نگاه یک دانشمند: تفسیر عصبی خودآگاهی در مغز انسان

توضیح خودآگاهی یکی از سخت‌ترین مسائل در علم و فلسفه است. طبق یافته‌های جدید عصب‌شناسی، احتمالا یک تفسیر ساده وجود دارد که البته درک آن نیازمند بازاندیشی در مورد برخی از ایده‌های آشنا است. این بخش را از زبان رابرت پپرل استاد دانشگاه کاردیف در بریتانیا مرور می‌کنیم:

استدلال من این است که خودآگاهی می‌تواند حاصل ایجاد حلقه‌های بازخورد انرژتیک در مغز باشد. این وضعیت شبیه حالتی است که وقتی یک دوربین فیلمبرداری روی صحنه‌ی خروجی خودش زوم می‌شود، پدید می‌آید. من برای اولین بار بازخورد (فیدبک) ویدئویی را در اواخر دهه‌ی ۱۹۸۰ دیدم و متحیر شدم. فردی رابط یک دوربین فیلمبرداری قدیمی را به تلویزیون وصل کرد و لنز را به سمت صفحه‌ی نمایش گرفت.

در این حالت تصویری مکرر از صفحه به حالت تونلی مارپیچ ایجاد شد. بازخورد ویدئویی زمانی اتفاق می‌افتد که دوربین از نمایشگری که در حال پخش مستقیم تصاویر ضبطی از همان دوربین است، درحال فیلمبرداری است. این بازخورد دارای تاخیری حداقل برابر یک فریم است که ناشی از پردازش‌های سیستم ورودی و خروجی است.

بازخورد ویدئویی مثالی کلاسیک از رفتار دینامیکی پیچیده است. این امر ناشی از اثر متقابل انرژی موجود در سیستم با اجزای الکترونیکی سخت افزاری است. به‌عنوان یک هنرمند و وی‌جی در دهه‌ی ۱۹۹۰، من اغلب این اثر شگفت‌آور را در گالری‌ها و کلوب‌ها می‌دیدم. من با خودم فکر کردم که ممکن است شباهتی بین این الگوهای تکرار شونده و عملکرد ذهن وجود داشته باشد.

اکنون ۲۵ سال از آن زمان می‌گذرد و من یک استاد دانشگاهم که همچنان در تلاش برای این هستم که بدانم ذهن چگونه کار می‌کند. دانش ما در مورد رابطه‌ی بین ذهن و مغز از دهه‌ی ۱۹۹۰ پیشرفت زیادی داشته است. در آن برهه از زمان، موج جدیدی از پژوهش‌های علمی در مورد خودآگاهی اتفاق افتاد. اما تئوری علمی پذیرفته شده در مورد خودآگاهی همچنان گیج‌کننده و نامفهوم است. دو مورد از معروف‌ترین تئوری‌ها در این زمینه (تئوری فضای کار عصبی جهانی و تئوری اطلاعات تلفیق شده) هر دو ادعا می‌کنند که خودآگاهی نتیجه‌ی پردازش اطلاعات در مغز هستند؛ بر اساس محاسبات عصبی صفر و یک یا بیت‌ها.

اما من به چند دلیل درمورد این ادعا تردید دارم. نخست اینکه توافق کمی در بین دانشمندان در مورد این که اطلاعات دقیقا چه هستند، وجود دارد. دوم اینکه وقتی دانشمندان به اطلاعات اشاره می‌کنند، آن‌ها اغلب درمورد راهی که فعالیت انرژتیک در سیستم فیزیکی سازماندهی می‌شود، صحبت می‌کنند. سوم، تکنیک‌های تصویربرداری از مغز نظیر fMRI، PET و EEG، اطلاعات را در مغز تشخیص نمی‌دهند؛ بلکه تغییرات در توزیع و مصرف انرژی را تشخیص می‌دهند. استدلال من این است که مغز صرفا یک کامپیوتر دیجیتالی نیست؛ اطلاعاتی در درون نورون‌ها وجود ندارد.

مغزها اندام‌های ظریفی هستند که انرژی را از محیط اطراف و بدن می‌گیرند و آن‌ها به چیزی تبدیل می‌کنند که موجب بقای ما شود. در حقیقت مغز انرژی را پردازش می‌کند و نه اطلاعات را. تصدیق اینکه مغز اساسا یک پردازشگر انرژی است، نخستین گام در درک چگونگی پشتیبابی از خودآگاهی توسط مغز است. مرحله‌ی بعدی این است که مجددا به خود انرژی فکر کنیم.

همه‌ی ما با انرژی آشنا هستیم ولی تعداد کمی از ما در مورد اینکه آن واقعا چه چیزی است کنجکاو هستیم، حتی فیزیکدانان هم تمایلی به این موضوع ندارند. آن‌ها در معادلاتی که فرایندهای فیزیکی را توصیف می‌کنند، با انرژی به‌عنوان یک مقدار مطلق بر خورد می‌کنند و همین قدر برایشان کافی است. اما زمانی که ارسطو اصطلاح انرژیا (energeia) را به کار گرفت، در تلاش برای یافتن حقیقت دنیای زنده بود. این مفهوم تحقق یافته از انرژی که ارسطو به آن فکر می‌کرد، با مفهوم مطلق انرژی که در فیزیک معاصر استفاده می‌شود، تفاوت دارد.

ما وقتی می‌خواهیم به ماهیت انرژی بپردازیم، می‌بینیم که چیز ساده و شگفت‌آوری است: انرژی نوعی اختلاف است. انرژی جنبشی تفاوت ناشی از تغییر یا حرکت است و انرژی پتانسیل تفاوت ناشی از موقعیت یا کشش است. بیشتر فعالیت‌ها و تغییراتی که در طبیعت اتفاق می‌افتند، حاصل این اختلاف‌های انرژتیک و فعالیت‌های مرتبط با نیروها و کار است. من به این‌ها تفاوت‌های تحقق یافته می‌گویم زیرا آن‌ها حقیقتا کار می‌کنند و موجب اثرات واقعی در جهان می‌شوند و این چیزی است که از تفاوت‌های مطلق (مانند تفاوت بین صفر و یک) که ویژگی ریاضیات و تئوری اطلاعات است، متفاوت است. من فکر می‌کنم که مفهوم انرژی به عنوان تفاوت تحقق یافته، می‌تواند کلید توصیف خودآگاهی باشد.

مغز انسان علی‌رغم اینکه تنها ۲ درصد جرم بدن را تشکیل می‌دهد، چیزی در حدود ۲۰ درصد از کل بودجه‌ی انرژی بدن را مصرف می‌کند. فعالیت مغز بسیار پرهزینه است. عمده‌ی این هزینه، صرف فعالیت نورون‌ها برای فراهم کردن تفاوت‌های انرژتیک در الگوهای پیچیده‌ی غیر قابل تصوری از انطباق و تنوع در مسیرهای پیچیده‌ی عصبی می‌شود. چیزی که در زمینه‌ی خودآگاهی در مغز منحصر به فرد است، این است که برخی از آن مسیرها و جریان‌های انرژی به خودشان بر می‌گردند؛ بسیار شبیه سیگنال‌های دوربین فیلمبرداری در مورد بازخورد ویدئویی. این امر موجب می‌شود آبشاری خودبازگشتی از تفاوت‌های تحقق‌یافته با پیچیدگی بی‌اندازه‌ای پدید آید و این همان چیزی است که ما آن را به عنوان خودآگاهی تجربه می‌کنیم. بازخورد ویدئویی، نزدیک‌ترین چیزی است که به ما کمک می‌کند چگونگی پردازش خودآگاهانه در مغز را تجسم کنیم.

این ایده که خودآگاهی به بازخوردهای انرژی عصبی مربوط می‌شود، توسط شواهدی در علوم اعصاب پشتیبانی می‌شود. پژوهشگران اخیرا راهی برای تعیین دقیق میزان خودآگاهی فرد، پیدا کرده‌اند. در پژوهشی، آن‌ها پالس‌های مغناطیسی را به مغزهای سالم، بی‌هوش و شدیدا آسیب‌دیده‌ی افراد، اعمال کردند. سپس میزان پیچیدگی سیگنال‌های EEG (نوار مغزی) را که نشان‌دهنده‌ی چگونگی واکنش مغز است، اندازه‌گیری کردند. میزان پیچیدگی سیگنال EEG، معیار سطح خودآگاهی در فرد بود. پژوهشگران سطح خودآگاهی را به میزان پردازش اطلاعات در مغز مرتبط دانستند اما آن‌چه واقعا در این پژوهش اندازه‌گیری شد، سازماندهی جریان انرژی عصبی بود. EEG، اختلاف انرژی الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند، بنابراین پیچیدگی جریان انرژی در مغز نشان دهنده‌ی سطح خودآگاهی یک فرد است.

در این زمینه شواهدی از مطالعات بیهوشی نیز وجود دارد. کسی نمی‌داند که عوامل بیهوشی دقیقا چگونه خودآگاهی را از بین می‌برند اما تئوری‌های اخیر می‌گویند که ترکیباتی نظیر پروپوفول، در توانایی مغز برای حمایت از ایجاد و تداوم حلقه‌های بازخورد پیچیده در مناطق خاصی از مغز تداخل ایجاد می‌کنند. بدون این حلقه‌های بازخورد، انسجام عملکردی بین بخش‌های مختلف مغز بر هم می‌خورد و حالت خودآگاهی نیز از بین می‌رود. چیزی که این پژوهش‌های عصبی نشان می‌دهند این است که خودآگاهی با یک سازماندهی پیچیده از جریان انرژی در مغز ارتباط دارد. این‌ها حلقه‌های بازخورد بازگشتی از فعالیت مغزی هستند که بخش‌های مجزای مغز را به‌صورت یک واحد منسجم به هم مرتبط می‌کنند.

توصیف خودآگاهی از لحاظ مفهوم علمی یا هر مفهوم دیگری مساله‌ای دشوار است. برخی بر این باورند که این موضوع چنان پیچیده است که ما اصلا نباید درمورد دانستن آن تلاشی کنیم. اما اگرچه نمی‌توان منکر پیچیدگی و دشواری این موضوع شد، ما باید درک این مساله را با شناخت کاری که واقعا مغز انجام می‌دهد آغاز کنیم. عملکرد اصلی مغز، مدیریت جریان‌های پیچیده‌ی انرژی است که ما برای زنده‌مانی به آن متکی هستیم. به جای اینکه دنبال چیز جادویی بگردیم باید نگاهی تازه به چیزهایی که یاد گرفته‌ایم، بیندازیم.