통합된 의식 이론: 향후 수십년 내에 의식 통합이 가능하다.

 

의식의 기원은 수세기 동안 철학자와 과학자들의 마음을 괴롭혀 왔다. 지난 10년 동안 신경과학자들은 신경 기반, 즉 뇌가 어떻게 복잡한 연결을 통해 뉴런 사이의 전기 신호를 의식으로 변환하는지를 종합하기 시작했다.

그러나 이 분야는 단편화 되어 있다고 국제 신경과학자 팀이 최근 Neuron에 게재한 새 논문에서 썼다. 의식에 관한 많은 이론은 의식이 뇌에서 어디서 어떻게 나타나는지에 대한 서로 다른 생각으로 인해 서로 모순된다.

일부 이론에서는 전 세계 임상 테스트 센터에서 다양한 작업을 수행하는 자원 봉사자의 두뇌를 이미징하여 마노아마노 테스트에서 이를 해결하기도 한다.

 

그러나 의식의 신경 기반을 잠금 해제하는 것이 반드시 대결적일 필요는 없다. 오히려 이론은 통합될 수 있다고 저자는 썼다. 인간 두뇌 프로젝트(뇌를 지도화하고 이해하려는 유럽의 대규모 노력)의 일부였으며 의식과 관련된 뇌 신호를 해독하는 데 특화되어 있다.

모든 저자가 우리가 외부 세계를 인식하고 "자기"의 내부 세계를 구성할 수 있게 해주는 특정 뇌 메커니즘에 동의하는 것은 아니다. 그러나 협력을 통해 그들은 아이디어를 통합하여 서로 다른 이론이 반드시 상호 양립할 수 없는 것은 아니라는 것을 보여주었다. 실제로 그들은 일반적인 의식 틀로 통합될 수 있었고 심지어 뇌의 가장 큰 미스터리 중 하나를 푸는 데 도움이 되는 새로운 아이디어에 영감을 줄 수도 있었다.

 

성공한다면 공동 임무는 우리 자신의 영역을 넘어 확장될 수 있다. 초기 인간 발달을 대략적으로 모방하는 뇌 유기체 또는 "미니 뇌"는 점점 더 정교해지고 있으며, 이는 자기 인식 개발 잠재력에 대한 윤리적 우려를 불러일으킨다(분명히 말하면 어떤 징후도 없음). 한편 AI에 대해서도 비슷한 질문이 제기됐다. 인간의 마음에 기초한 일반적인 의식 이론은 잠재적으로 이러한 인공 구조를 평가하는 데 도움이 될 수 있다.

“이론을 조화시키는 것이 현실적일까, 아니면 통일된 의식 이론을 열망하는 것일까?” 저자들이 물었다. "우리는 다양한 이론의 존재가 이 초기 분야의 건전성의 신호라는 관점을 취한다. 따라서 여러 이론이 동시에 우리의 이해에 기여할 수 있다."

 

번역 중 손실

나는 의식이 있다. 당신도 그렇다. 우리는 보고, 냄새 맡고, 듣고, 느낀다. 우리는 우리가 경험하고 있는 것을 말해주는 내부 세계를 가지고 있다. 그러나 혼수상태의 여러 단계에 있는 사람들이나 갇혀 있는 사람들에게는 경계가 흐릿해진다. 그들은 여전히 주변을 인식할 수 있지만 물리적으로 반응할 수는 없다. 우리는 매일 밤 잠을 자거나 마취 중에 의식을 잃는다. 그러나 어떻게든 우리는 의식을 되찾는다. 어떻게?

 

뇌에 대한 광범위한 영상을 통해 오늘날 신경과학자들은 의식이 뇌의 배선과 활동에서 나온다는 데 동의한다. 그러나 뇌의 전기 신호가 어떻게 우리 삶의 풍부하고 친밀한 경험을 생성하는지에 대해 여러 이론이 논쟁을 벌이고 있다.

저자들은 문제의 일부는 "의식"에 대한 명확한 정의가 없다는 점이라고 썼다. 본 논문에서 그들은 이 용어를 외부 경험, 내부 경험이라는 두 가지 경험으로 분리했다. 경이로운 의식이라고 불리는 외부 경험은 우리가 경험하고 있는 것을 즉시 깨닫는 것이다. 예를 들어 개기 일식이나 북극광을 보는 것이다.

내적 경험은 기대와 기억 유형을 형성하는 데 도움이 되고 이를 활용하여 행동과 행동을 계획할 수 있다는 점에서 '직감'과 약간 비슷하다.

둘 다 의식의 측면이지만 이전 작업에서는 그 차이가 거의 설명되지 않는다. 이론을 비교하는 것이 어렵게 된다고 저자는 썼다. 그러나 그것이 그들이 시작한 일이다.

 

경쟁자를 만나보라.

그들은 "두 가지 경험" 프레임워크를 사용하여 다섯 가지 주요 의식 이론을 조사했다.

첫 번째인 전역 신경 작업 공간 이론은 뇌를 일종의 도시로 묘사한다. 각 로컬 뇌 영역 "허브"는 추가 처리를 위해 정보를 통합하고 다른 허브에 브로드캐스팅하는 "글로벌 작업 공간"과 동적으로 상호 작용하여 정보가 의식 수준에 도달할 수 있도록 한다. 즉, 우리는 시각, 청각, 촉각, 미각 등 모든 감각 정보가 임시 신경 스케치북에 짜여져 있을 때만 무언가를 인식한다. 이 이론에 따르면 의식의 자리는 뇌의 전두엽에 있다.

 

두 번째 통합정보이론은 보다 세계주의 적인 관점을 취한다. 의식은 뇌 네트워크의 일련의 원인-결과 반응에서 비롯된다는 생각이다. 올바른 신경 아키텍처, 연결 및 네트워크 복잡성을 통해 의식이 자연스럽게 나타난다. 이론은 뇌의 뒤쪽이 의식을 촉발한다고 제안한다.

그리고 마을에서 가장 멋진 신인인 수지상 통합 이론이 있다. 이전 아이디어와 달리 이 이론은 뇌의 앞이나 뒤를 흔들고 대신 뇌의 가장 바깥쪽 부분이자 추론 및 계획과 같은 고등 인지 기능의 허브인 피질의 단일 뉴런을 확대했다.

 

피질은 뇌의 다른 부분(예: 기억과 감정을 인코딩하는 부분)과 광범위하게 연결되어 있다. 피질 내부 깊숙한 곳에 있는 한 유형의 뉴런이 특히 두드러진다. 물리적으로 이러한 뉴런은 광범위한 “뿌리”와 “가지”가 있는 나무와 유사하다. 뿌리는 뇌의 다른 부분에 연결되는 반면, 위쪽 가지는 뉴런 컴퓨팅의 오류를 계산하는 데 도움이 된다. 결과적으로 이러한 상위 분기는 여러 라운드의 학습을 통해 실수를 수정하는 오류 신호를 생성한다.

 

두 개의 구획은 물리적으로 연결되어 있으면서 단일 뉴런을 여러 대의 컴퓨터로 바꾸는 자체 작업을 수행한다. 요점은 다음과 같다. 각 뉴런의 상위 및 하위 신경 "사무실" 사이에 이론적인 "게이트"가 있다. 의식이 있는 동안 문이 열리면서 피질과 다른 뇌 영역 사이에 정보가 흐를 수 있다. 꿈이 없는 잠이나 기타 무의식 상태에서는 문이 닫힌다.

전등 스위치와 마찬가지로 이 이론은 개별 뉴런 게이트를 대규모로 켜거나 끄는 방식으로 의식이 유지된다는 점을 시사한다.

마지막 두 이론은 뇌의 반복적인 처리, 즉 이전 경험으로부터 학습하는 것이 의식에 필수적이라고 제안한다. 세상을 '경험'하는 대신, 뇌는 우리가 인지하는 것을 제어하기 위해 '지금 여기'를 지속적으로 예측하는 내부 시뮬레이션을 구축한다.

 

 

통합 이론?

모든 이론은 자신의 주장을 뒷받침하기 위해 광범위한 실험을 거친다. 그럼, 누가 맞을까? 저자에게 핵심은 의식을 단일 개념이 아니라 일종의 "사다리"로 간주하는 것이다. 뇌는 세포, 국소 네트워크, 뇌 영역, 그리고 마지막으로 뇌 전체의 여러 수준에서 기능한다.

의식 이론을 검토할 때 다양한 수준을 구분하는 것도 의미가 있다. 예를 들어, 뉴런과 그 연결을 고려하는 수지상 통합 이론은 단일 세포 수준과 이들이 의식에 어떻게 기여하는지에 관한 것이다. 이는 이론을 더 큰 규모의 아이디어, 즉 대부분 신경망 연결이나 더 큰 뇌 영역에 의존하는 아이디어에 쉽게 맞출 수 있다는 점에서 "중립"으로 만든다.

 

의식에 대한 다양한 생각을 조화시키는 것이 겉으로는 어려워 보이지만 두 가지 원칙이 그들을 하나로 묶어준다고 팀은 썼다. 하나는 의식이 국소 신경 회로 내에서 그리고 뇌 전반에 걸쳐 피드백을 필요로 한다는 것이다. 다른 하나는 통합이다. 모든 피드백 신호는 신경 회로에 다시 쉽게 통합되어 출력을 변경할 수 있어야 한다. 마지막으로 모든 저자는 로컬의 짧은 연결이 중요하지만 충분하지 않다는 데 동의한다. 의식을 위해서는 대뇌 피질에서 더 깊은 뇌 영역까지의 장거리 연결이 필요하다.

 

그렇다면 통합된 의식이론은 가능한가? 저자들은 낙관적이다. 즉각적인 반응과 내부 생각 등 의식의 여러 측면을 정의함으로써 다양한 실험의 결과를 탐색하고 비교하는 방법이 더 명확해진다. 현재 전역 신경 작업 공간 이론은 주로 의식으로 이어지는 '내면 경험'에 초점을 맞추는 반면, 다른 사람들은 우리가 즉시 경험하는 '외부 경험'을 다루려고 노력한다.

 

이론이 합쳐지려면 후자 그룹은 즉각적인 반응의 특징인 주의와 계획을 위해 의식이 어떻게 사용되는지 설명해야 한다. 그러나 근본적으로 저자들은 그것들이 모두 근거리 및 원거리 신경 연결의 다양한 측면에 기반을 두고 있다고 썼다. 보다 실증적인 실험과 점점 더 정교한 뇌지도가 온라인에 등장함에 따라 그들은 이 분야를 발전시킬 것이다.

저자들은 "의식에 대한 통합 이론이…향후 몇 년 또는 수십 년 내에 도달할 수 있을 것"이라고 썼다.

이미지 출처: SIMON LEE / Unsplash