Marek Binder: Trzydzieści lat zdumiewającej hipotezy

Czy istnieje postęp w nauce o świadomości?

Tekst ukazał się w „Filozofuj!” 2021 nr 1 (37), s. 12–14. W pełnej wersji graficznej jest dostępny w pliku PDF.

Noblista na odsiecz świadomości

Opublikowanie w 1994 roku książki pod tytułem Zdumiewająca hipoteza przez Francisa Cricka było jednym ze zwiastunów zmiany klimatu naukowego dla badań nad świadomością. Zdumiewająca hipoteza dotyczyła właśnie świadomości i brzmiała: „Ty – twoje radości i twoje smutki, twoje wspomnienia i plany, twoje poczucie tożsamości i wolnej woli – to nic więcej niż działanie wielkiego zbioru komórek nerwowych i powiązanych z nimi cząsteczek”.

Od lat 20. ubiegłego wieku, a więc od czasu triumfu behawioryzmu w psychologii, świadomość, która była centralnym przedmiotem zainteresowania psychologii naukowej u jej początków, na długie dziesięciolecia została zepchnięta na margines.

„Odsiecz” przyszła ze strony uznanego noblisty, odkrywcy struktury kwasu dezoksyrybonukleinowego. Francis Crick ostatni etap swojej kariery naukowej postanowił przeznaczyć na „naukowe poszukiwanie duszy” (jak brzmiał podtytuł wspomnianej książki). To m.in. dzięki jego niepodważalnemu autorytetowi w świecie nauki nastąpił powolny powrót świadomości do naukowego mainstreamu.

Jednym z kluczowych pojęć, które do obiegu badań nad świadomością wprowadził Francis Crick, a które umożliwiło ponowny rozwój tej dziedziny, było pojęcie „neuronalnego korelatu świadomości”. Co ono oznacza? Świadomość wydaje się pojęciem, które jest dobrze znane, przecież każdy z nas doświadcza świadomości po przebudzeniu, wydaje się, że mamy do niej bezpośredni dostęp, doświadczając zapachów, kolorów czy dźwięków. I właśnie ta „bliskość” świadomości jest problemem, który poniekąd przyczynił się do zahamowania prób naukowego jej zbadania. Wspomniana cecha „bliskości” w języku filozofii nazywa się subiektywnością. Filozofowie umysłu w latach 70. i 80. wskazywali na trudności tkwiące w próbie naukowego wyjaśnienia świadomości, a subiektywność stanowiła największą przeszkodę. Ten problem został nawet nazwany później przez filozofa Davida Chalmersa „trudnym problemem świadomości”.

Czasami problem lepiej obejść, niż rozwiązać

Nowatorski pomysł polegał na zaproponowaniu tymczasowego „obejścia” problemu subiektywności. Crick wraz ze swoim wieloletnim współpracownikiem Christofem Kochem zaproponował, aby nie badać naukowo świadomości jako takiej, ale jej neuronalny korelat – a więc wszelkie mierzalne zjawiska neuronalne czy powiązane z nimi zachowania, które korelują, czyli współwystępują, z przeżyciami świadomymi. A zatem celem naukowego badania świadomości nie jest wyjaśnienie subiektywności, ale precyzyjne zidentyfikowanie tych procesów i zdarzeń neuronalnych, które w sposób systematyczny współwystępują z przeżyciami świadomymi. Wspomniany wcześniej David Chalmers określił go jako „łatwy” problem świadomości – łatwy, podkreślmy, wyłącznie dla filozofa!

Taka propozycja sposobu myślenia o naukowym badaniu świadomości spotkała się z żywym oddźwiękiem wśród naukowców i począwszy od lat 90. można mówić o prawdziwym rozkwicie eksperymentalnych badań nad neuronalnymi korelatami świadomości, prowadzonych na zwierzętach, osobach zdrowych czy pacjentach z uszkodzeniami mózgowia. Jednocześnie w latach 90. ubiegłego wieku towarzyszył temu intensywny rozwój technik „neuroobrazowania” – czyli podglądania na żywo, w sposób nieinwazyjny, aktywności ośrodkowego układu nerwowego.

Jedną z najszerzej stosowanych metod eksperymentalnych do badania neuronalnego korelatu świadomości jest tak zwana metoda kontrastowa. Polega ona na tym, że rejestrujemy aktywność mózgu, na przykład za pomocą EEG i/lub fMRI (funkcjonalnego rezonansu magnetycznego), a jednocześnie pokazujemy osobie badanej bodziec – dajmy na to, wzrokowy – kontrolując jego dostęp do świadomości. W jednym przypadku osoba widzi ów bodziec wyraźnie, a w innym wskutek naszych zabiegów, na przykład maskowania wstecznego, ten sam bodziec przestaje być widzialny. Następnie porównujemy ze sobą aktywność mózgu w obu sytuacjach, a różnica w tej aktywności reprezentuje tę aktywność mózgu, która była specyficznie skorelowana z hipotetycznym mechanizmem wytworzenia się treści świadomej, czyli neuronalny korelat świadomości. Wzrokowe maskowanie wsteczne – a więc metoda polegająca na umieszczeniu za bodźcem głównym tak zwanej maski, która „zatrzymuje” jego przetwarzanie przez mózg – to tylko jedna z metod.

Od publikacji Cricka i Kocha minęło już prawie trzydzieści lat. W jakim punkcie rozwoju badań nad świadomością aktualnie się znajdujemy, w 2020 roku? Czy wiemy już wystarczająco dużo, aby przejść na poziom wyższy i zająć się rozstrzygnięciem problemu subiektywności świadomości, czyli „trudnym problemem świadomości”? Raczej nie, ale w ostatnich latach pojawiły się propozycje teoretyczne, które próbują wyjść poza zwykłe gromadzenie obserwacji opartych na metodzie kontrastowej i zdefiniować podłoże świadomości w kategoriach procesów fizycznych.

W stronę naukowej teorii świadomości

Do najbardziej znanych propozycji należą: teoria globalnej neuronalnej przestrzeni roboczej oraz teoria zintegrowanej informacji. Autorem teorii globalnej neuronalnej przestrzeni roboczej jest Francuz Stanislas Dehaene z Collège de France. Podstawowym twierdzeniem tej teorii jest uznanie radykalnie odmiennego sposobu przetwarzania informacji przez mózg w sytuacji, gdy bodźce są uświadamiane, oraz w sytuacji, gdy nie są uświadamiane. W tym drugim przypadku ich obróbką zajmują się wyspecjalizowane „moduły” w korze mózgowej. Kluczem zaś do zrozumienia przetwarzania świadomego jest termin „rozgłaszanie”: przetwarzanie tych bodźców, które zostały uświadomione, polega na ich publicznej dostępności w mózgu. Nie są one dostępne dla jednego wybranego modułu, ale dla całego zbioru modułów o zróżnicowanych funkcjach. Przykładowo bodziec wzrokowy – słowo – w sytuacji, gdy nie jest uświadamiany, jest analizowany przez obszary wzrokowe zajmujące się analizą graficznej formy słowa w lewych okolicach potyliczno-skroniowych. Natomiast w sytuacji, gdy ulega uświadomieniu, ta reprezentacja mózgowa słowa ulega „rozgłoszeniu” i jest dostępna modułom zajmującym się na przykład pamięcią krótkotrwałą, długotrwałą, emocjami itd. „Przestrzenią”, w której to rozgłaszanie następuje, jest tak zwana globalna neuronalna przestrzeń robocza. Wg Dehaene’a obejmuje ona boczne obszary przedczołowe oraz tylne okolice ciemieniowe (jest to tak zwana sieć czołowo-ciemieniowa). Teoria ta ma jedno istotne założenie, które aktualnie jest przedmiotem wielu kontrowersji – uświadomienie bodźca przebiega na zasadzie „wszystko-albo-nic”: albo bodziec jest uświadamiany w całości, albo znajduje się zupełnie poza świadomością.

Teoria zintegrowanej informacji Giulio Tononiego z Uniwersytetu Wisconsin wychodzi zaś od dość szczególnego sposobu ujmowania naukowego problemu świadomości: od próby uchwycenia najważniejszych, najbardziej ogólnych fenomenologicznych właściwości świadomego doświadczenia, a następnie próby zdefiniowania właściwości czy mechanizmów o charakterze fizycznym, które byłyby w stanie realizować te cechy.

W pierwszej wersji teorii wymieniono dwie takie właściwości – informacyjność i integrację. W nowszych wersjach tych właściwości przybywa. Jednakże te dwie pozwalają zrozumieć pomysł Tononiego na fizyczne podłoże świadomości. Pierwsza z tych cech odnosi się do praktycznie nieskończonej liczby możliwych przeżyć świadomych, których możemy doświadczać, natomiast druga do faktu, że owe przeżycia świadome są doświadczane w sposób całościowy, zintegrowany (np. cechą charakterystyczną przeżyć świadomych jest integracja międzymodalna). Zdaniem Tononiego na poziomie fizycznym te dwie fundamentalne cechy świadomości mogłyby być realizowane przez systemy, które są zdolne do wygenerowania dużej liczby możliwych konfiguracji (mózg jest tutaj idealnym kandydatem z liczbą neuronów sięgającą 86 miliardów i liczbą połączeń dorównującą liczbie gwiazd we wszechświecie). Jednocześnie taki system musi być zdolny do efektywnego integrowania tych informacji przez efektywnie działającą strukturę połączeń. Zdaniem Tononiego w ludzkim mózgu takie właściwości posiada sieć nerwowa obejmująca korę mózgową oraz wzgórze, ale już struktura taka jak móżdżek, choć posiada prawie pięć razy więcej neuronów niż półkule mózgu, nie posiada takiej struktury i dlatego nie mogą tam powstawać przeżycia świadome.

Ważnym aspektem teorii Tononiego jest to, że przeciwstawia się ona „szowinizmowi neuronowemu”. Jego zdaniem każdy system fizyczny zdolny do efektywnego integrowania informacji może być opisywany jako generujący przeżycia świadome: od kamieni przez muchy aż po superkomputery. Konsekwencją jest panpsychizm, czyli założenie, że świadomość jest stopniowalna i jest czymś, co w naturze może występować powszechnie. Rzecz jasna jest to teza bardzo kontrowersyjna. Wspomniany wcześniej Christof Koch, który jest wielkim zwolennikiem teorii Tononiego, uważa, że powinniśmy zaakceptować taki pogląd, jako jeszcze jedno twierdzenie naukowe, które jest prawdziwe, a jednocześnie wydaje się sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem – podobnie jak na przykład twierdzenia teorii względności o tym, że masa jest energią czy że przestrzeń i czas są połączone ze sobą.

Świadomość w przededniu osobliwości

Podsumowując, można powiedzieć, że trzydzieści lat intensywnego rozwoju nauki o świadomości przyniosło wyniki i teorie, które w taki czy inny sposób pozwoliły nam zrozumieć lepiej to, w jaki sposób ludzki mózg może wytwarzać świadomość. Rozwiązanie trudnego problemu świadomości jeszcze nie nastąpiło, ale przed nami rysuje się nowe wyzwanie, które najprawdopodobniej będzie wymagało podania jednoznacznego kryterium odróżniania systemów świadomych od nieświadomych. To wyzwanie to rozwój technik sztucznej inteligencji i fenomen „osobliwości” – ale to już jednak temat na zupełnie inny artykuł.

Marek Binder – profesor w Instytucie Psychologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. W swojej pracy naukowej zajmuje się wykorzystaniem technik rejestracji aktywności mózgu takich jak EEG czy fMRI do oceny poziomu świadomości pacjentów z ciężkimi uszkodzeniami mózgu. W czasie wolnym eksploruje krajobrazy z wysokości siodełka roweru.