации и описание протекающих процессов на естественном языке. На это уходит время, поэтому сознание примерно на треть секунды отстаёт от реальности.
Устраивает ли вас, дорогой читатель, такое описание? Сознание — обмен информацией между системами, отвечающими за чувственное восприятие, его интерпретацию, память и язык? Метафора более чем притягательная, но, подозреваем, многие не согласятся. С точки зрения строгого философа представление о красном невозможно создать, совместив «выстрелы» нейронов, отвечающих за распознавание красного, ассоциации красного с содержимым памяти и обозначение красного определённым словом. Каким образом чисто физическая активность нейронов приводит к «ощущению» красного — один из проклятых вопросов философии. Тут нужны какие-то другие ответы, которые явно выходят за сферу компетенции нейробиологии.
И здесь уместно вспомнить о Каку, которому тоже есть что сказать по этому поводу. Его интересуют машины, способные читать мысли. Важнейшей вехой на этом пути стала работа Мигеля Николелиса из Университета Дьюка (США), который вместе с коллегами создал экзоскелет, управляемый силой мысли. Мораль проста: даже если мы никогда не сможем понять, что такое сознание, вполне возможно создание интерфейсов для прямого обмена мыслями, эмоциями, идеями между несколькими мозгами в реальном времени — своего рода «Интернета мозгов».
Точно так же, по мнению Каку, однажды мы, не обладая знанием о природе сознания, но оперируя всего лишь нейробиологическими данными, создадим искусственный интеллект, способный обработать информацию о красном цвете, построить ряд ассоциаций и породить художественный образ. Может быть, когда-нибудь такие роботы решат, что они тоньше людей «чувствуют» нюансы, а у людей-то и сознания толком нет…
compulenta.computerra.ru
Канадский ученый научился разговаривать с животными
Ученому из Гуэлфского университета в Канаде Айену Дункану удалось научиться говорить с животными благодаря разработанной специальной системе, пишет британское издание The Daily Mail.
Сначала ученый разрабатывал методику, которая позволила бы улучшить жизнь животных и птиц на фермах, но в результате была создана новая теория содержания животных. Ученый считает, что животные гораздо умнее, чем принято считать и живут своей интересной, богатой жизнью.
Дункан разработал метод общения с животными, который позволит их хозяевам узнавать о настроении питомцев и их отношению к условиям содержания. Метод этот основан на системе тестов, в которых животные должны выбирать между двумя вариантами. Наблюдая за тем, какой выбор делают животные, можно понять, чего именно кошка или собака от нас хочет.
Подробнее об удивительном способе общения с четвероногими станет известно на предстоящей конференции доктора в Вашингтоне.
scientificrussia.ru
Ученые нашли в толще снега новые озоноразрушающие вещества
«Большинство стран согласилось прекратить производство фреонов на базе хлора и фтора в 1989 году, а в 2010 году они были полностью запрещены. В этих договорах и законах существуют лазейки для использования фреонов. Открытие четырех новых веществ крайне тревожит нас, так как мы не знаем их источника, и они продолжают разрушать озоновый слой. Скорее всего, их выбрасывают предприятия, производящие электронику или пестициды», — заявил Йоханнес Лаубе из университета Восточной Англии в Норвике (Великобритания).
Лаубе и его коллеги изучали химический состав залежей снега, формировавшихся в Гренландии на протяжении последних 50 лет. В толще этого снега вместе с водой сохранились и «следы» промышленности. Проанализировав состав каждого слоя снега, ученые сравнили полученные данные с той информацией, которая собиралась атмосферными станциями на территории Тасмании. Это помогло им выделить те вещества, которые присутствовали в атмосфере Земли в это время, и получить озоноразрушающие фреоны из снега.
Помимо «обычных» фреонов, чье производство было запрещено Монреальским протоколом, авторам статьи удалось найти четыре ранее неизвестных формы хлорфторуглеродов, соединения этана с различным числом атомов фтора и хлора. Эти вещества появились в атмосфере Земли в 60-х годах прошлого века и продолжают попадать туда и сегодня. По оценкам ученых, масса этих фреонов остается относительно низкой — каждый год выбрасывается около 3 тысяч тонн этих веществ.
Это в сотни раз меньше типичных выбросов озоноразрушающих газов в XX веке, но тем не менее эти газы все же оказывают заметное влияние на здоровье озонового щита Земли, заключают авторы статьи.
scientificrussia.ru