Vergankelijk, onbegrijpelijk, de geest in de machine, sinds de dagen dat we over onze gedachten konden nadenken, hebben we geprobeerd de ervaring van het bewustzijn te beschrijven. We moeten wel. Alleen door dit gevoel met elkaar te beschrijven en overeenstemming te vinden, kunnen we elkaar geruststellen dat we het ook voelen, dat we niet de enigen zijn die gevoel ervaren. Zoals Descartes beschreef in zijn gedachte experiment "Ik denk, dus ik ben", bewijst onze introspectie alleen ons eigen bestaan, en kunnen we dus op geen enkele manier bewijzen dat iemand of iets anders deze fenomenale eigenschap van het leven ervaart. Maar dat is misschien niet altijd het geval. De neurowetenschap is in een race verwikkeld, in sommige gevallen letterlijk, om het bewustzijn te begrijpen. Hoewel we nog geen antwoord hebben, zijn er in de loop der tijd verschillende populaire theorieën ontstaan die ons kunnen helpen licht te werpen op ons bestaan.
Het hoogste op de lijst, pun intended, is de verzameling theorieën die uitgaan van een top-down visie op bewustzijn. Hier worden mentale toestanden als "bewust" ervaren wanneer ze het doelwit zijn van specifieke hogere-orde zogenaamde "meta-representaties". Uw perceptie van een landschap, bijvoorbeeld, wordt alleen bewust ervaren omdat lagere-orde signalen in uw visuele cortex worden gericht door bepaalde hogere-orde meta-representaties i met name de prefrontale cortex. “Hogere-orde gebieden" verwijst hier naar hersengebieden die gewijd zijn aan cognitieve processen die als geavanceerder worden beschouwd, zoals de analyse en evaluatie van signalen. De lagere-orde gebieden daarentegen zijn minder complex en zijn gewoonlijk betrokken bij de directe overdracht, verwerking en reactie op binnenkomende neuronale signalen.
Deze hogere orde theorieën worden ondersteund door een mix van laesie studies en functionele netwerkstudies die de prefrontale cortex in verband brengen met metacognitie. Bovendien verklaren deze theorieën waarom sommige signalen bewust worden ervaren, en andere niet: ze kunnen ofwel gericht worden door meta-representaties van een hogere orde, ofwel eenvoudigweg niet. Neem nu ons landschap: de signalen van je visuele cortex die het uitzicht op de bomen, de heuvels en de mooie lucht verwerken, worden gericht door functionele netwerken van hogere orde die zorgen voor de meta-representatie van het landschap (waardoor je het bewust ervaart), maar het geluid van de krakende poort achter je wordt niet bewust ervaren omdat daar op dat moment niet gericht wordt.
De GWT, voor het eerst voorgesteld door Daniel Bor, biedt een zeer functionele benadering van het bewustzijn. Hier wordt een mentale toestand als bewust ervaren wanneer deze een gedistribueerd netwerk binnengaat dat de Globale Werkruimte wordt genoemd. Hoe gebeurt dit? Door onbewust onze aandacht te verleggen naar stimuli , brengen we ze in de Globale Werkruimte, zodat ze het bewustzijn binnenkomen. Waar theorieën van hogere orde uitgaan van specifieke functionele gebieden in de frontale cortex die inwerken op binnenkomende signalen, is de GWT per definitie globaal verdeeld over de hersenen, waardoor cognitieve processen van werkgeheugen tot perceptie betrokken worden. Deze theoretische "werkruimte" veronderstelt dat zowel de prefrontale als de pariëtale cortex in de hersenen actief worden en communiceren via ultrasnelle hersengolven, wat resulteert in een wijdverspreide netwerk interconnectiviteit.
Deze theorie wordt echter als zeer functioneel beschouwd, want hoewel zij effectief verklaart hoe processen bewust worden ervaren, verklaart zij niet de fenomenale verschillen in ervaring tussen soorten cognitieve processen. GWT verklaart bijvoorbeeld waarom een uitzicht op de zonsondergang bewust wordt gevoeld, maar verklaart niet waarom het bewuste gevoel van het zien van een boom verschilt van een zonsondergang, of zelfs waarom geen twee zonsondergangen ooit op dezelfde manier worden ervaren.
Wiskundig afgeleid door Giulio Tononi, probeert de geïntegreerde informatietheorie bewustzijn te begrijpen als een meetbaar fenomeen met een eenheid "phi" Φ die, net als een computer, wordt uitgedrukt in bits. Phi interpreteert de hoeveelheid gegenereerde informatie als een geheel in vergelijking met de delen van het systeem alleen. Bijgevolg is bewustzijn, een fundamentele eigenschap van elk systeem, zoals gedefinieerd door de complexiteit en de toestand van het systeem. In de hersenen impliceert dit dat het bewustzijn meer ontstaat in de neuron-dichte gebieden aan de achterkant, waar de waarde van phi vanwege de complexiteit van het netwerk groter zou moeten zijn. Deze theorie impliceert echter ook dat elk systeem, als het complex genoeg is, een zekere mate van bewustzijn kan ervaren, en dat ook al doet, ongeacht hoe natuurlijk of synthetisch het is. Dit impliceert een zekere mate van panpsychisme (het geloof dat alles een zekere mate van bewustzijn ervaart), waarbij zelfs een voldoende complex n bij n raster van XOR-poorten een phi-waarde zou opleveren die groter is dan die van het menselijk brein. Gegeven het feit dat netwerkdraden van schimmels tientallen vierkante kilometers beslaan en zeer complex zijn, waar staan we dan met ons bewustzijn?
Gebaseerd op de ontdekking dat onze hersenen modellen creëren om dingen in de wereld voor te stellen, van ons lichaam tot de fysieke ruimte, beschrijft het aandacht schema een intern model dat door de hersenen wordt gegenereerd om de hersenen voor te stellen. Ook hier is aandacht de sleutel tot de theorie, en bestaat deze vereenvoudigde beschrijving van de hersenen om onze aandacht te controleren. Zonder dit aandachtsmodel zouden we overweldigd worden door de enorme hoeveelheid ruwe informatie die via verschillende signaalwegen de hersenen binnenkomt. Bewustzijn, als een vereenvoudigd, beschrijvend model van de hersenen, zorgt ervoor dat onze aandacht wordt gericht, waardoor de informatie doelgericht wordt gebruikt.
Deze theorie probeert te verklaren hoe bewustzijn in de eerste instantie zou ontstaan; we hebben het ontwikkeld om onze afdwalende aandacht te stroomlijnen en controle te hebben over onze handelingen. Michael Graziano, die de aandachtstheorie heeft voorgesteld, versterkt dit punt door erop te wijzen dat het proces van natuurlijke selectie waarmee de evolutie verloopt, vaak het meest efficiënte antwoord op een selectiedruk geeft. Door zijn eenvoud (een model van de hersenen die onze aandacht controleren) is de aandacht schema theorie van het bewustzijn dus de meest dwingende verklaring voor het verschijnen van bewustzijn, stelt hij. Hoe een dergelijk model van de hersenen kan worden gekwantificeerd, valt nog te bezien.
Een ander voorbeeld van een top-down model van bewustzijn zijn de voorspellende verwerkingstheorieën. Net als GWT's baseren de voorspellende verwerkingstheorieën zich op studies die hebben aangetoond dat schade aan prefrontale gebieden leidt tot veranderingen in de bewuste ervaring van de proefpersoon. Hoewel het op zichzelf geen theorie van bewustzijn is, zijn voorspellende verwerkingstheorieën gebaseerd op een gevestigde notie van top-down voorspellingen van hogere-orde corticale gebieden en bottom-up voorspellingsfouten als gevolg van signalen uit lagere-orde gebieden. Hoe dit werkt is relatief eenvoudig: onze hersenen doen altijd voorspellingen over de omgeving, die voorspellingen worden vervolgens vergeleken met de werkelijkheid van de omgeving. De voorspellingen komen voort uit zogenaamde hogere-ordegebieden, en gaan dus van de top van de cognitieve hiërarchie naar beneden. Deze vergelijking met de werkelijkheid van de omgeving wordt voorspellingsfout genoemd. Is de voorspellingsfout laag, dan was onze voorspelling juist, is hij hoog, dan was onze voorspelling onjuist en wordt de informatie bijgewerkt voor betere voorspellingen in de toekomst.
Deze relatie is vergelijkbaar met die van Bayesiaanse inferentie, en het is de gevestigde aard van de voorspellingsfoutrelatie in combinatie met de wiskundig bekende Bayesiaanse waarschijnlijkheid die voorspellende verwerkingstheorie voor velen tot een overtuigende theorie over bewustzijn maakt. Hoe dit ontstaat als onze bewuste ervaring heeft te maken met de beste voorspellingen van onze hersenen over de oorzaken van de binnenkomende signalen. Onze ervaring van verdriet is de beste gok van de hersenen op basis van bottom-up signalen over de status van het lichaam en onze omgeving, met als resultaat dat we verdriet ervaren.
Het is ongetwijfeld voor velen duidelijk dat er een grote mate van overlapping is tussen deze theorieën, en dat is niet geheel verrassend, want net als religies zijn sommige van deze theorieën uitlopers en vertakkingen van elkaar. Sommige zijn opgebouwd vanuit een meer pragmatisch en wiskundig kader, terwijl andere theorieën meer elementen van de menselijke ervaring bevatten. In de neurowetenschappen is het gemakkelijk om je te verliezen in het empirische, en een stap terug doen om te observeren hoe wij onze bewuste ervaring waarnemen alvorens te proberen die vast te leggen in één verenigende theorie is net zo belangrijk als het berekenen van de cijfers. Het aandachtsschema, bijvoorbeeld, vat de ervaring van het gevoel de "geest in de machine" te zijn, maar dit maakt je nog geen aparte entiteit van je lichaam en hersenen, want deze aandacht kan deel uitmaken van andere theorieën die de rol van aandacht omvatten, namelijk de Globale Werkruimte of de Voorspellende Verwerking. Ook je overtuiging dat bewustzijn uniek is voor onze soort speelt een rol. Hogere-orde theorieën gaan ervan uit dat bewustzijn uitsluitend de eigenschap is van wezens die specifieke hogere-orde hersengebieden bezitten, terwijl geïntegreerde informatietheorieën aangeven dat alles met voldoende complexiteit als bewust kan worden beschouwd. Dr. Anil Seth wijst er in zijn recente boek op dat metingen vaak een groot keerpunt zijn op wetenschappelijk gebied, en misschien zullen we op een dag in staat zijn het bewustzijn van alle levende wezens te meten. Misschien kunnen we dan eindelijk het ongelijk van Descartes bewijzen.
Auteur: Thomas von Rein
Vertaling gecontroleerd door: Pauline van Gils
Referenties:
