(Από το "Νόστιμον Ήμαρ")

Ένας νευροεπιστήμονας για το πώς αποκτήσαμε γνώση του εαυτού μας

Από τότε που ο Κάρολος Δαρβίνος δημοσίευσε την Καταγωγή των Ειδών το 1859, η εξέλιξη έχει γίνει η μεγαλειώδης ενοποιητική θεωρία της βιολογίας. Παρόλα αυτά, ένα από τα πιο σημαντικά βιολογικά μας γνωρίσματα, η συνείδηση, έχει μελετηθεί ελάχιστα μέσα στο συγκείμενο της εξέλιξης. Οι θεωρίες για τη συνείδηση προέρχονται από τη θρησκεία, τη φιλοσοφία, τη γνωσιακή επιστήμη, αλλά όχι τόσο πολύ από την εξελικτική βιολογία. Ίσως αυτός είναι ο λόγος που τόσο λίγες θεωρίες έχουν κατορθώσει να αναμετρηθούν με τόσο βασικά ερωτήματα όπως: Ποια είναι η προσαρμοστική αξία της συνείδησης; Πότε εξελίχθηκε και ποια ζώα την έχουν;
Η Attention Schema Theory (AST), που αναπτύχθηκε τα τελευταία πέντε χρόνια, ίσως να είναι ικανή να απαντήσει σε αυτά τα ερωτήματα. Η θεωρία υποστηρίζει πως η συνείδηση προκύπτει ως λύση σε ένα από τα πιο θεμελιώδη προβλήματα που αντιμετωπίζει κάθε νευρικό σύστημα: Πληθώρα πληροφοριών εισέρχεται διαρκώς με σκοπό να υποβληθεί σε πλήρη επεξεργασία. Ο εγκέφαλος ανέπτυξε ολοένα και πιο εκλεπτυσμένους μηχανισμούς για την πλήρη επεξεργασία λίγων επιλεγμένων σημάτων εις βάρος άλλων και στην AST η συνείδηση είναι το έσχατο αποτέλεσμα αυτής της εξελικτικής ακολουθίας. Αν η θεωρία ισχύει – κι αυτό μένει να προσδιοριστεί ακόμα – τότε η συνείδηση εξελίχθηκε βαθμιαία τα τελευταία μισό δισεκατομμύριο χρόνια και είναι παρούσα σε μια ποικιλία σπονδυλωτών ειδών.
Οι νευρώνες δρουν σαν υποψήφιοι σε εκλογές, καθώς ο καθένας φωνάζει και προσπαθεί να υπερισχύσει του αντιπάλου του.
Ακόμα και πριν την εξέλιξη ενός κεντρικού εγκεφάλου, τα νευρικά συστήματα εκμεταλλεύονταν ένα απλό υπολογιστικό τρικ: τον ανταγωνισμό. Οι νευρώνες δρουν σαν υποψήφιοι σε εκλογές, καθώς ο καθένας φωνάζει και προσπαθεί να υπερισχύσει του αντιπάλου του. Σε οποιαδήποτε στιγμή, μόνο λίγοι νευρώνες κερδίζουν αυτόν τον έντονο ανταγωνισμό, τα σήματά τους υπερισχύουν του θορύβου και επηρεάζουν τη συμπεριφορά του ζώου. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται επιλεκτική ενίσχυση του σήματος (selective signal enhancement), και χωρίς αυτή το νευρικό σύστημα δεν μπορεί να κάνει σχεδόν τίποτα.
Μπορούμε να εικάσουμε πότε εξελίχθηκε για πρώτη φορά επιλεκτική ενίσχυση του σήματος, συγκρίνοντας διαφορετικά είδη ζώων, συνήθης μέθοδος στην εξελικτική βιολογία. Η ύδρα, ένας μικρός συγγενής της τσούχτρας, έχει αδιαμφισβήτητα το πιο απλό νευρικό σύστημα που γνωρίζουμε, ένα νευρικό δίκτυο. Αν ακουμπήσει κανείς την ύδρα σε οποιοδήποτε σημείο, δίνει μια γενικευμένη αντίδραση.  Δεν υπάρχει καμία ένδειξη ότι επεξεργάζεται επιλεκτικά κάποια σκουντήματα, ενώ ταυτόχρονα αγνοεί στρατηγικά κάποια άλλα. Ο διαχωρισμός μεταξύ των προγόνων της ύδρας και άλλων ζώων, σύμφωνα με τη γενετική ανάλυση, πιθανόν έγινε 700 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η επιλεκτική ενίσχυση του σήματος πιθανότατα εξελίχθηκε αργότερα.
Ο οφθαλμός των αρθροπόδων, από την άλλη μεριά, έχει ένα από τα πιο μελετημένα παραδείγματα επιλεκτικής ενίσχυσης του σήματος. Οξύνει τα σήματα που σχετίζονται με τις οπτικές άκρες και καταπιέζει άλλα οπτικά σήματα, δημιουργώντας ένα σκίτσο ως περίγραμμα του κόσμου. Η επιλεκτική ενίσχυση, επομένως, εξελίχτηκε πιθανόν σε κάποια χρονική στιγμή μεταξύ της ύδρας και των αρθροπόδων, μεταξύ 700 και 600 εκατομμυρίων χρόνων πριν, κοντά στην αρχή της πολύπλοκης, πολυκυτταρικής ζωής. Η επιλεκτική ενίσχυση του σήματος είναι τόσο πρωτόγονη που δεν απαιτεί καν την ύπαρξη κεντρικού εγκεφάλου. Το μάτι, το δίκτυο αισθητήρων αφής στο σώμα και το σύστημα ακοής μπορούν το καθένα να έχουν τις δικές τους τοπικές εκδοχές προσοχής, εστιάζοντας σε λίγα επιλεγμένα σήματα.
Το επόμενο εξελικτικό βήμα ήταν ένας κεντρικός ελεγκτής για την προσοχή που μπορούσε να συντονίζει τις αισθήσεις. Σε πολλά ζώα αυτός ο κεντρικός ελεγκτής είναι η περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται τετράδυμο πέταλο (ο αγγλικός όρος είναι tectum που στα λατινικά σημαίνει «οροφή» και συνήθως καλύπτει το επάνω μέρος του εγκεφάλου). Συντονίζει κάτι που λέγεται απροκάλυπτη προσοχή (overt attention), στρέφοντας τις παραβολικές κεραίες των ματιών, των αυτιών και της μύτης προς οτιδήποτε σημαντικό.
Όλα τα σπονδυλωτά –ψάρια, ερπετά, πτηνά και θηλαστικά- έχουν ένα τετράδυμο πέταλο. Ακόμα και οι λάμπραινες έχουν ένα και εμφανίστηκαν τόσο νωρίς στην εξέλιξη που δεν έχουν καν κάτω γνάθο. Αλλά από όσο γνωρίζουμε, το τετράδυμο πέταλο είναι απόν σε όλα τα ασπόνδυλα. Το γεγονός ότι τα σπονδυλωτά το έχουν και τα ασπόνδυλα όχι μας επιτρέπει να ομαδοποιήσουμε την εξέλιξη του. Σύμφωνα με τα απολιθώματα και το γενετικό υλικό, τα σπονδυλωτά εξελίχθηκαν γύρω στα 520 εκατομμύρια χρόνια πριν. Το τετράδυμο πέταλο και ο κεντρικός έλεγχος της προσοχής πιθανότατα εξελίχθηκαν τότε περίπου, κατά τη διάρκεια της Κάμβριας Έκρηξης, όταν τα σπονδυλωτά ήταν μικροσκοπικά στριφογυριστά πλάσματα που ανταγωνίζονταν μεγάλο αριθμό ασπόνδυλων στη θάλασσα.
Το τετράδυμο πέταλο είναι πανέμορφο από άποψη μηχανικής. Προκειμένου να ελέγχει το κεφάλι και τα μάτια αποτελεσματικά, κατασκευάζει κάτι που ονομάζεται εσωτερικό μοντέλο, στοιχείο πολύ γνωστό στους μηχανικούς. Το εσωτερικό μοντέλο είναι μια προσομοίωση που παρακολουθεί οτιδήποτε ελέγχεται και κάνει δυνατές τις προβλέψεις και τον σχεδιασμό. Το εσωτερικό μοντέλο του τετράδυμου πετάλου είναι ένα σύνολο πληροφοριών που κωδικοποιείται στο πολύπλοκο σχήμα δραστηριότητας των νευρώνων.
Αυτές οι πληροφορίες προσομοιώνουν την τρέχουσα κατάσταση των ματιών του κεφαλιού κι άλλων σημαντικών μερών του σώματος, κάνοντας προβλέψεις σχετικά με τις επόμενες κινήσεις αυτών των μερών και σχετικά με τις συνέπειες της κίνησής τους. Για παράδειγμα, αν κινήσεις τα μάτια σου προς τα δεξιά, ο οπτικός κόσμος θα μετακινηθεί κατά μήκος των αμφιβληστροειδών σου προς τα αριστερά κατά τρόπο προβλέψιμο. Το τετράδυμο πέταλο συγκρίνει τα προβλεπόμενα οπτικά σήματα με τις πραγματικές εισερχόμενες οπτικές πληροφορίες, προκειμένου να σιγουρευτεί ότι οι κινήσεις σου γίνονται όπως σχεδιάστηκε. Αυτοί οι υπολογισμοί είναι εξωπραγματικά πολύπλοκοι και, εν τούτοις, αξίζουν την πρόσθετη ενέργεια προς όφελος του ελέγχου των κινήσεων. Στα ψάρια και στα αμφίβια το τετράδυμο πέταλο είναι το αποκορύφωμα της πολυπλοκότητας και το μεγαλύτερο μέρος του εγκεφάλου. Ένας βάτραχος έχει αρκετά καλή προσομοίωση του εαυτού του.
Με την εξέλιξη των ερπετών περίπου 350 με 300 εκατομμύρια χρόνια πριν, μια νέα δομή εγκεφάλου αρχίζει να προκύπτει, το wulst. Τα πτηνά κληρονόμησαν ένα wulst από τα ερπετά πρόγονούς τους. Τα θηλαστικά έκαναν το ίδιο, αλλά η δική μας εκδοχή ονομάζεται συνήθως εγκεφαλικός φλοιός και έχει επεκταθεί σε μεγάλο βαθμό. Είναι με διαφορά η μεγαλύτερη δομή του ανθρώπινου εγκεφάλου. Μερικές φορές ακούς ανθρώπους να μιλάνε για τον εγκέφαλο των ερπετών σαν να είναι το σκληρό αυτόματο τμήμα που θα απομείνει αν αφαιρέσεις τον φλοιό, αλλά αυτό δεν ισχύει. Ο φλοιός κατάγεται από το wulst των ερπετών και τα ερπετά είναι πολύ πιθανόν πιο έξυπνα από όσο πιστεύουμε.
Ο φλοιός είναι σαν ένα αναβαθμισμένο τετράδυμο πέταλο. Συνεχίζουμε να έχουμε ένα τετράδυμο πέταλο κάτω από τον φλοιό και επιτελεί τις ίδιες λειτουργίες όπως στα ψάρια και στα ερπετά. Αν ακούσεις έναν ξαφνικό θόρυβο ή δεις μια κίνηση στην άκρη του ματιού σου, το τετράδυμο πέταλο οδηγεί το βλέμμα σου προς αυτήν γρήγορα και με ακρίβεια. Ο φλοιός προσλαμβάνει επίσης αισθητήρια σήματα και συντονίζει την κίνηση, αλλά έχει πιο ευέλικτο ρεπερτόριο. Ανάλογα με το συγκείμενο, θα κοιτάξεις προς μια κατεύθυνση, αντίθετα από αυτήν, θα βγάλεις έναν ήχο, θα χορέψεις ή απλώς θα αποθηκεύσεις ένα αισθητήριο γεγονός στη μνήμη σου σε περίπτωση που αυτή η πληροφορία σου είναι χρήσιμη στο μέλλον.
Η πιο σημαντική διαφορά μεταξύ του φλοιού και του τετράδυμου πετάλου μπορεί να είναι το είδος της προσοχής που ελέγχουν. Το τετράδυμο πέταλο είναι ο μάστερ της απροκάλυπτης προσοχής, καθώς στρέφει την αισθητηριακή συσκευή προς οτιδήποτε σημαντικό. Ο φλοιός ανεβάζει τον πήχη με κάτι που ονομάζεται αυτόματη εστίαση της συγκεκαλυμμένης προσοχής (covert attention). Δεν χρειάζεται να κοιτάξεις κάτι απευθείας για να του δώσεις προσοχή κρυφά. Ακόμα κι αν έχεις αγνοήσει ένα αντικείμενο, ο φλοιός μπορεί να εστιάσει τους πόρους επεξεργασίας (processing resources) του σε αυτό. Οι επιστήμονες μερικές φορές συγκρίνουν την αυτόματη εστίαση της προσοχής με ένα προβολέα. (Αυτή η αντιστοιχία προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Φράνσις Κρικ, τον γενετιστή). Ο φλοιός σας μπορεί να μετατοπίσει την αυτόματη εστίαση της προσοχής από το κείμενο που βρίσκεται μπροστά σας σε ένα κοντινό πρόσωπο, στους ήχους από την αυλή σας, σε μια σκέψη ή μια μνήμη. Η αυτόματη εστίαση της προσοχής είναι η εικονική κίνηση της βαθιάς επεξεργασίας από ένα αντικείμενο σε ένα άλλο.
Ο φλοιός χρειάζεται να ελέγχει αυτήν την η εικονική κίνηση, και ως εκ τούτου, όπως κάθε αποτελεσματικός ελεγκτής χρειάζεται ένα εσωτερικό μοντέλο. Σε αντίθεση με το τετράδυμο πέταλο, το οποίο έχει ως μοντέλα συγκεκριμένα αντικείμενα, όπως τα μάτια και το κεφάλι, ο φλοιός πρέπει να έχει ως μοντέλο κάτι πολύ πιο αφηρημένο. Σύμφωνα με την AST, αυτό το κάνει με την κατασκευή ενός σχήματος προσοχής (attention schema)- ενός συνεχώς ενημερωμένου συνόλου πληροφοριών που περιγράφει τι κάνει η αυτόματη εστίαση της προσοχής κάθε στιγμή και ποιες είναι οι συνέπειές της.

«Έχω κάτι άυλο μέσα μου. Δεν είναι ένας βολβός ματιού ή ένα κεφάλι ή ένα χέρι. Υπάρχει χωρίς ουσία …»

Σκεφτείτε ένα απίθανο πείραμα σκέψης. Αν μπορούσατε με κάποιο τρόπο να τοποθετήσετε ένα εξωτερικό μηχανισμό ομιλίας σε έναν κροκόδειλο και ο μηχανισμός ομιλίας είχε πρόσβαση στις πληροφορίες σε αυτό το σχήμα προσοχής στο wulst του κροκόδειλου, αυτός ο υποβοηθούμενος τεχνολογικά κροκόδειλος θα μπορούσε να αναφέρει: «Έχω κάτι άυλο μέσα μου. Δεν είναι ένας βολβός ματιού ή ένα κεφάλι ή ένα χέρι. Υπάρχει χωρίς ουσία. Είναι ο τρόπος που κατέχω πνευματικά τα πράγματα. Κινείται από ένα σύνολο στοιχείων σε ένα άλλο. Όταν αυτή η μυστηριώδης διαδικασία μέσα μου αντιληφθεί κάτι, μου επιτρέπει να κατανοήσω, να θυμηθώ και να ανταποκριθώ».
Ο κροκόδειλος θα είχε άδικο, φυσικά. Η αυτόματη εστίαση της προσοχής δεν είναι άυλη. Έχει μια υλική βάση, αλλά αυτή η υλική βάση βρίσκεται στις μικροσκοπικές λεπτομέρειες των νευρώνων, στις συνάψεις και στα σήματα. Ο εγκέφαλος δεν έχει ανάγκη να γνωρίζει αυτές τις λεπτομέρειες. Ως εκ τούτου, το σχήμα προσοχής είναι στρατηγικά ασαφές. Απεικονίζει την αυτόματη εστίαση της προσοχής με έναν υλικά ασυνάρτητο τρόπο, ως μία μη-υλική ουσία. Και αυτό, σύμφωνα με τη θεωρία, είναι η προέλευση της συνείδησης. Λέμε ότι έχουμε συνείδηση, επειδή βαθιά μέσα στον εγκέφαλο, κάτι αρκετά πρωτόγονο υπολογίζει αυτή την ημι-μαγική αυτο-περιγραφή. Αλίμονο, οι κροκόδειλοι δεν μπορούν να μιλήσουν πραγματικά. Αλλά σε αυτή τη θεωρία, είναι πιθανό να έχουν τουλάχιστον μια απλή μορφή ενός σχήματος προσοχής.
Όταν σκέφτομαι την εξέλιξη, θυμάμαι ένα διάσημο απόσπασμα του Τέντι Ρούζβελτ: «Κάνε ό, τι μπορείς με ό,τι έχεις και εκεί που είσαι.» Η εξέλιξη είναι η αυθεντία στο εν λόγω είδος οπορτουνισμού. Τα πτερύγια γίνονται πόδια. Οι καμάρες Gill γίνονται σαγόνια. Και τα αυτο-μοντέλα γίνονται μοντέλα των άλλων. Στην AST το σχήμα προσοχής εξελίχθηκε αρχικά ως το μοντέλο της αυτόματης εστίασης της προσοχής κάποιου. Αλλά όταν ο βασικός μηχανισμός ήταν στη θέση του, σύμφωνα με τη θεωρία, προσαρμόστηκε περισσότερο προκειμένου να μοντελοποιήσει τις καταστάσεις προσοχής των άλλων, να καταστήσει δυνατή την κοινωνική πρόβλεψη. Ο εγκέφαλος δεν απέδιδε συνείδηση μόνο στον εαυτό του, άρχισε να αποδίδει συνείδηση και σε άλλους.
Αν η βασική ικανότητα της απόδοσης επίγνωσης στους άλλους είναι παρούσα στα θηλαστικά και στα πτηνά, τότε αυτή μπορεί να προέρχεται από τον κοινό τους πρόγονο, τα ερπετά.
Όταν οι ψυχολόγοι μελετούν την κοινωνική γνώση, συχνά επικεντρώνονται σε κάτι που ονομάζεται θεωρία του νου, την ικανότητα να κατανοούν το πιθανό περιεχόμενο του νου κάποιου. Μερικά από τα πιο πολύπλοκα παραδείγματα περιορίζονται στους ανθρώπους και στους πιθήκους. Αλλά τα πειράματα δείχνουν ότι ένας σκύλος μπορεί να κοιτάξει ένα άλλον σκύλο και να καταλάβει, “Με αντιλαμβάνεται;”
Τα κοράκια επίσης δείχνουν μια εντυπωσιακή θεωρία του νου. Αν κρύβουν φαγητό, ενώ τα παρακολουθεί ένα άλλο πουλί, θα περιμένουν να φύγει το άλλο πουλί, για να κρύψουν ξανά το ίδιο κομμάτι τροφής, λες και είναι σε θέση να υπολογίσουν ότι το άλλο πουλί γνωρίζει τη μία κρυψώνα, αλλά αγνοεί την άλλη. Αν η βασική ικανότητα της απόδοσης επίγνωσης στους άλλους είναι παρούσα στα θηλαστικά και στα πτηνά, τότε αυτή μπορεί να προέρχεται από τον κοινό τους πρόγονο, τα ερπετά. Στην εξελικτική ιστορία της AST η κοινωνική γνώση αρχίζει να εντείνεται σιγά σιγά, αφού εξελίχθηκε το wulst των ερπετών. Οι κροκόδειλοι μπορεί να μην είναι τα πιο κοινωνικά πολύπλοκα πλάσματα πάνω στη γη, αλλά ζουν σε μεγάλες κοινότητες, φροντίζουν για τα μικρά τους και μπορεί να είναι πιστοί, αν και είναι επικίνδυνοι για κατοικίδια ζώα.
Αν η AST ισχύει, τα 300 εκατομμύρια χρόνια της εξέλιξης των ερπετών, των πτηνών και των θηλαστικών επέτρεψαν στο αυτο-μοντέλο και στο κοινωνικό μοντέλο να εξελιχθούν παράλληλα, επηρεάζοντας το ένα το άλλο. Κατανοούμε τους άλλους ανθρώπους, προβάλλοντας τους εαυτούς μας πάνω τους. Αλλά κατανοούμε επίσης τους εαυτούς μας σκεπτόμενοι τον τρόπο που μπορεί να μας βλέπουν οι άλλοι άνθρωποι. Στοιχεία από το εργαστήριό μου δείχνουν ότι τα δίκτυα του φλοιού στον ανθρώπινο εγκέφαλο, που μας επιτρέπουν να αποδίδουμε συνείδηση σε άλλους, συμπίπτουν σε μεγάλο βαθμό με τα δίκτυα που δομούν τη δική μας αίσθηση συνείδησης.
Η γλώσσα είναι ίσως το πιο πρόσφατο μεγάλο άλμα στην εξέλιξη της συνείδησης. Κανείς δεν ξέρει το πότε η ανθρώπινη γλώσσα εξελίχθηκε για πρώτη φορά. Σίγουρα αυτό έγινε 70.000 χρόνια πριν, όταν οι άνθρωποι άρχισαν να διασκορπίζονται σε όλο τον κόσμο, δεδομένου ότι όλες οι διάσπαρτες ομάδες είχαν μια εκλεπτυσμένη γλώσσα . Η σχέση μεταξύ γλώσσας και συνείδησης συζητείται συχνά, αλλά μπορούμε να είμαστε βέβαιοι τουλάχιστον για αυτό: μόλις αναπτύξαμε τη γλώσσα, μπορέσαμε να μιλήσουμε και να συγκρίνουμε τις παρατηρήσεις μας. Θα μπορούσαμε να πούμε φωναχτά: «Έχω επίγνωση των πραγμάτων. Το ίδιο και αυτή. Το ίδιο και αυτός. Όπως και το αναθεματισμένο ποτάμι που απλά προσπάθησε να αφανίσει το χωριό μου.»

Αν ο άνεμος κάνει να θροΐζει το χορτάρι και εσύ το παρερμηνεύεις ως λιοντάρι, δεν είναι κακό. Αλλά εάν δεν καταφέρεις να αντιληφθείς ένα πραγματικό λιοντάρι, βγαίνεις εκτός της γονιδιακής δεξαμενής.

Ίσως, εν μέρει λόγω της γλώσσας και του πολιτισμού, οι άνθρωποι έχουμε την ευερέθιστη τάση να αποδίδουμε συνείδηση σε όλα γύρω μας. Αποδίδουμε συνείδηση στους ήρωες μιας ιστορίας, στις μαριονέτες και στις κούκλες, στις θύελλες, στα ποτάμια, στα άδεια δωμάτια, στα φαντάσματα και στους θεούς. Ο Τζάστιν Μπάρετ το αποκάλεσε Hyperactive Agency Detection Device (HADD). Μια εικασία είναι ότι καλύτερα να είσαι ασφαλής, παρά να μετανιώνεις.Αν ο άνεμος κάνει το χορτάρι να θροΐζει και εσύ το παρερμηνεύεις ως λιοντάρι, δεν είναι κακό. Αλλά εάν δεν καταφέρεις να αντιληφθείς ένα πραγματικό λιοντάρι, βγαίνεις εκτός της γονιδιακής δεξαμενής. Για μένα, ωστόσο, η HADD πηγαίνει πολύ πιο πέρα από την ανίχνευση αρπακτικών. Είναι το αποτέλεσμα της υπερ-κοινωνικής φύσης μας. Η εξέλιξη αύξησε το μέγεθος της τάσης μας να μοντελοποιούμε τους άλλους και τώρα είμαστε εξαιρετικά προσαρμοσμένοι στις καταστάσεις του νου άλλων ανθρώπων. Μας δίνει το προσαρμοστικό μας πλεονέκτημα. Αναπόφευκτη παρενέργεια είναι η ανίχνευση των ψευδώς θετικών ή των φαντασμάτων.
Και έτσι η εξελικτική ιστορία μας φέρνει στο σήμερα, στην ανθρώπινη συνείδηση, κάτι που αποδίδουμε στον εαυτό μας, στους άλλους και στον πλούσιο πνευματικό κόσμο των φαντασμάτων και των θεών στους κενούς χώρους γύρω μας. Η AST καλύπτει ένα ευρύ φάσμα, από το απλό νευρικό σύστημα στη προσομοίωση του εαυτού μας και των άλλων. Παρέχει ένα γενικό πλαίσιο για την κατανόηση της συνείδησης, των πολλών προσαρμοστικών χρήσεών της και της σταδιακή και συνεχούς εξέλιξής της.