خودآگاهی نتیجه‌ وجود آنتروپی و حرکت به‌سوی بی‌ نظمی در مغز انسان است

دانشمندان در حال بررسی ایده‌ای هستند مبنی بر اینکه شاید خودآگاهی ما یکی از نتایج آنتروپی در مغز باشد.

مغز انسان‌ها از همان موادی تشکیل شده است که جهان ما و به‌تعبیری ستاره‌ها و کهکشان‌ها را شکل می‌دهند. این گزاره را احتمالا بیشتر ما می‌دانیم و در اینجا خواستیم با اشاره به آن، به یکی از نقل قول‌های کارل سیگن فقید گریزی بزنیم. با این حال پژوهش‌ها نشان می‌دهند که این موضوع تنها اشتراک میان مغز ما با کائنات نیست.

ممکن است مغز ما هم مانند، جهان طوری برنامه‌ریزی شده باشد که بی‌نظمی را به اوج برساند (شبیه‌به اصل آنتروپی) و هوشیاری (ضمیر خودآگاه) ما می‌تواند تنها یک اثر جانبی آن باشد. تلاش برای درک هوشیاری انسان (توانایی ما برای آگاهی‌ از خود و محیط اطرافمان) قرن‌ها است که ادامه دارد. اگرچه آگاهی انسان بخشی حیاتی از وجود انسان است، ولی پژوهشگران هنوز دقیقا نمی‌دانند که این آگاهی از کجا می‌آید و چرا ما آگاهی داریم.

اما در مطالعه‌ای که توسط پژوهشگران کشورهای فرانسه و کانادا انجام گرفت، احتمال جدیدی مطرح شده است: 

اگر افزایش طبیعی آگاهی ما، نتیجه‌ی به‌‌ حداکثر رساندن محتویات اطلاعاتی توسط مغز باشد، چه اتفاقی می‌افتد؟ 

به‌عبارت دیگر شاید آگاهی ما اثر جانبی حرکت مغز به‌ سوی حالت آنتروپی است.

آنتروپی اساسا اصطلاحی است که برای توصیف پیشرفت یک سیستم از نظم به بی‌نظمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک تخم‌مرغ را تصور کنید؛ وقتی سفید و زرده ازهم جدا هستند مقدار آنتروپی پایین است؛ ولی وقتی آن‌ها را مخلوط کنیم، مقدار آنتروپی بالا می‌رود؛ یا به‌عبارت دیگر به بیشترین حالت بی‌نظمی خود می‌رسد.

این همان چیزی است که بسیاری‌ از فیزیکدانان معتقدند در جهان ما رخ می‌دهد. بعد از انفجار بزرگ، جهان رفته‌رفته از حالت آنتروپی پایین به‌سوی آنتروپی بالا حرکت کرده است و چون طبق قانون دوم ترمودینامیک آنتروپی تنها داخل یک سیستم می‌تواند افزایش یابد، می‌توان توضیح داد که چرا زمان تنها به‌ سمت جلو حرکت می‌کند.

با توجه‌ به این نتیجه‌گیری‌ها، پژوهشگران تصمیم گرفتند همین طرز تفکر را روی ارتباطات مغز پیاده کنند و بررسی کنند که آیا می‌توانند الگویی ارائه دهند که موقع هوشیار بودن ما به این بی‌نظمی و حالات، نظم دهند یا خیر.

به‌همین منظور، تیمی از دانشگاه تورنتو و دانشگاه دکارت پاریس، از نوعی نظریه‌ی احتمال به‌ نام مکانیک آماری برای مدل‌سازی شبکه‌های نورونی در مغز ۹ نفر (۷ نفر از این ۹ نفر، بیماری صرع داشتند) استفاده کرد.

آن‌ها به‌طور ویژه هماهنگ‌سازی نورون‌ها (بررسی اینکه آیا نورون‌ها با یکدیگر نوسان دارند یا خیر) را مورد بررسی قرار دادند تا بفهمند که آیا سلول‌های مغز با هم ارتباط دارند یا خیر.

آن‌ها دو مجموعه‌‌ی داده را بررسی کردند: ابتدا ارتباط الگوها را موقع خواب‌ و بیداری افراد مقایسه کردند؛ سپس به‌ بررسی تفاوت بین موقع تشنج ۵ نفر از بیماران صرعی با هنگامی که مغز آن‌ها در حالت عادی (حالت هوشیار) بود، پرداختند. پژوهشگران در هر دوی این شرایط ، حالت یکسانی را مشاهده کردند: مغز افراد در‌حالت کاملا هوشیار، بیشترین آنتروپی را داشت. این گروه چنین نوشته‌اند:

ما نتیجه‌ی ساده و در عین‌ حال شگفت‌انگیزی به‌دست آوردیم: حالت بیداری عادی، بیشترین تعداد تعامل ممکن در شبکه‌های مغز را دارد که این نشان‌دهنده بالاترین مقدار آنتروپی است.

پژوهشگران مدعی شدند که هوشیاری می‌تواند یک ظهوریافتگی سیستمی باشد و سعی در به‌ حداکثر رساندن تبادل اطلاعات دارد. البته این کار محدودیت‌های بزرگی نیز دارد؛ ازجمله اینکه اندازه‌ی نمونه‌ی آن کوچک است. نتیجه‌گیری آن‌ هم تنها با بررسی مغز ۹ نفر، بسیار سخت است؛ به‌ویژه وقتی‌که مغز هر شخصی در واکنش به حالات متنوع کمی با بقیه تفاوت دارد.

پیتر مک‌کلینتوک، فیزیکدانی از دانشگاه لنکستر انگلستان که عضو این تیم پژوهشی نبود، به ادوین کارتلیج در فیزیک‌ورلد گفت که نتایج اخیر جذاب هستند؛ ولی پژوهش باید بار دیگر و با موضوعات بیشتری انجام شود؛ آزمایش‌ها باید در حالات مختلف دیگری از مغز انجام شوند، مثل حالت مغز بیماران بیهوش.

 اما موضوع مشخص این است که این مطالعه نقطه‌ی آغاز خوبی برای پژوهش‌های بعدی است و به‌ نکاتی از فرضیه‌های محتمل جدید در مورد اینکه چرا مغز ما به هوشیار بودن تمایل دارد اشاره می‌کند. این تیم اکنون قصد دارد با اندازه‌گیری حالت ترمودینامیک بخش‌های مختلف، بفهمد که آیا اتفاقاتی که در مغز می‌افتد واقعا تعریفی از آنتروپی است یا نوعی دیگر از حالت سازماندهی است و با آنتروپی فرق دارد.

این تیم همچنین می‌خواهد آزمایش‌های خود را به رفتار شناختی عمومی بسط دهد؛ به‌عنوان مثال ببیند که چگونه سازماندهی‌های نورونی افراد، موقع تمرکز آن‌ها روی یک کار و موقع حواس‌پرسی آن‌ها، تغییر می‌کند.

ما تنها درآغاز راه درک چگونگی اثر گذاشتن سازماندهی مغز بر هوشیاری هستیم؛ اما این موضوع در حدی جذاب است که هرکسی را به‌ خودش جذب کند. لازم است یادآوری کنیم که همه‌ی ما با قوانین هدایت‌کننده‌ی جهان به‌هم مرتبط هستیم.

مرجع

https://arxiv.org/abs/1606.00821