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

---

---

---

---

---

نظریه پردازی درباره آگاهی

تا اینجا نشانگرهای پردازش آگاهانه را کشف کرده‌ایم، اما این نشانگرها چه معنایی دارند و چرا رخ می‌دهند؟ اکنون به نقطه‌ای رسیده‌ایم که باید نظریه‌ای برای تبیین رابطه درون‌نگری سوژه‌بنیاد با سنجه‌های عینی پیشنهاد کنیم.

فرضیه فضای کاری نورونی سراسری

• در این فصل، فرضیه «فضای کاری نورونی سراسری» را معرفی می‌کنم؛ نظریه‌ای که حاصل پانزده سال پژوهش آزمایشگاهی برای درک بهتر آگاهی است. اصل و اساس این نظریه ساده است: آگاهی یعنی اشتراک‌گذاری اطلاعات در مناطق گسترده مغز.

تکامل شبکه‌های مغزی و نقش آن در آگاهی

• مغز انسان در مسیر تکامل، به‌ویژه در قشر پیش‌پیشانی، شبکه‌های دوربردی و مؤثری ایجاد کرده است که به آن امکان می‌دهد اطلاعات مهم را انتخاب کند و در سراسر مغز منتشر سازد.

نقش آگاهی در پردازش اطلاعات

• آگاهی ابزاری تکاملی است که امکان توجه به یک قطعه اطلاعاتی مهم و فعال نگه داشتن آن را از طریق این نظام پخش اطلاعات فراهم می‌کند. زمانی که اطلاعات در وضعیت آگاهانه قرار می‌گیرند، می‌توانند متناسب با اهداف ما و به‌گونه‌ای منعطف به دیگر نواحی مغز هدایت شوند. از همین رو، این اطلاعات را نام‌گذاری، ارزیابی و حفظ می‌کنیم تا در برنامه‌ریزی‌های آینده از آنها استفاده کنیم.

تأیید فرضیه از طریق شبیه‌سازی

• شبیه‌سازی کامپیوتری شبکه‌های عصبی نشان می‌دهد که فرضیه فضای کاری نورونی سراسری دقیقاً همان نشانگرهایی را ایجاد می‌کند که در داده‌های تجربی مغز قابل مشاهده‌اند.

تبیین محدودیت‌های آگاهی

• این فرضیه همچنین توضیح می‌دهد که چرا اطلاعات گسترده در نظام آگاهی به‌طور مستقیم در دسترس نیستند.

نگرش اسپینوزا به اعمال و احوال انسانی

• باروخ اسپینوزا، اخلاق (۱۶۷۷): «من درباره اعمال و احوال انسانی چنان خواهم نوشت که گویی با خط و سطح و حجم سروکار دارم.» 
• اسپینوزا در این جمله به شیوه تحلیلی و هندسی خود در درک ماهیت انسان اشاره دارد، جایی که او می‌خواهد اعمال و احوال انسانی را به گونه‌ای دقیق و منطقی بررسی کند، همچون مسائلی که در ریاضیات با خطوط، سطوح و حجم‌ها سروکار دارند.

مسئله اصلی: چیستی و چرایی آگاهی

• کشف نشانگرهای آگاهی پیشرفت مهمی است، اما امواج مغزی و اسپایک‌های نورونی هنوز چیستی آگاهی و چرایی وقوع آن را تبیین نمی‌کنند.

• چرا شلیک نورونی، اشتعال قشری و همرخدادهای مغزی به تجارب سوبژکتیو ذهنی منجر می‌شوند؟

• چگونه رویدادهای مغزی پیچیده منجر به فراخوانی تجربه‌ای ذهنی می‌شوند؟

• چرا ناحیه V4 مسئول ادراک رنگ و ناحیه V5 مسئول ادراک حرکت است؟

شکاف مفهومی میان مغز و ذهن

• عصب‌پژوهی همبستگی‌های زیادی بین فعالیت مغز و حیات ذهنی شناسایی کرده است.

• اما همچنان شکاف مفهومی میان مغز و ذهن گسترده و پرنشده باقی مانده است.

• جستجوی همبستگی‌های نورونی آگاهی بدون یک نظریه روشن، مانند نظریه دکارت درباره غده صنوبری، بیهوده و بی‌اساس به نظر می‌رسد. از نظر دکارت، غده صنوبری، جایگاه روح است. 

ضرورت یک نظریه فراگیر

• نظریه‌های فعلی ناکامل هستند، زیرا بر تفکیک قلمروهای نورونی و ذهنی تأکید دارند.

• مشاهده ارتباط نظام‌مند میان مغز و ذهن برای حل مسئله آگاهی کافی نیست.

• ما به یک نظریه فراگیر یا مجموعه‌ای از قواعد نیاز داریم که چگونگی ارتباط رویدادهای ذهنی با الگوهای فعالیت مغزی را تبیین کند.

شباهت معماهای عصب‌پژوهی و فیزیک کلاسیک

• چالش‌های عصب‌پژوهی معاصر مشابه معماهای فیزیک در قرن نوزدهم و بیستم است.

• فیزیکدانان پرسیدند که چگونه ویژگی‌های ماکروسکوپی ماده صرفاً از آرایش اتم‌ها ناشی می‌شوند.

• سوالات مشابهی وجود داشتند:

  • چگونه استحکام میز که بیشتر آن از فضای خالی و اتم‌های کربن، اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است، ایجاد می‌شود؟

  • ماهیت فازهای مختلف ماده مانند مایع، جامد، کریستال، گاز و شعله چیست و شکل و دیگر ویژگی‌های آنها چگونه از اتم‌های فاصله‌دار به وجود می‌آید؟

ناکافی بودن تحلیل فروکاهشی (پایین به بالا)

• برای پاسخ به این پرسش‌ها، لازم بود اجزای ماده کالبدشکافی شوند.

• اما تحلیل پایین به بالا به‌تنهایی برای پیشبرد فیزیک کفایت نمی‌کرد.

• به یک نظریه ریاضی سنتزی نیاز بود تا ارتباط بین سطوح مختلف توضیح داده شود. به عبارت دیگر تا توضیح دهد چگونه ویژگی‌های کلان از ویژگی‌های میکروسکوپی به وجود می‌آید.

ظهور نظریه جنبشی گازها

• کلارک ماکسول و لودویگ بولتزمان نخستین بار نظریه جنبشی گازها را مطرح کردند.

• این نظریه چگونگی شکل‌گیری دما و فشار را از طریق حرکت اتم‌ها تبیین کرد.

• این اولین مدل‌سازی ریاضی در مورد رفتار ماده بود که به فهم بهتر خواص فیزیکی کمک کرد.

کاربرد گسترده نظریه جنبشی

• نظریه جنبشی گازها زنجیره‌ای فروکاست‌گرا است که در بسیاری از پدیده‌های علمی کاربرد دارد.

• این نظریه امروزه در زمینه‌های مختلف به کار می‌رود، از جمله:

  • ایجاد حباب‌های صابون

  • سازوکار چسبندگی

  • تراوش آب به درون قهوه‌ساز

  • رفتار پلاسمای خورشید

چالش پر کردن شکاف بین مغز و ذهن

• برای درک رابطه مغز و ذهن، نیاز به تلاش‌های نظری مشابه داریم، زیرا هیچ آزمایشی نمی‌تواند نشان دهد که یکصد میلیارد نورون در حالت‌های آگاهانه مغز چگونه شلیک می‌شوند. تنها یک نظریه ریاضی قادر به تبیین چند و چون فروکاهش قلمروی ذهنی به قلمروی نورونی است.

ضرورت قوانین نظری برای عصب‌پژوهی

• همان‌طور که نظریه گازهای ماکسول-بولتزمن از قوانین فیزیکی بهره می‌برد، عصب‌پژوهی نیز نیازمند مجموعه‌ای از قوانین ارتباطی بین دو قلمرو ذهن و نورون‌ها است. انجام این کار بسیار دشوار است، زیرا «ماده چگال» مغز احتمالاً پیچیده‌ترین شیء روی زمین است.

ساختار سلسله‌مراتبی مغز و مدل‌سازی دشوار آن

• برخلاف گازها که رفتار آن‌ها به‌سادگی توصیف می‌شود، مدل مغز نیاز به تبیین‌های سلسله مراتبی و تو‌در‌تو دارد. شناخت در مغز همانند عروسک‌های روسی تو‌در‌تو از آرایش روتین‌ها و فرآیندهای ذهنی سرچشمه می‌گیرد که هرکدام توسط مدارهای نورونی توزیع‌شده در مغز هدایت می‌شوند. حتی یک نورون منفرد با ده‌ها هزار سیناپس، کیهانی از روابط مولکولی است که مدل‌سازی را بسیار پیچیده می‌کند.

پژوهش‌های مشترک در زمینه مغز و ذهن

• ژان پیر شانژو، لینول ناکاشی و من -استانیسلاس دهانه- در پانزده سال گذشته به مطالعه و تحقیق در زمینه پل ارتباطی مغز و ذهن پرداخته‌ایم.

• با وجود چالش‌های بی‌شمار، تلاش‌های مستمر ما به نتیجه‌هایی قابل توجه انجامیده است.

نظریه فضای کاری نورونی سراسری

• پیامد این تلاش‌ها نظریه فضای کاری نورونی سراسری (Global neuronal workspace) بوده است.

• این نظریه، که به عنوان سنتز شصت سال مدل‌سازی روانشناختی مطرح می‌شود، به بررسی روابط بین فعالیت‌های مغزی و تجربه‌های ذهنی پرداخته است.

پیشرفت در درک آگاهی

• در این فصل، امیدوارم که شما را متقاعد کنم که اگرچه هنوز تا دستیابی به قوانین دقیق ریاضی فاصله زیادی داریم،

• با این حال، توانسته‌ایم نیم‌نگاهی به ماهیت آگاهی، چگونگی ظهور آن از فعالیت‌های هماهنگ مغزی و چرایی وجود نشانگرهای همبسته با آگاهی داشته باشیم.

آگاهی یعنی به اشتراک‌گذاری سراسری اطلاعات

چند پرسش درباره آگاهی

• زیربنای پردازش اطلاعاتی یک ذهن آگاه چیست؟ 
• علت وجودی و نقش کاربردی آگاهی در اقتصاد اطلاعاتی مغز چیست؟ 

تعریف آگاهی

• آگاهی به معنای اشتراک‌گذاری سراسری اطلاعات در مغز است.

• پردازش اطلاعات در ذهن آگاه به زیرساخت‌هایی نیاز دارد که این اطلاعات را قابل دسترس و پردازش‌پذیر کند.

نقش آگاهی در اقتصاد اطلاعاتی مغز

• خلاصه طرح پیشنهادی من: «وقتی ادعا می‌کنیم از قطعه‌ای اطلاعاتی آگاهیم منظورمان این است که اطلاعات به ناحیه ذخیره‌سازی رسیده که از آنجا برای دیگر نواحی مغز هم قابل دسترسی است»؛ یعنی آگاهی به اطلاعات اجازه می‌دهد تا از یک ناحیه ذخیره‌سازی مرکزی به سایر نواحی مغز منتقل و دسترس‌پذیر شوند.

• انتخاب یک بازنمایی از میان میلیون‌ها بازنمایی ناآگاهانه، بر اساس همخوانی آن با اهداف کنونی ما صورت می‌گیرد.

• آگاهی این بازنمایی گزینشی را برای تمام نظام‌های مرتبه بالاتر تصمیم‌گیری در دسترس قرار می‌دهد.

مکانیزم پردازش آگاهی در مغز

• مغز دارای یک مسیریاب ذهنی (Router) است که اطلاعات مهم را استخراج و منتشر می‌کند.

• برنارد بارز، روان‌شناس، این مکانیزم را «فضای کار سراسری» (Global workspace) نامیده است.

• فضا کاری سراسری، نظامی درونی و مستقل از جهان خارج است که امکان حفظ تصاویر ذهنی و انتشار آنها برای فرآیندهای تخصصی دیگر را فراهم می‌کند (شکل ۲۴). 

---

شکل ۲۴- نظریه فضای کار سراسری نورونی و ماهیت تجربه آگاهانه

بر اساس نظریه فضای کار سراسری نورونی، تجربه آگاهانه به معنای به اشتراک‌گذاری سراسری اطلاعات در مغز است. مغز شامل فرآیندهای موضعی متعدد است که هر کدام برای وظیفه‌ای خاص طراحی شده‌اند. در اینجا، این فرآیندها به شکل دایره‌هایی نشان داده می‌شوند که هر کدام عملکرد مستقلی دارند.

نقش فضای کار سراسری در پردازش اطلاعات

یک شبکه ارتباطی ویژه به نام فضای کار سراسری، امکان انتقال و یکپارچه‌سازی منعطف اطلاعات را بین این فرآیندهای موضعی فراهم می‌کند. در هر لحظه، این فضای کاری برخی از این فرآیندها را انتخاب کرده، اطلاعاتشان را رمزگشایی کرده و به نمایشی منسجم تبدیل می‌کند.

شرایط آگاهانه شدن اطلاعات در مغز

فضای کار سراسری می‌تواند این اطلاعات را برای مدتی در ذهن حفظ کرده و به سایر فرآیندهای شناختی ارسال کند. زمانی که اطلاعات به فضای کار سراسری دسترسی پیدا کنند، آگاهی از آن‌ها ایجاد می‌شود.

---

آگاهی و اشتراک‌گذاری اطلاعات

• بر اساس این نظریه، آگاهی صرفاً به معنای اشتراک‌گذاری اطلاعات در مغز است.

• اطلاعات آگاهانه پس از ظهور محرک خارجی می‌تواند مدت‌ها در مغز باقی بماند.

• مغز این اطلاعات را به فضای کاری سراسری منتقل می‌کند تا فارغ از زمان و مکان اولیه ادراک، ذخیره و پردازش شوند.

انعطاف‌پذیری در استفاده از اطلاعات آگاهانه

• ما می‌توانیم این اطلاعات را به هر شکلی که بخواهیم استفاده کنیم.

• به صورت ویژه می‌توانیم به فرآیندهای زبانی منتقل کرده و نامگذاری کنیم.

• قابلیت گزارش افکار یکی از ویژگی‌های کلیدی حالت‌های آگاهانه است.

• همچنین، این اطلاعات می‌توانند به حافظه بلندمدت منتقل شوند و در برنامه‌ریزی‌های آینده مورد استفاده قرار گیرند.

ویژگی کلیدی آگاهی: انتشار منعطف اطلاعات

• انتشار منعطف اطلاعات مهم‌ترین ویژگی حالت آگاهانه است.

• این انعطاف‌پذیری امکان دسترسی، بازتولید و کاربرد متنوع اطلاعات آگاهانه را فراهم می‌کند.

ایده فضای کاری و ارتباط آن با نظریه‌های روان‌شناسی

• ایده فضای کاری نورونی حاصل سنتزی از نظریه‌های پیشین روان‌شناسی درباره توجه و آگاهی است.

• این نظریه بر پایه‌ی مدل‌های کلاسیک آگاهی بنا شده و تبیین جدیدی از پردازش ذهنی ارائه می‌دهد.

استعاره «تئاتر آگاهی» توسط هیپولیت تاین

• هیپولیت تاین، فیلسوف، برای نخستین بار از استعاره «تئاتر آگاهی» استفاده کرد.

• او ذهن آگاه را به صحنه تئاتری کم عرض تشبیه کرد که: با وجودی که فقط یک بازیگر در مرکز آن قرار دارد؛ اما پشت پرده آن گسترده است. 

• هر چه از نورافکن‌های این صحنه تئاتر عقب‌تر بروید انواع و اقسام چهره‌های ناواضح دیده می‌شوند که با کمتر شدن نور محو می‌شوند،

  • و ورای این گروه‌ها، در پشت صحنه اشکال بی‌شمار مبهمی وجود دارند که می‌توانند ناگهان وارد صحنه شوند و دقیقآ زیر نورافکن‌ها قرار گیرند؛ یعنی در مرکز توجه قرار بگیرند.

پردازش ناآگاهانه و نقش آن در آگاهی

• تاین پیش از فروید به این مفهوم اشاره کرده بود که گرچه در هر لحظه تنها یک آیتم وارد آگاهی می‌شود،

  • اما ذهن هم‌زمان در حال پردازش فرآیندهای ناآگاهانه متعدد است.

• نمایش تک‌بازیگره آگاهی به‌وسیله سیستم‌های ناآگاهانه پشتیبانی می‌شود.

• محتوای آگاهی در هر لحظه محصول عملیات پنهانی و پردازش‌های پشت‌صحنه‌ای مغز است که مستقیماً دیده نمی‌شوند.

نقد دنیل دنت بر استعاره تئاتر آگاهی

• دنیل دنت، فیلسوف، هشدار می‌دهد که استعاره تئاتر آگاهی ممکن است به «مغالطه هومونکولوس» منجر شود.

• این مغالطه به فرض وجود یک «مرد کوچک» درون مغز اشاره دارد که ناظر صحنه آگاهی است،

  • اما این ایده به یک تسلسل بی‌پایان منجر می‌شود:

  • اگر آگاهی صرفاً یک صحنه تئاتر باشد، چه کسی مخاطب آن است؟

  • آیا این مخاطب خود دارای مغز و صحنه‌ای کوچکتر است؟ و این چرخه تا کجا ادامه دارد؟

جایگزین پیشنهادی دنت: کنار گذاشتن «من» به‌عنوان ناظر

• دنت تأکید دارد که هیچ «من» واحدی در مغز وجود ندارد که در حال نظاره آگاهی باشد.

• در واقع، «من» همان صحنه تئاتر است، نه یک مخاطب جداگانه.

• استعاره تئاتر می‌تواند معتبر باشد، مشروط بر آنکه مخاطب هوشمند را حذف کرده و آن را با عملیات الگوریتمی جایگزین کنیم.

مغالطه هومونکولوس و رویکرد مکانیکی به آگاهی

• دنت پیشنهاد می‌دهد که هومونکولوس فانتزی را باید کنار گذاشت و آن را با «لشکری از احمق‌های کارگر» جایگزین کرد.

• این بیان به ساختار پردازش توزیع‌شده در مغز اشاره دارد:

  • آگاهی نتیجه تعامل مجموعه‌ای از فرآیندهای پردازشی مستقل است،

  • نه محصول یک ناظر مرکزی که مانند یک مدیر هوشمند همه چیز را کنترل می‌کند.

مدل فضای کاری برنارد بارز و حذف هومونکولوس

• برنارد بارز در مدل فضای کاری سراسری، ایده هومونکولوس فانتزی (یک ناظر مرکزی) را کنار می‌گذارد.

• در این مدل، مخاطب آگاهی یک فرد یا ناظر واحد نیست، بلکه مجموعه‌ای از فرآیندهای ناآگاهانه است که:

  • بسته به شایستگی خود پیام سراسری را دریافت می‌کنند،

  • و بر اساس آن عمل می‌کنند.

هوش جمعی و ارتباط آن با پردازش آگاهی

• در این نظریه، آگاهی محصول هوش جمعی است که از مبادله گسترده پیام‌ها میان فرآیندهای شناختی مغز شکل می‌گیرد.

• فرآیندهای مغزی، مشابه عامل‌های مستقل در یک سیستم پیچیده، اطلاعات را به اشتراک می‌گذارند و بر همین اساس تصمیم‌گیری می‌کنند.

ریشه ایده در هوش مصنوعی و مدل تخته سیاه

• این مفهوم ایده‌ای جدید نیست و در دوران تکوین هوش مصنوعی نیز مطرح شد.

• در آن زمان، پژوهشگران پیشنهاد کردند که زیر‌برنامه‌ها اطلاعاتشان را از طریق یک «تخته سیاه» اشتراکی مبادله کنند.

  • «تخته سیاه» یک ساختار داده‌ای مرکزی است که تمامی زیر‌برنامه‌ها می‌توانند به آن دسترسی داشته باشند.

  • این سیستم شبیه «کلیپ‌بورد» در رایانه‌های امروزی عمل می‌کند.

• بارز این ایده را به مغز انسان تعمیم داد و پیشنهاد کرد که:

  • فضای کاری نورونی نقش همان تخته سیاه را ایفا می‌کند،

  • و به فرآیندهای شناختی مختلف اجازه تبادل اطلاعات را می‌دهد،

  • بدون آنکه نیازی به ناظر مرکزی (هومونکولوس) باشد.

ظرفیت محدود آگاهی و تک‌پردازشی بودن آن

• صحنه کم‌عرض تاین فقط ظرفیت یک بازیگر در لحظه را دارد.

• این ایده نشان می‌دهد که آگاهی دارای ظرفیتی محدود است و در هر لحظه تنها یک فکر را پردازش می‌کند.

استعاره کانال محدود برودبنت

• دونالد برودبنت (روانشناس انگلیسی) در دوران جنگ جهانی دوم این مفهوم را توسعه داد و از استعاره مطلوب تری استفاده کرد که از نظریه تازه متولد شده محاسباتی و اطلاعاتی الهام می‌گرفت. 

• او با مطالعه خلبانان دریافت که آن‌ها حتی در حین تمرین نیز نمی‌توانند همزمان به دو گفت‌وگوی مستقل که هر یک به یکی از گوش‌هایشان عرضه می‌شد، توجه کنند.

• نتیجه‌گیری برودبنت:

  • آگاهی یک «کانال پردازشی با ظرفیت محدود» دارد،

  • که در هر لحظه فقط یک فرآیند را پردازش می‌کند.

شواهد تجربی از روانشناسی شناختی

• پدیده‌های غیبت توجه و دوره مقاومت روانشناختی نشان داده‌اند که:

  • اگر توجه ما روی یک آیتم متمرکز باشد، دیگر آیتم‌ها را نادیده می‌گیریم.

  • چنانچه در فصل ۲ توضیح دادیم این پدیده‌ها این نتیجه‌گیری برودبنت را تایید می‌کردند. 

استعاره‌های مدرن درباره محدودیت آگاهی

• روانشناسان شناختی مدرن نیز مدل‌های مشابهی برای ظرفیت محدود آگاهی پیشنهاد کرده‌اند:

  • «تنگنای مرکزی»: فقط یک جریان اطلاعاتی را پردازش می‌کند.

  • «مقر پردازش مرتبه دوم»: تنها فرآیندهای مهم‌تر را انتخاب می‌کند.

  • «سالن VIP»: فقط فرآیندهای شناختی برتر اجازه ورود دارند.

استعاره سوم: آگاهی به‌عنوان «مدیر اجرایی مرکزی» یا «نظام نظارتی» 

• در دهه‌های ۶۰ و ۷۰ این نظریه مطرح شد که آگاهی مانند یک نظام نظارتی است که:

  • جریان اطلاعاتی را در نظام عصبی کنترل می‌کند.

  • مانند یک «مدیر اجرایی مرکزی» عمل می‌کند.

دیدگاه ویلیام جیمز درباره نقش آگاهی

• ویلیام جیمز در اصول روانشناسی، آگاهی را چنین توصیف کرد:

  • اندامی برای هدایت نظام عصبی که به مغز افزوده شده است؛ نظامی که در طی تکامل به حدی پیچیده شده که قادر به ساماندهی خود شده است. 

  • اما این تعبیر شائبه دوگانه‌انگاری دارد (انگار آگاهی، بیگانه‌ای است که از خارج به مغز اضافه شده است).

آگاهی: بخشی درونی از نظام عصبی

• برخلاف تصور دوگانه‌انگارانه، آگاهی یک جزء اصیل و درونی نظام عصبی است.

• این نظام در طول تکامل به سطحی از پیچیدگی رسیده که می‌تواند خودش را سامان‌دهی کند.

نقش سلسله‌مراتبی قشر پیش‌پیشانی در هدایت آگاهی

• نظام عصبی به شاهکاری مهم؛ یعنی «نظارت بر خود دست» می‌یازد، اما این کار را به شیوه‌ای سلسله مراتبی انجام می‌دهد. 

• مراکز مرتبه بالاتر قشر پیش‌پیشانی (که تکاملی جدیدتر هستند) بر نواحی پایین‌تر نظارت دارند.

• این نواحی شامل:

  • قشر خلفی

  • هسته‌های زیرقشری

• قشر پیش‌پیشانی اغلب این نواحی را مهار و هدایت می‌کند.

دیدگاه مایکل پوسنر و تیم شلش درباره آگاهی

• این نوروفیزیولوژیست‌ها معتقد بودند:

  • آگاهی زمانی رخ می‌دهد که اطلاعات توسط یک نظام مرتبه بالای نظارتی بازنمایی شود.

نقد این دیدگاه: فعال شدن عملیات نظارتی بدون آگاهی

• چنانچه در فصل ۲ توضیح دادیم، تحقیقات نشان داده‌اند که محرک‌های زیر مرز آگاهی (subliminal stimulus) می‌توانند:

  • برخی از عملیات مهاری و نظارتی این نظام مرتبه‌بالا را فعال کنند، بدون اینکه فرد از آن‌ها آگاه باشد.

فضای کار آگاهانه و نقش نظارتی آن

• هر اطلاعاتی که به فضای کار سراسری آگاهانه وارد شود:

  • فوراً جنبه‌ای نظارتی پیدا می‌کند.

  • می‌تواند افکار را به شکلی عمیق و گسترده هدایت کند.

• توجه اجرایی تنها یکی از چندین نظامی است که از این فضا ورودی دریافت می‌کند.

آگاهی و هدایت تصمیم‌گیری و اعمال ارادی

• اطلاعات آگاهانه در فضای کار به فرآیندهای زیر دسترسی دارد:

  • تصمیم‌گیری و اعمال عامدانه ← حس کنترل شخصی را القا می‌کند؛ یعنی فرد احساس می‌کند که گویی اعمال «تحت کنترل» او هستند. 

  • زبان، حافظه بلندمدت، توجه و نیت به عمل ← همگی بخشی از یک مدار داخلی هم‌رسانشی هستند که اطلاعات آگاهانه را مبادله می‌کنند.

فراتر از پیمانه ای بودن

فروکاست آگاهی به عملکرد فضای کاری

• همچون برنارد بارز، آگاهی را می‌توان به عملکرد “فضای کاری” فروکاست:

  • فضای کاری، اطلاعات مهم را سراسری در دسترس قرار داده و به نظام‌های مغزی ارسال می‌کند.

امکان بازتولید در ماشین‌ها؟

• علی‌الاصول، بازتولید این عملیات در یک کامپیوتر سیلیکونی ممکن است.

• اما در عمل، این کار به دلیل پیچیدگی فوق‌العاده دشوار است.

• مشکل اصلی: هنوز نمی‌دانیم مغز چگونه این عملیات را اجرا می‌کند و چگونه می‌توان آن را در ماشین پیاده‌سازی کرد.

تفاوت مغز و نرم‌افزارهای کامپیوتری

• نرم‌افزارهای امروزی پیمانه‌ای (مدولار) هستند:

  • هر روتین، ورودی خاصی را دریافت کرده و طبق قواعد صریح، خروجی تولید می‌کند.

  • کامپیوترها توانایی انتشار سراسری اطلاعات بین پیمانه‌ها را ندارند.

• مثال:

  • نرم‌افزار پردازش متن می‌تواند یک قطعه اطلاعات را ذخیره کند.

  • اما کامپیوتر به عنوان یک کل هیچ درکی از اهمیت این اطلاعات و انتشار آن به دیگر برنامه‌ها ندارد.

محدودیت‌های کامپیوتر در مقایسه با مغز

• کامپیوترها کوته‌فکرند چون:

  • اطلاعات داخل هر پیمانه با دیگر پیمانه‌ها به اشتراک گذاشته نمی‌شود.

  • اشتراک‌گذاری فقط از طریق یک سازوکار ابتدایی مثل کلیپ‌بورد انجام می‌شود.

  • حتی این کلیپ‌بورد هم توسط کاربر انسانی (deus ex machina) کنترل می‌شود، نه خود سیستم. [در فرهنگ غربی امداد غیبی حاضرشونده در داستان را با عبارت لاتینی deus ex machina (دِی یِس اکس ماکینا) بیان می‌کنند که به معنی «ایزد (آمده) از دستگاه» است./ خدای ماشینی هوشمند دیگر در نمایشنامه‌های یونان باستان خدایی که توسط منجنیق مخصوص در اوج نمایش روی صحنه پیاده می‌شد و کارها را فیصله می‌داد.] 

قشر مخ در مقایسه با کامپیوترها

• برخلاف کامپیوترهای مدرن، قشر مخ توانسته است بر محدودیت‌های پردازش پیمانه‌ای فائق آید.

• این کار از طریق:

  • فرآیندهای پیمانه‌ای تخصصی (مانند نورون‌های تشخیص چهره)

  • یک نظام مسیریابی منعطف برای اشتراک‌گذاری اطلاعات انجام شده است.

اختصاص‌یافتگی نواحی قشر مخ

• هر ناحیه از قشر مخ برای یک وظیفه خاص بهینه شده است:

  • تشخیص چهره → نواحی خاصی از قشر بینایی که فقط هنگام مشاهده چهره فعال می‌شوند.

  • حرکت و کنترل بدن → قشرهای آهیانه‌ای و حرکتی.

  • رمزگشایی مفاهیم انتزاعی → پردازش اعداد، حیوانات، اشیاء و افعال در بخش‌های مجزا.

نقش آگاهی بر اساس نظریه فضای کاری

• اگر این نظریه صحیح باشد، آگاهی برای حل مشکل محدودیت‌های پیمانه‌ای تکامل یافته است.

• نقش کلیدی آگاهی:

  • به اشتراک‌گذاری آزاد اطلاعات میان فرآیندهای تخصصی مغز.

  • ایجاد امکان دسترسی سراسری اطلاعات در مغز.

تجربه آگاهانه چیست؟

• دسترس‌پذیری سراسری اطلاعات، همان چیزی است که ما به عنوان تجربه آگاهانه ذهنی (سوبژکتیو) می‌شناسیم.

مزیت تکاملی آرایش پیمانه‌ای مغز

• پیمانه‌ای بودن مغز مزیت تکاملی دارد، زیرا:

  • بخش‌های مختلف مغز برای پردازش تخصصی اطلاعات بهینه شده‌اند.

  • هماهنگی و تعامل میان این بخش‌ها برای بهره‌برداری از منابع مختلف دانش ضروری است.

یکپارچگی منابع دانش در فرآیند تصمیم‌گیری

• تصمیم‌گیری معمولاً به یکپارچگی و ترکیب منابع مختلف دانش نیاز دارد.

  • مثال: تصمیم‌گیری یک فیل تشنه در دشت بی‌آب و علف

    • فیل باید تمامی اطلاعات موجود را برای تصمیم‌گیری استفاده کند:

      • نقشه ذهنی از مکان‌های آبی

      • بازشناسی منظره‌ها و درختان

      • یادآوری تجربیات قبلی از موفقیت‌ها و شکست‌ها در یافتن آب.

تکامل آگاهی برای بهره‌برداری از منابع دانشی

• آگاهی به احتمال زیاد برای کمک به یکپارچه‌سازی منابع مختلف دانش تکامل یافته است.

  • این توانایی انعطاف‌پذیر برای دسترسی به اطلاعات مربوط به نیازهای کنونی، به بقا و تصمیم‌گیری مؤثر کمک می‌کند.

  • آگاهی یک ابزار مهم برای هدایت منابع دانشی و کمک به تصمیم‌گیری‌های پیچیده است.

یک شبکه ارتباطی تکامل یافته

آگاهی به عنوان نوعی ارتباط تکاملی

• آگاهی تلویحاً به معنای ارتباط اطلاعاتی در میان نواحی مختلف مغز است.

  • اشتراک‌گذاری منعطف اطلاعات بین نواحی دوردست و تخصصی قشر نیازمند یک معماری نورونی خاص است.

ساختار نورونی مناسب برای اشتراک‌گذاری اطلاعات

• ساختار نورونی خاص که این ارتباط سراسری را ممکن می‌سازد، در مغز وجود دارد.

  • نورون‌ها با آکسون‌های طولانی، که می‌توانند تا نواحی دوردست مغز برسند، به عنوان پلی برای انتقال اطلاعات عمل می‌کنند.

کشف سانتیاگو رامون کاجال

• سانتیاگو رامون کاجال، نوروآناتومیست اسپانیایی، نورون‌های پروجکشن (افکنشی) را کشف کرد.

  • آکسون‌های بلند نورون‌های قشری به شدت متراکم‌اند و با یکدیگر رشته‌های عصبی ضخیم تشکیل می‌دهند.

  • آکسون‌های نورون‌های هرمی در قشر مغز ممکن است اطلاعات را از نواحی مختلف به سایر نواحی مغز منتقل کنند، از جمله از قشر حرکتی به ستون فقرات.

تصویر‌برداری رزونانس مغناطیسی (MRI)

• تصویر‌برداری رزونانس مغناطیسی (MRI) به ما امکان مشاهده دسته‌های متراکم از رشته‌های عصبی در مغز انسان‌های زنده را می‌دهد.

  • این تصویر‌برداری قادر است تا ساختارهای خاص و اتصالات عصبی سراسری در مغز را نمایان سازد.

ارتباط محدود نواحی حسی مغز

• نواحی حسی مانند قشر اولیه بینایی V1 نسبت به نواحی دیگر مغز، به صورت محدودتری با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

  • این نواحی تنها با چند ناحیه همسایه ارتباط دارند و نمی‌توانند به صورت سراسری و گسترده به هم متصل شوند.

سلسله مراتب نواحی حسی

• آرایش نواحی حسی مانند V1 به شکل یک سلسله مراتب نادقیق است.

  • V1 ابتدا با V2 ارتباط برقرار می‌کند و سپس V2 به V3 و V4 متصل می‌شود.

  • این ارتباط به صورت زنجیره‌ای و ادامه‌دار است.

عملیات کپسوله در نواحی حسی

• عملیات بینایی اولیه در نواحی حسی از جمله V1 به صورت کپسوله و جدا از سایر فرآیندهای مغزی انجام می‌شود.

  • نورون‌های V1 اطلاعات ورودی از شبکیه را می‌گیرند و آن‌ها را بدون هیچ آگاهی از کل تصویر پردازش می‌کنند.

  • این پردازش‌ها در انزوایی نسبی از سایر نواحی انجام می‌شوند، بدون اینکه تصویری کلی و آگاهانه از آنچه در حال وقوع است ایجاد شود.

از دست رفتن ویژگی‌های نقطه‌ای در نواحی مرتبه بالا

در این بخش از توضیحات، چند نکته مهم در خصوص ساختار و عملکرد نواحی مختلف مغز مطرح می‌شود:

• در نواحی مرتبه بالاتر قشر مغز مانند قشر پیش‌پیشانی، ارتباطات به صورت نقطه به نقطه و همسایه‌وار باقی نمی‌ماند.

  • این نواحی از ویژگی‌های پیمانه‌ای و محدود به نقاط خاص فاصله می‌گیرند و ارتباطاتشان به شکل سراسری‌تر و پیوسته‌تر است.

نواحی قشر پیش‌پیشانی و اتصالات آن

• نورون‌های آکسون‌دار بلند در قشر پیش‌پیشانی بیشتر از سایر نواحی مغز هستند.

  • این ناحیه به مکان‌های مختلف در لوب‌های مغزی متصل می‌شود: از جمله لوب آهیانه‌ای تحتانی، لوب گیجگاهی میانی، سینگولیت قدامی و خلفی. سینگولیت در خط میانی مغز قرار دارد. این نواحی به عنوان هاب‌های (مراکز ارتباطی) اصلی ارتباطی مغز شناخته شده‌اند.

اتصالات دوسویه و مثلثی در مغز

• تمامی این نواحی به هم متصل هستند و اتصالات دوسویه دارند.

  • به این معنا که وقتی ناحیه الف داده‌ای را به ناحیه ب منتقل می‌کند، ناحیه ب نیز می‌تواند داده‌ای به ناحیه الف ارسال کند.

• علاوه بر این، این اتصالات تمایل دارند به صورت مثلثی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.

  • به طور مثال، اگر ناحیه الف به ناحیه ب و ج متصل باشد، احتمال زیاد است که نواحی ب و ج نیز به هم متصل باشند.

این ساختارهای پیچیده نورونی و اتصالات گسترده در نواحی مرتبه بالای مغز، به مغز این امکان را می‌دهند که به طور همزمان اطلاعات مختلف را از بخش‌های مختلف پردازش کرده و در نتیجه به یکپارچگی در تصمیم‌گیری و پردازش شناختی برسد.

ارتباطات قشری با دیگر ساختارهای مغزی

نواحی قشری به چندین ساختار مغزی دیگر مانند هسته‌های جانبی و میانی تالاموس، هسته‌های قاعده‌ای و هیپوکامپ متصل هستند. این ساختارها در فرآیندهای مختلف از جمله توجه هشیاری، هماهنگ‌سازی، تصمیم‌گیری و حافظه رویدادی دخیل هستند.

مسیرهای ارتباطی قشر مخ و تالاموس

یکی از مهم‌ترین مسیرهای ارتباطی، آنهایی هستند که قشر مخ را به تالاموس متصل می‌کنند. تالاموس، مجموعه‌ای از هسته‌هاست که هر یک با قشر مخ ارتباط تنگاتنگی دارند. برخی از این هسته‌ها همزمان با قشر مخ ارتباط دارند.

نقش تالاموس در حفظ فعالیت قشری

تمامی نواحی قشری که به طور مستقیم با هم متصل هستند، اطلاعات را از طریق مسیرهایی به بخش‌های عمقی تالاموس منتقل می‌کنند. ورودی‌های تالاموس به قشر مخ نقش حیاتی در تحریک قشر و حفظ وضعیت فعال و پایدار آن ایفا می‌کنند.

نقش تالاموس در بروز کما

کاهش فعالیت تالاموس و اتصالات آن می‌تواند نقش کلیدی در بروز کما و حالات نباتی (وضعیت‌هایی که مغز ذهن خود را از دست می‌دهد) ایفا کند.

فضای کاری در مغز: شبکه هم‌پیوند

فضای کاری مغز مبتنی بر یک شبکه نامتمرکز و هم‌پیوند است که هیچ مکان فیزیکی یکتا و قابل مشاهده‌ای ندارد. در بالاترین بخش سلسله‌مراتب مغز، قشر هیئتی از مدیران اجرایی و متخصصان توزیع اطلاعات حضور دارند که در مبادله پیام‌های بی‌شمار با هم هماهنگ می‌شوند.

هم‌پیوستگی با پردازش آگاهانه

این شبکه آناتومیک هم‌پیوند در لوب‌های پیش‌پیشانی و آهیانه‌ای مغز قرار دارد که با آنچه در فصل ۴ به عنوان اولین نشانگر پردازش آگاهانه معرفی کردیم، هم‌راستا است.

درک چرایی روشن شدن نواحی همبسته

در حال حاضر، قادر به درک این هستیم که چرا این نواحی همبسته در هنگام ورود اطلاعات به آگاهی، روشن می‌شوند. این نواحی دارای همان اتصالات هستند که برای انتشار پیام‌ها به مناطق دوردست مغز ضروری است.

نورون‌های هرمی قشر و تطابق با وظایف شبکه راه دور

نورون‌های هرمی قشر که در شبکه‌های راه دور مغز سهیم هستند، به نحوی مطلوب تطابق یافته‌اند تا وظایفشان را به بهترین شکل انجام دهند. این نورون‌ها برای حفظ دستگاه مولکولی پیچیده خود و نگهداری از آکسون‌های پهناورشان، جسم سلولی غول‌پیکری دارند.

نگهداری اطلاعات و مسیر یابی مولکول‌ها

هسته سلول جایی است که اطلاعات ژنتیکی در دی‌ان‌ای (DNA) ذخیره می‌شود. همزمان، مولکول‌های گیرنده باید به نحوی مسیر خود را به سیناپس‌هایی چند سانتی‌متر دورتر بیابند.

لایه‌های خاص قشر و مسئولیت‌های اتصالی

این سلول‌های عصبی غول‌پیکر غالباً در لایه‌های خاص قشر متراکم شده‌اند؛ به ویژه در لایه‌های ۲ و این لایه‌ها از طریق اتصالات پینه‌ای مسئولیت توزیع اطلاعات بین دو نیمکره مغز را بر عهده دارند.

توزیع نامساوی لایه‌های مغزی و ارتباط با پردازش آگاهانه

کنستانتین فون اکونومو، نوروآناتومیست استرالیایی، در اوایل دهه ۲۰ میلادی متوجه شد که لایه‌های قشری مغز توزیع یکسانی ندارند. او به این نکته پی برد که این لایه‌ها در نواحی خاص مغز، مانند قشر پیش پیشانی، سینگولیت و نواحی انجمنی لوب‌های آهیانه‌ای و گیجگاهی ضخیم‌تر هستند. این نواحی همان مناطقی هستند که در حین فرایندهای ادراک و پردازش آگاهانه مغز فعال می‌شوند.

نورون‌های بزرگ در فضای کاری مغز

اخیراً، الستون از کوئینزلند استرالیا و خاویرد فلیپه از اسپانیا پی بردند که نورون‌های بزرگ در فضای کاری مغز، دندریت‌های وسیع‌تری دارند که به آنها این امکان را می‌دهد تا پیام‌های نواحی دورتر را بهتر جمع‌آوری کنند. نورون‌های هرمی اطلاعات را از دیگر نورون‌ها از طریق دندریتها، که شاخه‌های پرمخاطب گیرنده سیگنال‌ها هستند، دریافت می‌کنند.

ویژگی سیناپس‌ها و ساختار آناتومیک

در محل سیناپس، نورون‌های گیرنده یک ساختار میکروسکوپی به نام اسپاین (که شبیه برجستگی قارچی است) ایجاد می‌کنند. تعداد زیادی از این اسپاین‌ها درخت دندریتی نورون را به شکلی فشرده و متراکم پوشش می‌دهند.

یافته‌های الستون و فلیپه

مطابق با یافته‌های الستون و فلیپه، دندریت‌های نورون‌های قشر پیش پیشانی نسبت به نواحی خلفی مغز بزرگتر بوده و تعداد اسپاین‌های بیشتری دارند. این ویژگی برای فرضیه فضای کاری مغز اهمیت ویژه‌ای دارد.

ارتباطات راه دور در مغز انسان و نقش ژن FoxP۲

در مغز انسان، تطابق برای برقراری ارتباطات راه دور به وضوح بیشتر از دیگر گونه‌ها مشاهده می‌شود. نورون‌های پیش پیشانی در انسان نسبت به خویشاوندان دیگر گونه‌ها، تعداد بیشتری شاخه‌ها و اسپاین‌ها دارند. این تفاوت به دلیل جهش‌های خاص در خانواده‌ای از ژن‌ها در انسان است که کنترل‌کننده جنگل متراکم دندریت این نورون‌ها هستند. یکی از این ژن‌ها FoxP۲ است که با دو جهش ویژه در انسان ایجاد شده و نقش مهمی در ماژوله سازی شبکه‌های زبانی دارد. آسیب به این شبکه‌ها می‌تواند اختلالات بیانی و گفتاری ایجاد کند.

خانواده ژن‌های FoxP۲ مسئول ساخت نورون‌ها، دندریت‌ها، آکسون‌ها و سیناپس‌ها هستند. دانشمندان با استفاده از فناوری‌های ژنومی، موش‌هایی با جهش‌های مشابه FoxP۲ ساخته‌اند که نورون‌های هرمی با دندریت‌های مشابه انسان دارند و استعداد یادگیری بیشتری از خود نشان می‌دهند، هرچند هنوز قادر به صحبت کردن نیستند.

ژن FoxP۲ و خانواده‌های مرتبط با آن موجب شده‌اند که هر نورون پیش پیشانی در انسان قادر به داشتن بیش از پانزده هزار اسپاین باشد. این ویژگی نشان‌دهنده توانایی نورون‌های هرمی در برقراری ارتباط با تعداد زیادی از سلول‌های عصبی است، که بسیاری از آنها در مناطق دورتر از قشر مغز و به ویژه در تالاموس قرار دارند. این ساختار آناتومیک به طور خاص برای پردازش و توزیع انبوهی از اطلاعات از نقاط مختلف مغز به فضای کاری و سپس انتشار آن به بخش‌های مختلف دیگر مغز تطابق یافته است.

تشخیص چهره و شبکه فعال در مغز

برای شبیه‌سازی تشخیص یک چهره در مغز انسان، در ابتدا تصویر ورودی از شبکیه پردازش می‌شود. سپس تصویر فشرده شده از طریق عصب بینایی به ناحیه دیداری تالاموس منتقل می‌شود، که بعد از آن به قشر اولیه بینایی در لوب پس‌سری می‌رود. در این مرحله، ورودی تصویر از طریق رشته‌های عصبی به خوشه‌های نورونی در شکنج دوکی شکل منتقل می‌شود، جایی که خوشه‌های نورونی چهره شناسایی می‌شوند.

این فعالیت‌ها تا اینجا به طور عمده ناآگاهانه هستند. در مرحله بعد، اطلاعات از طریق آکسون‌های طویل به مناطق مختلف مغز فرستاده می‌شود. این آکسون‌ها اطلاعات دیداری را به نواحی مختلف مغز، از جمله لوب گیجگاهی راست تحتانی، ارسال می‌کنند. در این مرحله، داده‌های دیداری در نواحی انجمنی و راه دور قشر در هر دو نیمکره مغز توزیع می‌شود.

در نهایت، این اطلاعات به نواحی کلیدی مغز مثل قشر پیشانی تحتانی، ناحیه بروکا، و ناحیه ورنیکه منتقل می‌شود. این نواحی در فرآیند زبان‌پردازی نقش دارند، بنابراین در این مرحله، واژه‌ها به اطلاعات دیداری ورودی اضافه می‌شوند، به گونه‌ای که چهره با واژه‌های مربوطه مرتبط می‌شود.

انتقال اطلاعات به مدارهای بالاتر مغز

از آنجا که نواحی کلیدی مغز در پردازش اطلاعات به طور خودکار در شبکه گسترده‌تر فضای کاری مغز مشارکت دارند، اکنون اطلاعات شناسایی شده می‌توانند به مدارهای مرتبه بالاتر سیستم اجرایی مغز منتقل شوند. این انتقال به سیستم‌های پیچیده‌تر مغز اجازه می‌دهد تا اطلاعات از حالت ناآگاهانه به آگاهی تبدیل شوند.

بر اساس نظریه پیشنهادی من، دسترسی به این شبکه گسترده مغزی، که شامل نواحی مختلف است، تمام آن چیزی است که برای آگاهانه شدن اطلاعات لازم است. به عبارت دیگر، تنها زمانی که اطلاعات از طریق این شبکه به مدارهای اجرایی بالاتر دسترسی پیدا می‌کنند، می‌توانند به صورت آگاهانه و قابل پردازش برای ذهن انسان درآیند.

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---