آگاهی و مغز؛ مغز چگونه افکار را رمزگذاری می‌کند؛ استانیسلاس دهانه؛ نظریه پردازی درباره آگاهی

نظریه‌پردازی درباره آگاهی (Consciousness)

ما نشانه‌ها یا امضاهای پردازش آگاهانه (Signatures of conscious processing) را کشف کرده‌ایم، اما این نشانه‌ها چه معنایی دارند و چرا رخ می‌دهند؟ اکنون به نقطه‌ای رسیده‌ایم که نیازمند یک نظریه (Theory) هستیم تا رابطه‌ی درون‌نگری ذهنی (Subjective introspection) را با سنجش‌های عینی (Objective measurements) توضیح دهد. در این فصل من فرضیه فضای کاری نورونی سراسری (Global Neuronal Workspace Hypothesis) را معرفی می‌کنم؛ تلاشی پانزده‌ساله در آزمایشگاه من برای درک بهتر آگاهی (Consciousness). این فرضیه اصل ساده‌ای دارد: آگاهی همان اشتراک‌گذاری اطلاعات (Information sharing) در سراسر مغز است. مغز انسان در طی تکامل، به‌ویژه در قشر پیش‌پیشانی (Prefrontal cortex)، شبکه‌های کارآمد و دوربردی ایجاد کرده است تا اطلاعات مرتبط را انتخاب کرده و در سراسر مغز منتشر کند. آگاهی به‌منزله‌ی یک سازوکار تکاملی، این امکان را فراهم می‌کند که بتوانیم بر یک قطعه اطلاعاتی تمرکز کنیم و آن را در این نظام پخش اطلاعات فعال نگه داریم. هنگامی که اطلاعات به حالت آگاهانه درآید، می‌تواند به‌طور انعطاف‌پذیر و بر اساس اهداف جاری ما به دیگر نواحی مغز هدایت شود. به همین دلیل ما می‌توانیم آن را نام‌گذاری کنیم، مورد ارزیابی قرار دهیم، در حافظه بسپاریم یا برای برنامه‌ریزی آینده (Future planning) به‌کار ببریم. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری (Computer simulations) از شبکه‌های عصبی (Neural networks) نشان می‌دهند که فرضیه فضای کاری نورونی سراسری دقیقاً همان امضاهایی را ایجاد می‌کند که در ثبت‌های تجربی فعالیت مغز مشاهده می‌شوند. این فرضیه همچنین توضیح می‌دهد که چرا حجم عظیمی از دانش و اطلاعات، دسترس‌ناپذیر برای آگاهی ما باقی می‌ماند.

«من اعمال و امانی انسانی (Human actions and desires) را چنان در نظر خواهم گرفت که گویی با خطوط (Lines)، سطوح (Planes) و اجسام سه‌بعدی (Solids) سروکار دارم.» 
باروخ اسپینوزا، اخلاق (Ethics)، ۱۶۷۷

کشف نشانگرهای آگاهی (Signatures of consciousness) پیشرفتی مهم است، اما این امواج مغزی (Brain waves) و اسپایک‌های نورونی (Neuronal spikes) هنوز توضیح نمی‌دهند که آگاهی چیست و چرا رخ می‌دهد. چرا باید شلیک‌های دیرهنگام نورونی (Late neuronal firing)، اشتعال قشری (Cortical ignition) و هم‌زمانی در مقیاس کل مغز (Brain-scale synchrony) به ایجاد یک حالت ذهنی سوبژکتیو (Subjective state of mind) بینجامند؟  چگونه این رویدادهای مغزی، هرچند پیچیده، می‌توانند یک تجربه ذهنی (Mental experience) را فراخوانند؟ چرا شلیک نورونی در ناحیه V4 (Area V4) به ادراک رنگ (Perception of color) منجر می‌شود، و چرا فعالیت نورونی در ناحیه V5 (Area V5) حس حرکت (Sense of motion) را ایجاد می‌کند؟ اگرچه عصب‌پژوهی (Neuroscience) همبستگی‌های تجربی متعددی میان فعالیت مغزی (Brain activity) و حیات ذهنی (Mental life) شناسایی کرده است، اما شکاف مفهومی (Conceptual chasm) میان مغز (Brain) و ذهن (Mind) همچنان به گستردگی گذشته باقی مانده است. 

در غیاب یک نظریه صریح و روشن (Explicit theory)، جستجوی معاصر برای همبستگی‌های نورونی آگاهی (Neural correlates of consciousness) ممکن است به همان اندازه بیهوده به نظر برسد که پیشنهاد قدیمی دکارت مبنی بر اینکه غده صنوبری (Pineal gland) مقر روح (Soul) است. این فرضیه ناکامل به نظر می‌رسد زیرا همان تقسیم‌بندی را حفظ می‌کند که یک نظریه آگاهی (Theory of consciousness) باید آن را حل کند: ایده‌ی شهودی که نورونی (Neural) و ذهنی (Mental) به طور کامل در قلمروهای متفاوتی قرار دارند. صرف مشاهده‌ی یک رابطه نظام‌مند (Systematic relationship) میان این دو قلمرو کافی نیست. آنچه لازم است، یک چارچوب نظری فراگیر (Overarching theoretical framework) است؛ مجموعه‌ای از قوانین پل‌زننده (Bridging laws) که به طور کامل توضیح دهد چگونه رویدادهای ذهنی (Mental events) با الگوهای فعالیت مغزی (Brain activity patterns) مرتبط می‌شوند.

معماهایی که عصب‌پژوهان معاصر (Contemporary neuroscientists) را سردرگم می‌کند، چندان با معماهایی که فیزیکدانان در قرن نوزدهم و بیستم حل کردند، تفاوت ندارد. آن‌ها می‌پرسیدند چگونه ویژگی‌های ماکروسکوپی ماده (Macroscopic properties of ordinary matter) از آرایش ساده‌ی اتم‌ها (Atoms) پدید می‌آید؟ استحکام یک میز (Table) از کجا می‌آید، وقتی که تقریباً تمام آن را فضای خالی (Void) تشکیل داده و تنها تعدادی اتم کربن، اکسیژن و هیدروژن (Carbon, Oxygen, Hydrogen) در آن پراکنده‌اند؟ مایع (Liquid) چیست؟ جامد (Solid)؟ کریستال (Crystal)؟ گاز (Gas)؟ شعله مشتعل (Burning flame) چیست؟ شکل و دیگر ویژگی‌های ملموس آن‌ها چگونه از یک شبکه‌ی پراکنده از اتم‌ها پدید می‌آید؟ پاسخ به این پرسش‌ها نیازمند کالبدشکافی دقیق اجزای ماده (Components of matter) بود، اما این تحلیل پایین به بالا (Bottom-up analysis) به تنهایی کافی نبود؛ یک نظریه ریاضی سنتزی (Synthetic mathematical theory) لازم بود. نظریه جنبشی گازها (Kinetic theory of gases)، که برای اولین بار توسط جیمز کلرک ماکسول (James Clerk Maxwell) و لودویگ بولتزمان (Ludwig Boltzmann) ارائه شد، به طور مشهور توضیح داد چگونه متغیرهای ماکروسکوپی فشار و دما (Macroscopic variables of pressure and temperature) از حرکت اتم‌ها در یک گاز پدید می‌آیند. این نظریه نخستین در زنجیره‌ای از مدل‌های ریاضی ماده (Mathematical models of matter) بود؛ زنجیره‌ای فروکاست‌گرا (Reductionist chain) که اکنون برای طیف گسترده‌ای از پدیده‌ها کاربرد دارد، از ایجاد حباب‌های صابون و چسب (Soap bubbles and glues) گرفته تا جریان آب در قهوه‌جوش‌ها (Coffeepots) و پلاسمای خورشید (Plasma in our sun).

به منظور پر کردن شکاف بین مغز (brain) و ذهن (mind) نیاز به تلاش‌های نظری مشابهی داریم. هیچ آزمایشی نمی‌تواند نشان دهد که صد میلیارد نورون (neuron) در مغز انسان (human brain) در لحظه تجربه آگاهی (conscious perception) چگونه شلیک می‌کنند. تنها نظریه ریاضی (mathematical theory) قادر است توضیح دهد چگونه قلمروی ذهنی (mental) به قلمروی نورونی (neural) فرو کاسته می‌شود. عصب‌شناسی (neuroscience) نیازمند مجموعه‌ای از قوانین ارتباطی (bridging laws) است، مشابه نظریه ماکسول-بولتزمان (Maxwell-Boltzmann theory) در فیزیک گازها، که یک قلمرو را به دیگری مرتبط سازد. این کار آسان نیست، زیرا ماده چگال (condensed matter) مغز احتمالاً پیچیده‌ترین شیء روی زمین است. بر خلاف ساختار ساده یک گاز، مدل‌سازی مغز (brain) نیازمند سطوح متعدد و تودرتوی تبیین (explanation) است. در آرایشی شبیه به عروسک‌های روسی (Russian dolls)، شناخت (cognition) از آرایش پیچیده‌ای از روتین‌ها یا پردازنده‌های ذهنی (mental routines or processors) ناشی می‌شود که هر کدام توسط مدارهای (circuits) توزیع‌شده در سراسر مغز پیاده‌سازی شده‌اند و خود از ده‌ها نوع سلول (cell types) ساخته شده‌اند. حتی یک نورون تنها، با ده‌ها هزار سیناپس (synapse)، جهانی از مولکول‌های در حال تردد (trafficking molecules) است که سال‌ها زمینه کار مدل‌سازی (modeling) فراهم می‌آورد.
با وجود این دشواری‌ها، در پانزده سال گذشته، همکارانم ژان پیر شانژو (Jean-Pierre Changeux)، لینول ناکاشه (Lionel Naccache) و من تلاش کرده‌ایم تا شکاف بین مغز (brain) و ذهن (mind) را پر کنیم. ما یک نظریه مشخص درباره آگاهی (consciousness) طراحی کرده‌ایم، که با عنوان فضای کاری نورونی سراسری (global neuronal workspace) شناخته می‌شود و سنتز فشرده (condensed synthesis) شصت سال مدل‌سازی روانشناختی (psychological modeling) است. در این فصل، امیدوارم شما را قانع کنم که اگرچه قوانین دقیق ریاضی (mathematical laws) هنوز در افق هستند، اما اکنون چند چشم‌انداز (glimpses) درباره ماهیت آگاهی (consciousness)، چگونگی ظهور آن از فعالیت‌های هماهنگ مغزی (coordinated brain activity) و چرایی مشاهده نشانه‌ها یا اثرات آزمایشی (signatures) آن در آزمایش‌هایمان در اختیار داریم.

آگاهی یعنی به اشتراک گذاری سراسری اطلاعات

(Consciousness Is Global Information Sharing) 

زیرساخت پردازش اطلاعاتی ذهن آگاه (conscious mind) چیست؟ علت وجودی آن و نقش کارکردی (functional role) در اقتصاد اطلاعاتی مغز (information-based economy of the brain) چیست؟ طرح پیشنهادی من را می‌توان به طور خلاصه اینگونه بیان کرد: وقتی می‌گوییم که از یک قطعه اطلاعات (information) آگاهیم، منظورمان این است که این اطلاعات وارد یک ناحیه ذخیره‌سازی (specific storage area) شده که آن را برای سایر نواحی مغز (brain) قابل دسترس می‌کند.

از میان میلیون‌ها بازنمایی ذهنی (mental representations) که به طور ناآگاهانه در مغز (brain) در جریان هستند، یکی به دلیل همخوانی با اهداف فعلی ما (present goals) انتخاب می‌شود. آگاهی (consciousness) این بازنمایی گزینشی را برای تمامی سامانه‌های تصمیم‌گیری سطح بالا (high-level decision systems) در دسترس قرار می‌دهد.

ما یک روتر ذهنی (mental router) داریم، یک معماری تکامل‌یافته (evolved architecture) برای استخراج اطلاعات مرتبط و انتشار آن. برنارد بارز (Bernard Baars)، روان‌شناس، آن را «فضای کاری نورونی سراسری (global workspace)» می‌نامد: یک سیستم درونی (internal system) که از جهان بیرونی جداست و امکان نگهداری تصاویر ذهنی خصوصی (private mental images) و انتشار آن‌ها در میان پردازنده‌های تخصصی ذهن (specialized processors) را فراهم می‌آورد (شکل ۲۴).

شکل ۲۴- نظریه فضای کاری نورونی سراسری (Global Neuronal Workspace) و ماهیت تجربه آگاهانه (conscious experience) بر اساس نظریه فضای کاری نورونی سراسری (global neuronal workspace theory)، آنچه ما به عنوان آگاهی (consciousness) تجربه می‌کنیم، به اشتراک‌گذاری سراسری اطلاعات (global sharing of information) در مغز (brain) است. مغز (brain) شامل ده‌ها پردازنده محلی (local processors) است که هر کدام برای نوعی خاص از عملکرد (operation) تخصص یافته‌اند و در تصویر به شکل دایره‌ها (circles) نشان داده شده‌اند، که هر یک عملکرد مستقلی دارند. یک سیستم ارتباطی ویژه (specific communication system)، که همان فضای کاری سراسری (global workspace) است، به این پردازنده‌ها (processors) اجازه می‌دهد تا اطلاعات (information) را به طور انعطاف‌پذیر به اشتراک بگذارند. در هر لحظه، فضای کاری (workspace) مجموعه‌ای از این پردازنده‌ها را انتخاب می‌کند، اطلاعات رمزگذاری‌شده (encoded information) آن‌ها را به یک نمایش منسجم (coherent representation) تبدیل کرده، برای مدت دلخواه در ذهن (mind) نگه می‌دارد و سپس آن را به تقریباً هر یک از سایر پردازنده‌ها (processors) بازمی‌گرداند. هرگاه یک قطعه اطلاعات (information) به فضای کاری (workspace) دسترسی پیدا کند، آن اطلاعات آگاهانه (conscious) می‌شوند.

با توجه به این نظریه (theory)، آگاهی (consciousness) صرفاً به معنای اشتراک‌گذاری اطلاعات در سطح گسترده مغز (brain-wide information sharing) است. هر چیزی که نسبت به آن آگاه (conscious) می‌شویم، می‌توانیم آن را در ذهن (mind) خود نگه داریم حتی مدت‌ها پس از آن که تحریک مربوطه (stimulation) در جهان خارج از بین رفته است. دلیل این امر این است که مغز آن را به فضای کاری (workspace) منتقل کرده است، که آن را مستقل از زمان و مکان نخستین ادراک حفظ می‌کند. در نتیجه، ما می‌توانیم از آن به هر شکلی که بخواهیم استفاده کنیم. به طور خاص، می‌توانیم آن را به پردازشگرهای زبانی (language processors) ارسال کرده و نامگذاری کنیم؛ از این رو توانایی گزارش (capacity to report) یکی از ویژگی‌های کلیدی حالت آگاهانه (conscious state) است. همچنین، می‌توانیم آن را در حافظه بلندمدت (long-term memory) ذخیره کرده و برای برنامه‌ریزی‌های آینده (future plans) استفاده کنیم، هر چه که باشند. به باور من، انتشار انعطاف‌پذیر اطلاعات (flexible dissemination of information) ویژگی برجسته حالت آگاهانه (conscious state) است.

ترجمه:

ایده فضای کاری (workspace) نمایانگر ترکیبی (synthesis) از بسیاری از پیشنهادهای پیشین (earlier proposals) در روان‌شناسی توجه و آگاهی (psychology of attention and consciousness) است. همین‌طور که در سال ۱۸۷۰، فیلسوف فرانسوی (French philosopher)، هیپولیت تاین (Hippolyte Taine)، استعاره‌ای از “تئاتر آگاهی (theater of consciousness)” ارائه کرد. او توضیح داد که ذهن آگاه (conscious mind) مانند یک صحنه تئاتر باریک (narrow stage) است که تنها به ما امکان می‌دهد یک بازیگر (single actor) را بشنویم.

ترجمه:

می‌توان ذهن انسان (mind of a man) را با صحنه یک تئاتر (stage of a theatre) مقایسه کرد که در نورافکن‌ها (footlights) بسیار باریک است اما به تدریج به سمت عقب گسترده می‌شود. در نورافکن‌ها (footlights)، تقریباً فقط جای یک بازیگر (actor) وجود دارد. هر چه به سمت عقب و دورتر از نورافکن‌ها حرکت کنیم، چهره‌های دیگر (other figures) کم‌کم نامشخص‌تر می‌شوند، زیرا از نور (lights) فاصله بیشتری دارند. و فراتر از این گروه‌ها، در کناره‌ها و پس‌زمینه (wings and background)، اشکال بی‌شماری مبهم (obscure shapes) وجود دارند که یک فراخوان ناگهانی (sudden call) می‌تواند آن‌ها را به جلو بیاورد و حتی در محدوده مستقیم نورافکن‌ها قرار دهد. تحولات نامشخص (undefined evolutions) به طور مداوم در سراسر این جمعیت پرجنب‌وجوش از انواع بازیگران رخ می‌دهد تا رهبران گروه همخوان (chorus leaders) را فراهم کنند که آن‌ها نیز، همانند تصویر چراغ جادویی (magic lantern picture)، مقابل چشم ما ظاهر می‌شوند.

دهه‌ها پیش از فروید (Freud)، استعاره تاین (Taine) بیانگر این نکته بود که هر چند تنها یک آیتم (item) وارد آگاهی (awareness) ما می‌شود، ذهن (mind) ما باید شامل انواع و اقسام پردازشگرهای ناآگاهانه (unconscious processors) باشد. چه تیم پشتیبانی عظیمی (massive support staff) برای یک نمایش تک‌نفره (one-man show)! در هر لحظه، محتوای آگاهی ما (content of our consciousness) از بی‌شمار عملیات پنهان (covert operations) یا یک رقص پشت صحنه (backstage ballet) برمی‌آید که از دید ما مخفی باقی می‌ماند.

فیلسوف (philosopher)، دنیل دنت (Daniel Dennett)، به ما یادآوری می‌کند که باید از تمثیل تئاتر (theater allegory) بر حذر باشیم، زیرا می‌تواند به یک اشتباه بزرگ منجر شود: مغالطه هومونکولوس (homunculus fallacy). اگر آگاهی (consciousness) صحنه‌ای تئاتری باشد، مخاطب (audience) آن کیست؟ آیا آن‌ها نیز مغزهای کوچک (little brains) و صحنه‌های کوچک (ministage) دارند؟ و به نوبه خود، چه کسی آن‌ها را می‌بیند؟ به باور دنت، باید همواره از فانتزی پوچ و دیزنی‌مانند (absurd Disney-like fantasy) حضور یک هومونکولوس (homunculus) که در مغز (brain) ما ایستاده، صفحه‌های ما را می‌بیند (peering at our screens) و اعمال ما را فرماندهی می‌کند (commanding our acts)، پرهیز کنیم. هیچ «من» (I) ای وجود ندارد که درون ما را نگاه کند. خود صحنه (stage) همان «من» است. استعاره صحنه تئاتر (stage metaphor) هیچ مشکلی ندارد، به شرط آن که هوشمندی مخاطب (intelligence of the audience) حذف شده و جای آن با عملیات صریح با ماهیت الگوریتمی (explicit operations of an algorithmic nature) جایگزین شود. همان‌طور که دنت به شوخ‌طبعی بیان می‌کند: «هومونکولوس‌های خیالی را می‌توان با سازماندهی لشکری از احمق‌ها برای انجام کار (organizing armies of idiots to do the work) از طرح خود خارج کرد.»

روایت برنارد بارز (Bernard Baars) از مدل فضای کاری (workspace model)، مفهوم هومونکولوس (homunculus) را کنار می‌گذارد. در این دیدگاه، مخاطب فضای کاری سراسری (global workspace) نه یک آدمک خیالی درون سر، بلکه مجموعه‌ای از فرآیندهای ناآگاهانه (unconscious processors) است که یک پیام پخش‌شده را دریافت کرده و هرکدام بر اساس توانایی و شایستگی خود به آن پاسخ می‌دهند. آنچه از این تعامل حاصل می‌شود، نوعی هوش جمعی (collective intelligence) است که از طریق تبادل گسترده پیام‌هایی شکل می‌گیرد که بر اساس ارتباط و تناسب‌شان انتخاب شده‌اند. این ایده تازه نیست، بلکه به دوران آغازین هوش مصنوعی (artificial intelligence) بازمی‌گردد؛ زمانی که پژوهشگران پیشنهاد کردند زیر‌برنامه‌ها (subprograms) داده‌های خود را از طریق یک تخته‌سیاه (blackboard) مشترک مبادله کنند؛ ساختاری داده‌ای که شباهت زیادی با کلیپ‌بورد (clipboard) در رایانه‌های شخصی دارد. به بیان دیگر، فضای کاری آگاهانه (conscious workspace) همان کلیپ‌بورد ذهن است.

صحنه باریک تاین (Taine’s narrow stage) آن‌قدر کوچک است که تنها یک بازیگر می‌تواند همزمان بر روی آن حضور داشته باشد و همین امر نمونه‌ای روشن از یک ایده تاریخی است: آگاهی (consciousness) برآمده از یک سامانه با ظرفیت محدود (limited-capacity system) است که در هر لحظه تنها یک فکر را پردازش می‌کند. در طول جنگ جهانی دوم (World War II)، دونالد برودبنت (Donald Broadbent)، روان‌شناس بریتانیایی، استعاره‌ی دقیق‌تری را مطرح کرد که از نظریه‌ی نوظهور اطلاعات و محاسبات (information and computing theory) الهام گرفته بود. او با مطالعه‌ی خلبانان (airplane pilots) دریافت که حتی با تمرین، آن‌ها قادر نیستند به‌طور همزمان به دو جریان گفتار که هرکدام در یکی از گوش‌هایشان ارائه می‌شد توجه کنند. برودبنت نتیجه گرفت که ادراک آگاهانه (conscious perception) باید شامل یک کانال با ظرفیت محدود (limited-capacity channel) باشد؛ نوعی تنگنا (bottleneck) آهسته که در هر لحظه تنها یک آیتم را پردازش می‌کند. کشف‌های بعدی درباره‌ی پدیده چشمک توجه (attentional blink) و دوره مقاوم روان‌شناختی (psychological refractory period) ـ همان‌طور که در فصل ۲ دیدیم ـ این فرضیه را به‌شدت تأیید کردند: هنگامی که توجه ما به یک آیتم جلب می‌شود، دیگر آیتم‌ها به‌طور کامل از آگاهی ما پنهان می‌مانند. روان‌شناسان شناختی مدرن (modern cognitive psychologists) استعاره‌های متنوعی را پیشنهاد کرده‌اند که همگی ماهیتی مشابه دارند و در آن‌ها دسترسی آگاهانه (conscious access) به‌صورت یک تنگنای مرکزی (central bottleneck)، یک مرحله پردازش دوم (second processing stage)، یا حتی سالن ویژه (VIP lounge) ترسیم می‌شود که تنها به تعداد اندکی از محرک‌ها یا فرآیندهای برتر اجازه‌ی ورود می‌دهد.

استعاره‌ی سومی در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ (1960s and 1970s) پدیدار شد که بر اساس آن، آگاهی (consciousness) همچون یک سامانه نظارتی (supervision system) یا یک مدیر اجرایی مرکزی (central executive) توصیف می‌شد؛ سامانه‌ای پرقدرت که جریان اطلاعات (flow of information) را در سراسر دستگاه عصبی (nervous system) کنترل می‌کند. چنان‌که ویلیام جیمز (William James) در شاهکار سال ۱۸۹۰ خود با عنوان اصول روان‌شناسی (The Principles of Psychology) بیان کرده بود: «آگاهی همچون اندامی به نظر می‌رسد که برای هدایت یک نظام عصبی (nervous system) آن‌قدر پیچیده شده که دیگر قادر به تنظیم خود نیست، به آن افزوده شده است.» اگر این سخن به‌طور لفظی گرفته شود، رنگی از دوگانه‌انگاری (dualism) دارد؛ اما واقعیت این است که آگاهی (consciousness) یک بیگانه‌ی افزوده‌شده به دستگاه عصبی (nervous system) نیست، بلکه عضوی درونی و اصیل از آن است. در این معنا، دستگاه عصبی (nervous system) واقعاً به دستاوردی شگفت‌انگیز یعنی تنظیم خود (self-regulation) دست می‌یابد، اما این کار را به شیوه‌ای سلسله‌مراتبی (hierarchical manner) انجام می‌دهد. در این سلسله‌مراتب، مراکز مرتبه بالاتر قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex) ـ که از نظر تکاملی تازه‌تر رشد کرده‌اند ـ رهبری را بر عهده دارند و بر نظام‌های مرتبه پایین‌تر (lower-level systems) که در ناحیه‌های قشر خلفی (posterior cortical areas) و هسته‌های زیرقشری (subcortical nuclei) جای گرفته‌اند، تسلط یافته و اغلب آن‌ها را مهار می‌کنند.

مایکل پوزنر (Michael Posner) و تیم شلیس (Tim Shallice)، عصب‌روان‌شناسان (neuropsychologists)، پیشنهاد کردند که اطلاعات (information) زمانی به آگاهی (conscious) در می‌آید که درون این سامانه‌ی نظارتی مرتبه‌بالا (high-level regulatory system) بازنمایی شود. با این حال، اکنون می‌دانیم که این دیدگاه کاملاً درست نیست؛ زیرا همان‌طور که در فصل ۲ دیدیم، حتی یک محرک زیرآستانه‌ای (subliminal stimulus) ـ بدون آنکه دیده شود ـ می‌تواند برخی از کارکردهای مهاری (inhibitory) و نظارتی (regulatory functions) این سامانه‌ی اجرایی نظارتی (supervisory executive system) را تا حدی فعال کند. با این وجود، برعکس، هر اطلاعاتی که به فضای کاری آگاهانه (conscious workspace) برسد، بلافاصله قادر است به شیوه‌ای بسیار عمیق و گسترده، تمامی افکار ما را تنظیم (regulate) کند. توجه اجرایی (executive attention) تنها یکی از بسیاری از سامانه‌ها (systems) است که از این فضای کاری سراسری (global workspace) ورودی دریافت می‌کنند. در نتیجه، هر آنچه ما از آن آگاه می‌شویم، بلافاصله در دسترس قرار می‌گیرد تا تصمیم‌گیری‌ها (decisions) و اعمال عمدی (intentional actions) ما را هدایت کند و این احساس را به ما القا نماید که آن‌ها «تحت کنترل (under control)» ما هستند. زبان (language)، حافظه بلندمدت (long-term memory)، توجه (attention) و نیت (intention) همگی بخشی از این مدار درونی (inner circle) از سامانه‌های هم‌ارتباطی (intercommunicating devices) هستند که اطلاعات آگاهانه (conscious information) را با یکدیگر مبادله می‌کنند. به لطف این معماری فضای کاری (workspace architecture)، هر آنچه ما از آن آگاه هستیم می‌تواند آزادانه تغییر مسیر داده شود و به موضوع یک جمله، هسته‌ی یک خاطره، کانون توجه ما، یا اساس عمل ارادی بعدی ما تبدیل گردد.

فراتر از پیمانه ای بودن

Beyond Modularity

من نیز همچون برنارد بارز (Bernard Baars) روان‌شناس، بر این باورم که آگاهی (Consciousness) را می‌توان به عملکرد فضای کاری (Workspace) فروکاست؛ این فضا، اطلاعات مرتبط را به‌صورت سراسری دسترس‌پذیر (Globally Accessible) می‌سازد و آن‌ها را به شکلی انعطاف‌پذیر به مجموعه‌ای از سامانه‌های مغزی (Brain Systems) ارسال می‌کند. از نظر اصولی، هیچ مانعی برای بازتولید این کارکردها در یک سخت‌افزار غیرزیستی (Nonbiological Hardware) مانند یک رایانه مبتنی بر سیلیکون (Silicon-based Computer) وجود ندارد. با این حال، در عمل، اجرای این عملیات به هیچ وجه ساده نیست. هنوز به‌درستی نمی‌دانیم که مغز (Brain) چگونه این فرآیندها را پیاده‌سازی می‌کند و یا اینکه چگونه می‌توان یک ماشین (Machine) را به این توانایی‌ها مجهز ساخت. نرم‌افزارهای رایانه‌ای (Computer Software) عموماً به‌صورت سخت‌گیرانه‌ای پیمانه‌ای (Modular) سازمان‌دهی می‌شوند؛ به این معنا که هر روتین (Routine) ورودی‌های خاصی را دریافت کرده و بر پایه مجموعه‌ای از قواعد دقیق، آن‌ها را به خروجی‌های مشخص و خوش‌تعریف تبدیل می‌کند. برای مثال، یک پردازشگر واژه (Word Processor) ممکن است قطعه‌ای از اطلاعات، مانند یک بلوک متنی (Block of Text)، را برای مدتی نگه دارد؛ اما رایانه به‌عنوان یک کل، هیچ سازوکاری برای تشخیص این موضوع ندارد که آیا این قطعه اطلاعات از اهمیت سراسری برخوردار است یا خیر، و همچنین راهی برای دسترس‌پذیر ساختن آن برای سایر برنامه‌ها در اختیار ندارد. نتیجه آن است که رایانه‌های ما ناگزیر، کوته‌بین و محدود باقی می‌مانند. آن‌ها وظایف خود را به‌طور کامل و بی‌نقص انجام می‌دهند، اما آنچه درون یک پیمانه (Module) شناخته شده است ــ هر اندازه هم که هوشمندانه باشد ــ نمی‌تواند با پیمانه‌های دیگر به اشتراک گذاشته شود. تنها یک سازوکار ابتدایی مانند کلیپ‌بورد (Clipboard) اجازه می‌دهد که برنامه‌های رایانه‌ای بخشی از اطلاعات خود را با یکدیگر به اشتراک گذارند، و حتی همین سازوکار نیز تحت نظارت یک دئوس اکس ماکینا (Deus Ex Machina) هوشمند قرار دارد: یعنی همان کاربر انسانی (Human User).

قشر مخ (Cortex) بر خلاف رایانه (Computer)، به نظر می‌رسد این مشکل را از طریق ترکیب یک مجموعه پردازشگرهای پیمانه‌ای (Modular Processors) و یک سامانه مسیریابی انعطاف‌پذیر (Flexible Routing System) حل کرده است. بسیاری از نواحی قشر به یک فرآیند خاص اختصاص یافته‌اند. برای نمونه، بخش‌های وسیعی از قشر تنها از نورون‌های اختصاصی چهره (Face-specific Neurons) تشکیل شده‌اند که تنها زمانی فعال می‌شوند که یک چهره (Face) بر روی شبکیه (Retina) ظاهر شود. ناحیه‌هایی از قشر آهیانه‌ای (Parietal Cortex) و قشر حرکتی (Motor Cortex) به اعمال حرکتی ویژه یا به بخش‌های خاصی از بدن که آن حرکات را اجرا می‌کنند اختصاص یافته‌اند. نواحی انتزاعی‌تر، دانش ما از اعداد (Numbers)، حیوانات (Animals)، اشیاء (Objects) و افعال (Verbs) را رمزگذاری می‌کنند. اگر نظریه فضای کاری (Workspace Theory) درست باشد، می‌توان گفت که آگاهی (Consciousness) در روند تکامل (Evolution) پدیدار شده تا این پیمانه‌ای بودن (Modularity) را تعدیل کند. به‌واسطه فضای کار سراسری نورونی (Global Neuronal Workspace)، اطلاعات می‌تواند آزادانه در سراسر پردازشگرهای پیمانه‌ای مغز به اشتراک گذاشته شود. این دسترس‌پذیری سراسری اطلاعات (Global Availability of Information) دقیقاً همان چیزی است که ما به‌طور سوبژکتیو به‌عنوان یک حالت آگاهانه (Conscious State) تجربه می‌کنیم.

مزیت‌های تکاملی (Evolutionary Advantages) چنین سازمان‌دهی‌ای آشکار است. پیمانه‌ای بودن (Modularity) مفید است، زیرا حوزه‌های مختلف دانش (Knowledge) به تنظیمات متفاوتی از قشر مخ (Cortex) نیاز دارند: مدارهایی که برای مسیریابی در فضا (Spatial Navigation) طراحی شده‌اند عملیاتی متفاوت از مدارهایی انجام می‌دهند که برای بازشناسی مناظر (Recognition of Landscapes) یا ذخیره‌سازی یک رویداد گذشته در حافظه (Memory of Past Events) به کار می‌روند. با این حال، فرآیند تصمیم‌گیری (Decision-making) غالباً باید بر اساس یکپارچه‌سازی چندین منبع دانش شکل بگیرد. فیلی تشنه و تنها را در ساوانا (Savannah) تصور کنید. بقای این فیل به یافتن گودال پر آب بعدی وابسته است. تصمیمش برای حرکت به‌سوی مکانی دوردست و نامرئی باید بر اساس کاربست مؤثرِ اطلاعات موجود اتخاذ شود؛ اطلاعاتی همچون یک نقشه ذهنی از فضا (Mental Map of Space)، بازشناسی دیداری نشانه‌ها (Landmarks)، درختان (Trees) و مسیرها (Paths)، و همچنین یادآوری موفقیت‌ها و شکست‌های گذشته در یافتن آب. چنین تصمیم حیاتی و بلندمدتی، که حیوان را به سفری طاقت‌فرسا زیر آفتاب آفریقا (African Sun) می‌کشاند، باید بر پایه بهره‌گیری از تمامی منابع اطلاعاتی موجود بنا شود. به نظر می‌رسد که آگاهی (Consciousness) میلیون‌ها سال پیش در روند تکامل پدیدار شده تا امکان دسترسی انعطاف‌پذیر به تمام منابع دانشی را فراهم کند که می‌توانند با نیازهای کنونی ما مرتبط باشند.

یک شبکه ارتباطی تکامل یافته

An Evolved Communication Network

بر اساس این استدلال تکاملی (Evolutionary Argument)، آگاهی (Consciousness) مستلزم ارتباط‌پذیری (Connectivity) است. اشتراک‌گذاری منعطف اطلاعات (Flexible Information Sharing) نیازمند وجود یک معماری نورونی خاص (Specific Neuronal Architecture) است تا نواحی دوردست و تخصصی قشر مخ (Cortex) را در قالب یک کل منسجم به هم متصل کند. این پرسش مطرح می‌شود: آیا می‌توان چنین ساختاری را در درون مغز (Brain) شناسایی کرد؟ در اواخر قرن نوزدهم، سانتیاگو رامون‌ی‌کاخال (Santiago Ramón y Cajal)، نوروآناتومیست (Neuroanatomist) اسپانیایی، به جنبه‌ای شگفت‌انگیز از بافت مغز (Brain Tissue) اشاره کرد. برخلاف پوست (Skin) که از یک موزاییک متراکم از سلول‌ها تشکیل شده، مغز از سلول‌هایی به‌طور خارق‌العاده کشیده ساخته شده است: نورون‌ها (Neurons). نورون‌ها به واسطه آکسون‌های بلند (Long Axons) خود، ویژگی منحصربه‌فردی دارند که در میان سایر سلول‌ها بی‌نظیر است؛ به‌طوری‌که طول برخی از آن‌ها می‌تواند تا چند متر نیز برسد. برای نمونه، آکسون یک نورون منفرد در قشر حرکتی (Motor Cortex) ممکن است تا نواحی دوردست طناب نخاعی (Spinal Cord) امتداد یابد تا فرمان انقباض به ماهیچه‌های خاص (Specific Muscles) را صادر کند. کاخال همچنین کشف کرد که نورون‌های افکنشی (Projection Cells) با آکسون‌های بلند در قشر مغز (Cerebral Cortex) به‌طور چشمگیری متراکم هستند. این قشر، همان لایه نازکی است که سطح دو نیمکره مغزی (Hemispheres) را تشکیل می‌دهد. از جایگاه خود در قشر، نورون‌هایی با شکل هرمی ــ که به آن‌ها نورون‌های هرمی (Pyramidal Neurons) گفته می‌شود ــ اغلب آکسون‌های خود را تا پشت مغز یا به نیمکره مقابل گسترش می‌دهند. این آکسون‌ها در کنار هم دسته‌های متراکمی از رشته‌های عصبی (Fiber Bundles) ایجاد می‌کنند که ضخامت آن‌ها می‌تواند از چند میلی‌متر تا چند سانتی‌متر متغیر باشد. امروزه با استفاده از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (Magnetic Resonance Imaging; MRI) می‌توانیم این دسته‌های درهم‌تنیده از رشته‌های عصبی را به‌راحتی در مغز انسان زنده (Living Human Brain) مشاهده کنیم.

نکته مهم این است که همه نواحی مغز (Brain Areas) به یک اندازه و به‌طور یکنواخت با یکدیگر متصل نیستند. نواحی حسی (Sensory Regions)، همچون قشر بینایی اولیه (Primary Visual Cortex; V1)، گرایش به انتخاب‌گری دارند و تنها مجموعه محدودی از ارتباطات را برقرار می‌کنند، عمدتاً با نواحی مجاور خود. این نواحی اولیه بینایی در قالب یک سلسله‌مراتب نسبتاً درشت (Coarse Hierarchy) سازمان یافته‌اند: ناحیه V1 عمدتاً با V2 در ارتباط است، که خود با V3 و سپس با V4 ارتباط برقرار می‌کند، و این روند به همین ترتیب ادامه می‌یابد. در نتیجه، پردازش‌های اولیه بینایی (Early Visual Operations) از نظر عملکردی به‌صورت کپسوله (Functionally Encapsulated) عمل می‌کنند؛ به این معنا که نورون‌های بینایی در ابتدا تنها بخش کوچکی از ورودی شبکیه (Retinal Input) را دریافت کرده و آن را در نوعی انزوای نسبی (Relative Isolation) پردازش می‌کنند، بی‌آنکه هیچ‌گونه «آگاهی» (Awareness) از تصویر کلی داشته باشند.

با این حال، در نواحی ارتباطی مرتبه‌ بالاتر قشر (higher association areas of the cortex)، ارتباطات دیگر ویژگی همسایگی یا نقطه‌به‌نقطه (point-to-point) خود را حفظ نمی‌کنند و به همین دلیل، پیمانه‌ای بودن (modularity) عملیات شناختی در اینجا تا حدی شکسته می‌شود. نورون‌هایی با آکسون‌های بلند (long-distance axons) بیشترین فراوانی را در قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex)، یعنی بخش قدامی مغز دارند. این ناحیه به بخش‌های گوناگونی از جمله لوب آهیانه‌ای تحتانی (inferior parietal lobe)، لوب گیجگاهی میانی و قدامی (middle and anterior temporal lobe) و همچنین ناحیه‌های سینگولیت قدامی و خلفی (anterior and posterior cingulate areas) که بر روی خط میانی مغز قرار دارند، متصل است. این نواحی به عنوان هاب‌های اصلی (major hubs)، یعنی مراکز ارتباطی کلیدی مغز شناسایی شده‌اند. همه‌ی این نواحی با اتصالات پروجکشن دوسویه (reciprocal projections) به هم متصل هستند؛ بدین معنا که اگر ناحیه A به ناحیه B سیگنالی ارسال کند، در اغلب موارد ناحیه B نیز پاسخی به ناحیه A بازمی‌گرداند (شکل ۲۵). افزون بر این، ارتباطات راه‌دور (long-distance connections) اغلب به شکل مثلثی شکل می‌گیرند؛ به این صورت که اگر ناحیه A همزمان به نواحی B و C پروجکشن بفرستد، احتمال بسیار بالایی وجود دارد که نواحی B و C نیز با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

شکل ۲۵. اتصالات نورونی راه‌دور (long-distance neuronal connections) ممکن است از فضای کار سراسری نورونی (global neuronal workspace) پشتیبانی کنند. آناتومیست مشهور، سانتیاگو رامون ای کاخال (Santiago Ramon y Cajal)، که در قرن نوزدهم مغز انسان را کالبدشکافی کرده بود، پیش‌تر مشاهده کرده بود که چگونه نورون‌های بزرگ قشری (large cortical neurons) با شکل هرمی، آکسون‌های خود را به نواحی بسیار دور می‌فرستند (سمت چپ). امروزه می‌دانیم که این پروجکشن‌های راه‌دور (long-distance projections) اطلاعات حسی را به یک شبکه‌ی متراکم شامل نواحی آهیانه‌ای (parietal)، گیجگاهی (temporal) و پیش‌پیشانی (prefrontal) منتقل می‌کنند (سمت راست). آسیبی به این پروجکشن‌های راه‌دور می‌تواند منجر به غفلت فضایی (spatial neglect) شود؛ اختلالی که با از دست رفتن انتخابی آگاهی دیداری (selective loss of visual awareness) در یک سوی فضا مشخص می‌شود.

این نواحی قشری (cortical regions) به بازیگران مهم دیگری نیز متصل هستند؛ از جمله هسته‌های مرکزی جانبی و اینترالامینار تالاموس (central lateral and intralaminar nuclei of the thalamus) که در توجه (attention)، هشیاری (vigilance) و همزمان‌سازی (synchronization) نقش دارند؛ همچنین گانگلیون‌های قاعده‌ای (basal ganglia) که برای تصمیم‌گیری (decision making) و عمل (action) حیاتی‌اند، و هیپوکامپ (hippocampus) که برای حافظه رویدادی (episodic memory) و بازیابی خاطرات (recall) ضروری است. مسیرهای ارتباطی قشر و تالاموس (corticothalamic pathways) اهمیت ویژه‌ای دارند. تالاموس (thalamus) مجموعه‌ای از هسته‌ها (nuclei) است که هر یک با دست‌کم یک ناحیه‌ی قشری وارد یک حلقه بسته (tight loop) می‌شود و اغلب به‌طور همزمان با چندین ناحیه قشری تعامل دارد. تقریباً همه‌ی نواحی قشری که به‌طور مستقیم با یکدیگر متصل‌اند، اطلاعات را از طریق یک مسیر موازی نیز با کمک یک رله تالاموسی عمقی (deep thalamic relay) مبادله می‌کنند. علاوه بر این، ورودی‌های تالاموس به قشر (thalamo-cortical inputs) نقشی اساسی در تحریک قشر (excitation of cortex) و حفظ آن در یک وضعیت فعال پایدار (up state of sustained activity) ایفا می‌کنند. همان‌طور که خواهیم دید، کاهش فعالیت تالاموس و اتصالات آن نقشی کلیدی در بروز کما (coma) و حالات نباتی (vegetative states) دارد؛ شرایطی که در آن مغز ذهن خود را از دست می‌دهد (loss of mind).

به این ترتیب، فضای کاری (workspace) بر پایه‌ی یک شبکه متراکم و هم‌پیوند (dense network of interconnected regions) در مغز بنا شده است؛ یک سازمان نامتمرکز (decentralized organization) که هیچ مکان فیزیکی یکتا (single physical site) برای تجمع ندارد. در بالاترین سطح سلسله‌مراتب قشری (cortical hierarchy)، یک هیئت اجرایی نخبگان (elitist board of executives) در نواحی دور از هم مستقر است و از طریق تبادل بی‌شمار پیام با هم هماهنگ می‌شود. شگفت آنکه این شبکه آناتومیک (anatomical network) شامل لوب‌های پیش‌پیشانی (prefrontal lobes) و لوب‌های آهیانه‌ای (parietal lobes) دقیقاً همان شبکه‌ای است که در فصل چهارم به آن اشاره شد و فعال‌سازی ناگهانی‌اش (sudden ignition) نخستین نشانگر ما از پردازش آگاهانه (conscious processing) بود. اکنون می‌توانیم درک کنیم که چرا این نواحی ارتباطی هر بار که اطلاعاتی وارد آگاهی (awareness) می‌شود، فعال می‌گردند: این نواحی دقیقاً دارای همان اتصالات بلندبرد (long-distance connectivity) هستند که برای پخش پیام (broadcasting messages) در سراسر مغز لازم است.

نورون‌های هرمی (pyramidal neurons) قشر که در این شبکه بلندبرد (long-distance network) مشارکت دارند، به‌طور ویژه برای این وظیفه سازگار شده‌اند (شکل ۲۶). این نورون‌ها برای نگهداری از ماشین مولکولی پیچیده (molecular machinery) لازم جهت پشتیبانی از آکسون‌های عظیم (immense axons) خود، دارای اجسام سلولی غول‌پیکر (giant cell bodies) هستند. به یاد داشته باشید که هسته‌ی سلول (cell nucleus) جایگاه رمزگذاری اطلاعات ژنتیکی (genetic information) در DNA است، و با این حال، مولکول‌های گیرنده (receptor molecules) که در آنجا ساخته می‌شوند باید somehow مسیر خود را تا سیناپس‌هایی (synapses) که چندین سانتی‌متر دورتر قرار دارند، طی کنند. این سلول‌های عصبی غول‌پیکر (large nerve cells) که قادر به انجام چنین شاهکار خارق‌العاده‌ای هستند، عمدتاً در لایه‌های خاصی از قشر تجمع یافته‌اند؛ به‌ویژه لایه‌های II و III قشری (cortical layers II and III) که مسئولیت ویژه‌ای در اتصالات کالوزال (callosal connections) و توزیع اطلاعات بین دو نیمکره (inter-hemispheric distribution) بر عهده دارند.

شکل ۲۶. نورون‌های هرمی غول‌پیکر (Large Pyramidal Neurons) برای انتشار سراسری اطلاعات آگاهانه (global broadcasting of conscious information)، به‌ویژه در قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex)، تطبیق یافته‌اند. کل قشر مخ (cortex) به صورت لایه‌ای (organized in layers) سازمان یافته و لایه‌های II و III (layers II and III) شامل نورون‌های هرمی بزرگ (large pyramidal neurons) هستند که آکسون‌های بلند (long axons) آن‌ها به نواحی دوردست ارسال می‌شود. این لایه‌ها در قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex) نسبت به نواحی حسی (sensory areas) بسیار ضخیم‌ترند (بالا). ضخامت لایه‌های II و III به طور تقریبی نواحی را مشخص می‌کند که در ادراک آگاهانه (conscious perception) حداکثر فعالیت را دارند. این نورون‌ها همچنین دارای تطابق‌هایی برای دریافت پیام‌های سراسری (reception of global messages) هستند. درختچه‌های دندریتی (dendritic trees) آن‌ها که پروجکشن‌ها از نواحی دیگر (projections from other regions) را دریافت می‌کنند، در قشر پیش‌پیشانی بسیار بزرگ‌تر از سایر نواحی است. این تطابق‌ها برای ارتباط راه‌دور (long-distance communication) در مغز انسان (human brain) نسبت به مغز سایر گونه‌های نخستیان (other primate species) برجسته‌تر هستند. 

در اوایل دهه ۱۹۲۰، نوروآناتومیست (neuroanatomist) اتریشی، کنستانتین فون اکونومو (Constantin von Economo)، مشاهده کرد که این لایه‌ها (layers) در مغز به طور یکنواخت توزیع نشده‌اند. این لایه‌ها در قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex) و قشر سینگولیت (cingulate cortex) و همچنین در ناحیه‌های ارتباطی (associative areas) لوب‌های آهیانه‌ای و گیجگاهی (parietal and temporal lobes) بسیار ضخیم‌تر هستند؛ و جالب این است که این نواحی دقیقاً همان مناطق به‌هم پیوسته (tightly interconnected regions) هستند که در هنگام ادراک آگاهانه و پردازش (conscious perception and processing) فعال می‌شوند.

اخیراً گای الستون (Guy Elston) در کوئینزلند، استرالیا (Queensland, Australia) و خاویر د فلیپه (Javier DeFelipe) در اسپانیا مشاهده کردند که این نورون‌های غول‌پیکر فضای کاری (giant workspace neurons) دارای دندریت‌های (dendrites) عظیمی هستند، که به عنوان آنتن‌های گیرنده نورون (neuron’s receiving antennas) عمل می‌کنند و آن‌ها را به طور ویژه برای جمع‌آوری پیام‌ها از نواحی دوردست (gathering of messages from distant regions) مناسب می‌سازد. نورون‌های هرمی (pyramidal neurons) اطلاعات را از دیگر نورون‌ها از طریق دندریت‌ها (dendrites) جمع‌آوری می‌کنند—واژه دندریت از ریشه یونانی به معنای «درخت» گرفته شده است—زیرا این شاخه‌های متراکم، سیگنال‌های ورودی را دریافت می‌کنند. در جایی که نورون ورودی یک سیناپس (synapse) ایجاد می‌کند، نورون دریافت‌کننده ساختار آناتومیک میکروسکوپی (microscopic anatomical structure) به نام اسپاین (spine) شکل می‌دهد، که یک برجستگی قارچی‌شکل (mushroom-shaped protuberance) است. تعداد بسیار زیادی از این اسپاین‌ها (spines) درخت دندریتی (dendritic tree) نورون را به شکل متراکم می‌پوشانند. نکته‌ای کلیدی برای فرضیه فضای کاری (workspace hypothesis) این است که الستون و د فلیپه (Elston and DeFelipe) نشان دادند دندریت‌ها (dendrites) در قشر پیش‌پیشانی (prefrontal cortex) بسیار بزرگ‌تر و اسپاین‌ها (spines) بسیار بیشتر از نواحی خلفی مغز (posterior regions of the brain) هستند (نگاه کنید به شکل ۲۶).

افزون بر این، این تطابق‌ها برای ارتباطات بلندبرد (long-distance communication) در مغز انسان (human brain) به‌ویژه برجسته است. در مقایسه با خویشاوندان نخستی‌سان (primate cousins)، نورون‌های پیش‌پیشانی (prefrontal neurons) ما دارای شاخه‌های بیشتر و اسپاین‌های (spines) بیشتری هستند. جنگل متراکم دندریت‌ها (dense jungle of dendrites) این نورون‌ها تحت کنترل خانواده‌ای از ژن‌ها (genes) قرار دارد که به طرز منحصر به فردی در انسان جهش یافته‌اند.

یکی از برجسته‌ترین اعضای این خانواده، ژن FoxP2 است؛ ژنی که در خط انسانی (Homo lineage) با دو جهش ویژه ظاهر شده و شبکه‌های زبانی (language networks) ما را تنظیم می‌کند، شبکه‌هایی که اختلال در آن‌ها موجب نقص شدید در بیان و گفتار (impairment in articulation and speech) می‌شود. خانواده FoxP2 شامل چندین ژن است که مسئول ساخت نورون‌ها (neurons)، دندریت‌ها (dendrites)، آکسون‌ها (axons) و سیناپس‌ها (synapses) هستند.

در شاهکاری شگفت‌آور از فناوری ژنومی (genomic technology)، دانشمندان موش‌های جهش‌یافته‌ای ایجاد کردند که حامل دو جهش انسانی FoxP2 بودند و همانطور که انتظار می‌رفت، این موش‌ها نورون‌های هرمی (pyramidal neurons) با دندریت‌های شبیه انسان (humanlike dendrites) و ظرفیت یادگیری افزایش یافته (greater facility to learn) پرورش دادند، هرچند هنوز قادر به صحبت کردن (speaking) نبودند.

به واسطه ژن FoxP2 و خانواده ژن‌های مرتبط با آن، هر نورون پیش‌پیشانی (prefrontal neuron) در انسان می‌تواند پانزده هزار اسپاین (spines) یا بیشتر داشته باشد. این نشان می‌دهد که یک نورون هرمی (pyramidal neuron) در ارتباط با تعداد بسیار زیادی از نورون‌های دیگر (other neurons) است، که بیشتر آن‌ها در قشر (cortex) و به ویژه تالاموس (thalamus) قرار دارند. این آرایش آناتومیک (anatomical arrangement) شبیه یک تطابق کامل (perfect adaptation) برای مقابله با چالش جمع‌آوری اطلاعات (collecting information) از هر نقطه‌ای از مغز است و به محض آن که اطلاعات به اندازه کافی مهم و مرتبط (relevant) تشخیص داده شود تا وارد فضای کاری جهانی (global workspace) شود، می‌تواند آن را به هزاران مکان دیگر (thousands of sites) بازتاب دهد.

فرض کنید بتوانیم تمام ارتباطاتی (connections) را که هنگام تشخیص آگاهانه یک چهره (consciously recognize a face) فعال می‌شوند، ردیابی کنیم—شبیه کاری که FBI هنگام ردیابی تماس‌های تلفنی (tracing a phone call) از طریق مراکز مخابراتی انجام می‌دهد. تصور کنید چه نوع شبکه‌ای (network) را مشاهده خواهیم کرد؟ در ابتدا، اتصالات کوتاه (very short connections) در شبکیه (retina) تصویر ورودی را پالایش می‌کنند. سپس تصویر فشرده شده (compressed image) از طریق کابل عظیم عصب بینایی (optic nerve) به تالاموس بینایی (visual thalamus) و از آنجا به قشر اولیه بینایی (primary visual area) در لوب پس‌سری (occipital lobe) منتقل می‌شود. ورودی در اینجا از طریق رشته‌های عصبی U شکل (local U-shaped fibers) به چند خوشه نورونی (clusters of neurons) در شکنج دوکی راست (right fusiform gyrus) فرستاده می‌شود، جایی که دانشمندان خوشه‌های نورونی چهره (face clusters)—مجموعه‌هایی از نورون‌ها که به چهره حساس هستند—را کشف کرده‌اند. تمامی این فعالیت‌ها تا این مرحله غیرآگاهانه (unconscious) باقی می‌مانند. سپس چه رخ می‌دهد؟ رشته‌های عصبی (fibers) به کجا می‌روند؟ استفانی کلارک (Stephanie Clarke)، آناتومیست سوئیسی (Swiss anatomist)، پاسخ شگفت‌آوری یافته است: آکسون‌های بلند (long-distance axons) به طور ناگهانی اطلاعات دیداری را تقریباً به هر گوشه‌ای از مغز ارسال (dispatched) می‌کنند. از لوب گیجگاهی تحتانی راست (right inferior temporal lobe)، ارتباطات گسترده و مستقیم (massive and direct connections) در یک مرحله سیناپسی (single synaptic step) به نواحی ارتباطی دوردست (distant areas of the associative cortex)، از جمله نواحی نیمکره مقابل (opposite hemisphere)، پیش می‌روند. این برون‌افکنی‌ها (projections) در قشر پیشانی تحتانی (inferior frontal cortex / Broca’s area) و قشر ارتباطی گیجگاهی (temporal association cortex / Wernicke’s area) متمرکز می‌شوند. هر دوی این نواحی گره‌های کلیدی شبکه زبان در انسان (key nodes of the human language network) هستند و به همین دلیل، در این مرحله، واژه‌ها (words) به اطلاعات دیداری ورودی (incoming visual information) ضمیمه می‌شوند.

از آنجایی که این نواحی (regions) خود در شبکه گسترده‌تر فضای کاری (broader network of workspace areas) شرکت دارند، اکنون این اطلاعات (information) می‌تواند به کل حلقه درونی سیستم‌های اجرایی سطح بالاتر (entire inner circle of higher-level executive systems) منتقل شود و در یک مجمع بازتابی از نورون‌های فعال (reverberating assembly of active neurons) گردش کند. بر اساس نظریه من (my theory)، تنها دسترسی به این شبکه متراکم (dense network) کافی است تا اطلاعات ورودی (incoming information) به سطح آگاهانه (conscious) برسد.