Šį darbą kognityvinių mokslų doktorantas J. Karolis Degutis parašė 2021 m. mokslo populiarinimo konkursui. Jei turite panašių darbų, kuriuos norite publikuoti šiame puslapyje, rašykite [email protected]!

J. Karolis Degutis

Šiuo metu Jūs žiūrite į savo kompiuterio ar telefono ekraną. Raidės, žodžiai, sakiniai netrukdomai įsiskverbia į Jūsų sąmonę, tuo pačiu užimdami praeitos minties vietą. Šis naujos informacijos srautas atrodo trivialus, nes kiekviena budri gyvenimo akimirka pasireiškia naujomis subjektyviomis patirtimis. Sąmonė – tai visos mūsų emocijos, išgyvenimai, mintys, tai galbūt esmingiausias žmogaus egzistavimo elementas. Kiekvienas iš mūsų esame savo subjektyvaus pasaulio šeimininkai, ir kažkoks objektyvus vidinio pasaulio paaiškinimas būtų sunkiai įsivaizduojamas. Tačiau jau tūkstančius metų filosofai, o dabar kartu ir mokslininkai bando įminti šią fundamentalią gyvenimo mįslę ir suprasti, kur tos sąmonės ieškoti ir kaip ji pasireiškia.

Vienas garsiausių bandymų paaiškinti sąmonę kyla iš XVII amžiaus filosofo Renė Dekarto samprotavimų. Jis argumentavo, kad žmonės sudaryti iš dviejų skirtingų medžiagų (substancijų): mūsų kūnas, smegenys yra iš materialios substancijos, o mūsų protas – nematerialus ir neapčiuopiamas. Ši filosofinė pozicija yra žinoma kaip proto-kūno dualizmas. Ji konstatuoja, kad materialus pasaulis negali paaiškinti proto, taipogi sąmonės. Ta nemateriali substancija, kuri kartais įvardijama „siela“, iš esmės egzistuoja savame, fizikos dėsniams nepriklausančiame pasaulyje. Remiantis gyvenimiška patirtimi tokia atskirtis tarp sąmonės ir kūno atrodo gana natūrali. Juk „aš“ esu mano protas, ir „aš“ kasdien įsakau savo kūnui atlikti kažkokį veiksmą: pakelti ranką, pasisveikinti su kaimynu – arba mąstyti, džiaugtis. Jokio kito paaiškinimo ir negalėtų būti.

Dekarto pateiktas sąmonės paaiškinimas sulaukė nemažai pritarimo, tačiau tuo pačiu ir skeptiško požiūrio. Vieną garsiausių atsakų į Dekarto pamąstymus parašė tuometinė Bohemijos princesė Elžbieta. Ji norėjo sužinoti, kaip dvi skirtingos substancijos – nematerialus protas ir fizinis kūnas – gali daryti įtaką viena kitai? Koks mechanizmas galėtų egzistuoti? Suglumintas Dekartas iš pradžių nepateikė įtikinamo atsakymo. Vėlesniuose jo laiškuose Elžbietai filosofas argumentuoja, kad šios dvi substancijos kartu turi egzistuoti kažkurioje smegenų dalyje ir ten sąveikauti. Dekartas manė, kad ta ypatinga smegenų dalis – tai kankorėžinė liauka, maža išsikišusi neporinė smegenų dalis. Identifikavęs šią neurofiziologinę ypatybę – kankorėžinė liauka yra viena, o dauguma kitų smegenų dalių randasi abejuose pusrutuliuose – Dekartas nusprendė, kad būtent ten yra „sielos“ kanarėlės narvelis. Viena smegenų sritis – nes kaip gi „siela“ galėtų būti padalinta perpus. Tačiau Dekartas taip ir neatsakė į Elžbietos iškeltą klausimą: jis nurodė, kur nematerialus protas yra, bet nepaaiškino, kaip protas daro įtaką kūnui.

Nedaug šių dienų sąmonės srities mokslininkų ir filosofų tebetiki Dekarto dualizmu, būtent dėl Elžbietos neatsakyto įtakos klausimo. Šiandieninė populiariausia hipotezė apie sąmonę teigia, kad egzistuoja tik viena materiali substancija, o sąmonė – tai tiesiog skirtingų smegenų dalių komunikacija. Kadangi sąmonės tema aprėpia platų spektrą reiškinių, modernus neuromokslas padalina sąmonę į sąmonės turinį ir sąmonės būseną.

Sąmonės būsena apibūdinama žmogaus budrumu. Jei skaitant šį straipsnį Jūs tapote labiau mieguista(s), tai Jūsų sąmonės būsena šiek tiek pasikeitė. Būsenos paskirstytos į skirtingas kategorijas. Pavyzdžiui, komoje esantis žmogus netenka budrumo, tuo pačiu ir visos sąmonės. Kitoje būsenos skalės pusėje – įprastas kasdienis funkcionavimas, suteikiantis subjektyvią patirtį. Kaip kinta sąmonės būsena, priklauso nuo evoliuciškai senos smegenų sistemos – bendravimo tarp smegenų kamieno nervinių centrų ir gumburo. Sąmonės būsenas galima palyginti su nešiojamu kompiuteriu: kai kompiuterio baterija pilna – visos programos dirba įprastu būdu; kai baterijos lieka mažiau ir įsijungia baterijos taupymo režimas –programos taip sparčiai nebedirba; pagaliau, kai baterijos nebelieka – visos programos išsijungia. Kompiuterio baterija negali mums pasakyti, kurios iš kompiuterio programų šiuo metu veikia, o sąmonės būsena nepateikia informacijos apie tuometinį žmogaus sąmonės turinį – apie ką jis galvoja, ką mato, kaip jaučiasi.

Kaip skirtingas turinys pasireiškia sąmonėje tiriamas kitoje sąmonės neuromokslo srityje. Šios srities tikslas – suprasti nervinį pagrindą (smegenų sritis ir jų tarpusavio komunikaciją), kuris koreliuoja su specifiniu sąmonės turiniu. Kitaip sakant, turi aktyvuotis skirtingos neuronų – pagrindinių informacinių smegenų ląstelių – populiacijos, kai žmogus užuodžia rytinę kavą, kai pašoka iš išgąsčio bežiūrėdamas siaubo filmą, ar kai gėrisi vaizdais užlipęs į kalną.

Sąmonės turinio neuromokslas daugelį metų buvo matomas kaip sritis, į kurią mokslininkai atsigręždavo nebent karjeros pabaigoje. Mokslinė bendruomenė argumentuodavo, o kai kurie iki šiolei argumentuoja, kad sąmonė aprėpia tiek daug skirtingų žmogiškųjų mąstymo funkcijų, kad labai sunku ją atskirti nuo kitų seniai psichologijoje ir neuromoksle žinomų procesų, tokių kaip darbinė atmintis ar percepcija. Tuo pačiu metu skelbta daug kraštutinių moksliškai ne itin pagrįstų teorijų apie sąmonę ir kvantinę fiziką ar budizmo filosofijos įkvėptą sąmonės sąsają su visa visata. Panašiai kaip astrofizikai, kurie iki šių dienų vengia spekuliuoti arba tirti ateivių egzistavimo galimybę, taip ir neuromokslininkai nenorėjo tirti sąmonės.

2000-ųjų pradžioje, patobulėjus funkcinio magnetinio rezonanso tomografijos (fMRT) tyrimams, sąmonės turinys sugrįžo į mokslininkų radarus. Christophas Kochas pateikė vieną iš pirmųjų koncepcinių proveržių. Jis teigė, kad turime nustatyti „nervinius sąmonės koreliatus“ (NSK), specifines neuronines populiacijas, kurios aktyvuojasi kažkokiam specifiniam sąmonės turiniui. Pavyzdžiui, tie neuronai, kurie aktyvuosis tą akimirką, kai žmogus užuodžia rytinę kavą, yra rytinės kavos NSK. Tačiau tam, kad sąmonės turinys vėl netaptų viską aprėpiančiu, bet tuo pačiu nieko nepaaiškinančiu, mąstymo procesu, šiems koreliatams neturi priklausyti smegenų dalys ir neuronai, kurie aktyvuojasi prieš turiniui patampant sąmoningu arba po šio pradinio suvokimo. Tokios automatiškai po kavos užuodimo į galvą ateinančios mintys, kaip prisiminimas parduotuvės, kurioje kavos pupelės buvo pirktos, kavos kvapo NSK jau nebepriklauso.

Kocho įkvėpti, Stanislas Dehaene‘as su kolegomis atliko vieną pirmųjų tyrimų sąmonės turinio neuromoksle. Eksperimento dalyviai buvo skenuojami fMRT, ir tuo pačiu metu pro veidrodį matė tomografo gale esantį ekraną. Tame ekrane Dehaene‘as pateikė užrašytus žodžius, kurie dingdavo po 30-ies milisekundžių. Po kai kurių parodytų žodžių iškart atsirasdavo taip vadinama „kaukė“ – paveikslėlis su įvairiai pakreiptais mažais kvadratėliais. Kai kuriais atvejais parodoma kaukė neleisdavo žodžiui patekti į dalyvio sąmonę. Tada dalyvis sakydavo jokio žodžio nematęs. Tokia kaukė leido manipuliuoti, kada žodis patekdavo į sąmonę, o kada nepatekdavo, tuo pačiu žodžio prezentacijos trukmė nepakisdavo, o vizualinės sistemos stimuliacija išlikdavo tokia pati. Duomenų analizė buvo atlikta gana paprastai: Dehaene‘as paėmė visus į sąmonę patekusius žodžius ir pasižiūrėjo į skirtingų smegenų sričių aktyvumą, po to palygino gautus rezultatus su smegenų aktyvumu, kai žodžiai nepatekdavo į sąmonę. Jo ir tuo metu visos neuromokslo bendruomenės nuostabai, abiem atvejais aktyvavosi smegenų kalbos centrai, bet tik sąmonės atvejais stipriai aktyvuodavosi priekinė smegenų dalis, vadinama priekaktine žieve.

Remdamiesi tolimesniais tyrimais, Dehaene‘as su kolegomis pateikė šiuo metu vieną iš žinomiausių sąmonės turinio teorijų, kuri vadinama globalios neuroninės darbo erdvės modeliu (GNDEM). Ši teorija teigia, kad tiek sąmoningais, tiek nesąmoningais atvejais vyksta taip vadinama aktyvacija „iš apačios į viršų“ – sparti neuronų aktyvacija, prasidedanti nuo smegenų gale esančių jutiminių sričių (tų sričių, kurios pirmosios apdoroja ateinančią informacija iš jutimo organų) ir toliau keliaujanti iki pat priekaktinės žievės. Šią aktyvaciją Dehaene‘as pastebėjo minėtame eksperimente su žodžiais. Tačiau tik tais atvejais, kai informacija patenka į žmogaus sąmonę, priekaktinė žievė dar labiau suaktyvėja ir išsiunčia šią apdorotą informacija „iš viršaus į apačią“, iš naujo aktyvuodama jutimines sritis. Tos sritys išlieka aktyvuotos tol, kol ta specifinė informacija išlieka žmogaus sąmonėje. „Iš viršaus į apačią“ aktyvuotos sritys taip pat priklauso nuo informacijos tipo: pavyzdžiui, rytinis kavos puodelis aktyvuos uoslės centrus, o išgirsta naujausia „The Roop“ daina – klausos sritis. Šioje teorijoje nėra vienintelio sąmonės centro smegenyse, bet priekaktinė žievė yra esminė dalis.

Mokslas sparčiausiai progresuoja, kai geranoriška konkurencija tarp skirtingų nuomonių siekia paaiškinti tą patį reiškinį. Kita žinoma sąmonės teorija, kurios idėjos aprėpia ir sąmonės būseną ir turinį, vadinasi integruotos informacijos teorija (IIT), pateikta Giulio Tononi. Ši teorija suformuluoja matematinius principus, pagal kuriuos galima nustatyti, ar kažkokia komplikuota ir daug jungčių turinti sistema (nebūtinai tik smegenys) gali turėti savo subjektyvų pasaulį. Skirtingai nei GNDEM, pagal IIT formuluotes Tononi nustatė, kad labiausiai sąmonei atitinka smegenų gale esančios jutiminės sritys. Taigi, turime dvi tiesiogiai patikrinamas hipotezes: GNDEM sako, kad sąmonei esminė sritis – priekaktinė žievė, o IIT prognozuoja, kad tai smegenų galinės dalys. Neatsitiktinai šiomis dviem teorijomis susidomėjo Templetono fondas – mokslinės labdaros organizacija, kurios tikslas padėti atsakyti į giliausius mokslinius klausimus. Ši organizacija skyrė keleto milijonų eurų dotaciją Kochui, Tononi, Dehaene‘ui ir dar keliems mokslininkams, kad šie atliktų eksperimentus, siekdami pateikti vieną ar kitą teoriją paremiančius įrodymus. Šie tyrimai jau vyksta Vakarų Europos, Izraelio ir Šiaurės Amerikos universitetuose. Ir galbūt po kelių metų būsime dar arčiau sąmonės supratimo, o Jūsų tada lauks naujas straipsnis, aptariantis šių tyrimų rezultatus.

Video anglų kalba:

• Templetono fondo projektas: https://www.youtube.com/watch?v=3uFeccuHZLw
• Interviu su Giulio Tononi: https://www.youtube.com/watch?v=huxh9YCL5nM
• Stanislas Dehaene‘o paskaita: https://www.youtube.com/watch?v=BNk2x_x-vz8

Moksliniai šaltiniai:

• Dehaene, S., Naccache, L., Le Clec’H, G., Koechlin, E., Mueller, M., Dehaene-Lambertz, G., … & Le Bihan, D. (1998). Imaging unconscious semantic priming. Nature, 395(6702), 597-600.
• Dehaene, S., & Naccache, L. (2001). Towards a cognitive neuroscience of consciousness: basic evidence and a workspace framework. Cognition, 79(1-2), 1-37.
• Rees, G., Kreiman, G., & Koch, C. (2002). Neural correlates of consciousness in humans. Nature Reviews Neuroscience, 3(4), 261-270.
• Shapiro, L. (2013). Elisabeth, Princess of Bohemia.
• Tononi, G. (2015). Integrated information theory. Scholarpedia, 10(1), 4164.