Особенности сознание: Главные особенности сознания человека

Необработанная ЭЭГ кожи головы при пробуждении выглядит «нерегулярной, низковольтной и быстрой» (12–70 Гц). Однако прямая кортикальная запись улучшает отношение сигнал-шум в 1000 раз по сравнению с ЭЭГ скальпа. Эти данные показывают гораздо более подробную, локальную и специфичную для контента передачу сигналов между небольшими областями коры и таламуса.

Прямые записи мозга бодрствующих пациентов с эпилепсией особенно важны.

У пациентов с имплантированными электродными сетками, наложенными на кору головного мозга, наблюдается заметная активация зон слухового восприятия речи (зона Вернике), когда их просят внимательно слушать слово. Когда они повторяют одно и то же слово, активируются зоны Брока и Вернике, как и следовало ожидать.

По аналогии, зрители на футбольной арене могут издалека издавать неразличимые шумы толпы, но набор местных микрофонов будет улавливать тысячи разговоров один на один, которые не случайны, а очень регулярны, зависят от конкретного события. и организовано.

Чем ближе наблюдается корковая активность, тем больше она напоминает когерентную передачу сигналов между небольшими областями. Новые методы, такие как генетически закодированная визуализация напряжения коры головного мозга мыши, имеют очень высокое пространственно-временное разрешение и широкий пространственный охват. Эти методы показывают, что состояние спокойного бодрствования «близко к критичности» с масштабно-инвариантными пространственно-временными паттернами нейронной активности, охватывающими четыре порядка величины.

Близкое к критичности состояние бодрствующей коры подразумевает высокий уровень готовности к широкому спектру конкретных типов обработки информации в различных масштабах. Обнаружены и другие типичные признаки нелинейных динамических режимов. Уолтер Дж. Фриман и его коллеги разработали аналитические и физиологические инструменты для характеристики этих явлений.

Прямые записи мозга свидетельствуют об очень большом пространственно-временном сигнальном словаре, связывающем небольшие области коры в зависимости от задачи и стимула с колебаниями от <0,1 до 200 Гц. Отдельные нейроны могут присоединяться к этим колебаниям популяции или конкурировать с ними.

Сложные формы волны внутричерепной ЭЭГ, как полагают, отражают фазовую иерархию волн от медленных до быстрых колебаний. Таким образом, традиционное понимание скальповой ЭЭГ представляется артефактом старых, непроанализированных методов записи с низким разрешением.

2. Сознательное и бессознательное зрение.

Большая часть обработки зрительной коры не осознается. Ввод с сетчатки передается в зрительный нерв через ганглиозные клетки, которые заканчиваются в зрительном таламусе (LGN) без потери пространственного разрешения. LGN сигнализирует о первой корковой проекционной области, области V1, с точностью «точка-точка». Длительное бинокулярное соперничество обеспечивается с помощью непрерывного подавления вспышек, что позволяет регистрировать одиночные и множественные нейроны зрительных нейронов по всей иерархии. Нейроны, реагирующие на сознательный визуальный поток, можно отслеживать независимо от тех, которые реагируют на бессознательный поток. В течение почти трех десятилетий Логотетис и его коллеги систематически отслеживали два зрительных потока в коре головного мозга макаки.

В то время как зрительный нерв является однонаправленным, вся передача сигналов более высокого уровня между таламическими и кортикальными нейронами является двунаправленной, что приводит к повторной передаче сигналов или адаптивному резонансу, типичному способу передачи сигналов коры и таламуса. Из области V1 визуальный сигнал просачивается через более чем 40 топографических массивов, проявляясь в виде гештальтов высокого уровня, находящихся на вершине иерархии. Недавние результаты показывают, что отчетливые визуальные гештальты возникают в MTL (медиальной височной доле) и распространяются оттуда в префронтальные области. Таким образом, сознательное визуальное содержание хорошо соответствует конвергентным визуальным «гештальтам» в MTL. Это исторический результат, систематически построенный на почти 30-летнем совокупном изучении.

Кажется вероятным, что слуховые, ринальные и соматосенсорные гештальты могут также возникать в сенсорной коре высокого уровня в этих модальностях. Baars et al (2013) предполагают, что сообщаемые чувства знания (FOK) возникают в несенсорных областях коры, например, в дорсолатеральной префронтальной коре для ощущений субъективного усилия. Это согласуется с данными визуализации мозга.

Сенсорные сознательные содержания возникают в задней коре высокого уровня, в то время как абстрактные Чувства Знания, такие как ощущения умственного усилия или знакомства, могут делать то же самое в префронтальной коре. В настоящее время эти доказательства достаточно убедительны в отношении зрения, в то время как другие модальности нуждаются в дальнейшем тестировании. Последовательные отчеты описывают сознательную зрительную корковую активность (по сравнению с бессознательной) как более высокую по амплитуде, более широкую колебательную фазовую связь и более широкое распространение, включая каузальное (по Грейнджеру) распространение (Gaillard et al, 2012). Продолжаются споры о том, необходима ли префронтальная активность для сознательного восприятия. Panagiotaropoulou et al (2014), используя прямую корковую запись у макаки, ​​обнаружили, что формирование (интеграция) визуального гештальта происходит в медиальной части височной доли, откуда гештальт точно распространяется в латеральную префронтальную кору.

3. Глубокий сон

Глубокий сон является наиболее естественным бессознательным состоянием мозга, при котором широко распространены дельта-волны (<2 Гц), наблюдаемые на необработанной ЭЭГ в виде регулярных, высокоамплитудных и медленных волн. Дельта-волны отражают скоординированные паузы и возбуждения среди миллиардов нейронов коры и таламуса. Дельта-сон служит для закрепления эпизодических воспоминаний, приобретенных в недавние периоды сознания.

Мозг ведет себя по-разному в дельта-пике по сравнению с впадиной. ВВЕРХНЯЯ половина дельта-сна допускает богатую смесь колебаний микроуровня и возбуждения в течение примерно секунды, в то время как ВНИЗНЯЯ половина показывает обширную паузу нейронов. Состояние UP может быть мгновенным периодом бодрствования. Основное различие между глубоким сном и бодрствованием может заключаться в регулярном нарушении обработки во время впадин дельта-волн.

Steriade (2006) показал, что медленные колебания в глубоком сне отражают большие бегущие волны, текущие спереди назад через межполушарную щель. Индуцированные бессознательные состояния, такие как общая анестезия, иногда называют «искусственными комами», и считается, что они отличаются от естественного медленного сна.

4. БДГ-сны.

БДГ-сны напоминают состояние бодрствования, с закрытыми глазами и большими, регулярными и стереотипными движениями глаз. ЭЭГ скальпа во время БДГ показывает «нерегулярную, низковольтную и быструю активность», что свидетельствует о пространственно-временной передаче сигналов в ядре CT, похожей на бодрствование. Субъекты, разбуженные во время БДГ, рассказывают о насыщенных сознательных образах и драматических сценариях с разрывами повествования примерно через 10 секунд. Во время осознанных (сознательных) сновидений люди могут сосчитать до десяти, используя движения глаз как произвольные сигналы «начало» и «конец», аналогично 10–30-секундному времени рабочей памяти.

Во время БДГ-сна сенсорный приток блокируется на уровне таламуса, так что сознательное содержание сна отражает эндогенную корковую активность. Содержание снов показывает «дневные остатки» от недавних периодов бодрствования, а также мотивированные «текущие заботы». фМРТ во сне показывает высокую метаболическую активность в зрительной и эмоциональной областях коры.

5. Анатомия головного мозга.

Содержимое сознания зависит от таламокортикального комплекса, при этом основные циркадные состояния включаются и выключаются нейромодуляцией ствола мозга. Области за пределами комплекса CT постоянно взаимодействуют, но не поддерживают непосредственно отчетливое сознательное содержание. Биологически комплекс CT возник у млекопитающих (примерно 200 миллионов лет назад) и имеет анатомических гомологов в паллиуме птиц. У предмлекопитающих амнионтов обнаруживается палеокортекс (ринальная кора и гиппокамп).

Большое количество новых данных о схеме подключения системы КТ показывает связь маленького мира, которая служит для оптимизации потока сигналов. Система КТ является наиболее параллельно-интерактивной системой в мозге млекопитающих, в отличие от мозжечка, который имеет такое же количество нейронов, но обнаруживает параллельные потоки обработки. Структурная дорожная карта системы К-Т кажется идеально подходящей для разрешения фокальных неопределенностей, двусмысленностей и точек принятия решений, главной биологической проблемы, связанной с сознательными состояниями и содержанием. (См. Баарс и др., 2013 г.)

Подобно структурной карте системы КТ, мощность в частотных диапазонах ЭЭГ подчиняется обратному частотному закону ((1/f) EXP B).

6. Сенсорный гештальт «трансляция».

Нейронная активность, соответствующая сознательным гештальтам, широко распространяется в головном мозге, о чем свидетельствуют сильно распределенные следы долговременной памяти, имплицитное обучение и тренировка вегетативных и моторных функций с помощью биологической обратной связи. Сам факт точной отчетности подразумевает, что исполнительные области, такие как префронтальная кора, получают точную исходную информацию из задних сенсорных областей.

7. Очень широкий спектр сознательного содержания.

Сознательное состояние обладает необычайным диапазоном содержания — сенсорное восприятие в различных смыслах, эндогенные образы, эмоциональные чувства, внутренняя речь, абстрактные понятия, связанные с действием идеи и чувства знания, такие как знакомство, уверенные суждения, чувства усилий , и многое другое. Набор сознательных содержаний может быть открытым. Считается, что спонтанное сознательное мышление отражает «текущую целеустремленность».

8. Информативность. (См. автоматизм)

Содержимое сознания исчезает, когда входные сигналы становятся избыточными — общее явление, которое можно наблюдать через органы чувств. Сенсомоторные навыки также исчезают при сознательном доступе при повторении. Подобные эффекты избыточности применимы и к высокоуровневой семантике, как и в случае семантического насыщения.

Классический пример в зрении включает стабилизированные изображения сетчатки. При нормальном зрении глаза демонстрируют постоянное быстрое дрожание, так что края и градиенты входящего света не попадают на одни и те же рецепторы сетчатки. Если крошечный световой проектор установить на контактную линзу, чтобы стабилизировать попадание света в центральную ямку, изображение быстро исчезнет из сознания. Любое изменение в паттерне инцидента вернет стимул в сознание.

Эти очень общие эффекты позволяют предположить, что сенсорное сознание процветает благодаря информативным данным, а не паттернам физической энергии как таковым. Чувства — это не простые преобразователи энергии, а быстро адаптирующиеся нейронные сети на множестве уровней анализа входных данных. Когда постоянный стимул становится предсказуемым, он больше не воспринимается сознательно.

Таким образом, «информативность» представляется необходимым условием сознательного восприятия.

9. Мимолетность сознательных событий.

Наше восприятие сенсорного настоящего может длиться несколько секунд, в то время как наше когнитивное настоящее может длиться менее полуминуты. Напротив, большая часть бессознательных знаний находится в долговременной памяти, постоянно взаимодействуя с сенсорными и эндогенными входными данными.

10. Внутренняя согласованность.

Содержимое сознания отмечено сильным ограничением согласованности. Например, в то время как несколько значений большинства слов активны в течение короткого времени после предъявления, только одно из них становится осознанным в любой момент времени. Этот момент также применим к перцептивной стимуляции (например, в случае двусмысленности восприятия или конкурирующих входных данных), а также может относиться к убеждениям, как в случае когнитивного диссонанса.

В общем, из двух взаимно несовместимых содержаний только одно может стать сознательным одновременно.

11. Ограниченная мощность и серийный номер.

Многие тщательные эксперименты показывают, что мгновенная сознательная способность состоит только из 1-4 отдельных «элементов». Когда непредсказуемые предметы представляются визуально, в то время как субъект повторяет короткое слово, например «the… the… the», эта радикально ограниченная способность постоянно проявляется.

Таким образом, изолированная емкость сознательных содержаний в любой данный момент радикально ограничена. Мы можем обойти эти узкие ограничения, разбивая на части, организуя стимулы и выученные ассоциации с устоявшимися знаниями и навыками в долговременной памяти. Тем не менее поток изолированных сознательных элементов является последовательным, в отличие от массивного параллелизма (в основном бессознательного) мозга, когда он наблюдается непосредственно.

12. Несколько уровней связывания (интеграции).

Сенсорная кора регионально специализирована, так что разные корковые «визуотопические карты» реагируют на различные визуальные характеристики, такие как расположение сетчатки, размер, контраст, цвет, идентичность объекта и движение. Один из классических вопросов заключается в том, как эти корковые массивы координируют свою деятельность, чтобы генерировать интегрированные гештальты повседневного восприятия.

Недавние данные свидетельствуют о вовлечении MTL (медиальной височной доли) в интеграцию гештальта.

13. Несколько функций решения проблем.

Поскольку сознательное познание участвует в восприятии, обучении и обработке новизны, оно представляется необходимым для решения (новых) проблем. Исследования Герберта Саймона и Алана Ньюэлла явных протоколов решения проблем, начавшиеся в 1950-х годах, продемонстрировали радикально ограниченные возможности сознательного познания и привели к их более поздней работе над когнитивными архитектурами, которые имеют как компоненты малой, так и большой емкости.

В явном решении задач, как и в математических доказательствах, каждый необходимый шаг осознан. Но большинство реальных проблем имеют предсказуемые и автоматические компоненты — например, акт чтения этого предложения. Решение большинства реальных проблем включает в себя чередование сознательных и бессознательных моментов.

На основании исследований по мониторингу мыслей было высказано предположение, что спонтанный поток мыслей включает несколько «нитей» сознательных и бессознательных элементов, переплетенных друг с другом. Джером Сингер и его коллеги показали, что спонтанные мысли в основном движимы «текущими заботами». У здоровых людей поток спонтанного познания не является ни случайным, ни дисфункциональным. Оно кажется целенаправленным, часто бессознательным.

Такие состояния, как депрессия, показывают повторяющиеся размышления о нереально самокритичных мыслях. Исследования когнитивно-поведенческой терапии убедительно свидетельствуют о существовании полусознательных или бессознательных дисфункциональных убеждений, которые вызывают негативное настроение. Исследования по мониторингу мыслей у травмированных субъектов часто выявляют нежелательные и навязчивые мысли, чувства, образы и сильные эмоции.

Эти результаты помогли установить посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) в качестве официальной психиатрической категории.

14. Имплицитная самоатрибуция — наблюдающее I.

Сознательные переживания обычно приписываются переживающему, но имплицитному я, «наблюдающему я», как назвал его Уильям Джеймс. Самофункции, по-видимому, связаны с предклиньем и орбитофронтальной корой у людей. Однако он задействует более широкую сеть корковых и подкорковых областей, таких как система вестибулярного баланса.

Существует мало свидетельств того, что «наблюдающее эго» может сообщать о своем функционировании, поскольку оно имплицитно. Самопознание — это когнитивный навык, который радикально различается у разных людей.

Неформальные представления о неявном эго, как правило, неточны. Скорее, воспринимающее «я», по-видимому, включает в себя имплицитную структуру, в которой определяются сознательные события, но которая сама по себе не сознательна. Например, эгоцентрические визуальные карты теменной коры работают в координации с аллоцентрическими (объектно-центрированными) картами и с моторной корой, во многом подобно гравитационным силовым линиям вокруг больших масс в физике. Считается, что и гиппокампальная/энторинальная, и теменная области имеют эгоцентрические и аллоцентрические карты.

15. Точная отчетность.

Содержимое сознания описывается широким спектром произвольных ответов, часто с очень высокой точностью. Обычный операционный индекс сознания основан на точной отчетливости.

Обратите внимание, что люди также отличаются бурной жизнью воображения, о чем свидетельствуют легенды, потусторонние верования, сны и фантазии наяву. Таким образом, наш мозг имеет двойную специализацию — мы можем быть чрезвычайно точными (что очень важно при работе с опасностями и возможностями), и мы также очень сильно движимы воображаемыми событиями.

16. Субъективность.

Сознание отмечено частным потоком событий, доступным только сообщающему наблюдателю. Подотчетность относится к классическим чувствам, но не к вестибулярному (равновесному) чувству, например, ни к теменному контролю сенсомоторной досягаемости, синтаксическому анализу и многому другому. Мозговые основы этих бессознательных функций изучены недостаточно.

17. Различие Очаг-ФОК.

В то время как содержание сознания обычно рассматривается с точки зрения содержания, подобного фокальному восприятию, чувства знания (ООК) распространены и важны. Суждения, интуиция, абстрактные понятия и живые ожидания переживаются как ФОК, включая знаменитое состояние «на кончике языка», которое включает в себя сложные семантические и лингвистические знания.

Это может отражать различие между восприятием и концепцией.

18. «Сознательно-опосредованное» обучение очень эффективно.

Имеются убедительные доказательства того, что нетривиальное обучение требует некоторого времени для сознательного доступа. Многие тысячи экспериментов с подсознательным восприятием пытались продемонстрировать нетривиальное бессознательное обучение, но надежного усвоения нового материала обнаружено не было.

Часто появляются новые заявления о бессознательном обучении, но, похоже, они ограничиваются предварительным использованием ранее существовавших знаний. Сохраненные знания можно легко активировать. Например, бессознательные изображения змей могут вызвать активацию миндалевидного тела, хотя по этому поводу до сих пор ведутся споры.

Однако «сознательно опосредованное обучение» очень эффективно. В классическом эксперименте Стэндинга (1977) испытуемым показывали тысячи сознательных картинок в течение менее 10 секунд каждая. Их просили не запоминать их, а только обращать внимание.

Несколько дней спустя они смогли отличить «старые» фотографии от «новых» с точностью более 90 процентов. Таким образом, надежное обучение происходит только тогда, когда информация становится осознанной. Никогда не сообщалось о такой высокой эффективности обучения для подсознательного восприятия.

Эти результаты «легкого обучения» могут показаться нелогичными, потому что мы привыкли к академическому обучению, которое требует усилий и требует усилий. Отличие в условиях задачи. Академическое обучение требует преднамеренного запоминания и припоминания по запросу, в то время как высокоэффективное случайное обучение используется для более простых задач поиска, таких как распознавание старого и нового и припоминание по сигналу.

Термин «неявное обучение» часто ошибочно понимают как «бессознательное обучение», но это неверно. Эксперименты по имплицитному обучению всегда показывают испытуемым набор сознательных стимулов. Что действительно бессознательно в «неявном обучении», так это процесс вывода, который происходит, когда сознательный набор стимулов воспринимается и усваивается. Имплицитное обучение жизненно важно для овладения естественным языком, но и здесь младенцы слышат множество сознательных высказываний, прежде чем имплицитно сделают вывод о закономерностях своего родного языка. Взрослые естественно участвуют в «детском лепете» с младенцами, имитируя детские тональные мелодии, используя взрослые слова. Таким образом, овладение языком, по-видимому, осуществляется сознательно.

Таким образом, множество свидетельств показывает, что значительное обучение требует сознательного посредничества. По сравнению со слабыми эффектами бессознательного обучения сознательно опосредованное обучение не требует усилий и эффективно.

19. Опытная стабильность содержимого.

Сознательные восприятия впечатляюще стабильны, учитывая очень высокую изменчивость проксимальных физических стимулов, которые, тем не менее, воспринимаются как постоянные. Даже абстрактные познания, такие как убеждения, концепции и модели личности, чрезвычайно стабильны в течение взрослой жизни.

20. Аллоцентричность (объектоцентричность).

Сознательные восприятия обычно имеют аллоцентрический характер (объектно-центрированный), хотя они также формируются бессознательными эгоцентрическими картами теменной коры. После одностороннего париетального поражения зрительного дорсального потока противоположная сторона поля зрения исчезает из сознания.