(Inspirace zde v tomto textu vyjde z The Hornswoggle Problem, což volně překládám "Problém braní na hůl"; stať, původně vzniklá a uveřejněná roku 1996, byla přetištěna v Shearově sborníku citovaném již výše, str. 37-44.)

Výchozí problém je dán tím, že ne vždy jsou naše otázky žádoucím způsobem konceptualizovány (aby bylo možno náležitě se ptát a pak hledat adekvátní řešení). Churchlandová uvádí příklady:

a) Otázka, kde dochází k smísení animálních duševních entit (takhle překládám "esprits animaux" René Descartesa, o nichž se úvodem zmiňuje autorčin text), nebude zřejmě adresnou otázkou týkající se srdce.

b) Harvey se kdysi (také zhruba v téže době) ptal: "Kolik krve srdce pumpuje během hodiny?" V tomto druhém případě už je navozena představa, jež se ukázala být nosnou. Přirovnáním srdce k pumpě jako k zařízení umožňujícímu cirkulaci krve bylo navozeno porozumění mechanismu a funkci tohoto tělesného orgánu.

Pokud má být náležitým způsobem zkoumáno vědomí, je rovněž třeba nejdřív posoudit, zda případné řešení této problematiky je provázeno odpovídající konceptualizací. Má vůbec charakteristika "obtížný problém" ("hard problem", jak to formuloval D. Chalmers), nějakou pozitivní nosnost?

Nezapomeňme v této souvislosti na klasickou stať Thomase Nagela What is it like to be a bat? ( Philosophical Review 83/1974, str. 435-450; "Co to vlastně je být netopýrem?"), v níž autor přímo hned úvodem říká (a pí. prof. Churchlandová v citaci opakuje): "Vědomí je tím, co činí problém vztahu mysli a těla vskutku nepopsatelným." ("Consciousness is what makes the mind-body problem really intractable.")

K tomu Nagel dodal, že zatímco vědomá zkušenost se jeví jako nanejvýš obtížná otázka, je přece řada dalších otázek, které jsou méně nepoddajné, pokud vyjdeme z fyzikálního základu naší mysli.

Nato Churchlandová vyjmenovává řadu dalších závažných problémů, mimo tuto mentální oblast, aby doložila, že "obtížnost" není vyhrazena jen obecně pojaté sféře lidského vědomí. Uvedla následující otázky:

a) Jak mozky teplokrevných zajišťují stálou teplotu těla bez ohledu na vnější podmínky?

b) Co vlastně v mozku působí, že u některých lidí byla zjištěna schizofrenie nebo autismus?

c) Proč vlastně sníme a spíme?

Sem bychom mohli též začlenit mj. i na jiném místě autorkou uvedený problém: Jak je "můj podpis" reprezentován v nervovém systému? (Zvláště když uvážíme, že je identifikovatelný, i když bude veden nedominantní rukou, ne-li nohou, ústy, či podpaždím [aniž odpovídající svaly disponují odpovídajícím výcvikem]!)

***

Ty tzv. obtížné otázky se zaostřují v jednu: co je vědomí.

Mnohé otázky z těch méně obtížných (nebo, jak to opatrně zvýrazněnou grafikou formulovala autorka: "or perhaps hard but not Hard?", str. 38), by měly být tyto: povaha krátkodobé paměti, dlouhodobé paměti, autobiografické paměti, povaha reprezentace, povaha senzorimotorické integrace, účinky percepce ve vertikální její organizaci. K nim pak byly připojeny ještě nádavkem: pozornost, hlubinná percepce, záměrný pohyb očí, zvládání způsobilostí, plánování činností a rozhodovací aktivita.

Zde pak je navíc problém v tom, proč zrovna vydělovat právě vědomí na jedné straně, a vše ostatní nechat na straně druhé. Mohli bychom snad časem vysvětlit jednotlivé fenomény, a přesto bychom pak nemuseli chápat, čím vlastně neuronální mechanismus je a vůči čemu je vlastně ve vztahu.

I když si můžeme představit ty či ony "možnosti", neplyne z toho, že už proto, že jsou myslitelnými, musí být také reálnými. Jen to svědčí o tom, že příkladně někdo takovou možnost předpokládá, ač může být imaginární.

Je problematické očekávat, že i v případě vyřešení těch "snadných" otázek by zůstalo vědomí "tajemstvím" (jako mimo vyčleněná hypotéza, "left-out hypothesis"). Vždyť přece řada těch otázek (funkce pozornosti či krátkodobé paměti atd.) je klíčových pro samo vědomí! V tomto ohledu autorka odkazuje na dva autory: F. Crick, The Astonishing Hypothesis (1994); P. M. Churchland, The Engine of Reason: The Seat of the Soul (1995).

Nezapomeňme, že si nemusíme být vědomi mnohých podnětů, ale při přesunu pozornosti si jich jsme vědomi okamžitě. Pokud je pak někde chyba, je v empirickém dohadu; nepramení v pohodlné kategorizaci problematiky. Churchlandová si je jista tím, že problém vědomí je problém empirický, nikoli výchozím způsobem založený sémanticky.

Vždyť už samotné (a tolik ceněné) myšlenkové experimenty, které by měly navodit představu o obtížnosti problematiky, vedou nechtěně k racionálnímu závěru: Mějme např. osobu, která by byla ve všem jako člověk, až na to, že by postrádala qualia (že by byla jako jakýsi "Zombie", tedy přízračný tvor). Takový scénář je možný, ale pak je také zřejmě vědomí vysvětlitelné bez ohledu na ty aktivity, jež v myšlenkovém experimentu vědomě vylučujeme (čímž se navíc dokládá vratkost takových "myšlenkových experimentů").

Nezapomeňme, že se toho dost ví na buněčné úrovni a jak pracují reálné neuronové sítě. Přitom je naopak řada neméně netriviálních "záhad" (např. jak si počínáme s časem, motorickou kontrolou, učením, informačním aportem). Chalmersův pokus vymezit "obtížné/snadné" ("hard/easy") nese s sebou nebezpečí nenáležité (další) explanační průrvy s riziky konceptuálního bloudění. (Vzpomeňme na aristotelské dělení na jevy sub- a super- lunární; u těch superlunárních chyběla gravitace i způsobilost vznášet se—a k čemu to vůbec bylo?)

Zároveň nezapomeňme na takové obdivuhodné vlastnosti založené na nervovém systému, jaké vytváří koordinovaný pohyb sovy, když chytá myš! Všechny problémy tohoto typu, bez ohledu na jejich formální klasifikaci, vyžadují "sekáče" ["humdinger"], aby byly vyřešeny. Předem lze stěží odhadovat, které otázky budou nárokovat "sekáčské" řešitele, a které naopak nikoli.

Churchlandová tedy nesdílí Chalmersův optimismus, že roztříděním problémů podle jejich předpokládané obtížnosti má nějakou metodickou cenu.

***

Churchlandová závažně připomíná, že vždy tehdy, kdy v některém směru věda valně nepokročila, okamžitě a ochotně se nabízejí různé pseudovstřícné argumenty, jež automaticky dále brzdí rozvoj v takové oblasti vědy. Prominentně takovým je argumentum ad ignorantiam:

Příklad: Věda neví o povaze fenoménu F.

Takže pak alternativně víme např., že:

(1) F nelze nikdy vysvětlit.

(2) Nic, co věda může přinést, neprohloubí naši znalost F.

(3) F nelze nikdy vysvětlit pomocí vlastností typu V.

Z toho, že zrovna nic rozumného o něčem nevíme, ještě neplyne nic plodného, kladného, hlubokomyslného, ne-li dokonce "metafyzického". Samotné nevědění jako takové ještě naopak není automaticky povzbudivým iniciačním fenoménem pro předpoklad něčeho doprovodně "hlubokomyslného". Kolik jen různých jevů si nedokážeme představit v rámci všední každodennosti, a přesto—snad—nevoláme na pomoc žádnou transcendenci: Co třeba tuto noc působilo hluk v blízkém lese? Jenom nám chyběla přiměřená evidence, že?

Pokud něco v oblasti duševních aktivit vypadá jako tajemné, tak to jen naznačuje, že tomu moc nerozumíme! Pokud si zatím něco nedokážeme vysvětlit, automaticky to neznamená, že provždy ta oblast zůstane zahalena tajemstvím. Navíc někdy naopak máme něco za vysvětlené, co teprve adekvátně vyloží až příští čas.

Za nevysvětlitelný byl skoro po celé dějiny lidstva považován problém chemického složení nebeských těles. Pak stačil objev spektrální analýzy, a neřešitelné (a mimo předpokládaný dosah) bylo najednou přesto "na dosah ruky".

Před rokem 1953—zdálo by se, že zdůvodněně—se soudilo, že k vyřešení problému kopírování v buňkách bude třeba nejdřív vědět víc o tom, jak se sřetězují bílkoviny (přitom se nakonec podařilo dříve vyřešit problém základního spárování DNA, zatímco sekundární a terciární sřetězení bílkovin zůstalo "obtížným" problémem!

O co tu tedy jde? Neměli bychom posilovat už předem takovou představu o problémech, která by apriorně vymezovala, co je a jak obtížné. Je rozdíl mezi dohadem a stvrzeným faktem. Pokud o věci málo víme, dělejme vědu, a pak se uvidí...

*****

(Budeme sledovat jeho Some reductive strategies in cognitive neurobiology ("Některé reduktivní strategie v kognitivní neurobiologii"); původně vyšlo v renomovaném časopisu MIND, XCV, No. 379/1986, 279-309; též ve sborníku M. A. Boden, ed., The Philosophy of Artificial Intelligence, OUP 1990, pp. 334-367 [mírně autorem doplněno]. — Autor bude citován zkratkou "PMCh".)

V citované stati je trojí:

a) Je naznačeno, jak by mozkem mohly být reprezentovány četné aspekty našeho světa (na základě jisté neuronální redukce).

b) Na příkladu senzorimotorické koordinace jsou naznačena východiska ke komputerizaci této reprezentace.

c) Všímá si mikrofyzikální organizace mozku v napojení na to, jak takto plní reprezentativní a komputativní funkci, přičemž si zvláště všímá laminární organizace cerebrálního kortexu a jeho husté ortogonální matrice.

Mozek reprezentuje rozmanité aspekty reality tím, že je ve vhodném stavovém prostoru (p. 335). Na tomto základě jsou předpokládány koordinované transformace z jednoho stavového prostoru do dalšího, s předchozím propojeného. Inspirací tu pro autora byly texty Andrase Pellionisze a Rodolfa Llinase (1979, 1982, 1984, 1985).

Je tu tedy vymezena (opakujme to) trojí "hádanka" (zřejmě záměrně tu autor níže uvozuje každou otázku výrazem "tajemství" ["mystery"]):

1. jak mozek reprezentuje svět;

2. senzorimotorická koordinace;

3. mikrofyzikální organizace mozku.

Ty problémy jako kdyby byly simultánně zralé k řešení.

Konstatujme výchozím způsobem, že vnější povrch mozkových hemisfér spočívá z tzv. tenké šedé kůry mozkové, složené (u člověka) ze šesti vzájemně se svou strukturou a funkcí lišících vrstev. Dále tu je tzv. bílá hmota, v níž najdeme dlouhé axony, vedoucí do dalších částí mozku.

Laminátní struktura je i u nižších živočichů jako standard. Vrstvy jsou vzájemně anatomicky rozlišeny. Liší se též rozmístěním svých vstupů/inputů a výstupů/outputů. Hořejší vrstvy přijímají impulsy ze senzorické periferie, nebo z jiných částí kortexu, nebo z dalších částí mozku. Dolní vrstva slouží jako outputová. Vrstvy jsou propojeny vertikálně (jako překližka kolmo propíchnutá nestejně dlouhými špendlíky).

Při pohledu zvenčí lze rozlišit vzájemně odlišné oblasti, jak je klasifikuje např. tzv. Brodmanovo členění (a jeho topografická mapa).

Vztahy mezi buňkami v dané vrstvě vizuálního kortexu odpovídají vztahům mezi buňkami na sítnici, od níž přicházejí impulsy; topografická organizace mezi kortikálními a sítnicovými buňkami je srovnatelná, i když není svým rozložením přesně stejná.

Vizuální kortex = oblasti 17 a 18.

Otázkou pro nás samozřejmě je, co, jak a proč ty struktury dělají.

Již citované vertikálně propojené laminární struktury patří evolučně mezi nejjednodušší řešení problému reakce na podněty z vnějšího prostředi. Přiblížíme si problematiku schématicky (umělým krabem; obr. 2, str. 339; dále obr. 3-5, srvn. s obr. 6).

Pár očí vnímá triangulací potenciální kořist. Ramenní a loketní kloub musí umožnit přesné vytrčení na stravitelný cíl. Vizuální a pohybový aparát vyžadují (v rámci dvojí vzájemně odlišné konfigurace úhlů a jejich výchozích vrcholů) efektivní koordinaci. Středové dvojramenné chapadlo připouští při dané délce ramen maximální projekci na jejich danou délku (před sebe i stranou), a minimálně též (s přihlédnutím k orientaci ohybu a k tomu odpovídajícím hluchým místům z vnější strany chapadla) těsně před sebou z vnitřní strany ohybu.

Algebraickou reprezentaci senzorimotorické transformace lze vyjádřit tak, aby určila polohu chapadla v obou parametrech (pro část ramenní i loketní). Názornější je geometrická prezentace tohoto úkolu. Přitom je nápadná systematická transformace koordinát. Při ní dochází k distorzi vertikálních a horizontálních linií vizuálního prostoru pro projekci do motorického prostoru.

Jak ale by mohl reálný nervový systém realizovat ("compute") uvedenou—velmi složitou—koordinační transformaci? Není zrovna realistické předpokládat nějakou početní modelaci složitých trigonometrických funkcí v jejich celkovém průběhu, a to postupně, krok za krokem. Biologické systémy musí tuto operaci umět provést efektivněji.

Pokud by byly oba stavové prostory (zrakový a pohybový) reprezentovány odpovídajícím strukturami (schopnými předat adekvátně, rychle a bez oklik výchozí informaci), pak by ani nemusela při odpovídajícím propojení vadit případná deformace jednoho z porovnávaných prostorů.

Každé oko aktivuje jednoznačně odpovídající úhel směrem ke kořisti a předá tuto informaci na výchozí senzorickou "topografickou mapu", jejíž údaje se pak přenesou—v rámci koordinátové transformace—na motorickou "topografickou mapu", odkud už pak jde příslušný impuls pro odpovídající pohyb chapadla/paže směrem ke kořisti.

Tento model nazval PMCh "prostorově stavový sendvič" (str. 345); k čemuž poznamenal:

1. Systém bude aspoň částečně funkční, i kdyby byl lokálně poškozen (vždyť tu stačí změnit úhel pohledu a z navozeného posunu kompenzovat případné ztráty; lépe by ovšem bylo zahrnout do stimulace vždy nikoli jen bod, nýbrž celý menší soubor přilehlých "proprioceptivních buněk").

2. Systém bude velmi rychlý (biologicky 10 < v < 100m/s; při velikosti kraba kolem 10 cm a paralelní architektuře kontaktního sendviče by mohla ta rychlost být pod 10 milisekund).

3. Kvalita krabovy koordinace nebude stejnorodá nad celým polem motorické aktivity (malé chyby na místech maximální deformace výchozí mřížky způsobí velké odchylky na responzní mřížce); takže krab je nejméně přizpůsoben (koordinován) nejblíže svým očím a na krajních bocích.

Samozřejmě že u rozličných tvorů mohou být rozdílné prostředky pro lokalizaci objektů a odlišné motorické systémy ke kontaktu s nimi, alel u všech tu bude týž problém k řešení: vzájemná koordinace senzorického stavového prostoru s žádoucími pozicemi v motorickém stavovém prostoru.

Zde v textu uvedený transformační model 2D-vůči-2D je jednoduchý a realizovatelný, a respektuje žádoucí podmínku výstupů z odlišné vrstvy než je vstupní, při vertikálním propojení obou vrstev. Podle autorovy pozn. z r. 1989 však navržená hypotéza nerespektuje aktuální situaci v kortexu.

I když buněčná populace v dané vrstvě kóduje stavově prostorové rozložení, činí tak na základě globálního vzoru aktivačních úrovní napříč celou buněčnou populací, nikoli na základě úzké prostorové lokalizace maximální buněčné aktivace (viz, co je uvedeno níže v textu o matricích!). Kódovací strategie se zdá být "hlubší". Zato se takto mohlo zdařit dát názorný úvod k odpovídajícím námětům z oblasti tzv. umělé inteligence. Autor v této souvislosti přímo napsal: "Nemohu citovat jedinou mozkovou oblast, o níž by bylo známo, že je tato funkční hypotéza pro ni pravdivá. Dekódování kortikálních map je činnost, která teprve začala." (Raději opět i originál: "I can cite not a single cerebral area for which this functional hypothesis is known to be true. The decoding of cortical maps is a business that has only begun." Ibid., p. 348.)

Za fylogeneticky velmi starou laminární strukturu je považován colliculus superior (v dorsální části středního mozku). Jeho prostřednictvím je realizován reflex, při němž dochází k nedobrovolnému přesunu zrakové pozornosti při odpovídajícím náhlém podnětu (při sledování filmu v té tmě někde před námi bokem zažehnutá zápalka ap., k jejíž fixaci náhle na okamžik dojde). U nižších živočichů (jako u žab nebo hadů) je tento orgán nazýván tectum opticum (a je jejich hlavním zrakovým centrem).

Nejvyšší vrstva colliculu přímo získává projekce ze sítnice a vytváří si deformovanou topografickou mapu sítnicového povrchu; vertikální elementy přenesou signály do nejnižší vrstvy, odkud neurony vyšlou výstupní axony po dvou párech odlišných nervových cest (k zajištění mimoočních svalů regulujících vertikální a horizontální oční pohyby; což je známo od roku 1984). Tato motorická vrstva rovněž disponuje topografickou mapou stavového prostoru, referující o dané stahové pozici očních svalů (o čemž se ví již od roku 1972).

Jsou zde tudíž dvě "mapy"; colliculus vykazuje při navození reflexu korelaci mezi strukturou a funkcí, a stává se koordinovaným senzorimotorickým "transformátorem"; nemá to automaticky znamenat potvrzení "sendvičové teorie"! (Viz, co o tom autor píše na str.348-350.)

Zatím byly sledovány jakoby jen dvě vzájemně sovisící vrstvy. Přitom jich je u člověka v kortexu šest. Pokud jsme nezapomněli na ten příklad s krbem, pak při třech vrstvách už by bylo možno umělým "krabím" klepetem chytat "kořist" i ve vzduchu!

Co když mají koordinované transformace probíhat v inputovém prostoru o n dimenzích a mají být směrovány do outputového prostoru o m dimenzích (kde n, m jsou vzájemně odlišné a větší než 2)?

Příklad: Uvažme 4D-inputový systém (a, b, c, d), transformovaný do hodnot x, y, z 3D-outputového systému

V rámci řešení uplatníme matrici:

p₁ q₁ r₁

(a, b, c, d) p₃ q₃ r₃

= (x, y, z)

Totéž lze realizovat fyzikálně na zjednodušeném modelu dendritických spojů, k nimž vysílají své impulsy ("spikes") inputová vlákna:

input

paralelních

vláken

a p₁ q₁ r₁

b p₂ q₂ r₂

c p₃ q₃ r₃

d p₄ q₄ r₄

x y z

output Purkyňových buněk

Samozřejmě že tu nejsou žádná dimenzionální omezení!

Zároveň by se mohlo dodat, že právě tohle schéma odpovídá mikroorganizaci v cerebellu. aková spojení mohou reprezentovat bohatý okruh funkčních vlastností. U velkých matric (s přihlédnutím k buněčné redundanci) lze zajistit setrvalost funkce i při případné ztrátě některých buněčných komponent. Matrice vykazuje tutéž mimořádnou rychlost jako stavově prostorový sendvič.

K předchozímu poznámka vztahující se k reprezentační síle stavových prostorů:

Globální stav komplexního systémů o n odlišných proměnných může být ekonomicky zobrazen jediným bodem v abstraktním n-dimenzionálním stavovém prostoru. Takový bod může být neuronálně excitován specifickou distribucí o n vrcholových frekvencích v systému o pouze n odlišených vláknech. Pokud tohle mozek dokáže, pak získal velkou zobrazovací sílu při relativně nízkých nákladech.

U barev (jako qualií) by pak bylo možno uvažovat o modelu, který by rozkládal jednotlivé barvy do třírozměrně rozvrženého kódování frekvencí tak, aby to odpovídalo objektivně zjistitelným vlnovým délkám (a těm třem typům sítnicových čípků), jak je lze selektivně zaznamenat. V třírozměrném modelu je pak dost místa na registraci velkého počtu vzájemně—kvalitativně—rozličných barevných odstínů. Nezapomeňme na velkou rozlišovací způsobilost sítnice ve viditelném spektru: diskriminační práh je pouze 1—2 nm na stupnici mezi 460 až 670 nm.

Barvoslepostí trpí asi 9% mužů a 0,5% žen.

Zdá se, že podobně je vybaven též náš chuťový systém, ale na podkladě 4D (v souladu s počtem vzájemně odlišných receptorů v ústech).

Z těchto námětů by též bylo možno aspoň trochu se dohadovat o tom, co to asi/zřejmě znamená být třeba krysou nebo kočkou, anebo Nagelovým netopýrem, ap. (co to je být v nějakými "filtry" dotovaném postavení, být s dispozicemi).

Takže např. v tom 4D hodnotovém kódu pro hořkost (s vysokým stupněm aktivity) je velmi rozdílná citlivost mezi krysami (nejmenší diskriminační způsobilost), člověkem (je vyšší) a kočkou (je ještě vyšší). Konkrétně: sacharin má poněkud hořkou příchuť; krysy cukr a sacharin budou konzumovat bez rozlišení, kočky sacharin odmítnou.

Pokud jde o čichový systém, ten má nejméně šest odlišných typů receptorů, takže tu jde o 6D-prostor. Pak ovšem, pokud si představíme, že u psa by šlo jen o 7D-prostor (při pouze 10 diskriminačních hodnotách na jedné ose), pak dostáváme stavový prostor s 30⁷, tj. s 22 biliony odlišitelnými body!

Přitom smyslové buňky pro čich mají charakter primitivních neuronů, sloužící jak k recepci podnětů, tak k nervovému propojení signálu dál. (U člověka je schopnost čichové diskriminace malá, bez ohledu na způsobilost identifikovat až 4000 různých látek [ovšem až při 50x vyšší koncentraci].)

Takže "nepopsatelná" qualia?...

A pokud jde o nacvičené konfigurace těla, jde sice o velmi složité vztahy stovek svalů v jediném okamžiku, ale ty monitorujeme docela úspěšně. Opět je to představitelné na základě stavových prostorů ve vyšších dimenzích, přičemž "komputerizaci" žádoucích transformací (mezi aktuálními a zamýšlenými motorickými stavy a úkony) zde provádí cerebellum, prostřednictvím Purkyňových buněk.

Tímto způsobem byla rovněž navozena alternativa k Chomského představě o dispozicích mozku.

Noam Chomsky se pokouší o "metodologický naturalismus" v pojímání světa (a mozku, a jazyka):

Mozek by měl být zkoumán na různých úrovních, včetně neuronálních sítí, komputerově zobrazitelných systémů ap. Mozek jako složitý systém má subsystémy s rozmanitými stavy a vlastnostmi, jimž lze na úrovni komputerově zobrazitelných teorií dobře rozumět; přičemž se zdá, že takto nevznikají žádná konceptuální rizika. V této souvislosti problém hardware--software není pouze problémem fyzikální struktury, ale současně i interpretace; je možná mimo náš dosah pokus o převod celé té problematiky na nějakou unifikovanou a "základní" disciplínu...

Mozek přitom není strojem bez specifického určení (není pouhým "a 'general-purpose' machine"), jakým naopak je digitální komputer.

Možná že po ještě lepším poučení o mikrostruktuře mozku budeme schopni vyčíst z ní jeho lokalizovanou komputerizační taktiku. Pak bychom také lépe pochopili na základě fyzikálně zjištěných mechanismů kognitivní aktivity nervového systému, jímž jako lidé disponujeme.

Snad takto bylo poskytnuto dost podnětů k přemýšlení.