دعای مطالعه [ نمایش ]
بِسْمِ الله الرَّحْمنِ الرَّحیمِ
اَللّهُمَّ اَخْرِجْنى مِنْ ظُلُماتِ الْوَهْمِ
خدایا مرا بیرون آور از تاریکىهاى وهم،
وَ اَکْرِمْنى بِنُورِ الْفَهْمِ
و به نور فهم گرامى ام بدار،
اَللّهُمَّ افْتَحْ عَلَیْنا اَبْوابَ رَحْمَتِکَ
خدایا درهاى رحمتت را به روى ما بگشا،
وَانْشُرْ عَلَیْنا خَزائِنَ عُلُومِکَ بِرَحْمَتِکَ یا اَرْحَمَ الرّاحِمینَ
و خزانههاى علومت را بر ما باز کن به امید رحمتت اى مهربانترین مهربانان.
۱۴.۹ Sentience
۱۴.۹ شناخت حسی
As mentioned earlier, sentience encompasses the subjective qualia, phenomenal awareness, raw feelings, and first-person viewpoint of an experience-what it is like to be or do something. Explaining how the objective physical matter that makes up neurons-the same physical matter found in rocks, carbon, oxygen, calcium, and so forth-produces subjective experience is the hard problem of consciousness. It doesn’t matter whether the mechanism for consciousness is local modules or a central brain circuit; we still have to explain the gap between the subjective and objective. To do this, we need to take a look at what physicists discovered early in the last century, which eventually resulted in the great physicist Niels Bohr’s principle of complementarity—and in physicists distancing themselves from a deterministic view of the world.
همانطور که قبلاً ذکر شد، شناخت حسی شامل کیفیات ذهنی، آگاهی پدیدار، احساسات خام و دیدگاه اول شخص از یک تجربه است – اینکه بودن یا انجام کاری چگونه است. توضیح اینکه چگونه ماده فیزیکی عینی که نورون‌ها را می‌سازد – همان ماده فیزیکی موجود در سنگ‌ها، کربن، اکسیژن، کلسیم و غیره، تجربه ذهنی تولید می‌کند، مشکل سخت آگاهی است. فرقی نمی‌کند که مکانیسم هشیاری ماژول‌های محلی باشد یا مدار مرکزی مغز. ما هنوز باید شکاف بین ذهنی و عینی را توضیح دهیم. برای انجام این کار، ما باید نگاهی به آنچه فیزیکدانان در اوایل قرن گذشته کشف کردند، بیندازیم، که در نهایت منجر به اصل مکمل بودن نیلز بور فیزیکدان بزرگ شد – و فیزیکدانان از دیدگاه جبرگرایانه جهان فاصله گرفتند.
The Unexpected, Unpredictable Quantum World
دنیای کوانتومی‌غیر منتظره و غیر قابل پیش بینی
Physics class may not have put you into an existential crisis, but that’s what happened to people in 17th- century England when Isaac Newton wrote down Galileo’s laws of motion as algebraic equations and realized something that Galileo hadn’t spotted: The equations also described Johannes Kepler’s observations about planetary motion. Newton surmised that all the physical matter of the universe-everything from your chair to the moon-operates according to a set of fixed, knowable laws.
کلاس فیزیک ممکن است شما را در یک بحران وجودی قرار نداده باشد، اما این همان چیزی است که برای مردم انگلستان قرن هفدهم اتفاق افتاد، زمانی که اسحاق نیوتن قوانین حرکت گالیله را به عنوان معادلات جبری نوشت و متوجه چیزی شد که گالیله متوجه آن نشده بود: معادلات همچنین یوهانس را توصیف کردند. مشاهدات کپلر در مورد حرکت سیارات. نیوتن حدس زد که تمام مواد فیزیکی جهان – همه چیز از صندلی شما تا ماه – بر اساس مجموعه ای از قوانین ثابت و قابل شناخت عمل می‌کند.
If the universe and everything in it follow a set of determined laws, then, it was inferred, everything must be determined, including people’s behavior and, in fact, their entire lives. Determinism is the philosophical belief that all current and future events and actions, including human cognition, decisions, and behavior, are caused by preceding events combined with the laws of nature. The corollary, then, is that every event and action can, in principle, be predicted in advance, if all parameters are known. Furthermore, Newton’s laws also work in reverse, which means that time does not have a direction, and that everything about something’s past can be known by looking at its present state.
اگر جهان و هر آنچه در آن است از یک سری قوانین تعیین شده پیروی می‌کند، پس، استنباط می‌شود، همه چیز باید تعیین شود، از جمله رفتار مردم و در واقع کل زندگی آنها. جبرگرایی این باور فلسفی است که همه رویدادها و اعمال کنونی و آینده، اعم از شناخت، تصمیمات و رفتار انسان، ناشی از رویدادهای قبلی همراه با قوانین طبیعت است. پس نتیجه این است که هر رویداد و عملی را می‌توان از قبل پیش بینی کرد، اگر همه پارامترها شناخته شده باشند. علاوه بر این، قوانین نیوتن نیز معکوس عمل می‌کنند، به این معنی که زمان جهتی ندارد و همه چیز در مورد گذشته چیزی را می‌توان با نگاه کردن به وضعیت فعلی آن شناخت.
Determinists believe that the universe and everything in it are completely governed by causal laws and are predictable, that you have no control over your actions and everything was preordained at the big bang. This state of affairs was well accepted by scientists for about 200 years, though cracks had begun to appear right away in 1698, with the invention of the first practical steam engine. The problem was that it was terribly inefficient. Too much energy was dissipated or lost. This didn’t make sense in Newton’s deterministic world where energy couldn’t just get lost, so the physicists had a problem on their hands.
جبرگرایان بر این باورند که جهان و همه چیز در آن کاملاً توسط قوانین علی اداره می‌شوند و قابل پیش بینی هستند، که شما کنترلی بر اعمال خود ندارید و همه چیز در انفجار بزرگ از پیش تعیین شده بود. این وضعیت برای حدود ۲۰۰ سال توسط دانشمندان به خوبی پذیرفته شد، اگرچه ترک‌ها بلافاصله در سال ۱۶۹۸ با اختراع اولین موتور بخار عملی شروع به ظاهر شدن کردند. مشکل این بود که به طرز وحشتناکی ناکارآمد بود. انرژی زیادی تلف شد یا از دست رفت. این در دنیای جبر نیوتن که انرژی نمی‌توانست به سادگی از بین برود معنی نداشت، بنابراین فیزیکدان‌ها با مشکل مواجه شدند.
The upshot was the creation of a new field of physics, thermodynamics, concerned with heat, energy, and work. By 1850, the first two laws of thermodynamics were formulated. The first law, also known as the conservation of energy, would have pleased Newton: The energy of an isolated system is constant. The second law was where the problem for Newton’s universal laws crept in: When a hot object and a cold object are in contact, heat flows from the hot object (cooling it off) to the cold object (warming it) until an equilibrium is reached (Figure 14.27a). If the two are then separated, they do not return to their original temperature. The process is irreversible. A melted ice cube doesn’t spontaneously reform.
نتیجه ایجاد رشته جدیدی از فیزیک، ترمودینامیک بود که با گرما، انرژی و کار مرتبط بود. در سال ۱۸۵۰، دو قانون اول ترمودینامیک تدوین شد. قانون اول که به عنوان بقای انرژی نیز شناخته می‌شود، نیوتن را خوشحال می‌کرد: انرژی یک سیستم منزوی ثابت است. قانون دوم جایی بود که مشکل قوانین جهانی نیوتن به وجود آمد: هنگامی‌که یک جسم گرم و یک جسم سرد در تماس هستند، گرما از جسم داغ (آن را خنک می‌کند) به جسم سرد (گرم می‌کند) جریان می‌یابد تا زمانی که به تعادل برسد. (شکل ۱۴.27a). اگر این دو سپس از هم جدا شوند، به دمای اولیه خود بر نمی‌گردند. روند برگشت ناپذیر است. یک مکعب یخ ذوب شده خود به خود اصلاح نمی‌شود.
Another problem is that, even though we can imagine it happening, “heat” never flows from the cold object to the hot object and cools it, even though this would be consistent with the first law of conservation of energy (Figure 14.27b). The second law of thermodynamics proposed a new variable state, entropy (the disorder of a system), to explain these observations. The second law says that heat does not spontaneously flow from a cold object to a hot one and that, in an isolated system, entropy will increase over time.
مشکل دیگر این است که، حتی اگر می‌توانیم تصور کنیم که اتفاق می‌افتد، «گرما» هرگز از جسم سرد به جسم گرم جریان نمی‌یابد و آن را خنک می‌کند، حتی اگر این با قانون اول بقای انرژی سازگار باشد (شکل ۱۴.27b). قانون دوم ترمودینامیک یک حالت متغیر جدید، آنتروپی (بی نظمی‌یک سیستم) را برای توضیح این مشاهدات پیشنهاد کرد. قانون دوم می‌گوید که گرما خود به خود از یک جسم سرد به یک جسم گرم جریان نمی‌یابد و در یک سیستم ایزوله، آنتروپی در طول زمان افزایش می‌یابد.
FIGURE 14.27 The second law of thermodynamics.
(a) A hot cup of coffee will melt a pile of snow until the two objects are in thermodynamic equilibrium. (b) “Heat” never flows from the snow to the hot cup, cooling it off. The entropy of an isolated system always increases.
شکل ۱۴.۲۷ قانون دوم ترمودینامیک.
(الف) یک فنجان قهوه داغ انبوهی از برف را ذوب می‌کند تا زمانی که دو جسم در تعادل ترمودینامیکی قرار گیرند. (ب) “گرما” هرگز از برف به فنجان داغ سرازیر نمی‌شود و آن را خنک می‌کند. آنتروپی یک سیستم ایزوله همیشه افزایش می‌یابد.
To explain these laws of thermodynamics, physicists were required to accept something that chemists already had: atomic theory, which states that matter is made up of tiny particles called atoms. The physicist Ludwig Boltzmann further recognized that the particles in a gas (which may be atoms or molecules) are constantly moving, hitting and bouncing off each other and the walls of whatever contains them. The result: random chaotic motion.
برای توضیح این قوانین ترمودینامیک، فیزیکدانان مجبور بودند چیزی را بپذیرند که شیمیدانان قبلاً داشتند: نظریه اتمی، که بیان می‌کند که ماده از ذرات ریزی به نام اتم تشکیل شده است. لودویگ بولتزمن، فیزیکدان، همچنین تشخیص داد که ذرات موجود در یک گاز (که ممکن است اتم یا مولکول باشند) دائماً در حال حرکت هستند، به یکدیگر و دیواره‌های هر چیزی که حاوی آنها است برخورد می‌کنند و می‌تابند. نتیجه: حرکت بی نظم تصادفی.
Boltzmann’s great insight was that the entropy, the disorder of a system, was the collective result of all the molecular motion. He realized that the second law of thermodynamics was valid only in a statistical sense, not in a predictable deterministic sense. For example, even that little bit of water that was the ice cube is made up of millions and millions of particles moving freely around each other. There is an inconceivably tiny possibility that even with no energy (e.g., a freezer) added to the system, those particles will randomly return to the exact configuration they were in when they were an ice cube, thus re-forming it. It has never happened, but statistically it could.
بینش بزرگ بولتزمن این بود که آنتروپی، بی نظمی‌یک سیستم، نتیجه جمعی تمام حرکت‌های مولکولی است. او متوجه شد که قانون دوم ترمودینامیک تنها در یک مفهوم آماری معتبر است، نه به معنای قطعی قابل پیش بینی. به عنوان مثال، حتی آن ذره کوچکی از آب که در قالب یخ بود، از میلیون‌ها و میلیون‌ها ذره تشکیل شده است که آزادانه در اطراف یکدیگر حرکت می‌کنند. یک احتمال غیرقابل تصور وجود دارد که حتی بدون هیچ انرژی (مثلاً یک فریزر) به سیستم اضافه شود، آن ذرات به طور تصادفی به پیکربندی دقیقی که در زمانی که یک مکعب یخ بودند، بازگردند و در نتیجه دوباره آن را تشکیل دهند. هرگز اتفاق نیفتاده است، اما از نظر آماری ممکن است.
Boltzmann shook the foundations of determinism with his theory, but physicists fought back, attacking it for years. One of them, the physicist Max Planck, was trying to predict the thermal electromagnetic radiation of an opaque and nonreflective body, known as black- body radiation, which had stumped physicists. After multiple unsuccessful attempts using Newton’s laws, Planck resorted to the statistical notion of energy and the idea that energy came in discrete packets. With that tweak to his equations, he was able to accurately predict black-body radiation. What Planck didn’t realize at the time was that he had pulled what some consider to be the final stone from the foundation of the physicist’s deterministic world. He had unwittingly stumbled into the quantum world, where microscopic objects behave differently from macroscopic objects. They do not obey Newton’s laws.
بولتزمن با تئوری خود پایه‌های جبرگرایی را به لرزه درآورد، اما فیزیکدانان به مقابله پرداختند و سال‌ها به آن حمله کردند. یکی از آنها، فیزیکدان ماکس پلانک، در تلاش بود تا تابش الکترومغناطیسی حرارتی یک جسم مات و غیر بازتابنده، معروف به تشعشعات جسم سیاه را پیش بینی کند، که فیزیکدانان را سرگردان کرده بود. پس از چندین تلاش ناموفق با استفاده از قوانین نیوتن، پلانک به مفهوم آماری انرژی و این ایده متوسل شد که انرژی در بسته‌های گسسته آمده است. با آن تغییر در معادلات خود، او توانست تابش جسم سیاه را به دقت پیش بینی کند. چیزی که پلانک در آن زمان متوجه نشد این بود که او سنگ نهایی را از پایه و اساس جهان جبر این فیزیکدان بیرون کشید. او ناخواسته وارد دنیای کوانتومی‌شده بود، جایی که اجسام میکروسکوپی متفاوت از اجسام ماکروسکوپی رفتار می‌کنند. آنها از قوانین نیوتن تبعیت نمی‌کنند.
Quantum theory was developed to explain not just black-body radiation, but also the emission of electrons from the surface of a metal in response to light (a phenomenon called the photoelectric effect), as well as why, when an electron loses energy, it stays in orbit and doesn’t crash into the nucleus. None of these observations could be explained by either New- ton’s laws or James Clerk Maxwell’s laws of classical electromagnetism.
تئوری کوانتومی‌برای توضیح نه تنها تابش جسم سیاه، بلکه همچنین انتشار الکترون از سطح یک فلز در پاسخ به نور (پدیده ای به نام اثر فوتوالکتریک) و همچنین اینکه چرا وقتی یک الکترون انرژی از دست می‌دهد، ایجاد شد. در مدار می‌ماند و به هسته برخورد نمی‌کند. هیچ یک از این مشاهدات را نمی‌توان با قوانین نیوتن یا قوانین الکترومغناطیس کلاسیک جیمز کلرک ماکسول توضیح داد.
The realization that atoms didn’t obey Newton’s so-called universal laws of motion put physicists in a dither. How could Newton’s laws be fundamental universal laws if atoms-the stuff objects are made of-didn’t obey the same laws as the objects themselves? As the brilliant and entertaining California Institute of Technology physicist Richard Feynman (1998) once pointed out, exceptions prove the rule… wrong. Newton’s laws must not be universal. The rug was pulled out from under those who thought that a single explanation could cover everything in the universe-the original dream of physicists. Physicists found themselves jerked out of the macro layer that we inhabit (the physical world’s application layer where Newton’s laws are the protocol) into the micro layer hidden from view: the nonintuitive, statistical, and indeterminate quantum world, which has a different protocol.
درک این موضوع که اتم‌ها از قوانین به اصطلاح جهانی حرکت نیوتن تبعیت نمی‌کنند، فیزیکدانان را در سرگردانی قرار داد. چگونه قوانین نیوتن می‌توانند قوانین اساسی جهانی باشند اگر اتم‌ها – اجسام مواد از آنها ساخته شده اند – از قوانین مشابه خود اجسام تبعیت نمی‌کنند؟ همانطور که ریچارد فاینمن (۱۹۹۸) فیزیکدان برجسته و سرگرم کننده موسسه فناوری کالیفرنیا (۱۹۹۸) اشاره کرد، استثناها ثابت می‌کنند که این قاعده اشتباه است. قوانین نیوتن نباید جهانی باشند. فرش از زیر کسانی که فکر می‌کردند یک توضیح واحد می‌تواند همه چیز در جهان را پوشش دهد – رویای اصلی فیزیکدانان – بیرون کشیده شد. فیزیکدانان متوجه شدند که از لایه ماکرو که ما در آن زندگی می‌کنیم (لایه کاربردی دنیای فیزیکی که در آن قوانین نیوتن پروتکل هستند) به سمت لایه میکرو پنهان شده اند: دنیای کوانتومی‌غیر شهودی، آماری و نامشخص که پروتکل متفاوتی دارد.
Albert Einstein, another physicist reluctant to abandon the world of determinism, was about to dis- cover some of the quantum world’s secrets. One of them was that light could be both a wave and a particle. When explaining the photoelectric effect in 1905, Einstein described light as a particle, which we now call a photon. That same year, writing about special relativity, Einstein treated light as a continuous wave. Light had a dual nature, and depending on the problem he was working on, Einstein invoked one or the other. The problem was that neither the classical concept of “particle” nor that of “wave” could fully describe the behavior of quantum-scale objects at any one point in time.
آلبرت انیشتین، فیزیکدان دیگری که تمایلی به ترک جهان جبرگرایی نداشت، در شرف کشف برخی از اسرار جهان کوانتومی‌بود. یکی از آنها این بود که نور می‌تواند هم موج و هم ذره باشد. انیشتین هنگام توضیح اثر فوتوالکتریک در سال ۱۹۰۵، نور را به عنوان یک ذره توصیف کرد که اکنون آن را فوتون می‌نامیم. در همان سال، انیشتین با نوشتن در مورد نسبیت خاص، نور را به عنوان یک موج پیوسته در نظر گرفت. نور ماهیت دوگانه داشت و بسته به مشکلی که روی آن کار می‌کرد، انیشتین از یکی یا دیگری استفاده می‌کرد. مشکل این بود که نه مفهوم کلاسیک “ذره” و نه مفهوم “موج” نمی‌توانست رفتار اجسام در مقیاس کوانتومی‌را در هر نقطه ای از زمان به طور کامل توصیف کند.
Another physicist trying to maintain the deterministic world of causality was Erwin Schrödinger. His famous Schrödinger equation mathematically described how a quantum mechanical wave changes over time. The equation is reversible and deterministic, but it ignores the particle nature of the electron, and it cannot determine the electron’s exact location at a given moment. The best guess is merely a probability.
فیزیکدان دیگری که سعی در حفظ جهان قطعی علیت داشت، اروین شرودینگر بود. معادله معروف شرودینگر او به طور ریاضی توضیح داد که چگونه یک موج مکانیکی کوانتومی‌در طول زمان تغییر می‌کند. این معادله برگشت پذیر و قطعی است، اما ماهیت ذره ای الکترون را نادیده می‌گیرد و نمی‌تواند مکان دقیق الکترون را در یک لحظه مشخص تعیین کند. بهترین حدس فقط یک احتمال است.
In order to know the exact location of the electron, a measurement has to be made, and this requirement presents what, for a number of reasons, has come to be known as the measurement problem. To begin, a measurement is subjective, not objective. The measurer decides what, when, and where to measure. And a measurement is not reversible: Once it is made, the quantum state of the system collapses; that is, all possible states of the system reduce to one, and all other possibilities have been extinguished. The measurement actually affects the state of the system. Furthermore, the electron’s paired properties-momentum and position-cannot both be known at the same time: Measuring one affects the value of the other.
برای دانستن محل دقیق الکترون، باید یک اندازه گیری انجام شود، و این نیاز چیزی را نشان می‌دهد که به دلایل متعددی به عنوان مسئله اندازه گیری شناخته می‌شود. برای شروع، یک اندازه گیری ذهنی است، نه عینی. اندازه‌گیر تصمیم می‌گیرد چه چیزی، چه زمانی و کجا را اندازه‌گیری کند. و یک اندازه گیری برگشت پذیر نیست: پس از انجام آن، حالت کوانتومی‌سیستم فرو می‌ریزد. یعنی تمام حالت‌های ممکن سیستم به یک کاهش می‌یابد و سایر احتمالات خاموش شده اند. اندازه گیری در واقع بر وضعیت سیستم تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، ویژگی‌های جفت الکترون – تکانه و موقعیت – هر دو را نمی‌توان همزمان دانست: اندازه‌گیری یکی بر ارزش دیگری تأثیر می‌گذارد.
The Principle of Complementarity
اصل مکملیت
Niels Bohr, pondering the behavior of electrons and photons, realized that all quantum systems have a dual nature: Both wave behavior and particle behavior are inherent to them. That is, all matter can exist in two different states at the same time. Only a measurement forces the system to reveal one or the other at any one moment. Bohr’s contemplations led him to formulate the principle of complementarity, stating that in a complementary system, which has two simultaneous modes of description, one is not reducible to the other. The system is both at the same time.
نیلز بور، با تأمل در رفتار الکترون‌ها و فوتون‌ها، متوجه شد که همه سیستم‌های کوانتومی‌ماهیت دوگانه دارند: هم رفتار موجی و هم رفتار ذرات ذاتی آنهاست. یعنی همه ماده‌ها می‌توانند در دو حالت مختلف در یک زمان وجود داشته باشند. فقط یک اندازه گیری سیستم را مجبور می‌کند که در هر لحظه یکی یا دیگری را آشکار کند. تأملات بور او را به تدوین اصل مکملیت سوق داد و اظهار داشت که در یک نظام مکمل که دو حالت توصیفی همزمان دارد، یکی به دیگری تقلیل پذیر نیست. سیستم هر دو در یک زمان است.
Bohr argued that whether we see light as a particle or a wave is not inherent in light but depends on how we measure and observe it; the light and the measuring apparatus are part of the system. Theoretical biologist Robert Rosen (1996) wrote that Bohr changed the concept of objectivity itself from what is inherent solely in a material system to what is inherent in a system-observer pair. Consider the question of whether a tree falling in a forest makes a sound if no one is there. The sound waves are generated by the tree falling, whether or not anyone is there, but the eardrum is the measuring device that records them; the sound waves and the eardrum are a system-observer pair.
بور استدلال کرد که آیا نور را به صورت ذره یا موج می‌بینیم ذاتی نور نیست، بلکه بستگی به نحوه اندازه گیری و مشاهده آن دارد. نور و دستگاه اندازه گیری بخشی از سیستم هستند. زیست شناس نظری رابرت روزن (۱۹۹۶) نوشت که بور مفهوم عینیت خود را از آنچه که صرفاً در یک سیستم مادی ذاتی است به آنچه در یک جفت سیستم-ناظر ذاتی است تغییر داد. این سوال را در نظر بگیرید که آیا درختی که در جنگل سقوط می‌کند، اگر کسی آنجا نباشد، صدا می‌دهد؟ امواج صوتی از سقوط درخت ایجاد می‌شوند، چه کسی آنجا باشد یا نباشد، اما پرده گوش وسیله اندازه گیری است که آنها را ثبت می‌کند. امواج صوتی و پرده گوش یک جفت مشاهده‌گر سیستم هستند.
Einstein was very unhappy with the dual description and predictions no better than probabilities, but Bohr was able to counter all of Einstein’s objections by using quantum theory (Figure 14.28). Accepting that two descriptions were necessary to explain a single system pushed the boundaries of physics and the imaginations of physicists. Feynman (1998) quipped, “I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.”
انیشتین از توصیف دوگانه و پیش‌بینی‌هایی که بهتر از احتمالات نبود، بسیار ناراضی بود، اما بور توانست با استفاده از نظریه کوانتومی‌با تمام مخالفت‌های اینشتین مقابله کند (شکل ۱۴.۲۸). پذیرش اینکه دو توصیف برای توضیح یک سیستم واحد ضروری است، مرزهای فیزیک و تصورات فیزیکدانان را جابجا کرد. فاینمن (۱۹۹۸) با کنایه گفت: “من فکر می‌کنم با خیال راحت می‌توانم بگویم که هیچ کس مکانیک کوانتومی‌را نمی‌فهمد.”
In formulating the principle of complementarity, Bohr accepted both subjective measurement and objective causal laws as fundamental to the explanation for phenomena. He emphasized, however, that the system itself is unified, not a duality. It is two sides of the same coin. When he first presented these ideas, Bohr suggested that the distinction between subject and object in the quantum world was analogous to the distinction between the subjective mind and the objective brain.
بور در تدوین اصل مکمل بودن، هم اندازه گیری ذهنی و هم قوانین علی عینی را به عنوان بنیادی برای تبیین پدیده‌ها پذیرفت. او با این حال تاکید کرد که خود سیستم یکپارچه است نه دوگانگی. دو روی یک سکه است. هنگامی‌که بور برای اولین بار این ایده‌ها را ارائه کرد، پیشنهاد کرد که تمایز بین سوژه و ابژه در جهان کوانتومی‌مشابه تمایز بین ذهن ذهنی و مغز عینی است.
Since the bridge between the mind and brain continues to be a puzzle with no clear solution, we now enter into the realm of speculation. Here we present a novel view, not well known outside the world of bio- semiotics (the study of the production and interpretation of signs and codes in biological systems), founded on the work of Howard Pattee, who sees more than an analogy. He argues that complementarity (two modes of description) is an epistemic necessity and a prerequisite for life.
از آنجایی که پل بین ذهن-مغز همچنان یک پازل بدون راه حل روشن است، اکنون وارد حوزه گمانه زنی می‌شویم. در اینجا دیدگاه جدیدی را ارائه می‌کنیم که در خارج از دنیای زیست نشانه شناسی (مطالعه تولید و تفسیر علائم و رمزها در سیستم‌های بیولوژیکی) شناخته شده نیست، که بر اساس کار‌هاوارد پاتی است که چیزی بیش از یک قیاس می‌بیند. او استدلال می‌کند که مکمل بودن (دو شیوه توصیف) یک ضرورت معرفتی و پیش نیاز زندگی است.
FIGURE 14.28 Albert Einstein and Niels Bohr.
This photograph was taken at the 1930 Solvay Conference in Brussels, where Einstein had first heard Bohr present his principle of complementarity 3 years earlier.
شکل ۱۴.۲۸ آلبرت اینشتین و نیلز بور.
این عکس در کنفرانس سالوی در سال ۱۹۳۰ در بروکسل گرفته شده است، جایی که انیشتین برای اولین بار از بور شنیده بود که اصل مکمل بودن خود را ۳ سال قبل ارائه کرده است.
Pattee (1972) argues that the difference between living matter and nonliving matter, which are made of the same chemical building blocks, is that living matter can replicate and evolve over the course of time. Pattee built on the work of Princeton’s great mathematical genius John von Neumann, who described, before the discovery of DNA, that a self-replicating, evolving system requires two things: the writing and reading of hereditary records in symbol form (i.e., information) and a separate construction process to build what that information specifies (von Neumann & Burks, 1966). In addition, to self- replicate, the boundaries of the self must be specified. So, what is needed to make another self is to describe, translate, and construct the parts that describe, translate, and construct. For example, DNA has the hereditary information, coded in a set of symbols, to make proteins, but proteins split the DNA molecule to begin the replication process.
پتی (۱۹۷۲) استدلال می‌کند که تفاوت بین ماده زنده و ماده غیر زنده، که از بلوک‌های شیمیایی یکسانی ساخته شده اند، این است که ماده زنده می‌تواند در طول زمان تکثیر و تکامل یابد. پاتی بر اساس کار جان فون نویمان، نابغه بزرگ ریاضی پرینستون، که پیش از کشف DNA، توضیح داد که یک سیستم خود-تکثیر شونده و در حال تکامل به دو چیز نیاز دارد: نوشتن و خواندن سوابق ارثی به شکل نماد (یعنی اطلاعات). و یک فرآیند ساخت و ساز جداگانه برای ساختن آنچه که آن اطلاعات مشخص می‌کند (فون نیومن و بورکز، ۱۹۶۶). علاوه بر این، برای خود تکراری، مرزهای خود باید مشخص شود. بنابراین، آنچه برای ساختن خود دیگری لازم است، توصیف، ترجمه، و ساختن بخش‌هایی است که توصیف، ترجمه، و ساختن هستند. به عنوان مثال، DNA دارای اطلاعات ارثی است که در مجموعه ای از نمادها کدگذاری شده است تا پروتئین بسازد، اما پروتئین‌ها مولکول DNA را برای شروع فرآیند همانندسازی تقسیم می‌کنند.
This self-referential loop is what Pattee calls semiotic closure, and semiotic closure must be present in all cells that self-replicate. Do you see where Pattee went with this? He points out that records, whether hereditary or any other type, are irreversible measurements and, by their very nature, subjective. The construction process is not. “What physicists agree on is that measurement and observation, in both classical and quantum models, require a clear distinction between the objective event and subjective records of events” (Pattee & Rączaszek- Leonardi, 2012, p. vii).
این حلقه خودارجاعی همان چیزی است که Pattee آن را بسته نشانه‌شناسی می‌نامد، و بسته شدن نشانه‌شناسی باید در تمام سلول‌هایی که خود تکرار می‌شوند وجود داشته باشد. می‌بینی پتی با این کجا رفت؟ او خاطرنشان می‌کند که سوابق، چه ارثی و چه هر نوع دیگری، اندازه گیری‌های برگشت ناپذیری هستند و طبیعتاً ذهنی هستند. روند ساخت و ساز نیست. “آنچه فیزیکدانان بر سر آن توافق دارند این است که اندازه گیری و مشاهده، در هر دو مدل کلاسیک و کوانتومی، نیازمند تمایز واضح بین رویداد عینی و سوابق ذهنی رویدادها است” (Pattee & Rączaszek- Leonardi, 2012, p. vii).
Inherent in any living hunk of matter is a complementary system that has two simultaneous modes of description-the subjective information (a genotype, in the form of DNA) and the objective construction from that information (a phenotype)-and one is not reducible to the other. Because the process involves a self-referential loop, the gap between subjective information recorded in symbolic code and physical construction has been bridged.
ذاتی هر توده زنده ماده، یک سیستم مکمل است که دارای دو حالت توصیفی همزمان است – اطلاعات ذهنی (یک ژنوتیپ، به شکل DNA) و ساخت عینی از آن اطلاعات (یک فنوتیپ) – و یکی قابل تقلیل به آن نیست. دیگری از آنجا که این فرآیند شامل یک حلقه خود ارجاعی است، شکاف بین اطلاعات ذهنی ثبت شده در کد نمادین و ساختار فیزیکی پر شده است.
Pattee does not see any ghosts in the machinery. Both the records and the constructors are made of physical structures. When von Neumann had his realization about what was required for self-replication, he wrote that he had avoided answering the “most intriguing, exciting, and important question of why the molecules or aggregates that in nature really occur… are the sorts of things they are, why they are essentially very large molecules in some cases but large aggregations in other cases” (von Neumann & Burks, 1966, p. 77)
پتی هیچ روحی را در دستگاه نمی‌بیند. هم رکوردها و هم سازنده‌ها از ساختارهای فیزیکی ساخته شده اند. زمانی که فون نویمان متوجه شد چه چیزی برای خود تکراری لازم است، نوشت که از پاسخ دادن به «جذاب‌کننده‌ترین، هیجان‌انگیزترین و مهم‌ترین سؤال در مورد اینکه چرا مولکول‌ها یا تجمعاتی که در طبیعت واقعاً وجود دارند… چیزهایی که هستند، چرا اساساً در برخی موارد مولکول‌های بسیار بزرگ هستند اما در موارد دیگر تجمعات بزرگی هستند» (فون نیومن و بورکز، ۱۹۶۶، ص. ۷۷)
Pattee speculates that it is the very size of the molecules that bridges the gap and ties the quantum and classical worlds: “Enzymes are small enough to take advantage of quantum coherence [subatomic particles that synchronize together] to attain the enormous catalytic power on which life depends, but large enough to attain high specificity and arbitrariness in producing effectively decoherent products [particles that do not have quantum properties] that can function as classical structures” (Pattee and Rączaszek- Leonardi, 2012, p. 13).
پتی حدس می‌زند که اندازه مولکول‌ها است که پلی می‌کند و جهان‌های کوانتومی‌و کلاسیک را به هم پیوند می‌دهد: «آنزیم‌ها به اندازه‌ای کوچک هستند که از انسجام کوانتومی[ذرات زیراتمی‌که با هم همگام می‌شوند] برای دستیابی به قدرت کاتالیزوری عظیمی‌که حیات بر آن تأثیر می‌گذارد، استفاده کنند. بستگی دارد، اما به اندازه کافی بزرگ برای دستیابی به ویژگی و خودسری بالا در تولید محصولات غیر منسجم موثر [ذرات که خواص کوانتومی‌ندارند] که می‌توانند به عنوان ساختارهای کلاسیک عمل کنند.
Pattee suggests a mind-warping idea: The source of the gap between the immaterial mind and the material brain, the subjective and objective, the measurer and the measured, was there long before the brain. It resulted from a process equivalent to quantum measurement (done in order to make that hereditary record) that began with self-replication at the origin of life. The gap between subject and object was already there with the very first live cell: Two complementary modes of description are inherent in life itself, have been conserved by evolution, and continue to be necessary for differentiating subjective experience from the event itself.
پتی ایده‌ای را پیشنهاد می‌کند که ذهن را منحرف می‌کند: منبع شکاف بین ذهن غیر مادی و مغز مادی، ذهنی و عینی، اندازه‌گیرنده و اندازه‌گیری‌شده، مدت‌ها قبل از مغز وجود داشت. این نتیجه از فرآیندی معادل اندازه‌گیری کوانتومی(که به منظور ایجاد آن رکورد ارثی انجام شد) حاصل شد که با خود تکراری در مبدأ حیات آغاز شد. شکاف بین سوژه و ابژه قبلاً با اولین سلول زنده وجود داشت: دو حالت توصیف مکمل در خود زندگی ذاتی هستند، توسط تکامل حفظ شده‌اند و همچنان برای تمایز تجربه ذهنی از خود رویداد ضروری هستند.
This is a universal and irreducible complementarity. Neither model can derive the other or be reduced to the other. By the same logic that a detailed objective model of a measuring device cannot produce a subject’s measurement, so a detailed objective model of a material brain cannot produce a subject’s thought. (Pattee & Rączaszek-Leonardi, 2012, p. 18)
این یک مکمل جهانی و تقلیل ناپذیر است. هیچ یک از مدل‌ها نمی‌توانند دیگری را مشتق کنند یا به دیگری تقلیل دهند. با همان منطقی که یک مدل عینی دقیق از یک دستگاه اندازه گیری نمی‌تواند اندازه گیری یک موضوع را ایجاد کند، بنابراین یک مدل عینی دقیق از یک مغز مادی نمی‌تواند فکر یک سوژه را تولید کند. (Pattee & Rączaszek-Leonardi، ۲۰۱۲، ص ۱۸)
The implication is that the gap between subjective conscious experience and the objective neural firings of our physical brains may be bridged by a similar set of processes, which could be occurring inside cells. Though little known, this is a humdinger of an idea.
مفهوم این است که شکاف بین تجربه آگاهانه ذهنی و شلیک‌های عصبی عینی مغز فیزیکی ما ممکن است با مجموعه‌ای از فرآیندهای مشابه، که می‌تواند در داخل سلول‌ها اتفاق بیفتد، پر شود. اگرچه کمی‌شناخته شده است، اما این یک ایده است.
Sentience in Animals
شناخت حسی در حیوانات
Along with Pattee, Jaak Panksepp, whose studies of emotion in animals we encountered in Chapter 10, also thought that we had been looking much too high in the evolutionary tree for how neural systems produce subjective affective experience. Panksepp agreed with Steven Pinker that to deny animals sentience is to believe the impossible. He placed the responsibility for this wacky idea at Descartes’s feet and thought that when Descartes asked, “What is this ‘I’ that ‘I’ know?” had he just replied, “I feel, therefore I am,” leaving cognition out of the subjective experience equation, we would not have been distracted (or attracted) by his assumption (Panksepp & Biven, 2012).
همراه با پتی، جااک پانکسپ، که در فصل ۱۰ با مطالعات او در مورد احساسات در حیوانات مواجه شدیم، همچنین فکر می‌کرد که ما در درخت تکاملی بسیار بالا به نظر می‌رسیدیم که سیستم‌های عصبی چگونه تجربه عاطفی ذهنی تولید می‌کنند. پانکسپ با استیون پینکر موافق بود که انکار شناخد حسی حیوانات به معنای باور غیرممکن است. او مسئولیت این ایده حواس پرت را به پای دکارت گذاشت و فکر کرد که وقتی دکارت پرسید: “این “من” چیست که “من” می‌شناسم؟ اگر او فقط پاسخ می‌داد: «احساس می‌کنم، پس هستم»، و شناخت را از معادله تجربه ذهنی کنار می‌گذاشت، فرض او حواس‌مان را پرت نمی‌کرد (یا جذب می‌کردیم) (پانکسپ و بیون، ۲۰۱۲).
Panksepp argued that subjective experience arose when the evolutionarily old emotion system linked up with a “body map,” which only requires sensations from inside and outside the organism to be tacked onto related neurons in the brain. This information about the state of the agent, along with the construction of a neural simulation of the agent in space, built from the firing of neurons, was all that was necessary for subjective experi- ence. Again we have information and construction, the same complementarity that Pattee sees as necessary for the replication of DNA and life itself.
پانکسپ استدلال کرد که تجربه ذهنی زمانی به وجود آمد که سیستم عواطف قدیمی‌از نظر تکاملی با یک “نقشه بدن” پیوند خورد، که فقط نیاز به احساسات از داخل و خارج ارگانیسم دارد تا به نورون‌های مرتبط در مغز منتقل شود. این اطلاعات در مورد وضعیت عامل، همراه با ساختن یک شبیه‌سازی عصبی عامل در فضا، که از شلیک نورون‌ها ساخته شده بود، تمام چیزی بود که برای تجربه ذهنی لازم بود. باز هم اطلاعات و ساختار داریم، همان مکملی که پتی برای همانندسازی DNA و خود حیات ضروری می‌داند.
From their studies of insects, biologist Andrew Barron and neuroscience philosopher Colin Klein at Australia’s Macquarie University (2016) suggest that phenomenal awareness has a long evolutionary past. From honeybees and crickets to butterflies and fruit flies, Barron and Klein have found structures in insect brains that generate a unified spatial model of the insect’s state and location as it moves around its environment, just as is constructed in the vertebrate midbrain. These researchers suggest that the animal’s egocentric representation of the world, its awareness of its body in space (which enables it to duck your flyswatter), is sufficient for subjective experience and was present in some form in the common ancestor of vertebrates and invertebrates 550 million years ago (see Box 14.2).
اندرو بارون زیست‌شناس و کالین کلین فیلسوف علوم اعصاب در دانشگاه مک‌کواری استرالیا (۲۰۱۶) از مطالعات خود بر روی حشرات نشان می‌دهند که آگاهی پدیده‌ای یک گذشته تکاملی طولانی دارد. از زنبورهای عسل و جیرجیرک گرفته تا پروانه‌ها و مگس میوه، بارون و کلاین ساختارهایی در مغز حشرات پیدا کرده اند که یک مدل فضایی یکپارچه از وضعیت و موقعیت حشره در حین حرکت در محیط اطراف خود ایجاد می‌کند، درست همانطور که در مغز میانی مهره داران ساخته شده است. این محققان پیشنهاد می‌کنند که نمایش خودمحورانه حیوان از جهان، آگاهی آن از بدنش در فضا (که آن را قادر می‌سازد آب مگس شما را اردک کند)، برای تجربه ذهنی کافی است و به نوعی در جد مشترک ۵۵۰ میلیون مهره‌دار و بی مهرگان وجود داشته است. سال‌ها پیش (به کادر ۱۴.۲ مراجعه کنید).
BOX 14.2 \ HOT SCIENCE
Bug Brains
باکس ۱۴.۲ \ علم داغ
مغزهای حشره
The geneticist and evolutionary biologist Theodosius Dobzhansky once commented, “Nothing in biology makes sense except in the light of evolution.” The University of Arizona’s Nicholas Strausfeld, a neurobiologist who studies arthropods, laments, “This dictum should resonate in the laboratories of brain researchers everywhere, but it rarely does” (http://neurosci.arizona.edu/faculty /strausfeld/lab).
تئودوسیوس دوبژانسکی، ژنتیک شناس و زیست شناس تکاملی، زمانی اظهار داشت: “هیچ چیز در زیست شناسی جز در پرتو تکامل معنا ندارد.” نیکلاس استراسفلد از دانشگاه آریزونا، یک نوروبیولوژیست که بندپایان را مطالعه می‌کند، اظهار تاسف می‌کند، “این حکم باید در آزمایشگاه‌های محققان مغز در همه جا طنین انداز شود، اما به ندرت چنین می‌شود” (http://neurosci.arizona.edu/faculty /strausfeld/lab) .
Current research shows that the brains of arthropods (of which insects are a branch) are much more complex than they were originally thought to be. Strausfeld, along with King’s College London neurobiologist Frank Hirth, reviewed the anatomical, developmental, behavioral, and genetic characteristics of the central complex of arthro- pods, an area critical in the selection of motor actions and the control of multijoint movement, and they compared it with the basal ganglia of vertebrates (Strausfeld & Hirth, 2013; Figure 14.29). The multitude of similarities they found suggests that the arthropod central complex and vertebrate basal ganglia circuitries, which underlie the selection and maintenance of behavioral actions, are deeply homologous.
تحقیقات کنونی نشان می‌دهد که مغز بندپایان (که حشرات شاخه ای از آن هستند) بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که در ابتدا تصور می‌شد. استراسفلد، همراه با فرانک هیرت، عصب‌بیولوژیست کالج کینگ لندن، ویژگی‌های آناتومیکی، رشدی، رفتاری و ژنتیکی مجموعه مرکزی بندپایان را که منطقه‌ای در انتخاب اعمال حرکتی و کنترل حرکت چند مفصلی حیاتی است، بررسی کردند و آنها را با هم مقایسه کردند. آن را با عقده‌های پایه مهره داران (Strausfeld & Hirth، ۲۰۱۳؛ شکل ۱۴.۲۹). بسیاری از شباهت‌هایی که آنها پیدا کردند نشان می‌دهد که مجموعه مرکزی بندپایان و مدارهای عقده‌های پایه مهره‌داران، که زیربنای انتخاب و نگهداری اقدامات رفتاری هستند، عمیقاً همولوگ هستند.
For example, developmental errors that disrupt central complex circuitry in insects can cause parkinsonism- like defects, such as ataxia, tripping, and hesitancy. Within both the central complex and the basal ganglia, control mechanisms with both inhibitory (GABAergic) and modulatory (dopaminergic) circuits aid in the regulation of adaptive behaviors. In fact, the researchers found that these circuitries are not examples of convergent evolution, as many had previously assumed, but rather have a common ancestry and were derived from an evolutionarily conserved genetic program. That is, the ancestor that vertebrates share with arthropods was cruising around processing information about its location and sensations to guide its actions. Pushing the evolutionary time frame back even earlier, these researchers suggest that the common ancestor we share with arthropods had brain gear sufficient to support phenomenal experience.
به عنوان مثال، خطاهای رشدی که مدار مجتمع مرکزی را در حشرات مختل می‌کند، می‌تواند باعث ایجاد نقص‌هایی مانند پارکینسونیسم، مانند آتاکسی، ترک خوردن و تردید شود. در داخل کمپلکس مرکزی و عقده‌های پایه، مکانیسم‌های کنترلی با مدارهای بازدارنده (GABAergic) و تعدیلی (دوپامینرژیک) به تنظیم رفتارهای تطبیقی کمک می‌کنند. در واقع، محققان دریافتند که این مدارها نمونه‌هایی از تکامل همگرا نیستند، همانطور که بسیاری قبلاً تصور می‌کردند، بلکه یک اصل و نسب مشترک دارند و از یک برنامه ژنتیکی حفاظت‌شده به‌طور تکاملی مشتق شده‌اند. یعنی اجدادی که مهره داران با بندپایان مشترک هستند در حال گشت و گذار در اطراف پردازش اطلاعات مربوط به مکان و احساسات خود برای هدایت اقدامات خود بود. با عقب راندن چارچوب زمانی تکاملی حتی زودتر، این محققان پیشنهاد می‌کنند که جد مشترک ما با بندپایان دارای تجهیزات مغزی کافی برای پشتیبانی از تجربه خارق‌العاده است.
FIGURE 14.29 Proposed correspondences of neural organization of the mammalian basal ganglia and insect central complex. The mammal’s striatum (ST) corresponds to the insect’s fan-shaped body (FB) and protocerebral bridge (PB); similarly, the mammal’s external and internal globus pallidus (GP, and GP) correspond to the insect’s ellipsoid body (EB). (a) in mammals, inputs to the striatum derive from sensory and association cortices (beige), from the hippocampus (HI) and amygdala (AM), and from the limbic system (not shown) via the frontal cortex. (b) In insects, inputs to the FB and PB derive from sensory intermediate and inferolateral protocerebra (IMP and ILP) and associative superior medial protocerebrum (SMP), which receives learned visual cues and outputs from the mushroom bodies (MB), which correspond to the mammalian hippocampus. The lateral accessory lobes (LAL) equate to the vertebrate thalamus (TH) supplied from the globus pallidus. Both the TH and the LAL supply motor centers (motor cortex in mammals and the inferolateral and ventrolateral protocerebra, ILP and VLP, in insects). Inhibitory path- ways are shown in red, dopaminergic pathways in gray, and excitatory or modulatory pathways in blue. Descending motor pathways are in green. PPL1 and PPM3 are dopamine-containing neurons. SN, = pars compacta of the substantia nigra; STN = subthalamic nucleus.
شکل ۱۴.۲۹ مطابقت‌های پیشنهادی سازمان عصبی عقده‌های فاعده‌ای پستانداران و مجموعه مرکزی حشرات. جسم مخطط پستاندار (ST) مربوط به بدن بادبزنی شکل حشره (FB) و پل اولیه مغزی (PB) است. به طور مشابه، گلوبوس پالیدوس خارجی و داخلی پستاندار (GP و GP) با بدن بیضی حشره (EB) مطابقت دارد. (الف) در پستانداران، ورودی‌های جسم مخطط از قشرهای حسی و ارتباطی (بژ)، از هیپوکامپ (HI) و آمیگدال (AM) و از سیستم لیمبیک (نشان داده نشده) از طریق قشر پیشانی منشأ می‌گیرند. (ب) در حشرات، ورودی‌های FB و PB از پیش مغزی میانی و فروجانبی حسی (IMP و ILP) و پروتوسربروم داخلی برتر انجمنی (SMP)، که نشانه‌ها و خروجی‌های بصری آموخته‌شده را از اجسام قارچ دریافت می‌کند (MB) مشتق می‌شود. به هیپوکامپ پستانداران لوب‌های جانبی جانبی (LAL) برابر با تالاموس مهره داران (TH) است که از گلوبوس پالیدوس تامین می‌شود. هر دو TH و LAL مراکز حرکتی را تامین می‌کنند (قشر حرکتی در پستانداران و مغز اول طرفین و بطنی جانبی، ILP و VLP، در حشرات). مسیرهای مهاری به رنگ قرمز، مسیرهای دوپامینرژیک به رنگ خاکستری و مسیرهای تحریکی یا تعدیلی به رنگ آبی نشان داده شده اند. مسیرهای موتور نزولی به رنگ سبز هستند. PPL1 و PPM3 نورون‌های حاوی دوپامین هستند. SN، = pars compacta از جسم سیاه. STN = هسته ساب تالاموس.
Sentience Without a Cortex
شناخت حسی بدون قشر
Perhaps the most severe restriction of conscious experience is found in children who are born without a cerebral cortex-a condition known as anencephaly—either because of genetic or developmental malfunction or because of prenatal vascular, toxic, or infectious trauma.
شاید شدیدترین محدودیت تجربه آگاهانه در کودکانی دیده شود که بدون قشر مغز به دنیا می‌آیند – وضعیتی که آنسفالی نامیده می‌شود – چه به دلیل نقص ژنتیکی یا رشدی یا به دلیل ترومای عروقی، سمی‌یا عفونی قبل از تولد.
A related condition is hydranencephaly, in which very minimal cerebral cortex is present (Figure 14.30), often as the result of fetal trauma or disease.
یک وضعیت مرتبط هیدرانسفالی است که در آن قشر مغز بسیار کم وجود دارد (شکل ۱۴.۳۰)، اغلب به عنوان نتیجه تروما یا بیماری جنین.
The medical and scientific community has neglected to study the subjective experiences of these children, on the assumption that the cortex is necessary for sentience. Many are treated as if they have persistent UWS without conscious awareness of any kind, feeling neither emotions nor pain. Medical personnel are often surprised when asked by the parents of these children to administer pain medications because the children are crying during invasive procedures. From what neuroscientist Björn Merker, who has spent much of his career studying the subcortex, has learned about subcortical processing, he is neither confident in the UWS assessment nor happy about the medical treatment spawned by the assumption that these patients have no conscious awareness.
جامعه پزشکی و علمی‌از مطالعه تجربیات ذهنی این کودکان با این فرض که قشر برای شناخت حسی ضروری است غفلت کرده است. با بسیاری از آنها به گونه ای رفتار می‌شود که گویی UWS دائمی‌دارند، بدون آگاهی آگاهانه از هر نوع، و نه احساسات و نه درد را احساس می‌کنند. پرسنل پزشکی اغلب وقتی از والدین این کودکان درخواست می‌کنند که داروهای ضد درد تجویز کنند، تعجب می‌کنند، زیرا کودکان در طی روش‌های تهاجمی‌گریه می‌کنند. بیورن مرکر، عصب شناس، که بیشتر دوران حرفه ای خود را صرف مطالعه زیر قشر مغز کرده است، در مورد پردازش زیر قشری آموخته است، او نه به ارزیابی UWS اطمینان دارد و نه از درمان پزشکی ناشی از این فرض که این بیماران هیچ آگاهی آگاهانه ای ندارند، خوشحال است.
FIGURE 14.30 MRI scans of a child with hydranencephaly. As these sagittal (a) and frontal (b) views show, some ventromedial occipital and midline cortical matter is spared. The cerebellum and brainstem are intact. The rest of the cranium is filled with cerebrospinal fluid.
شکل ۱۴.۳۰ اسکن MRI از یک کودک مبتلا به هیدرانسفالی. همانطور که این نماهای ساژیتال (a) و فرونتال (ب) نشان می‌دهند، مقداری از ماده اکسیپیتال بطنی و قسمت میانی قشر مغز در امان مانده است. مخچه و ساقه مغز دست نخورده هستند. بقیه جمجمه با مایع مغزی نخاعی پر شده است.
Merker met up with five families at Walt Disney World and spent a week following and observing their children (aged 10 months to 5 years) with hydranencephaly to supplement the limited information currently available in the scientific literature about their behavior. He observed, [The children] are not only awake and often alert, but show responsiveness to their surroundings in the form of emotional or orienting reactions to environ- mental events…. They express pleasure by smiling and laughter, and aversion by “fussing,” arching of the back and crying (in many gradations), their faces being animated by these emotional states. A familiar adult can employ this responsiveness to build up play sequences predictably progressing from smiling, through giggling, to laughter and great excitement on the part of the child. The children respond differentially to the voice and initiatives of familiars, and show preferences for certain situations and stimuli over others, such as a specific familiar toy, tune, or video program, and apparently can even come to expect their regular presence in the course of recurrent daily routines. (Merker, 2007, p. 79)
مرکر با پنج خانواده در والت دیزنی ورلد ملاقات کرد و برای تکمیل اطلاعات محدودی که در حال حاضر در متون علمی‌در مورد رفتار آنها در دسترس است، یک هفته فرزندان آنها (۱۰ ماه تا ۵ سال) را که مبتلا به هیدرانسفالی هستند دنبال و مشاهده کرد. او مشاهده کرد، [کودکان] نه تنها بیدار و اغلب هوشیار هستند، بلکه نسبت به محیط اطراف خود به شکل واکنش‌های عاطفی یا جهت‌دهنده نسبت به رویدادهای محیطی واکنش نشان می‌دهند. گیج کردن، قوس دادن به پشت و گریه کردن (در بسیاری از درجه‌بندی‌ها)، چهره‌های آنها توسط این حالات احساسی متحرک می‌شود. یک بزرگسال آشنا می‌تواند از این واکنش‌پذیری برای ساخت سکانس‌های بازی استفاده کند که به‌طور قابل پیش‌بینی از لبخند، از طریق قهقهه، به خنده و هیجان زیاد در کودک پیش می‌رود. کودکان به صدا و ابتکارات افراد آشنا واکنش متفاوتی نشان می‌دهند و برای موقعیت‌ها و محرک‌های خاص، مانند یک اسباب‌بازی آشنا، لحن یا برنامه ویدیویی، ترجیح می‌دهند و ظاهراً حتی می‌توانند انتظار حضور منظم آنها را در این دوره داشته باشند. روال روزانه مکرر (Merker, 2007, p. 79)
From his observations and interactions with these children, Merker concluded that even without a cerebral cortex or the cognition it supplies, they were feeling emotions, were having subjective experiences, and were conscious (Figure 14.31). While the contents of their subjective experience are severely restricted, they contain raw emotional feelings and an awareness of their environment that results in emotional responses appropriate to the stimuli presented.
مرکر از مشاهدات و تعاملات خود با این کودکان به این نتیجه رسید که حتی بدون قشر مغز یا شناختی که تامین می‌کند، آنها احساساتی می‌کنند، تجربیات ذهنی داشتند و هوشیار بودند (شکل ۱۴.۳۱). در حالی که محتویات تجربه ذهنی آنها به شدت محدود است، آنها حاوی احساسات عاطفی خام و آگاهی از محیط خود هستند که منجر به پاسخ‌های عاطفی متناسب با محرک‌های ارائه شده می‌شود.
Many have the opinion that these children are experiencing the world not through their subcortical structures, but through the bits of spared cerebral cortex. Countering this argument is that even though the very limited intact and questionably functional cortical regions vary widely from child to child, their behavior is fairly consistent. In addition, their behavior does not match up with the cortical tissue that is present. For example, their hearing is usually preserved even though the auditory tissue is not (as we would expect from what we learned in Chapter 5); however, while some visual cortex is commonly spared, vision tends to be compromised.
بسیاری بر این باورند که این کودکان دنیا را نه از طریق ساختارهای زیر قشری خود، بلکه از طریق تکه‌های قشر مغز در امان‌مانده تجربه می‌کنند. مقابله با این استدلال این است که حتی اگر مناطق قشری بسیار محدود دست نخورده و قابل تردید عملکردی به طور گسترده ای از کودکی به کودک دیگر متفاوت است، رفتار آنها نسبتاً سازگار است. علاوه بر این، رفتار آنها با بافت قشر موجود مطابقت ندارد. به عنوان مثال، شنوایی آنها معمولاً حفظ می‌شود، حتی اگر بافت شنوایی حفظ شود (همانطور که از آنچه در فصل ۵ آموختیم انتظار داریم). با این حال، در حالی که برخی از قشر بینایی معمولا در امان هستند، بینایی تمایل دارد به خطر بیافتد.
Observations of children with hydranencephaly suggest that only subcortical structures are necessary to transform raw neural input into something resembling core emotional feelings. Merker has concluded, along with Panksepp, that consciousness does not require cortical processing. There is no question that cortical processes elaborate and enhance the contents of that subjective experience, but just to have subjective experience, no cortical circuit is necessary.
مشاهدات کودکان مبتلا به هیدرانسفالی نشان می‌دهد که فقط ساختارهای زیر قشری برای تبدیل ورودی عصبی خام به چیزی شبیه احساسات عاطفی اصلی ضروری است. مرکر همراه با پانکسپ به این نتیجه رسیده است که آگاهی نیازی به پردازش قشر مغز ندارد. شکی نیست که فرآیندهای قشری محتوای آن تجربه ذهنی را تشریح و تقویت می‌کند، اما فقط برای داشتن تجربه ذهنی، هیچ مدار قشری لازم نیست.
FIGURE 14.31 Reaction of a child with hydranencephaly to a social situation.
Parents attentively faced their 3-year-old girl with hydranencephaly and placed her baby brother in her arms, helping to support him while photographing.
شکل ۱۴.۳۱ واکنش کودک مبتلا به هیدرانسفالی به یک موقعیت اجتماعی.
والدین با دقت با دختر ۳ ساله خود با هیدرانسفالی روبرو شدند و برادر نوزادش را در آغوش او گذاشتند و در حین عکاسی از او حمایت کردند.
Over the years, neurologist Antonio Damasio has changed his mind about the necessity for cortical processing in relation to feelings. He and neuroanatomist Hanna Damasio now conclude, “We do not see any evidence in favor of the idea that the engendering of feelings in humans would be confined to the cerebral cortex. On the contrary, based on anatomical and physiological evidence, subcortical structures and even the peripheral and enteric nervous systems appear to make important contributions to the experience of feelings” (A. R. Damasio & Damasio, 2016, p. 3). With a grasp of the contribution of subcortical processing to consciousness, it is easier for us to realize why it is so hard to get rid of the persistent sensation of feelings.
در طول سال‌ها، آنتونیو داماسیو، متخصص مغز و اعصاب، نظر خود را در مورد لزوم پردازش قشر در ارتباط با احساسات تغییر داده است. او و عصب آناتومیست‌هانا داماسیو اکنون نتیجه می‌گیرند: “ما هیچ مدرکی به نفع این ایده نمی‌بینیم که ایجاد احساسات در انسان به قشر مغز محدود می‌شود. برعکس، بر اساس شواهد آناتومیکی و فیزیولوژیکی، ساختارهای زیر قشری و حتی به نظر می‌رسد که سیستم عصبی محیطی و روده ای کمک‌های مهمی‌به تجربه احساسات می‌کنند» (A. R. Damasio & Damasio, 2016، ص ۳). با درک نقش پردازش زیر قشری در آگاهی، برای ما آسان تر است که بفهمیم چرا رهایی از احساس مداوم احساسات بسیار دشوار است.
We mentioned in Chapter 10 that subcortical brain areas arose early in the evolutionary process and are anatomically, neurochemically, and functionally homologous in all mammals that have been studied (Panksepp, 2005). If we think of the brain as a layered system, a more primitive form of consciousness would consist of raw emotional feelings and the motivations they engender, unfettered by cortical processing. As brains evolved to become more complex, additional contents and layers of control were added. A layered brain can accommodate this description. This view suggests that although the contents of each species’ conscious experience vary, all animals are sentient.
ما در فصل ۱۰ اشاره کردیم که نواحی زیر قشری مغز در اوایل فرآیند تکامل به وجود آمدند و از نظر تشریحی، عصبی شیمیایی و عملکردی در همه پستاندارانی که مورد مطالعه قرار گرفته‌اند همولوگ هستند (Panksepp، ۲۰۰۵). اگر مغز را به عنوان یک سیستم لایه‌ای در نظر بگیریم، شکل ابتدایی‌تری از آگاهی شامل احساسات خام عاطفی و انگیزه‌هایی است که آنها ایجاد می‌کنند، بدون محدودیت در پردازش قشری. همانطور که مغزها برای پیچیده تر شدن تکامل یافتند، محتویات و لایه‌های کنترلی اضافی اضافه شد. یک مغز لایه لایه می‌تواند این توصیف را در خود جای دهد. این دیدگاه نشان می‌دهد که اگرچه محتوای تجربه آگاهانه هر گونه متفاوت است، اما همه حیوانات حساس هستند.
TAKE-HOME MESSAGES
پیام‌های اصلی
▪️ The physical matter in the macroscopic world that we inhabit operates under a set of fixed, knowable laws. Microscopic objects behave differently from macroscopic objects: They obey quantum mechanical laws, not Newton’s laws of classical mechanics.
▪️ماده فیزیکی در دنیای ماکروسکوپی که ما در آن زندگی می‌کنیم تحت مجموعه ای از قوانین ثابت و قابل شناخت عمل می‌کند. اجسام میکروسکوپی رفتار متفاوتی با اجسام ماکروسکوپی دارند: آنها از قوانین مکانیک کوانتومی‌پیروی می‌کنند، نه از قوانین مکانیک کلاسیک نیوتن.
▪️ Albert Einstein described electrons and photons as both waves and particles. Niels Bohr formulated the principle of complementarity, which argues that quantum objects have complementary properties that cannot both be measured and known at the same time. A single system has two modes of description, and one is not reducible to the other.
▪️ آلبرت اینشتین الکترون‌ها و فوتون‌ها را هم به عنوان امواج و هم ذرات توصیف می‌کند. نیلز بور اصل مکمل بودن را فرموله کرد، که استدلال می‌کند که اجسام کوانتومی‌دارای ویژگی‌های مکمل هستند که نمی‌توان همزمان اندازه گیری کرد و شناخت. یک سیستم واحد دارای دو حالت توصیف است و یکی به دیگری قابل تقلیل نیست.
▪️Complementarity, when applied to the mind-brain problem, indicates that we cannot understand the gap between phenomenal experience and the firing of neurons by studying only the latter.
▪️ مکمل بودن، زمانی که در مورد مسئله ذهن-مغز اعمال می‌شود، نشان می‌دهد که ما نمی‌توانیم تنها با مطالعه دومی‌شکاف بین تجربه خارق العاده و شلیک نورون‌ها را درک کنیم.
▪️Howard Pattee argues that complementarity, with its two modes of description, is a prerequisite for all matter that can replicate and evolve; that is, it is an epistemic necessity for life.
▪️ هاوارد پاتی استدلال می‌کند که مکمل بودن، با دو حالت توصیفی آن، پیش نیاز همه موادی است که می‌توانند تکرار شوند و تکامل یابند. یعنی یک ضرورت معرفتی برای زندگی است.
▪️ Several lines of evidence suggest that although the cortex provides contents to conscious experience, it is not necessary for sentience.
▪️ چندین خط شواهد نشان می‌دهد که اگرچه قشر محتویاتی را برای تجربه آگاهانه فراهم می‌کند، اما برای شناخت حسی ضروری نیست.
۱۴.۱۰ Split-Brain Research as a Window Into Conscious Experience
۱۴.۱۰ تحقیق تقسیم مغز به عنوان پنجره ای به سوی تجربه آگاهانه
One astonishing quality of split-brain patients is that they are utterly unaware of their special status. Although they have lost the ability to transfer most information between their cerebral hemispheres, that loss has no impact on their overall psychological state. You may still not appreciate how odd this is. Imagine waking up from surgery and seeing only the right half of space, only the right half of the face of the nurse asking how you feel. That is the experience of the left hemisphere, the speaking hemi- sphere, yet it makes no complaint. Why not?
یکی از ویژگی‌های شگفت‌انگیز بیماران دوشاخه این است که کاملاً از وضعیت خاص خود بی‌اطلاع هستند. اگرچه آنها توانایی انتقال بیشتر اطلاعات را بین نیمکره‌های مغزی خود از دست داده اند، این از دست دادن هیچ تاثیری بر وضعیت روانی کلی آنها ندارد. شاید هنوز قدر این عجیب بودن را ندانید. تصور کنید که از عمل جراحی بیدار می‌شوید و فقط نیمه سمت راست فضا را می‌بینید، فقط نیمه سمت راست صورت پرستار را می‌بینید که احساس شما را می‌پرسد. این تجربه نیمکره چپ، نیمکره سخنگو است، اما هیچ شکایتی ندارد. چرا نه؟
Consider that people with damage to one or both of their optic nerves do complain about vision loss. The optic nerves carry visual field information to the visual cortex. If an optic nerve is damaged, the damaged part of the nerve ceases to carry that information to the visual cortex. Each part of the visual cortex represents an exact part of the visual world (see Chapter 5). Any portion of the visual cortex that is not receiving input sends a signal reporting the problem, and this signal is experienced consciously by the person, who then complains of a blind spot in the visual field.
در نظر بگیرید که افرادی که به یک یا هر دو عصب بینایی خود آسیب می‌رسانند، از کاهش بینایی شکایت دارند. اعصاب بینایی اطلاعات میدان بینایی را به قشر بینایی منتقل می‌کنند. اگر عصب بینایی آسیب ببیند، قسمت آسیب دیده عصب دیگر آن اطلاعات را به قشر بینایی منتقل نمی‌کند. هر قسمت از قشر بینایی نمایانگر بخش دقیقی از دنیای بینایی است (به فصل ۵ مراجعه کنید). هر بخشی از قشر بینایی که ورودی دریافت نمی‌کند سیگنالی را ارسال می‌کند که مشکل را گزارش می‌کند و این سیگنال به طور آگاهانه توسط فرد تجربه می‌شود و سپس از نقطه کوری در میدان بینایی شکایت می‌کند.
If, instead, the visual cortex is damaged, the results are very different. There will still be a blind spot in the visual field, but the patient doesn’t complain about it. Why not? When the visual cortex itself is lesioned, it stops functioning. It does not put out a signal that it is not getting information; it puts out no signals at all. Since it was solely responsible for representing visual information from a particular part of space, no other part of the visual cortex signals that information is missing. That part of space ceases to exist for that person’s conscious experience. People in this situation do not complain about holes in their visual field, because they do not know they have them. No neurons are signaling that they do.
اگر در عوض، قشر بینایی آسیب ببیند، نتایج بسیار متفاوت است. هنوز یک نقطه کور در میدان بینایی وجود خواهد داشت، اما بیمار از آن شکایت نمی‌کند. چرا نه؟ هنگامی‌که قشر بینایی خود ضایعه می‌شود، کار خود را متوقف می‌کند. سیگنالی مبنی بر عدم دریافت اطلاعات ارسال نمی‌کند. به هیچ وجه سیگنالی منتشر نمی‌کند. از آنجایی که تنها مسئول نمایش اطلاعات بصری از یک بخش خاص از فضا بود، هیچ بخش دیگری از قشر بینایی سیگنالی نمی‌دهد که اطلاعات از دست رفته است. آن بخش از فضا برای تجربه آگاهانه آن شخص وجود ندارد. افرادی که در این موقعیت قرار دارند از سوراخ‌های میدان بینایی خود شکایت نمی‌کنند، زیرا نمی‌دانند که آنها را دارند. هیچ نورونی این سیگنال را نمی‌دهد.
Similarly, following callosotomy, patients aren’t bothered that they have lost the ability to verbalize what is in their left visual field. It is not that they have been warned that such a loss will occur; they do not even comment that it is occurring. No reports at all are coming from the visual cortex in the right hemisphere to the talking left hemisphere. Without information that there even is a left visual field, it ceases to exist for the left hemisphere. Not only does the left hemisphere not miss the right hemisphere and all that it does, but it acts as if the right hemisphere were never there. Meanwhile, the whole conscious experience of the left visual field is now perceived and enjoyed by only the less communicative right hemisphere.
به طور مشابه، پس از کالوزوتومی، بیماران از این که توانایی بیان شفاهی آنچه در میدان بینایی سمت چپشان است را از دست داده اند، اذیت نمی‌شوند. اینطور نیست که به آنها هشدار داده شده باشد که چنین ضرری رخ خواهد داد. آنها حتی اظهار نظر نمی‌کنند که این اتفاق می‌افتد. هیچ گزارشی از قشر بینایی در نیمکره راست به نیمکره چپ صحبت نمی‌کند. بدون اطلاع از وجود میدان بینایی سمت چپ، وجود آن برای نیمکره چپ متوقف می‌شود. نیمکره چپ نه تنها نیمکره راست و تمام کارهایی که انجام می‌دهد را از دست نمی‌دهد، بلکه طوری عمل می‌کند که گویی نیمکره راست هرگز آنجا نبوده است. در همین حال، تمام تجربه آگاهانه میدان بینایی چپ اکنون فقط توسط نیمکره راست کمتر ارتباطی درک شده و از آن لذت می‌برد.
These findings that the loss of huge regions of cortex does not disrupt consciousness have major implications for understanding the role of the brain in conscious experience. They argue against the notion that there is a single consciousness circuit, instead suggesting that any part of the cortex, when supported by subcortical processing, can produce consciousness. And, as suggested by Merker, Panksepp, and Damasio, subcortical processing alone appears to be enough to produce conscious experience with limited contents.
این یافته‌ها مبنی بر اینکه از دست دادن مناطق عظیم قشر مغز باعث اختلال در هوشیاری نمی‌شود، پیامدهای عمده ای برای درک نقش مغز در تجربه آگاهانه دارد. آنها مخالف این تصور هستند که یک مدار هوشیاری واحد وجود دارد، در عوض پیشنهاد می‌کنند که هر بخشی از قشر مغز، زمانی که توسط پردازش زیر قشری پشتیبانی می‌شود، می‌تواند آگاهی ایجاد کند. و همانطور که مرکر، پانکسپ و داماسیو پیشنهاد کردند، پردازش زیر قشری به تنهایی برای تولید تجربه آگاهانه با محتوای محدود کافی به نظر می‌رسد.
A Proposal: Bubbles, Not a Network
یک پیشنهاد: حباب‌ها، نه یک شبکه
The idea presented here is that consciousness may be a product of hundreds or thousands of specialized systems-that is, modules (Gazzaniga, 2011, 2018). Each of these specialized neural circuits enables the processing and mental representation of specific aspects of conscious experience. For instance, the neural circuits responsible for the itch on your back, your memory of Friday night’s date, and your plans for the afternoon are fighting for entry to your consciousness. From moment to moment, different modules win the competition, and the results of this processing bubble into your conscious awareness.
ایده ارائه شده در اینجا این است که آگاهی ممکن است محصول صدها یا هزاران سیستم تخصصی – یعنی ماژول‌ها باشد (Gazzaniga, 2011, 2018). هر یک از این مدارهای عصبی تخصصی پردازش و بازنمایی ذهنی جنبه‌های خاصی از تجربه آگاهانه را امکان پذیر می‌کند. به عنوان مثال، مدارهای عصبی مسئول خارش پشت شما، خاطره شما از قرار جمعه شب، و برنامه‌های شما برای بعد از ظهر برای ورود به آگاهی شما مبارزه می‌کنند. لحظه به لحظه، ماژول‌های مختلف برنده رقابت هستند و نتایج این پردازش به آگاهی آگاهانه شما حباب می‌شود.
This dynamic, moment-to-moment cacophony of systems constitutes your consciousness. Yet what emerges is not complete chaos. Control layers manage the plethora of independent stimuli and resultant behavior, enhancing some signals and quashing others. You end up with a unified experience in which your consciousness flows smoothly from one thought to the next, linked together by time into a single unified narrative, just as the single frames of a film smoothly join together to tell a story. The interpreter is crafting this narrative. This specialized neural system continually interprets and rationalizes your behavior, emotions, and thoughts after they occur.
این پویایی لحظه به لحظه سیستم‌ها، آگاهی شما را تشکیل می‌دهد. با این حال آنچه ظاهر می‌شود هرج و مرج کامل نیست. لایه‌های کنترل، انبوهی از محرک‌های مستقل و رفتار حاصل را مدیریت می‌کنند، برخی سیگنال‌ها را تقویت می‌کنند و برخی دیگر را از بین می‌برند. در نهایت با تجربه‌ای یکپارچه مواجه می‌شوید که در آن آگاهی‌تان به آرامی‌از یک فکر به فکر دیگر جریان می‌یابد، و با گذشت زمان به یک روایت واحد پیوند می‌خورد، درست همانطور که تک فریم‌های یک فیلم به آرامی‌به هم می‌پیوندند تا داستانی را روایت کنند. مفسر در حال ساخت این روایت است. این سیستم عصبی تخصصی به طور مداوم رفتار، احساسات و افکار شما را پس از وقوع تفسیر و منطقی می‌کند.
Remarkably, this view of consciousness is completely dependent on the existence of the specialized modules. If a particular module is impaired or loses its inputs, it alerts the whole system that something is wrong. In the case when the optic nerve is severed, the patient immediately notices being blinded. But if the module itself is removed, as in the case of cortical blindness, then no warning signal is sent and the specific information usually processed by that specialized system is no longer acknowledged (out of sight, out of mind—so to speak).
قابل توجه است که این دیدگاه آگاهی کاملاً به وجود ماژول‌های تخصصی وابسته است. اگر یک ماژول خاص دچار اختلال شود یا ورودی‌های خود را از دست بدهد، به کل سیستم هشدار می‌دهد که مشکلی وجود دارد. در صورت قطع عصب بینایی، بیمار بلافاصله متوجه نابینایی می‌شود. اما اگر خود ماژول حذف شود، مانند کوری کورتیکال، هیچ سیگنال هشداری ارسال نمی‌شود و اطلاعات خاصی که معمولاً توسط آن سیستم تخصصی پردازش می‌شود، دیگر تایید نمی‌شود (به اصطلاح خارج از دید، خارج از ذهن).
Summary
خلاصه
How the physical brain enables our subjective conscious experience remains a great mystery, and we looked at several aspects of consciousness in this chapter. We saw that a level of wakefulness is necessary for consciousness, but conscious- ness is not necessary for wakefulness. Sleep and wakefulness are regulated by a complex interplay of several neurotransmitters, neuropeptides, and hormones released by subcortical structures. We differentiated our ability to access information from the contents of that information. We can lose all sorts of function throughout the brain, resulting in lost contents or lost access to the contents of our conscious experience, but we remain conscious in the sense that we are sentient. We can even split the brain in half and create two conscious entities with different conscious experiences.
اینکه چگونه مغز فیزیکی تجربه هشیار ذهنی ما را قادر می‌سازد یک راز بزرگ باقی مانده است و ما در این فصل به چندین جنبه از آگاهی نگاه کردیم. دیدیم که سطحی از بیداری برای هوشیاری لازم است، اما هوشیاری برای بیداری لازم نیست. خواب و بیداری توسط یک فعل و انفعال پیچیده از چندین انتقال دهنده عصبی، نوروپپتید و هورمون‌های آزاد شده توسط ساختارهای زیر قشری تنظیم می‌شود. ما توانایی خود برای دسترسی به اطلاعات را از محتویات آن اطلاعات متمایز کردیم. ما می‌توانیم انواع عملکردهای مغز را از دست بدهیم و در نتیجه محتویات خود را از دست بدهیم یا دسترسی به محتویات تجربه خودآگاه خود را از دست بدهیم، اما به این معنا که هوشیار هستیم، هوشیار باقی می‌مانیم. ما حتی می‌توانیم مغز را به دو نیم کنیم و دو موجود آگاه با تجربیات خودآگاه متفاوت ایجاد کنیم.
As we learn more and more about neural processing, we are coming to understand that all that we think and do is the result of interactions of cells, matter that is subject to physical laws and interactions. This knowledge has led many to take a deterministic stance and infer that we are along for the ride and have no conscious control over our behavior. Yet the idea that a particular behavior is produced by a particular neuronal circuit was challenged by researchers after Eve Marder found that many different neural tunings can produce the same behavior-a phenomenon known as multiple realizability.
همانطور که بیشتر و بیشتر در مورد پردازش عصبی می‌آموزیم، متوجه می‌شویم که تمام آنچه فکر می‌کنیم و انجام می‌دهیم نتیجه برهم کنش سلول‌ها است، ماده ای که تابع قوانین و فعل و انفعالات فیزیکی است. این دانش باعث شده است که خیلی‌ها موضع قاطعانه ای اتخاذ کنند و استنباط کنند که ما در حال سواری هستیم و هیچ کنترل آگاهانه ای بر رفتار خود نداریم. با این حال، این ایده که یک رفتار خاص توسط یک مدار عصبی خاص تولید می‌شود، پس از اینکه ایو ماردر دریافت که تنظیم‌های عصبی مختلف می‌توانند رفتار یکسانی را ایجاد کنند، توسط محققان به چالش کشیده شد.
The brain should be viewed as a complex system with multiple levels of organization, ranging from neurons to mental states to brains interacting with other brains. Determinists frequently mix up their organizational layers and reason that the laws governing the behavior of neurons are the same as those governing the higher layers. Meanwhile, out of the quantum world came Niels Bohr’s principle of complementarity, the idea that a system may have two simultaneous descriptions, one not reducible to the other.
مغز باید به عنوان یک سیستم پیچیده با سطوح مختلف سازمان دیده شود، از نورون‌ها گرفته تا حالات ذهنی تا مغزهایی که با مغزهای دیگر در تعامل هستند. جبرگرایان اغلب لایه‌های سازمانی خود را با هم مخلوط می‌کنند و استدلال می‌کنند که قوانین حاکم بر رفتار نورون‌ها با قوانین حاکم بر لایه‌های بالاتر یکسان است. در همین حال، از دنیای کوانتومی، اصل مکمل بودن نیلز بور بیرون آمد، این ایده که یک سیستم ممکن است دو توصیف همزمان داشته باشد، یکی قابل تقلیل به دیگری نیست.
We entertained Howard Pattee’s speculation that the gap between our subjective experience and the physical mechanisms of the brain is intrinsic to life itself. He argues that at the very origin of biology, the very first living hunk of matter was a system with two irreducible descriptions made up of hereditary records (genotype) and objective physical constructions of what those records described (phenotype). Pattee suggests that this early gap has been conserved throughout evolution and is present in the gap between the subjective mind and the physical brain. Whether Pattee is correct or not, the physical mechanisms involved in closing this gap are the challenge for future neuroscientists. If we don’t start trying to understand the different layers of brain organization and how they interact, we may never get a handle on consciousness.
ما به گمانه زنی‌هاوارد پتی مبنی بر اینکه شکاف بین تجربه ذهنی ما و مکانیسم‌های فیزیکی مغز ذاتی خود زندگی است، سرگرم شدیم. او استدلال می‌کند که در خاستگاه زیست‌شناسی، اولین قطعه زنده ماده، سیستمی‌با دو توصیف غیرقابل تقلیل بود که از سوابق موروثی (ژنوتیپ) و ساختارهای فیزیکی عینی آنچه آن رکوردها توصیف می‌کردند (فنوتیپ) تشکیل شده بود. پتی پیشنهاد می‌کند که این شکاف اولیه در طول تکامل حفظ شده است و در شکاف بین ذهن ذهنی و مغز فیزیکی وجود دارد. چه پتی درست باشد یا نه، مکانیسم‌های فیزیکی درگیر در بستن این شکاف چالشی برای دانشمندان علوم اعصاب آینده است. اگر شروع به تلاش برای درک لایه‌های مختلف سازمان مغز و نحوه تعامل آنها نکنیم، ممکن است هرگز به آگاهی دست پیدا نکنیم.
Key Terms
اصطلاحات کلیدی
architecture (p. 628)
blindsight (p. 632)
complex system (p. 628)
consciousness (p. 620)
determinism (p. 648)
dualism (p. 620)
locked-in syndrome (LIS) (p. 623)
materialism (p. 620)
mirror self-recognition (MSR) (p. 646)
multiple realizability (p. 631)
non-rapid eye movement (NREM) sleep (p. 626)
protocol (p. 629)
qualia (p. 621)
quantum theory (p. 649)
rapid eye movement (REM) sleep (p. 626)
sentience (p. 648)
subliminal perception (p. 636)
suprachiasmatic nucleus (SCN) (p. 625)
Think About It
در مورد آن فکر کنید
۱. What are the implications of the findings that mental states can affect neural states?
۱. پیامدهای یافته‌ها که حالت‌های ذهنی می‌توانند بر حالات عصبی تأثیر بگذارند چیست؟
۲. In what way does the principle of complementarity apply to the great philosophical debates: random versus predictable, experience versus observation, individual versus group, nurture versus nature, and mind versus brain?
۲. اصل مکمل بودن از چه جهت در بحث‌های بزرگ فلسفی کاربرد دارد: تصادفی در مقابل قابل پیش بینی، تجربه در مقابل مشاهده، فرد در مقابل گروه، پرورش در مقابل طبیعت، و ذهن در مقابل مغز؟
۳. Does knowing the structure of the brain tell us anything about how it functions? Explain.
۳. آیا دانستن ساختار مغز چیزی در مورد نحوه عملکرد آن به ما می‌گوید؟ توضیح دهید.
۴. Because individuals with blindsight have deficits in visual awareness, they are often held up as archetypal cases for consciousness investigations. What is wrong with this approach? Can studying nonconscious processing in the damaged brain really tell us anything about consciousness in the intact, healthy brain? Explain your answer.
۴. از آنجایی که افراد مبتلا به بینایی ناآگاهانه دارای نقص‌هایی در آگاهی بصری هستند، آنها اغلب به عنوان موارد کهن الگو برای بررسی‌های آگاهی در نظر گرفته می‌شوند. این رویکرد چه اشکالی دارد؟ آیا مطالعه پردازش ناخودآگاه در مغز آسیب دیده واقعاً چیزی در مورد هوشیاری در مغز سالم و دست نخورده به ما می‌گوید؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
کلیک کنید تا Suggested Reading نمایش داده شود
Churchland, P. (1988). Matter and consciousness. Cambridge, MA: MIT Press.
Damasio, A. R. (2010). Self comes to mind: Constructing the conscious brain. New York: Pantheon.
Dennett, D. C. (1991). Consciousness explained. Boston: Little, Brown.
Feynman, R. (1964, November 18). Probability and uncertainty: The quantum mechanical view of nature [The character of physical law, No. 6]. Lecture, Cornell University, Ithaca, NY. Retrieved from http://www.cornell.edu/video/richard-feynman-messenger-lecture-6-probability-uncertainty-quantum-mechanical-view-nature
Gazzaniga, M. S. (2018). The consciousness instinct: Unraveling the mystery of how the brain makes the mind. New York: Farrar, Straus and Giroux.
Koch, C. (2004). The quest for consciousness: A neurobiological approach. Englewood, CO:
Roberts. Koch, C. (2012). Consciousness: Confessions of a romantic reductionist. Cambridge, MA: MIT Press.
Makari, G. (2015) Soul machine: The invention of the modern mind. New York: Norton.
Pattee, H. H., & Rączaszek-Leonardi, J. (2012). Laws, language and life. Dordrecht, Netherlands: Springer.
Premack, D., and Woodruff, G. (1978). Does the chimpanzee have a theory of mind? Behavioral and Brain Sciences, 1, 515-526.
»» فصل قبل: فصل شناخت اجتماعی
»» تمامی کتاب
