© Copyright by Copernicus Center Press, 2023
Copyright © 2014 by Stanislas Dehaene.
All rights reserved

Tytuł oryginalny
Consciousness and the Brain: Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts

Adiustacja i korekta
Mirosław Ruszkiewicz

Projekt okładki i stron tytułowych
Michał Duława

Grafika na okładce
BAIVECTOR | Shutterstock.com

Skład
MELES-DESIGN

ISBN 978-83-7886-687-9

Wydanie I

Kraków 2023

Wydawca: Copernicus Center Press Sp. z o.o.
pl. Szczepański 8, 31-011 Kraków
tel. (+48) 12 448 14 12, 500 839 467
e-mail: redakcja@ccpress.pl
www.ccpress.pl

Konwersja: eLitera s.c.

Rodzicom

oraz Annie i Danowi, moim amerykańskim Rodzicom

Świadomość jest jedynym, co rzeczywiste,

w świecie i największą z tajemnic.

Vladimir Nabokov, Bend Sinister (1947)

Mózg większy jest od nieba,

skoro gdy leżą obok siebie,

jedno z łatwością mieści drugie

i oprócz tego ciebie.

Emily Dickinson (ok. 1862)

Wstęp

Tkanka myśli

W głębi jaskini Lascaux, za słynną na cały świat Wielką Salą Byków, do której paleolityczni artyści wprowadzili kolorową menażerię koni, jeleni i byków, zaczyna się mniej znany korytarz, nazywany Apsydą. W dole pięciometrowej jamy, obok kunsztownych rysunków rannego tura oraz nosorożca, znajduje się jedno z najstarszych przedstawień człowieka w sztuce prehistorycznej (ilustracja 1). Leżący płasko na plecach człowiek ma dłonie zwrócone do góry i rozłożone ramiona. Obok niego widnieje ptak, który przysiadł na żerdzi. W pobliżu leży też złamana dzida, która służyła zapewne do wypatroszenia tura, widać bowiem zwisające z niej wnętrzności.

Przedstawiona jest ewidentnie postać męska, o czym świadczy penis w pełnym wzwodzie. To zaś zdaniem Michela Jouveta, badacza snu, rzuca światło na sens sceny: ukazuje ona śpiącego człowieka i jego sen[1]. Jak odkrył Jouvet wraz ze swoim zespołem, śnienie pojawia się głównie w trakcie określonej fazy snu, którą nazwał „paradoksalną”, ponieważ wcale nie przypomina spania. W okresie tym mózg jest niemal tak aktywny jak podczas czuwania, a oczy nieustannie strzelają to w prawo, to w lewo. U mężczyzn fazie tej nieodmiennie towarzyszy erekcja (nawet jeśli sen jest pozbawiony treści seksualnej). Choć ta dziwna prawidłowość fizjologiczna została wyjaśniona naukowo dopiero w XX wieku, Jouvet dopowiada, że nasi praprzodkowie z łatwością mogli ją zaobserwować. Natomiast widoczny na rysunku ptak zdaje się najbardziej naturalną metaforą duszy śniącego: podczas sennych marzeń umysł przenosi się do odległych miejsc i minionych czasów, wolny niczym... ptak.

Ilustracja 1. Umysł może fruwać, w czasie gdy ciało pozostaje bez ruchu. Na tym prehistorycznym rysunku, którego powstanie jest datowane na mniej więcej 18 tysięcy lat temu, widzimy leżącego na plecach mężczyznę. Prawdopodobnie właśnie śni, na co wskazuje wyraźna erekcja, charakterystyczna dla fazy gwałtownych ruchów gałek ocznych (REM), w której marzenia senne są najbardziej żywe. Obok niego artysta namalował wypatroszonego tura oraz ptaka. Według badacza snu Michela Jouveta może to być jedno z pierwszych przedstawień śpiącego człowieka i jego marzenia sennego. Ptak w wielu kulturach symbolizuje zdolność umysłu do „wyfruwania” w trakcie snu – przeczucie dualizmu, błędnej intuicji, że myśl przynależy do innej sfery niż ciało.

Interpretacja ta mogłaby się wydawać czysto fantazyjna, gdyby nie znamienna częstotliwość, z jaką motywy snu, ptaków, duszy i erekcji występują w sztuce i symbolice wszelkich kultur. W starożytnym Egipcie ptak z głową człowieka, prezentowany często z fallusem w stanie erekcji, symbolizował Ba – niematerialną duszę. Utrzymywano, że w każdym człowieku tkwi nieśmiertelna Ba, która w chwili śmierci wzbija się do lotu i szuka drugiego świata. Konwencjonalne przedstawienie wielkiego boga Ozyrysa, zadziwiająco podobne do malunku z Apsydy w Lascaux, ukazuje go leżącego na plecach z penisem we wzwodzie, podczas gdy nad jego ciałem krąży Izis, sowa, pobierając spermę, z której pocznie się Horus. W hinduistycznych świętych tekstach Upaniszad duszę obrazuje się jako gołębicę, która odlatuje w momencie śmierci i może powrócić w postaci duchowej. Stulecia później w chrześcijaństwie gołębie i inne białoskrzydłe ptaki zaczęły symbolizować duszę, Ducha Świętego i nawiedzających ziemię aniołów. Od czasów egipskiego Feniksa, symbolu zmartwychwstania, i fińskiego Sielulintu, ptaka-duszy, który przynosi psychikę noworodkowi oraz odbiera ją umierającemu, skrzydlate duchy pojawiają się jako uniwersalna metafora autonomicznego umysłu.

Za tą alegorią ptaka stoi pewien domysł: tkanka naszych myśli radykalnie różni się od przyziemnej materii, z jakiej utworzone jest ciało. W trakcie śnienia, gdy ciało spoczywa w bezruchu, myśli wędrują ku odległym krainom wyobraźni i pamięci. Czy potrzeba lepszego dowodu na to, że aktywności mentalnej nie można sprowadzić do domeny świata fizycznego? Psychika utkana jest z innej materii. Jakżeby bujający w przestworzach umysł miał rodzić się z przykutego do ziemi mózgu?

Wyzwanie Kartezjusza

Idea, że umysł należy do osobnej sfery, odrębnej od ciała, była od dawna przedmiotem teoretycznych rozważań w doniosłych tekstach filozoficznych, takich jak Fedon (IV wiek p.n.e.) Platona i Summa theologica (1265–1274) Tomasza z Akwinu, rozprawa o fundamentalnym znaczeniu dla wizji duszy w chrześcijaństwie. Jednak dopiero francuski filozof Kartezjusz (1596–1650) jawnie sformułował tezę, znaną nam dziś pod nazwą dualizmu, że za świadomy umysł odpowiada niematerialna substancja, niepodlegająca normalnym prawom fizyki.

W neuronaukach modne stało się naśmiewanie z filozofa. Po publikacji w 1994 roku książki Antonia Damasio Błąd Kartezjusza[2] wiele podręczników dotyczących świadomości rozpoczynało się tyradami wymierzonymi w Kartezjusza, który miał rzekomo spowodować epokowy zastój w naukowym poznawaniu mózgu. Prawda jest tymczasem taka, że Kartezjusz należał do pionierów nauk przyrodniczych, a jego fundamentalnie redukcjonistyczna i mechanistyczna analiza umysłu ludzkiego, którą daleko wyprzedzał swe czasy, była pierwszą próbą biologii syntetycznej i modelowania teoretycznego. Kartezjański dualizm nie był intelektualnym kaprysem; opierał się na logicznym rozumowaniu, które wskazywało niemożność naśladowania swobody ludzkiego umysłu przez jakąkolwiek maszynę.

Ojciec nowoczesnej psychologii William James jasno deklarował, ile zawdzięczamy Kartezjuszowi: „Należy [mu] się chwała za to, że jako pierwszy miał odwagę uchwycić koncepcję całkowicie samowystarczalnego mechanizmu nerwowego, który byłby zdolny do wykonywania złożonych aktów mających wszelkie pozory inteligencji”[3]. W swych wizjonerskich traktatach Opis ciała ludzkiego, Namiętności duszy oraz L’homme (Człowiek) Kartezjusz zaprezentował zdecydowanie mechaniczne spojrzenie na przebieg wewnętrznych czynności organizmu. Jesteśmy wyrafinowanymi automatami – pisał ten śmiały myśliciel. Nasze ciało i mózg działają na zasadzie mechanicznych organów – powszechnie spotykanego wtedy w kościołach instrumentu muzycznego – z wielkimi miechami, które pompują specjalną substancję, „gaz animalny”, do komór, oraz mają zestaw rozlicznych piszczałek, których kombinacje generują rytm i muzykę naszych czynów.

Pragnę, abyś rozpatrzył wszystkie funkcje, które przypisałem tej machinie, takie jak trawienie pokarmu, pulsowanie serca i tętnic, zasilanie i wzrost części ciała, oddychanie, czuwanie i sen; odbieranie światła, dźwięków, zapachów, smaków, ciepła i innych takich jakości zewnętrznymi narządami zmysłowymi; odciskanie ich idei w narządzie zdrowego rozsądku i wyobraźni; zachowanie odcisku tychże w pamięci; wewnętrzne poruszenia apetytów i namiętności, a wreszcie zewnętrzne ruchy wszystkich części ciała, które podążają wiernie za ruchami obiektów przedstawionych zmysłom (...). Funkcje te wypływają w owej machinie wprost z dyspozycji organów z tak całkowitą naturalnością, z jaką zegar i inne automata stosują się do dyspozycji przeciwwag i kółek[1*].

Hydrauliczny mózg według Kartezjusza bez trudu poruszał dłonią człowieka w stronę wybranego przedmiotu. Sygnały o poszczególnych cechach tego przedmiotu, docierając do wewnętrznej powierzchni oka, aktywują określony zestaw przewodów. Wewnętrzny układ decyzyjny, zlokalizowany w szyszynce, nachyla się wówczas w pewnym kierunku, powodując przepływ gazów animalnych, a w konsekwencji odpowiedni, precyzyjny ruch kończyn (ilustracja 2). Pamięć wiązała się w tej perspektywie z wybiórczym wzmacnianiem niektórych szlaków – przenikliwa antycypacja dzisiejszej koncepcji, że proces nauki opiera się na zmianach w połączeniach w mózgu (neurons that fire together, wire together[2*]). Kartezjusz przedstawił nawet czysto mechaniczny model snu, który w jego teoretycznym ujęciu miał wynikać ze zmniejszonego ciśnienia gazów animalnych. Kiedy ich źródło biło obficie, krążyły w każdym nerwie, zapewniając maszynie ciśnienie i gotowość do reagowania na wszelkie pobudzenia, co stanowi adekwatny model stanu czuwania. Gdy ciśnienie to się zmniejszało i niemrawe gazy przemieszczały się tylko w kilku kanałach, człowiek zasypiał.

Ilustracja 2. Kartezjańska teoria układu nerwowego zatrzymuje się na progu w pełni materialistycznego rozumienia myśli. W traktacie L’homme, opublikowanym pośmiertnie w 1664 roku, filozof przepowiedział, że związek wzroku z działaniem może wynikać z odpowiedniego układu połączeń między oczami, szyszynką w mózgu i mięśniami ramienia. Wyobrażał sobie pamięć jako wybiórcze wzmacnianie tych szlaków, podobne do stemplowania otworów w tkaninie. Zdołał wyjaśnić nawet wahania poziomu rozbudzenia zmiennością ciśnienia gazów animalnych, które miały uruchamiać szyszynkę: wysokie ciśnienie skutkowało stanem czuwania, niskie – snem. Wbrew temu mechanistycznemu stanowisku Kartezjusz uważał, że umysł i ciało składają się z odrębnych substancji, które wchodzą ze sobą w interakcję dzięki szyszynce.

Filozof zakończył wywód lirycznym nawiązaniem do materializmu – nieoczekiwanym pod piórem ojca dualizmu:

Do eksplikacji tych funkcji nie trzeba się przeto odwoływać do żyjącej czy wrażliwej duszy ani żadnej zasady ruchu lub życia innej niż krew i gazy pobudzane przez ciepło ognia, które bucha nieustannie w sercu i ma taką samą naturę jak ogień występujący w ciałach nieożywionych.

Dlaczego więc stanowczo potwierdzał istnienie niematerialnej duszy? Ponieważ zdawał sobie sprawę, że jego mechanistyczny model zawodzi w wyjaśnianiu zagadki wysokopoziomowych zdolności umysłu ludzkiego[4]. Wydawało się, że dwie istotne funkcje zawsze pozostaną poza obrębem jego modelu cielesnej machiny. Pierwszą była zdolność oznajmiania myśli w postaci mowy. Kartezjusz nie potrafił sobie wyobrazić, jak maszyna mogłaby „używać słów lubo innych znaków, składając je tak, jak my to robimy w zamiarze obwieszczenia swoich myśli innym”. Wydawanie odruchowych krzyków nie stanowiło problemu, gdyż przewody mogą być tak rozmieszczone w maszynie, by emitowała określone dźwięki w reakcji na określone bodźce. Jakże miałaby jednak odpowiadać na zadane jej pytanie, „tak jak umie nawet najtępszy człowiek”?

Drugą problematyczną funkcją umysłową było refleksyjne rozumowanie. Maszyna jest drętwym aparatem, który dysponuje tylko sztywnymi metodami działania zgodnie z „dyspozycją [swych] organów”. W jaki sposób miałaby wytwarzać nieprzebraną rozmaitość myśli? „Jest moralną niemożliwością – stwierdzał filozof – aby w jakiejkolwiek machinie występowała dostateczna wielość organów, która pozwalałaby jej na działanie we wszystkich zdarzeniach życiowych, tak jak nam pozwala działać nasz rozum”.

Postawione przez Kartezjusza wyzwania wobec perspektywy materialistycznej są aktualne do dzisiaj. W jaki sposób maszyna taka jak mózg może wyrażać siebie werbalnie, korzystając z wszystkich subtelnych odcieni ludzkiego języka, oraz rozważać własne stany psychiczne? I jak może podejmować racjonalne decyzje w elastyczny sposób? Wszelka naukowa koncepcja świadomości musi odnosić się do tych kwestii.

Największy problem

Ludzkość potrafi odkrywać odległe o lata świetlne galaktyki i analizować cząstki mniejsze od atomu. Wciąż jednak nie przeniknęliśmy tajemnicy półtora kilograma materii między naszymi uszami.

Barack Obama, przemówienie z okazji ogłoszenia inicjatywy BRAIN (2 kwietnia 2013)

Dzięki Euklidesowi, Karlowi Friedrichowi Gaussowi i Albertowi Einsteinowi dysponujemy dziś solidnym pojęciem o matematycznych zasadach, które rządzą światem fizycznym. Wychodząc od geniuszu takich tytanów nauki jak Isaac Newton i Edwin Hubble, rozumiemy, że Ziemia jest tylko malutkim pyłkiem w jednej z miliarda galaktyk, które powstały w przedwiecznej eksplozji, w Wielkim Wybuchu. Natomiast Charles Darwin, Louis Pasteur, James Watson i Francis Crick pokazali nam, że na życie biologiczne składają się miliardy wyewoluowanych reakcji chemicznych – znów czysta fizyczna materia.

Jedynie sprawa wyłonienia się świadomości kryje się jakby w mrokach średniowiecza. W jaki sposób myślimy? Czym jest owo „ja”, które wygląda na sprawcę myślenia? Czy byłbym inny, gdybym urodził się w innych czasach, innym miejscu lub w innym ciele? Dokąd się przenoszę, kiedy zasypiam, śnię, umieram? Czy wszystko to bierze się z mojego mózgu, czy też jestem po części duchem zbudowanym z odrębnej substancji myśli?

Te dręczące pytania prześladowały niejeden dociekliwy umysł. W 1580 roku francuski humanista Michel de Montaigne żalił się w jednym ze swych esejów, że nie znajduje żadnej spójności w tym, co starożytni myśliciele pisali o naturze duszy. Przeczyli oni sobie zarówno co do jej natury, jak i siedziby w ciele. „Hipokrates i Herofilos lokują ją w komorach mózgu, Demokryt i Arystoteles widzą ją rozciągniętą w całym ciele, Epikur w żołądku, stoicy wkoło serca i w nim, Empedokles we krwi; Galen sądził, że każda część ciała ma własną duszę; Straton umieszczał ją pomiędzy brwiami”[5].

Przez cały wiek XIX i XX kwestia świadomości leżała poza obrębem nauk przyrodniczych. Uznawano ją za mglistą, słabo zdefiniowaną domenę, której subiektywność stanowczo przekreśla stosowanie obiektywnej metody eksperymentalnej. Przez wiele lat żaden poważny badacz nie tykał tego problemu – snucie domysłów na temat świadomości było tolerowane jedynie jako rozrywka podstarzałych uczonych. W podręczniku Psychology: the Science of Mental Life (Psychologia: nauka o życiu mentalnym, 1962) ojciec psychologii poznania George Miller zaproponował wprowadzenie formalnego zakazu: „Świadomość jest słowem wytartym przez milion języków. (...) Może powinniśmy zabronić używania go przez jedną lub dwie dekady, póki nie opracujemy precyzyjniejszych terminów w odniesieniu do kilku znaczeń zaciemnianych obecnie przez «świadomość»”.

Zakaz ten naprawdę zaczął obowiązywać. Kiedy byłem na studiach pod koniec lat osiemdziesiątych, z zaskoczeniem odkryłem, że podczas ćwiczeń nie pozwalano nam używać tego słowa. Oczywiście prosząc uczestników eksperymentów o kategoryzowanie przedstawianych im materiałów lub tworzenie w ciemności mentalnych obrazów, wszyscy w takim czy innym ujęciu analizowaliśmy świadomość, lecz samo słowo pozostawało tabu – nie pojawiało się w żadnej poważnej publikacji naukowej. Nawet kiedy w eksperymentach wyświetlano obrazy na progu świadomej percepcji uczestników, badacze nie dbali o to, by donieść, czy ochotnicy zobaczyli bodziec, czy nie. Z wyłączeniem kilku znamiennych wyjątków[6] panowało ogólne przekonanie, że termin „świadomość” nie wnosi do psychologii naukowej niczego wartościowego. W rodzącej się pozytywnej nauce poznawczej (kognitywistyce) operacje umysłowe miały być opisywane wyłącznie w kategoriach przetwarzania informacji oraz ich implementacji cząsteczkowej i neuronalnej. Pojęcie świadomości jawiło się jako mgliste, zbędne i passé.

A potem, z końcem lat osiemdziesiątych, wszystko to się zmieniło. Obecnie problem świadomości traktuje się jako naczelny w neuronaukach, rozpala wyobraźnię, powstają wokół niego towarzystwa naukowe i fachowe pisma. Prowadzone badania zaczynają się też w końcu odnosić do wyzwań postawionych przez Kartezjusza, między innymi tego, w jaki sposób mózg wytwarza subiektywny ogląd świata, którym możemy elastycznie manipulować oraz komunikować go innym. W książce tej przedstawiam, jak doszło do tej radykalnej przemiany.

Wniknięcie do świadomości

W minionych dwudziestu latach kognitywistyka, neurofizjologia i obrazowanie mózgu przypuściły empiryczny szturm na świadomość. W konsekwencji zagadnienie to wyzbyło się charakteru spekulatywnego, a stało się przedmiotem pomysłowości eksperymentalnej.

W książce tej dokonam bardzo szczegółowego przeglądu strategii, która przeobraziła pytanie filozoficzne w zjawisko laboratoryjne. Na dokonanie się tego pozwoliły trzy zasadnicze czynniki: sfomułowanie lepszej definicji świadomości, odkrycie, że świadomość podlega manipulacji eksperymentalnej, oraz odnowienie poszanowania subiektywności.

Słowo „świadomość” stosowane w codziennej mowie jest pełne nieostrych znaczeń i obejmuje szeroki zakres złożonych zjawisk. Dlatego naszym pierwszym zadaniem musi być uporządkowanie tego obszaru. Trzeba zarysować konkretne granice przedmiotu naszego zainteresowania, tak by można było poddawać go precyzyjnym eksperymentom. Jak się przekonamy, we współczesnej kognitywistyce wyróżnia się co najmniej trzy pojęcia w tym kontekście: czuwanie – stan wynikający z tego, czy zasnęliśmy, czy się obudziliśmy; uwagę – skupienie zasobów umysłowych na konkretnej informacji; zdanie sobie z czegoś sprawy, czyli dostęp do świadomości – zdarzenie, w którym część informacji objętych uwagą ostatecznie wnika do świadomości i staje się możliwa do zakomunikowania innym.

Będę przekonywał, że tym, co kwalifikuje się jako autentyczna „świadomość”, jest właśnie dostęp do świadomości – ten prosty fakt, że zwykle, gdy znajdujemy się w stanie czuwania, możemy zdać sobie sprawę z przedmiotu, na którym postanawiamy skupiać uwagę. Nie wystarcza do tego ani samo czuwanie, ani sama uwaga. Kiedy jesteśmy w pełni rozbudzeni i uważni, niekiedy możemy zobaczyć jakiś obiekt i opisać swoje spostrzeżenia, a kiedy indziej nie, bo być może obiekt był zbyt niewyraźny albo wyświetlony tak błyskawicznie, że pozostał niewidzialny. W pierwszym przypadku korzystamy z dostępu do świadomości, w drugim nie (mimo że, jak się przekonamy, mózg przetwarza te informacje nieświadomie).

W nowo powstającej nauce o świadomości dostęp ten jest dobrze zdefiniowanym zjawiskiem, odrębnym od czuwania i uwagi. Ponadto nadaje się do badania laboratoryjnego. Znamy obecnie dziesiątki sposobów, w jakie można umieścić bodziec na granicy między niepostrzegalnością a postrzegalnością, niewidzialnością a widzialnością, co pozwala sondować zmiany w mózgu wywoływane przez przekroczenie tej granicy.

Dostęp do świadomości otwiera ponadto bramę bardziej złożonym formom świadomego doświadczenia. W codziennym języku często utożsamiamy świadomość z poczuciem siebie, z tym, jak mózg wytwarza nasz punkt widzenia – „ja”, które przygląda się otoczeniu z określonej perspektywy. Świadomość może też być rekurencyjna; „ja” może patrzeć na siebie samo, komentować własne postępowanie, a nawet wiedzieć, kiedy czegoś nie wie. Z przyjemnością donoszę, że nawet te aspekty świadomości wyższego rzędu mogą już być poddawane eksperymentom. Nauczyliśmy się kwantyfikować w laboratoriach odczucia i komunikaty „ja” zarówno w związku z jego zewnętrznym środowiskiem, jak i nim samym. Potrafimy nawet manipulować poczuciem siebie, tak że ludzie doświadczają doznań przebywania poza własnym ciałem, podczas gdy leżą w aparacie do rezonansu magnetycznego.

Niektórzy filozofowie nadal uważają, że żadna z powyższych metod nie wystarcza do rozwiązania problemu. Jego sedno tkwi według nich w innym sensie pojęcia świadomości, który nazywają „fenomenowym” czy „zjawiskowym” (phenomenal awareness). Chodzi o występujące u każdego z nas intuicyjne poczucie, że wszystkie nasze wewnętrze doświadczenia mają własne jakości, niepowtarzalne „qualia”, takie jak doskonała ostrość bólu zęba czy niezrównana zieleń otwierającego się liścia. Te wewnętrzne jakości nie mogą zostać, ich zdaniem, sprowadzone do naukowego opisu neuronowego; ze swej natury są osobiste i subiektywne, a tym samym wymykają się werbalnemu komunikowaniu na zewnątrz. Nie zgadzam się z tym jednak i będę przekonywał, że pojęcie świadomości fenomenowej, odrębnej od dostępu do świadomości, jest bałamutne i prowadzi wprost na grząską ścieżkę wiodącą ku dualizmowi. Powinniśmy zacząć od tego, co proste, i najpierw przebadać dostęp do świadomości. Kiedy sprecyzujemy zaś, jak dowolna informacja zmysłowa może uzyskać wstęp do umysłu i stać się komunikowalna, wówczas zniknie problem niewysławialnych doświadczeń.

Widzieć albo nie widzieć

Dostęp do świadomości jest sprawą zwodniczo trywialną. Rzucamy okiem na jakiś przedmiot i pozornie natychmiast uświadamiamy sobie, jaki ma kształt, kolor i czym jest. Tymczasem w tle tego postrzegania przebiega lawinowa aktywność mózgu, która angażuje miliardy neuronów wzrokowych i może trwać prawie pół sekundy, zanim włącza się świadomość. W jaki sposób przeanalizować ten długi łańcuch przetwarzania danych? W jaki sposób orzec, która jego część odpowiada operacjom czysto nieświadomym i automatycznym, a która prowadzi do świadomego poczucia, że widzę?

W tym miejscu ujawnia się drugi składnik nowoczesnej nauki o świadomości: mamy obecnie bogate akcesorium eksperymentalne dotyczące mechanizmów świadomego postrzegania. W ostatnich dwudziestu latach kognitywiści wykryli zdumiewająco wiele sposobów manipulowania uświadamianiem sobie bodźców. Nawet drobna zmiana w aranżacji eksperymentu może sprawić, że będziemy coś widzieć albo nie. Można wyświetlać słowo przez tak krótki moment, że patrzący ludzie go nie zauważą. Można z premedytacją przeładować scenę wizualną, tak że pewien element pozostanie w niej całkiem niewidoczny, ponieważ inne będą wciąż wygrywać rywalizację o świadome postrzeganie. Można także rozpraszać uwagę; jak wie każdy sztukmistrz, nawet znaczny gest może się stać całkowicie niewidoczny, jeżeli umysł widza przekieruje się na inne tory. Poza tym można sprawić, że twój własny mózg będzie ci robił sztuczki: jeżeli każdemu z dwojga oczu zostaną zaprezentowane odmienne obrazy, mózg będzie między nimi spontanicznie oscylował, pokazując ci jeden, a potem drugi, ale nigdy oba naraz.

Obraz postrzegany (ten, który dociera do świadomości) i obraz przegrywający (który rozpływa się w niebycie) mogą się tylko minimalnie różnić pod względem danych zmysłowych na wejściu, ale w mózgu różnica ta zostaje ewidentnie wzmocniona, bo ostatecznie człowiek jest w stanie opisać słownie tylko ten pierwszy. Celem badań nowej nauki o świadomości jest ustalenie, gdzie dokładnie przebiega to wzmocnienie.

Strategia tworzenia minimalnego kontrastu eksperymentalnego między postrzeganiem świadomym i nieświadomym stanowiła kluczową ideę, która szeroko rozwarła drzwi do rzekomo niedostępnego sanktuarium świadomości[7]. Z biegiem lat odkryliśmy wiele precyzyjnie skonstruowanych kontrastów eksperymentalnych, takich że jeden układ prowadzi do świadomej percepcji, a drugi nie. Onieśmielające swą rozległością zadanie poznania tajników świadomości zostało sprowadzone do eksperymentalnego tropienia mechanizmów mózgowych, które odróżniają reakcje na dwa zestawy próbek, co jest kwestią zdecydowanie lepiej poddającą się badaniu naukowemu.

Włączenie subiektywizmu do nauki

Powyższa strategia badawcza była stosunkowo prosta, opierała się jednak na kontrowersyjnym kroku, który osobiście traktuję jako trzeci składnik nowej nauki o świadomości: na poważnym traktowaniu subiektywnych doniesień. Nie wystarczało przedstawić ludziom dwóch typów bodźców wzrokowych; eksperymentator musiał sumiennie notować, co uczestnicy o nich uważali. Kardynalne znaczenie miała introspekcja; ona leży u podstaw zjawiska, które zamierzaliśmy analizować. Jeżeli eksperymentator widział dany obraz, ale uczestnik badania negował widzenie go, liczyła się odpowiedź tego drugiego – obraz należało uznać za niewidoczny. Psycholodzy musieli zatem znaleźć nowe sposoby jak najbardziej adekwatnego monitorowania subiektywnej introspekcji.

Ten nacisk na subiektywizm był przewrotem w psychologii. U zarania XX wieku behawioryści, tacy jak John Broadus Watson (1878–1958), brutalnie eksmitowali introspekcję z naukowej psychologii:

Psychologia, tak jak jest postrzegana przez behawiorystę, stanowi czysto obiektywną, eksperymentalną gałąź nauk przyrodniczych. Jej celem teoretycznym jest przewidywanie i kontrola zachowania. Introspekcja nie zalicza się do istotnych składników jej metodologii, a wartość naukowa pochodzących z niej danych nie zależy od łatwości, z jaką poddają się one interpretowaniu w kategoriach świadomości[8].

Mimo że sam behawioryzm został ostatecznie odrzucony, pozostawił po sobie trwałe znamię: przez cały XX wiek wszelkie odwołania do introspekcji były w psychologii traktowane z najwyższą podejrzliwością. Będę jednak przekonywał, że to dogmatyczne stanowisko jest całkowicie błędne. Utożsamia ono ze sobą dwie odrębne sprawy: introspekcję jako metodę badawczą z introspekcją jako źródłem danych. Introspekcji nie można zaufać jako metodzie badawczej[9]. Jest jasne, że nie możemy liczyć na to, iż losowo wybrane osoby powiedzą nam, jak pracuje ich umysł; w innym wypadku uprawianie naszej dyscypliny byłoby nader proste. Nie powinniśmy też traktować ich subiektywnych doświadczeń zbyt dosłownie, jak na przykład wtedy, gdy opowiadają o doznaniach wyjścia poza ciało i fruwania pod sufitem albo spotkania się we śnie ze swoją zmarłą babką. Ale w pewnym sensie nawet takim dziwacznym introspekcjom należy się szacunek: o ile tylko przytaczający je ludzie nie kłamią, relacje te wiążą się z autentycznymi zdarzeniami mentalnymi, które proszą się o wyjaśnienie.

Prawidłowym podejściem jest uznawanie subiektywnych doniesień za surowe dane[10]. Człowiek, który relacjonuje swoje doznanie przebywania poza ciałem, rzeczywiście czuje, jakby unosił się pod sufitem, a my nie będziemy dysponować naukową wiedzą o świadomości, dopóki poważnie nie przeanalizujemy, dlaczego pojawiają się takie wrażenia. W konsekwencji nowa nauka o świadomości w ogromnym stopniu wykorzystuje zjawiska czysto subiektywne, takie jak złudzenia wzrokowe, błędnie postrzegane obrazy, urojenia i inne wytwory wyobraźni. Właśnie te zdarzenia pozwalają nam odróżnić obiektywną stymulację fizyczną od subiektywnej percepcji, w rezultacie zaś poszukiwać mózgowych korelatów tej drugiej, a nie pierwszej. Badacz świadomości jest zachwycony, gdy wymyśla nowy pokaz wizualny, który czasem bywa subiektywnie widziany, a czasem niewidziany, albo gdy wpada na nowy sposób prezentacji dźwięków, które raz bywają zgłaszane przez człowieka jako słyszalne, a kiedy indziej jako niesłyszalne. Jeśli tylko rzetelnie notujemy odczucia uczestników w każdej próbie, to poprawnie wykonujemy swoją pracę naukową, ponieważ możemy dzięki temu pogrupować podejścia na świadome i nieświadome, a potem poszukiwać charakterystycznych schematów aktywności mózgu, które je odróżniają.

Sygnatury świadomej myśli

Te trzy czynniki – akcent na dostęp do świadomości, manipulowanie świadomym postrzeganiem oraz szczegółowe notowanie introspekcji – przeobraziły badanie świadomości w normalną naukę eksperymentalną. Można wysondować, w jak wielkim stopniu obraz, który ludzie zgłaszają jako niezobaczony, ulegał w rzeczywistości przetwarzaniu w ich mózgu. Jak się przekonamy, pod powierzchnią świadomego umysłu dokonuje się niezwykle intensywne przetwarzanie nieświadome. Eksperymenty z obrazami podprogowymi dostarczyły mocnych podstaw do poznania mózgowych mechanizmów świadomego doświadczenia. Nowoczesne metody neuroobrazowania dały nam możność śledzenia, jak daleko bodziec może wniknąć do mózgu, pozostając nieświadomy, i w którym dokładnie miejscu się zatrzymuje, co jednocześnie charakteryzuje te schematy aktywności neuronowej, które wiążą się wyłącznie ze świadomym przetwarzaniem.

Od piętnastu lat[3*] mój zespół badawczy stosuje wszystkie dostępne mu narzędzia – od funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) do elektro- i magnetoencefalografii, a nawet umieszczanych głęboko w ludzkim mózgu elektrod – w celu zidentyfikowania mózgowego podłoża świadomości. Podobnie jak wiele innych laboratoriów na całym świecie, również nasze jest zaangażowane w systematyczne eksperymentalne poszukiwanie wzorców aktywności mózgowej, które pojawiają się wtedy i tylko wtedy, kiedy człowiek doznaje świadomego doświadczenia; wzorców, które nazywam „sygnaturami świadomości”. Poszukiwania te zostały zwieńczone sukcesem. W jednym eksperymencie po drugim pojawiają się te same sygnatury. Gdy człowiek uświadamia sobie jakiś obraz, słowo, liczbę czy dźwięk, zdecydowanej zmianie ulega wiele markerów aktywności jego mózgu. Cechy te są znamiennie stabilne i obserwowane w trakcie różnorodnej stymulacji wzrokowej, słuchowej, dotykowej i poznawczej.

Empiryczne odkrycie odtwarzalnych sygnatur świadomości, które występują u wszystkich przytomnych ludzi, stanowi zaledwie pierwszy krok. Następnie trzeba opracować je od strony teoretycznej. W jaki sposób te znamiona powstają? Dlaczego wskazują na świadomość mózgu? Dlaczego tylko pewien stan mózgu wywołuje wewnętrznie świadome doświadczenie? Na razie żaden naukowiec nie może twierdzić, że zna odpowiedzi na te pytania, wszyscy formułujemy jednak silne i testowalne hipotezy. Moi współpracownicy wypracowali wraz ze mną teorię „globalnej neuronowej przestrzeni roboczej”, jak ją nazywamy. Twierdzimy, że świadomość polega na globalnej transmisji informacji w korze – wyłania się ona z sieci neuronowej, której istotę stanowi rozległe rozprowadzanie ważnych informacji w odległych rejonach mózgu.

Filozof Daniel Dennett zgrabnie podsumowuje to określeniem „fame in the brain” (dosł. sława w mózgu). Dzięki globalnej neuronowej przestrzeni roboczej możemy zachowywać w umyśle dowolną myśl, która wywiera na nas silne wrażenie, przez tak długi czas, jaki nam odpowiada, oraz sprawić, że zostanie ona włączona do naszych planów na przyszłość. W ten sposób świadomość ma do odegrania konkretną rolę w obliczeniowej ekonomice mózgu – wybiera, wzmacnia i udostępnia określone myśli.

Jaki obwód jest odpowiedzialny za tę funkcję transmisyjną świadomości? Uważamy, że świadome informacje rozprowadza w mózgu szczególny zbiór neuronów: ogromne komórki, których długie aksony wędrują przez całą korę, spajając ją w zintegrowaną całość. Komputerowe symulacje takiej architektury pozwoliły na zreplikowanie głównych rezultatów naszych eksperymentów. Kiedy dostatecznie wiele obszarów mózgu zgadza się co do wysokiego stopnia ważności napływającej informacji zmysłowej, synchronizują się one w wielkoskalowym układzie komunikacji globalnej. Rozległa sieć łączy się w wybuchu wysokopoziomowej aktywacji – a natura tej iskry wyjaśnia odkryte przez nas empiryczne sygnatury świadomości.

Choć przetwarzanie nieświadome może być głębokie, dostęp do świadomości dodaje do niego kolejną warstwę czynnościową. Funkcja transmisyjna świadomości umożliwia wykonywanie wyjątkowo zaawansowanych operacji. Globalna neuronowa przestrzeń robocza stwarza warunki do eksperymentów myślowych – czysto mentalnych operacji, które mogą być oderwane od świata zewnętrznego. Dzięki temu możemy przechowywać ważne dane w umyśle przez dowolnie długi czas oraz przekazać je dowolnemu innemu procesowi mentalnemu, co zapewnia umysłowi ową elastyczność, której poszukiwał Kartezjusz. Od kiedy informacja staje się świadoma, może zostać poddana długiemu ciągowi arbitralnych operacji; nie jest już przetwarzana na zasadzie odruchowej, lecz można ją analizować i swobodnie przekształcać. Dzięki zaś połączeniom z obszarami językowymi ludzie mogą ją komunikować sobie nawzajem.

Równie fundamentalną cechą globalnej neuronowej przestrzeni roboczej jest jej autonomia. Niedawne badania wykazały, że mózg to miejsce, w którym zachodzi intensywna aktywność spontaniczna. Nieustannie zalewają go globalne wzorce aktywności, których źródłem nie jest świat zewnętrzny, lecz wewnętrzny – osobliwa zdolność neuronów do samoaktywowania się w częściowo losowy sposób. W efekcie, wbrew Kartezjańskiej metaforze organów, globalna neuronowa przestrzeń robocza nie funkcjonuje na zasadzie reaktywnej (wejście-wyjście), czekając na bodziec, zanim wyprodukuje wynik. Przeciwnie, nawet w całkowitej ciemności nieprzerwanie rozprowadza globalne wzorce aktywności neuronowej, wywołując „strumień świadomości”, jak zwał go William James – wartką rzekę luźno powiązanych myśli, kształtowanych głównie przez stojące przed nami bieżące zadania i tylko z rzadka odwołujących się do sygnałów płynących ze zmysłów. Kartezjusz nie potrafił wyobrazić sobie takiej maszyny, w której nieustannie pączkują intencje, myśli i plany, nadając kształt zachowaniu. Tymczasem w taki sposób powstaje według mnie aparat obdarzony „wolną wolą”, który stanowi odpowiedź na wyzwania Kartezjusza i zaczyna wyglądać na dobry model świadomości.

Przyszłość badań nad świadomością

Nasza wiedza o świadomości pozostaje na razie na poziomie elementarnym. Co nas czeka w przyszłości? Pod koniec książki wrócimy do doniosłych pytań filozoficznych, dysponując już solidniejszymi podstawami naukowymi. Będę tam twierdził, że coraz lepsze rozumienie świadomości pomoże nam nie tylko rozwikłać jedne z największych zagadek dotyczących nas samych, ale również radzić sobie z trudnymi decyzjami społecznymi, a nawet rozwijać nowe technologie, które będą naśladować moc obliczeniową ludzkiego umysłu.

Oczywiście wiele szczegółów pozostaje wciąż do odkrycia, lecz nauka o świadomości już teraz daleko wykracza poza skromną hipotezę. W zasięgu ręki są zastosowania lecznicze. W niezliczonych szpitalach na całym świecie tysiące pacjentów w śpiączce lub stanie wegetatywnym po uszkodzeniach mózgu z powodu wylewu, wypadku samochodowego czy przejściowego niedotlenienia tkwią w przerażającej izolacji, unieruchomieni i pozbawieni zdolności mowy. Czy kiedykolwiek odzyskają przytomność? A może niektórzy z nich już w tej chwili są świadomi, ale pozostają „zakleszczeni” w bezwładnym ciele i niezdolni nam tego zasygnalizować. Czy zdołamy im pomóc dzięki wykorzystaniu badań obrazowych mózgu do monitorowania świadomych doświadczeń człowieka w czasie rzeczywistym?

W moim laboratorium opracowuje się obecnie nowe wszechstronne testy, które zaczynają wiarygodnie informować o tym, czy dana osoba jest świadoma, czy nie. Wiedza o obiektywnych sygnaturach świadomości zaczyna być wykorzystywana w klinikach w różnych krajach, a niebawem rzuci też światło na to, czy i od kiedy świadome są niemowlęta. Oczywiście żadne odkrycia naukowe nie zmienią „jest” w „ma być”, lecz jestem przekonany, że jeśli będziemy umieli obiektywnie wykrywać obecność subiektywnych odczuć u pacjentów czy niemowląt, będziemy mieli przesłanki do podejmowania lepszych decyzji etycznych.

Inne fascynujące pole zastosowań nauki o świadomości wiąże się z technologiami obliczeniowymi. Czy zdołamy imitować obwody mózgowe in silico? Czy aktualny stan wiedzy pozwala nam na skonstruowanie świadomego komputera? Jeżeli nie, to czego brakuje? W miarę doskonalenia teorii świadomości możliwe powinno się stać tworzenie sztucznych architektur chipów elektronicznych, które będą naśladowały działanie świadomości w prawdziwych neuronach i obwodach mózgowych. Czy następnym krokiem będzie komputer świadomy własnej wiedzy? Czy możemy obdarzyć go poczuciem tożsamości, a nawet doświadczaniem wolnej woli?

Zapraszam na wyprawę w głąb tajników nauki o świadomości, która nadaje kolejny, głęboki sens delfickiemu wezwaniu „Poznaj siebie”.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Źródła ilustracji

Ilustracja 1: © Ministère de la Culture – Médiathèque du Patrimoine, Dist. RMN-Grand Palais / image IGN.

Przypisy

Wstęp. Tkanka myśli

[1] Jouvet 1999, s. 169–171.

[2] Damasio 1994.

[3] James 1890, rozdz. 5.

[4] Innym czynnikiem była też niewątpliwie obawa przed wejściem w konflikt z Kościołem. Kartezjusz miał zaledwie cztery lata, gdy na stosie spłonął Giordano Bruno, a trzydzieści siedem, kiedy w 1633 roku podobnego losu tylko o włos uniknął Galileusz. Dlatego pieczołowicie zadbał o to, by jego wielkie dzieło Le monde (Świat), w którym zawarty był wysoce redukcjonistyczny tekst L’homme (Człowiek), pozostało nieopublikowane za jego życia. Wydano je dopiero w 1664 roku, długo po jego śmierci w roku 1650. Wcześniej pojawiły się tylko fragmentaryczne aluzje w Rozprawie o metodzie (1637) oraz Namiętnościach duszy (1649). Warto dodać, że filozof poprawnie ocenił sytuację: w 1663 roku Stolica Apostolska oficjalnie umieściła jego dzieła w Indeksie ksiąg zakazanych. Toteż nacisk na niematerialność duszy u Kartezjusza mógł, przynajmniej częściowo, mieć charakter fasadowy w celu zadbania o osobiste bezpieczeństwo.

[5] Michel de Montaigne, The Complete Essays, t. 2, przekł. ang. Michael Andrew Screech, Penguin, New York 1987, s. 12.

[6] Np. Posner, Snyder 1975/2004; Shallice 1979; Shallice 1972; Marcel 1983; Libet, Alberts, Wright, Feinstein 1967; Bisiach, Luzzatti, Perani 1979; Weiskrantz 1986; Frith 1979; Weiskrantz 1997.

[7] Baars 1989.

[8] Watson 1913.

[9] Nisbett, Wilson 1977; Johansson, Hall, Sikstrom, Olsson 2005.

[10] Filozof Daniel Dennett nazywa takie podejście „heterofenomenologią” (Dennett 1991).

[1*] Cytaty z Kartezjusza pochodzą z Traktatu o człowieku, napisanego w latach 1632–1633, a pierwotnie opublikowanego w 1662 roku. Angielskie tłumaczenie: Descartes 1985. (Na tej podstawie mój polski przekład – przyp. tłum.)

[2*] Słynna rymowana formuła autorstwa kanadyjskiego neurofizjologa Donalda Hebba (1904–1985). W wolnym tłumaczeniu: „neurony, które razem odpalają, wespół się splatają” (przyp. tłum.).

[3*] Książka powstała w 2013 roku (przyp. tłum.).