Carte / Neuroștiințe

Conștiința dintr-o nouă perspectivă

de Scena 9

Publicat pe 7 mai 2021

De-a lungul timpului, conștiința a fost pentru cercetători ca un diamant prețios greu de găsit. Filosofi și oameni de știință s-au certat asupra definițiilor care mai de care mai imperfecte. Ce nu s-a spus încă despre conștiință? Care sunt miturile cu care încercăm să ne explicăm „fantoma din mașinărie”? Aflăm de la autorul Michael Graziano.

Graziano e profesor de psihologie și neuroștiințe la Universitatea Princeton din Statele Unite, unde și-a terminat doctoratul în 1996. A publicat numeroase cercetări despre cum funcționează creierul uman, dar și romane și literatură pentru copii. În cartea tradusă în limba română de Vlad Vedeanu și publicată la editura Humanitas, autorul se dezbracă de haina de cercetător și explică pe înțelesul tuturor ce știm până acum despre conștiință. 

Mai jos, vă invităm să citiți un fragment din capitolul „Crabi și caracatițe”. Ca orice cercetător care se respectă, Michael Graziano studiază mai întâi universul celorlalte specii ca să înțeleagă mai bine specia noastră.

Conștiința dintr-o nouă perspectivă. O teorie științifică a experienței subiective

de Michael Graziano
Editura Humanitas
2021

Celulele bacteriene au apărut pentru prima oară pe Pământ în urmă cu aproximativ patru miliarde de ani. În cea mai mare parte a istoriei planetei, viața a rămas la stadiul unicelular și nu a existat nimic asemănător unui sistem nervos până în urmă cu vreo 600 sau 700 de milioane de ani (m.a.). În teoria schemei atenției, conștiința depinde de un sistem nervos care să proceseze informația într-un anumit mod. Cheia teoriei, și presupun că a oricărei inteligențe avansate, este atenția – capacitatea creierului ca într-un anumit moment să-și concentreze resursele limitate asupra unui anumit fragment din lume pentru a-l procesa în profunzime. În acest capitol și în cele următoare voi examina modul în care se poate ca atenția să fi evoluat de la primele animale la oameni și modul în care se poate ca proprietatea pe care o numim conștiință să fi apărut odată cu această tranziție.

Voi începe povestea cu bureții-de-mare, spongierii fiind potriviți pentru a exemplifica evoluția sistemului nervos. Aceștia sunt cele mai primitive dintre animalele pluricelulare, fără caracteristici morfologice distincte, fără membre, fără mușchi și fără să aibă nevoie de nervi. Stau pe fundul oceanului și filtrează ca o sită substanțele nutritive. Și totuși o parte dintre genele noastre sunt aceleași cu ale spongierilor, printre care cel puțin 25 care la oameni contribuie la structurarea sistemului nervos. La spongieri, aceste gene ar putea fi implicate în aspecte mai simple ale modului în care celulele comunică între ele. Bureții-de-mare par să reprezinte pragul evoluționist al sistemului nervos. Se consideră că au cel puțin un strămoș comun cu al oamenilor, care a viețuit cândva în urmă cu 700 sau 600 de milioane de ani.

Spre deosebire de spongieri, un alt tip străvechi de animal, meduza, are sistem nervos. Meduzele nu se fosilizează prea bine, dar, analizând relația genetică pe care o au cu alte animale, biologii estimează că se poate să se fi diferențiat de restul regnului animal începând cu 650 de milioane de ani în urmă. Aceste numere se pot schimba în funcție de noi informații, dar ca estimare plauzibilă se pare că neuronii, celulele de bază ale sistemului nervos, au apărut pentru prima oară în regnul animal undeva între spongieri și meduze, cu puțin mai mult de o jumătate de miliard de ani în urmă.

Neuronul este, în esență, o celulă care transmite un semnal. Un val de energie electrochimică străpunge celula dintr-o parte a membranei în cealaltă cu o viteză de aproximativ 61 m/s și influențează un alt neuron, un mușchi sau o glandă. Se poate ca primele sisteme nervoase să fi fost rețele simple de neuroni care se întindeau de-a lungul corpului și legau mușchii. Hidrele funcționează pe acest principiu de rețea nervoasă. Acestea sunt mici creaturi marine – animale transparente care seamănă cu florile, cu corpul în formă de sac și multe tentacule – și aparțin aceleiași categorii străvechi din care fac parte meduzele. Dacă atingi hidra într-un punct, rețeaua nervoasă transmite semnalul în mod nediferențiat, și aceasta va tremura din tot corpul.

O rețea nervoasă nu procesează informația – nu într-un sens important. Nu face decât să transmită semnale în corp. Face legătura între un stimul senzorial (atingerea hidrei) și un răspuns muscular (tremorul). Însă, după apariția rețelei nervoase, sistemele nervoase au evoluat rapid la un al doilea nivel de complexitate: capacitatea de-a amplifica unele semnale în defavoarea altora. Acest truc simplu, dar important, de amplificare a semnalului este unul dintre modurile fundamentale în care neuronii manipulează informația. Este o componentă a aproape tuturor tipurilor de calcul pe care știm că le face creierul.

Ochiul de crab este unul din exemplele cele mai studiate. Crabul are ochi compuși, cu o mulțime de detectori, fiecare având un neuron. Contactul cu lumina activează neuronul dinăuntrul detectorului. Până aici totul e bine. Dar, lucrurile fiind puțin mai complexe, fiecare neuron este conectat la cei din imediata apropiere și, dată fiind această conexiune, neuronii concurează între ei. Când se activează un neuron dintr-un detector, acesta are tendința de a suprima activitatea neuronilor din detectorii din vecinătate, ca un om care strigă cât îl țin puterile într-o mulțime ca să îi acopere pe ceilalți.

Rezultatul este că, dacă cea mai strălucitoare parte a unui punct difuz de lumină ajunge la un detector din ochiul crabului, neuronul din acest detector se activează, își învinge competitorii și întrerupe activitatea celorlalți. Acest tipar de activitate de la nivelul detectorilor vizuali nu numai că semnalează un punct luminos, ci face să apară și un cerc de întuneric în jurul acestuia. Semnalul este astfel amplificat. Ochiul crabului face din realitatea estompată, gri, o imagine cu contrast puternic, cu alb foarte deschis și negru foarte închis. Această amplificare a semnalului este o consecință directă a faptului că neuronii inhibă activitatea neuronilor din apropiere, proces numit inhibiție laterală.

Mecanismul operant la nivelul ochiului de crab este probabil exemplul cel mai simplu și fundamental – prototipul – atenției. Semnalele concurează unele cu altele, cele care câștigă competiția fiind amplificate în defavoarea celorlalte și ajungând să influențeze mișcările animalului. Aceasta  e esența computațională a atenției. Atenția oamenilor este doar o versiune elaborată a acesteia, constituită din aceleași elemente. Mecanismul inhibiției laterale prezent la crab poate fi găsit în orice stadiu de procesare al sistemului nervos al oamenilor, de la ochi la cele mai înalte niveluri de gândire care se desfășoară în cortexul cerebral. Originea atenției se află departe pe scara evoluției, cu mai bine de jumătate de miliard de ani în urmă, și a apărut printr-o inovație surprinzător de simplă.

Crabii fac parte dintr-un grup mare de animale, artropodele, care include păianjenii și insectele și alte creaturi cu exoschelet dur și articulat și care au evoluat din alte animale cu aproximativ 600 de milioane de ani în urmă. Cel mai celebru artropod acum dispărut, cel care astăzi are cel mai mare grup de fani, este trilobitul, o creatură cu multe picioare care seamănă cu un crab-potcoavă în miniatură și care se târa pe fundul mării în perioada cambrian, în urmă cu 549 de milioane de ani. Când trilobiții au murit și s-au scufundat în depunerile de pe fundul oceanului, ochii lor fațetați s-au fosilizat uneori, păstrând detalii uluitoare. Dacă te uiți la o fosilă de trilobit și îi examinezi ochii proeminenți printr-o lupă, adesea poți vedea încă mozaicul bine ordonat al detectorilor. Judecând pe baza acestor detalii fosilizate, ochii trilobiților trebuie să fi semănat îndeaproape cu ochii crabilor din ziua de azi în privința organizării, și este probabil să fi folosit același truc al competiției între dectectori învecinați pentru a vedea mai bine ce se afla pe fundul mării.

Să ne imaginăm un animal construit bucată cu bucată cu atenție „locală“. Fiecare parte a corpului ar funcționa ca un aparat separat, filtrând propriile informații și recepționând semnalele cele mai accentuate. Un ochi poate să spună: „Punctul ăsta e foarte luminos. Să le ignorăm pe celelalte“. În același timp, în mod independent, un picior spune: „Tocmai am primit o lovitură aici. Ignoră alte atingeri mai ușoare!“ Un animal care nu ar funcționa decât așa ar fi ca un grup de agenți separați care se întâmplă să fie lipiți laolaltă, fiecare strigându-și propriul semnal, declanșând propriile acțiuni. Comportamentul animalului ar fi, în cel mai bun caz, haotic.

Pentru a avea o reacție coerentă la mediu, un animal are nevoie de atenție centralizată. E oare posibil ca numeroasele surse de input – ochii, corpul, picioarele, urechile, senzorii chimici – să adune informațiile într-un singur loc pentru o evaluare globală și o ierarhizare a semnalelor? Această convergență i-ar permite animalului să aleagă obiectul cel mai pregnant din mediu, cel care pare cel mai important într-un anumit moment, și apoi să genereze un răspuns unic, semnificativ.

Nimeni nu știe când a apărut prima dată acest tip de atenție centralizată, în parte pentru că nimeni nu știe cu siguranță care animale îl au și care nu. Vertebratele au un procesor central al atenției, pe care îl voi prezenta în capitolul următor. Dar mecanismele atenției nu au fost încă studiate îndeaproape la nevertebrate. Multe tipuri de animale, cum ar fi viermii inelați și melcii, nu au un creier central, ci au, peste tot prin corp, grupuri de neuroni sau ganglioni care realizează operații locale.10 Probabil că aceștia nu au atenție centralizată.

Artropodele, cum ar fi crabii, insectele și păianjenii, au mai multe șanse să dețină atenție centralizată. Au un creier central sau, cel puțin, au, în zona capului, un agregat de neuroni mai mare decât cele din corp. Acest ganglion mare se poate să fi evoluat în parte datorită necesităților vizuale. Dat fiind că ochii sunt în cap și că văzul este simțul cel mai complicat și cel mai sensibil la informație, capul a dezvoltat cei mai mulți neuroni. Aspecte ca mirosul, gustul, auzul și simțul tactil converg la rândul lor în acest ganglion central. Insectele sunt mai deștepte decât credem îndeobște. Când dai să plesnești o muscă și reușește să scape – cum se întâmplă mai mereu –, la mijloc nu e un simplu reflex. Musca are probabil ceva ce putem numi atenție centrală sau capacitatea de a-și concentra rapid resursele de procesare asupra oricărui aspect al lumii care pare mai important în acel moment, pentru a genera un răspuns coordonat.

foto cover: pexels.com

Video

Acest site web folosește cookie-uri prin intermediul cărora se stochează și se prelucrează informații, în scopul îmbunătățirii experienței dumneavoastră. Mai multe detalii aici.

OK