Где Нейронаука стоит в понимании сознания

Динамика сети – это ключ.

Многие ученые, даже физики, утверждают, что Святой Грааль науки – это понимание человеческого сознания. Это человеческое состояние даже трудно определить, но характеризуется состоянием, в котором мы знаем, что мы верим, знаем и представляем, знаем, что мы решаем и планируем, и чувствуем то, что чувствуем. Это ничего не объясняет.

Источник: Дэвидбояши – Собственная работа, CC BY-SA 4.0

Проблема в понимании заключается не только в том, что механизмы, безусловно, должны быть сложными, но и что у нас нет хороших неинвазивных экспериментальных инструментов. Есть только два полезных инструментария: метаболический прокси нейронной электрической активности (функциональный ФМР) и скальп-мониторинг электрической активности (электроэнцефалограмма (ЭЭГ) или ее аналог магнитного поля. Среди проблем с fMRI заключается в том, что это лишь косвенная мера фактической сигнализации в мозге, которая порождает мысли и чувства и позволяет сознанию. Его временное разрешение составляет примерно одну секунду или больше, тогда как передача сигналов в мозг происходит в миллисекундах. Хотя ЭЭГ контролирует активность в соответствующем временном масштабе, она имеет очень низкое пространственное разрешение, поскольку поля напряжения в разных областях коры перекрываются, поскольку напряжение распространяется постепенно уменьшающейся амплитудой во всей проводящей среде мозга от источника генерации до другого генераторов. Хотя ЭЭГ наблюдает за соответствующей мишенью (электрической активностью), эта активность является огибающей сигналов алгебраически суммированных сигналов из гетерогенных нейронных ансамблей, которые являются нервными импульсами и связанными с ними постсинаптическими потенциалами, ближайшими к чувствительным электродам.

• Изменения в диетических рекомендациях, необходимых для сохранения нашего здоровья
• 9 способов взрослые могут исцелять свою детскую травму
• 31 Неудобные карьерные истины
• Вы являетесь объектом вины для пограничной личности?
• Изгнанный гнев

Тем не менее, мы знаем много полезных вещей о функции мозга, которые, несомненно, участвуют в сознательном функционировании. Нейробиологи обнаружили большую часть этого у нижних животных из инвазивных процедур, которые недопустимы у людей. Таким образом, мы можем перечислить следующие функции мозга, которые имеют отношение к сознанию:

• Мозг – сеть богатых взаимосвязанных сетей.
• Функции являются модульными. Различные сети имеют разные и смещающие основные функции, а некоторые могут быть выборочно завербованы, когда их функция необходима.
• Некоторые сети могут выполнять несколько функций, в зависимости от того, какие другие сети вербовали их в действие.
• Некоторые аспекты функциональной связности разных сетей различаются в бессознательных и сознательных состояниях.
• Бодрствование и сознание не одно и то же. Бодрствование необходимо, но недостаточно для сознания.
• Многое было известно о нервных механизмах, вызывающих бодрствование, но это мало помогло понять сознание.
• Сигналами обмена сообщениями мозга являются нервные импульсы и их нейротрансмиттер постсинаптические эффекты.
• Суммарное напряжение обмена сообщениями имеет электростатические эффекты, которые изменяют возбудимость нейронов в поле напряжения.
• Частота импульсов импульсов и их EEG-огибающей накладывает важные эффекты на стробирование и пропускную способность информации по мере ее распространения и изменяется во всем глобальном рабочем пространстве сетей.
• Существует множество нервных коррелятов сознания, но мы не определили с уверенностью, какие из них необходимы и достаточны для сознания.

Считается, что колебательная электрическая активность играет ключевую роль в выборочной маршрутизации информации в мозге. Колебания, по-видимому, модулируют возбудимость, в зависимости от фазовых соотношений связанных нейронных ансамблей. Две выдающиеся гипотезы были выдвинуты как важные для сознания, и они не являются взаимоисключающими:

• Фазовая синхронизация в двух или более ансамблях (когерентность)
• Ингибирующее стробирование, которое направляет пути распространения в сетях.

Ключом к обнаружению механизмов сознания является выявление всех нейронных коррелятов, а затем ведение списка тем, которые необходимы и достаточны для сознания. Иногда важные открытия возникают, когда вы изучаете противоположность того, что вы хотите изучать. Этот принцип проявляется в исследованиях функции мозга при различных состояниях бессознательного (например, анестезии, коме или сна без сна). Недавний обзор исследований сравнил нервные корреляты бессознательного с сознанием. Оценка показала нарушение связи в мозге и большую модульность в бессознательном состоянии, что препятствовало эффективной интеграции информации, необходимой во время сознания. Кроме того, в обзоре сделан ключевой момент, согласно которому нейронные корреляты сознания, которые имеют материю, являются теми, которые происходят в сознании, но не в бессознательных состояниях. Особого внимания заслуживают корреляты, связанные с функциональной связностью между сетями, поскольку многочисленные доказательства свидетельствуют о том, что эта связь ухудшается в бессознательных состояниях и возвращается, когда сознание возобновляется.

• Является ли понимание личности следующей большой вещью?
• Повреждение правосудия, чтобы сделать точку в изнасиловании
• Вы тот же человек, которого вы использовали?
• Ежедневные выходы в ваше подсознание
• Прекращение вредного воздействия сексуального насилия в детстве

У грызунов многовариантные записи в зрительной коре указывают на то, что при анаэксии, как и в бодрствовании, схемы соединения одинаковы. Возможно, это указывает на то, что грызуны не имеют необходимой сетевой архитектуры для обеспечения сознания. Они могут бодрствовать, но не осознавать. Бодрствование явно необходимо для сознания, но недостаточно. Кроме того (если вы мне не верите, см. Классическое видео по баскетболу U-tube на невнимательной слепоте). В любой момент мы сознательно осознаем специфические познавательные цели, к которым мы приступаем.

Статистическая совместная вариация активности в связанных сетях является мерой функциональной связности. Активность в связанных сетях может случайным образом дрожать или быть в фазе или заблокирована в определенные промежутки времени. Оперативно связь может позволить одной группе нейронов посредничать или модулировать активность в другой для прошлых, настоящих или будущих операций. Временная динамика этих процессов различается в зависимости от состояния сознания.

В наши дни очень популярным взглядом на сознание среди нейробиологов является то, что мышление более высокого порядка, особенно сознательное мышление, опосредуется внеклеточными полями напряжения, которые колеблются в диапазоне от 12 до 60 или более волн в секунду. Считается, что изменения в колебательной частоте и когерентной связи колебаний между различными пулами нейронов отражают природу и интенсивность мысли.

Возникает вопрос, как эти напряжения, обычно называемые потенциалами поля, могут влиять на основную нервную импульсную активность, которая вызывает колебания в первую очередь. Сообщения мысли переносятся в моделях нервных импульсов, протекающих в нейронных сетях. Потенциалы поля не сигнализируют, по крайней мере, не напрямую. Они могут косвенно влиять на обмен сообщениями электростатически смещающими сетями, чтобы иметь более или менее способные генерировать и распространять движение нервных импульсов.

Нейрофизиологи придают большое значение временной динамике частот напряжения ЭЭГ. Например, когда-то неврологи считали, что синхронность 40 / сек имеет решающее значение для сознания, но позже исследования показали, что эта синхронизация может поддерживаться и даже усиливаться во время анестезии. Позже исследователи полагали, что они нашли решающую роль для высокочастотной гамма-синхронности, но это тоже теперь ставится под сомнение. Эта гамма-синхронность может присутствовать или даже усиливаться во время бессознательного. Однако пространственная протяженность синхронности может быть значимым коррелятом сознания. Широко распространенная синхронизация ломается во время бессознательного, тогда как более локализованная синхронизация остается неповрежденной или даже усиленной.

Многочисленные исследования показывают нарушение функциональной связности в различных состояниях бессознательного. Например, МРТ обнаруживают кортико-кортикальные и таламокортикальные разъединения во время сна, общей анестезии и патологических состояний. Анализ ЭЭГ показывает аналогичные нарушения связи. Кроме того, репертуар возможных конфигураций соединений, к которым можно получить доступ, уменьшается во время бессознательных состояний и восстанавливается по мере возобновления сознания. Это, очевидно, ограничивает надежность обработки информации, которая может возникать в бессознательном состоянии. Сознательная избирательная внимательность, вероятно, требует другого репертуара связности, чем невнимательное сознание.

Нейрофизиологи также обнаруживают важность не только многозонной когерентности в данной полосе частот, но также и то, что фазовая синхронизация с двумя разными частотами также может модулировать сетевую связь. Кросс-частотная связь альфа- и бета-колебаний с высокочастотными гамма-колебаниями может усиливать, подавлять или подавлять поток нервных импульсов по всей схеме.

Будущие достижения, несомненно, будут включать больший акцент на мониторинг функциональной связности, поскольку мозг смещается в различные состояния сознания и бессознательное и выходит из него. Я думаю, однако, что мы не будем добиваться окончательного прогресса в исследованиях сознания до тех пор, пока мы не достигнем прогресса в одной области теории и еще одной тактической методологии.

Недостаток теории лежит в моделях нейронных сетей. Компьютерные модели искусственных сетей дают интересные результаты, но они, вероятно, не актуальны. Мозги не работают с теми же принципами, что и компьютеры. Кроме того, сети мозга имеют внутреннюю пластичность, которую еще не могут дублировать компьютеры.

Недостатком метода является то, что у нас нет неинвазивного способа мониторинга фактической сигнализации даже в значительной части всех нейронов во всех сетях. Более того, даже если бы у нас был способ неинвазивно контролировать отдельные нейроны, вероятно, было бы необходимо выборочно контролировать нейроны в определенных цепях. В конечном счете, мы можем подтвердить, что некоторые вещи просто не знают. Конечно, однако, мы можем узнать больше, чем сейчас.

Рекомендации

Bonnefond, Mathilde et al. (2017). Связь между участками мозга основывается на вложенных осцилляторах. eNeuro. 10 марта. 4 (2) ENEURO.0153-16.2017. doi: https://doi.org/101523/ENEURO.0153-16.2017.

Машур, Джордж А. и Худец, Энтони Г. (2018). Нейронные корреляции бессознательного в крупномасштабных сетях мозга. Тенденции в нейронауках. 41 (3), 150-160.