Was sind aktuelle neuronale Erklärungen und Modelle von „Bewusstsein“?

Die wichtigsten neuronalen Modelle des Bewusstseins lassen sich derzeit grob in zwei Lager einteilen: kognitive und phänomenologische. Sie werden durch Kontroversen darüber definiert, welche Arten von Erfahrungen als bewusst gelten.

Kognitive Modelle

Auf der einen Seite gibt es starke kognitive Modelle des Bewusstseins, wie das von Stanislas Dehaene vorgeschlagene , bei dem das Bewusstsein – neuronal – durch groß angelegte, widerhallende Verarbeitung im gesamten Gehirn gekennzeichnet ist. Das heißt, wenn Feedforward-Stimulus-basierte Aktivität und Top-Down-Feedback-Aktivität (dh interne, kognitive Faktoren) über den gesamten Kortex koordiniert werden. Aus dieser Sicht kann gesagt werden, dass ein Stimulus bewusst wahrgenommen wird, wenn er Zugang zu einer speziellen Population von Arbeitsbereichsneuronen erhältdie eine begrenzte Kapazität haben und Informationen in Bezug auf den Stimulus an andere modulare Subsysteme (z. B. Gedächtnis, sprachliche sensorische Modalitäten) senden. Begrenzte Kapazität und Übertragung sind Eigenschaften von Arbeitsbereichsneuronen, die sowohl für die begrenzte Natur des Bewusstseins (z. B. Aufmerksamkeit) als auch für die Kohärenz des Bewusstseins verantwortlich sind (d. h. wir nehmen multisensorische Informationen kohärent als miteinander verbundene Ereignisse wahr, nicht als getrennte Teile von visuelle, auditive und taktile Erfahrungen). Es wird angenommen, dass diese Workspace-Neuronen Teil des fronto-parietalen Aufmerksamkeitsnetzwerks sind und an der Auswahl von Informationen in den okzipital-temporalen Systemen beteiligt sind.

Phänomenologische Modelle

Im Gegensatz dazu gehen sogenannte phänomenologische Theorien wie die von Victor Lamme und Ned Block davon aus, dass Bewusstsein auch aus lokal wiederkehrender Aktivität zwischen zwei Gehirnregionen entsteht. Das zentrale Merkmal dieser Theorien ist, dass es – zusätzlich zu den kognitiven Formen des Bewusstseins – auch phänomenales Bewusstsein gibt, das die rohen sensorischen (nicht-kognitiven) Eigenschaften des Bewusstseins erklärt.

Das Schlüsselargument für diese Art von Bewusstsein ist, dass das phänomenale Bewusstsein das kognitive Bewusstsein überflutet, d denke, Ned Block würde immer noch argumentieren, dass phänomenales Bewusstsein Aufmerksamkeit erfordert, also erstelle ich hier eine Karikatur). Nach dieser Theorie wird phänomenales Bewusstsein durch lokal wiederkehrende Aktivität zwischen zwei Regionen unterstützt. Beispielsweise ist es möglich, ein phänomenales Bewegungsgefühl zu haben, wenn der bewegungsselektive Kortex (Bereich MT) und der primäre visuelle Kortex (V1) in eine Feedforward- und Feedback-Beziehung treten. Beachten Sie, dass Block und Lamme die gleichen Ansichten wie Dehaene in Bezug auf das kognitive Bewusstsein vertreten.

Alte und andere Modelle

Es ist auch möglich, diese beiden Bewusstseinstheorien von anderen veralteten Ansichten zu unterscheiden, die argumentieren, dass bestimmte Teile des Gehirns das Geschehen im Bewusstsein widerspiegeln. Eine verbreitete Ansicht ist zum Beispiel, dass die Verarbeitung in den Frontallappen das Bewusstsein widerspiegelt. Diese regionalspezifischen Theorien unterscheiden sich deutlich von den oben beschriebenen, bei denen das Bewusstsein durch Beziehungen zwischen Regionen gekennzeichnet ist. Diese Arten von Theorien sind jedoch sehr aus der Mode und das aus gutem Grund – Bewusstsein ist wahrscheinlich eine komplexe dynamische Eigenschaft des Systems.

Sobald Sie jedoch anfangen zu sagen, dass das gesamte System wichtig ist, argumentieren einige Leute, wie Alva Noe , dass es sinnlos ist, auch nur zu sagen, dass das Bewusstsein im Gehirn liegt!!!! Für Noe ist Bewusstsein eine dynamische Beziehung zwischen dem Organismus und der Umwelt. Ich würde nicht sagen, dass Noes Ansichten in der neurowissenschaftlichen Gemeinschaft weit verbreitet sind.

Nun, das sind die einzigen Modelle, denen ich im Detail gefolgt bin. Ich weiß, dass es andere, komplexere Modelle gibt, wie das Informationsintegrationsmodell von Giulio Tononi , aber dieses Modell erfordert gute Kenntnisse der Informationstheorie (also habe ich es nie weiterverfolgt). Wenn eines dieser Materialien mehr Klärung benötigt, bin ich mehr als glücklich, es zu erweitern.

Literaturverzeichnis

Versuchen Sie für eine Einführung zu lesen:

• Kouider, S. (2009). Neurobiologische Bewusstseinstheorien. In Banks, W. (Hrsg.) Enzyklopädie des Bewusstseins. Elsevier, Bd. 2, 87-100. ( pdf )

Siehe auch:

• Dehaene S, Changeux JP, Naccache L, Sackur J und Sergent C (2006) Bewusste, vorbewusste und unterschwellige Verarbeitung: Eine testbare Taxonomie. Trends in den Kognitionswissenschaften 10: 204–211. ( pdf )

• Lamme VA (2006) Auf dem Weg zu einer echten neuronalen Haltung zum Bewusstsein. Trends in den Kognitionswissenschaften, 10: 494–501. ( pdf )

Einer von Kochs Mitarbeitern, Francis Crick (ja, dieser Francis Crick, viel später in seiner Karriere), hat mit Koch eine interessante Theorie aufgestellt, die zwar vielleicht ein bisschen weit hergeholt ist, aber wegen einer etwas anderen Perspektive erwähnenswert ist.

Crick und Koch postulierten das Claustrum (siehe Diagramm unten) als einen der Sitze des Bewusstseins im Gehirn. Koubeissi, Bartolomei, Beltagy und Picard (2014) unterstützten ihre Hypothese, als sie eine Elektrostimulationskartierung bei einer 54-jährigen Epilepsiepatientin durchführten, die unter der Stimulation im Bereich des linken Claustrums/der vorderen Insula nicht mehr reagierte. Mehrere Einschränkungen in dieser Studie müssen jedoch weiter untersucht werden, wie z. B. ein hoher elektrischer Strom von 14 mA und ein Mangel an Stimulation auf der rechten Hemisphäre.

Da Sie bereits einige Arbeiten von Koch gelesen haben, haben Sie eine Vorstellung von ihren Arbeitsdefinitionen für Bewusstsein, aber in Kürze

... fast alle neuronalen Theorien des Bewusstseins ... brauchen ... kontinuierliche Interaktionen zwischen Gruppen weit verstreuter Pyramidenneuronen, die sich in dem kontinuierlichen Strom bewusster Wahrnehmungen, Bilder und Gedanken ausdrücken.

http://www.wikiinfo.org/upload/8/84/Gray718.png

Bevor Sie nun fragen, wie ein kleiner Streifen grauer Substanz, der zwischen zwei markanten Bahnen der weißen Substanz verläuft, im Wesentlichen Stimuli aus dem gesamten Gehirn „binden“ könnte, sollten Sie die folgenden Punkte berücksichtigen (hauptsächlich aus Daten von nichtmenschlichen Primaten und Katzen gezogen):

• Die Typ-I-Zellen des Claustrums erhalten Eingaben aus nahe gelegenen Bereichen des Kortex und es wurde auch festgestellt, dass sie zurückprojizieren

• Es gibt signifikante Überschneidungen zwischen der Darstellung von sensorischen und motorischen Cortices, visuellen Cortices und präfrontalen Bereichen sowie motorischen Cortices und präfrontalen Bereichen innerhalb des Claustrums

• Interneuronen können dort eine "feiner abgestimmte" Timing-Empfindlichkeit besitzen, die geeignet ist, die Bereiche, die auf multimodale Stimuli reagieren, miteinander zu verbinden

• Das Katzenklaustrum hat zusätzlich zu den Verbindungen mit sensomotorischen Bereichen und den visuellen Kortexen auch einen prominenten Abschnitt ventral zu den visuellen Projektionen, der auditive Informationen integriert

Crick und Koch behaupten, dass diese Punkte die Idee stützen, dass das Claustrum als (Orchester-)Leiter für multimodale Stimuli fungieren könnte. Mithilfe von Gap Junctions (direkte Verbindungen zwischen Zellmembranen, die in diesem Fall als elektrische Hochgeschwindigkeitssynapsen verwendet werden) könnten Interneurone des Claustrums die Typ-I-Zellen verwenden, um Informationen aus unterschiedlichen Teilen des Kortex gleichzeitig zu „greifen“ und zusammenzusetzen.

Wenn die Informationen einmal zusammengebunden sind, bleibt natürlich abzuwarten, welche besonderen Strukturen diese gebundenen Daten interpretieren würden. Crick und Koch kommentieren dies nicht wirklich, aber da es starke bidirektionale Verbindungen mit den präfrontalen Bereichen gibt, sendet der "Dirigent" vielleicht auch Hinweise zurück, auf die die Aufmerksamkeit des Frontallappens gelenkt werden könnte, aber das ist einfach eine fundierte Vermutung, und ich habe keine weitere Unterstützung dafür.

So weit hergeholt es auch erscheinen mag, eine Gehirnstruktur mit kleinem Volumen kann eine ausreichend signifikante Darstellung kortikaler Informationen, die Fähigkeit, kortikale Bereiche zurückzuprojizieren und zu "leiten", zusammen mit einem interneneuronalen Rückgrat haben, das zu präzisem Timing fähig ist. All dies gibt ihm eine gewisse Chance, ein wichtiger Sitz des Bewusstseins im Gehirn zu sein.

Crick, FC, Koch, C. (2005) Welche Funktion hat das Claustrum? Phil. Trans. R. Soc. B 360: 1271–1279 [DOI] [PDF]

Koubeissi, MZ, Bartolomei, F., Beltagy, A., & Picard, F. (2014). Die elektrische Stimulation eines kleinen Gehirnbereichs stört das Bewusstsein reversibel. Epilepsie & Verhalten, 37, 32-35. [DOI] [PDF]

Paul Thagard hat mit dem Neural Engineering Framework (NEF) und der Semantic Pointer Architecture (SPA) gearbeitet, um eine biologisch einheitliche Theorie des Bewusstseins zu schaffen. Dies wird in dem Artikel „ Zwei Bewusstseinstheorien: Semantische Zeigerkonkurrenz vs. Informationsintegration “ vorgestellt, wo Thagards Theorie direkt Toninis Informationsintegrationstheorie gegenübergestellt wird.

Im Grunde ein Wettbewerb zwischen semantischen Zeigern, die "sich in neuronale Repräsentationen von sensorischer, motorischer, emotionaler und verbaler Aktivität entpacken". Mehrere Computersimulationen werden durchgeführt und in der Abhandlung berichtet, um die Anwendbarkeit davon auf verschiedene Aspekte des Bewusstseins zu demonstrieren.

Eine höchst umstrittene Erforschung der Gewissenhaftigkeit findet sich in

• Penrose, R. (1994). Schatten des Geistes. Oxford University Press, 1. Aufl.

Es argumentiert, dass Gewissen nicht durch eine Turing-Maschine modelliert werden kann, indem es das Theorem von Gödel verwendet, und stellt dann die Hypothese auf, dass quantenmechanische Effekte in Mikrotubuli innerhalb von Neuronen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Bewusstsein spielen könnten.

Ich habe 3 Neurowissenschaftler und 2 KI-Forscher zu dieser Perspektive befragt, alle haben sich über das Buch beschwert und einige sagten, Gewissen sei das bloße Ergebnis von Emergenz und es bedarf keiner ausgefallenen Quantenmechanik, um es zu erklären.

Also (basierend auf meiner Umfrage unter 5 Wissenschaftlern) vermittelt dieses Buch nicht den/irgendeinen Konsens auf dem Gebiet der Neurowissenschaften. Trotzdem halte ich es bis zu einem gewissen Grad für wichtig, gegensätzliche Argumente/Perspektiven beim Studium von Themen zu berücksichtigen.