?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Подобно марксизму, концепция Пенроуза-Хамероффа о квантовой природе сознания состоит из трех частей: 1) утверждения, что человеческое мышление и сознание нельзя смоделировать алгоритмом; 2) авторской версии интерпретации квантовой механики; 3) представления о том, что в основе высшей нервной деятельности лежит не электрическая возбудимость клеточных мембран, а квантовые процессы в тубулиновых микротрубочках, элементах внутриклеточного «скелета». Аргументированно возражать против (1) и (2) я не берусь из-за недостатка образования, но вот что касается (3), тут уж я чувствую себя на своем поле :)


Краткий ответ на вопрос, почему положение (3) кажется мне несостоятельным, таков: потому что оно противоречит всему, что нам известно о нейронах и микротрубочках (а известно немало!). Но совсем уж доконал меня аргумент, приведенный авторами в последнем (2014 года) обзоре: одноклеточные организмы, у которых нет, конечно, никакой нервной системы, а микротрубочки есть, способны к сложному поведению – значит, именно микротрубочки за него и отвечают! В защиту этого тезиса авторы цитируют нобелевского лауреата сэра Чарльза Шеррингтона (1857-1952), который в конце своей долгой жизни высказал гипотезу, что недавно открытые микротрубочки могут служить «нервами» клеток.

Простите, но с тех пор утекло немало воды! Давным-давно выяснилось, что поведение одноклеточных эукариот (то есть, микроорганизмов, обладающих ядром, как и клетки нашего тела) контролируется такими же мембранными электрическими процессами, какие протекают и в нейронах: они даже генерируют очень похожие потенциалы действия! Инфузорию туфельку (излюбленный объект такого рода исследований) вообще называют «плавучим нейроном»! А вся моя профессиональная карьера была посвящена изучению мембранного электричества одноклеточной водоросли хламидомонады. Есть, конечно, у микробов и чисто биохимические сенсорные каскады – так ведь и у нейронов они тоже есть :) Вот безъядерные бактерии вроде бы действительно не используют электричество для внутриклеточной сигнализации – они слишком маленькие, но и микротрубочек у них нет.

То, что авторы обзора не поинтересовались, что было сделано в упомянутой ими области за последние 70 лет, производит очень, очень невыгодное впечатление :(


Инфузории туфельки* (большие) и тетрагимены (маленькие)
ориентируются в электрическом поле

*Строго говоря, «туфелька» – это один определенный вид, Paramecium caudatum, а авторы ролика не указывают вид, а только род, но именно туфелек чаще всего изучают в лабораториях.

Posts from This Journal by “сознание” Tag

Comments

yoginka
Aug. 2nd, 2018 02:56 pm (UTC)
(Обратите внимание на то, что выделено жирным шрифтом).
//3) представления о том, что в основе высшей нервной деятельности лежит не электрическая возбудимость клеточных мембран, а квантовые процессы в тубулиновых микротрубочках, элементах внутриклеточного «скелета». //
- Я не заметила ни у Пенроуза, ни у Хамероффа отрицания роли нейронов, электрических процессов и всего того, что известно науке о нервной деятельности. И также они не отрицают использование алгоритмов при мышлении и других процессах в организме. Их гипотеза - дополнение ко всему этому, чтобы объяснить неалгоритмическую часть мышления, существование которой подозревается по причинам, описанным в части 1).
Я вам уже как-то писала, что мозг и нервная система со своими алгоритмами нужны и вполне годятся для получения и обработки сигналов от внешней и внутренней среды, управления телом и разнообразными процессами в организме. Если помните, я сравнивала это с драйверами внешних устройств у компьютера. Интерфейс с физическим макромиром в любом случае необходим и вполне может быть реализован алгоритмами (цифровым и аналоговым способами), о чем свидетельствует успех в создании разнообразных роботов. Также и большая часть "центрального процессора" успешно использует алгоритмы при мышлении. Близкая аналогия того, что Пенроуз с Хамероффом предлагают - это, то, что в компьютерной области известно как "Машина Тьюринга с оракулом":
https://en.wikipedia.org/wiki/Oracle_machine
(Заметьте, что "черный ящик" здесь не является машиной Тьюринга.)
Роль черного ящика-"оракула" у Пенроуза и Хамероффа играют пока неизвестные процессы. Они, по гипотезе Пенроуза, происходят на квантовом уровне. И по гипотезе Хамероффа они доступны через интерфейс на основе микротрубочек.
egovoru
Aug. 2nd, 2018 11:43 pm (UTC)
"Я не заметила ни у Пенроуза, ни у Хамероффа отрицания роли нейронов, электрических процессов"

Положим, про одноклеточные организмы в их последнем обзоре черным по белому написано: "Finer scale intracellular processing, e.g. derived from cytoskeletal structures, are the means by which single-cell organisms perform cognitive functions without synaptic inputs." Как я попыталась объяснить в посте, это совершенно не соответствует нашим сегодняшним знаниям: никаких данных об участии микротрубочек в "когнитивных функциях" (я уж не говорю о том, что этот термин не применим к микроорганизмам) получено не было. Напротив, твердо установлено, что функции микротрубочек в клетках - чисто механические: они поддерживают форму клеток и служат направляющими для внутриклеточного транспорта белков.

Про нейроны авторы пишут так: "Finer scale processes from within neurons (and conveyed from interiors of adjacent neurons via open gap junctions) would alter firing threshold without changing membrane potentials, and could serve as a potential site and mechanism for consciousness."

Но микротрубочки не продолжаются из клетки в клетку через щелевые контакты (gap junctions); совершенно непонятно, о передаче чего через последние здесь идет речь, и как эта передача осуществляется. Далее, совершенно непонятно, что же снизит порог генерации потенциала действия (firing threshold), если мембранный потенциал при этом не изменится? Ведь порог - это и есть определенное значение м.п., которое должно быть достигнуто, чтобы запустить потенциал действия!

Я прекрасно понимаю, что это гипотеза. Но ведь гипотеза - гипотезе рознь; эта не стыкуется практически ни с чем, что нам известно о работе нервной системы.
yoginka
Aug. 3rd, 2018 03:34 am (UTC)
//Положим, про одноклеточные организмы в их последнем обзоре черным по белому написано: "Finer scale intracellular processing, e.g. derived from cytoskeletal structures, are the means by which single-cell organisms ... //
- Это не отрицание роли нейронов. Их гипотеза предполагает оба механизма: макроуровневый алгоритмический на основе классической физики и химии и микроуровневый неалгоритмический на основе квантовых процессов. Первый играет огромную роль во всех алгоритмических процессах (управление телом, стереотипное формальное мышление, логические умозаключения), хотя второй тоже предполагается участвующим в этом врамя от времени (вспомните машину Тьюринга с оракулом). А те, у кого нет первого уровня (сложного мозга с сетью нейронов), кое-что могут делать и вторым, но формальное логически-алгоритмическое мышление у них вроде и не подозревается, таким образом, роль нейронов для этого не отрицается.

//Но микротрубочки не продолжаются из клетки в клетку через щелевые контакты (gap junctions); совершенно непонятно, о передаче чего через последние здесь идет речь//
- Для квантовых процессов характерна нелокальность, им не нужна обычная макроскопическая связь. Квантовая информации передается по квантовым каналам ("spooky action at a distance"). Так что тут нет проблемы. Но, насколько я понимаю, Пенроуз изначально имел в виду не контакты между микротрубочками или иными объектами в нейронах. Он про них и не подозревал сначала. Он имел в виду то, что мельчайшие неоднородности гравитационного поля приводят к коллапсу волновой функции микрообъектов и тем самым к некоторой синхронизации (оркестририванию). (Волновая функция квантовой системы, коллапсируя, приводит к потере суперпозиции во всех подсистемах, расстояние между ними может быть сколь угодно большим).

//Ведь порог - это и есть определенное значение м.п., которое должно быть достигнуто, чтобы запустить потенциал действия! //
- Если этот порог (чувствительность) меняется, то это способствует или препятствует "firing" даже при постоянном потенциале. То есть изменение порога позволяет управлять "firing" без изменения потенциала.

//совершенно непонятно, о передаче чего через последние здесь идет речь, и как эта передача осуществляется.//
- Похоже, что о передаче квантовой информации через "spooky action at a distance"

//эта не стыкуется практически ни с чем, что нам известно о работе нервной системы.//
- Наверное, все-таки кое-с чем стыкуется, иначе они не упорствовали бы так долго. Та "стыковка", которая предлагается ими, требует некоторого понимания КМ, а иначе она и не видна.
То, что "известно о работе нервной системы", известно лишь на макроуровне, без учета квантовых эффектов. Большинство исследователей в этой области не имеют квалификации, чтобы исследовать на квантовом уровне или даже адекватно понять, что предлагает Хамерофф. Если я правильно понимаю, они и не считают это необходимым, так как нет прямых и несомненных указаний на то, что это нужно. Учить КМ ради гипотезы Пенроуза-Хамероффа? На это мало кто из исследователей мозга решается. Да и не все способны. Потому эта история так и не кончается окончательной победой той или иной стороны.

egovoru
Aug. 3rd, 2018 12:08 pm (UTC)
"Если этот порог (чувствительность) меняется"

Порог чувствительности определяется состоянием натриевых каналов в мембране нейронов. Действительно, на него можно влиять за счет модификации этих молекул, скажем, путем их фосфорилирования или взаимодействия с другими белками. Хамерофф, очевидно, предполагает, что эти каналы как-то улавливают то, что происходит в микротрубочках, за счет все того же spooky action? Как-то очень много требуется этого spooky, не находите?

"Большинство исследователей в этой области не имеют квалификации, чтобы исследовать на квантовом уровне или даже адекватно понять, что предлагает Хамерофф. Если я правильно понимаю, они и не считают это необходимым, так как нет прямых и несомненных указаний на то, что это нужно"

Думаю, Вы совершенно правильно описали ситуацию, с поправкой на то, что и сам Хамерофф, я подозреваю, вряд ли такой уж специалист в квантовой механике - он ведь врач по образованию. Сейчас посмотрела литературу - он продолжает развивать свои идеи: даже в этом году вышла статья, правда, уже без Пенроуза. Посмотрим, появятся ли у него еще сторонники? Как я понимаю, механизм действия анестетиков все еще толком не выяснен, но все же в основном говорят об их действии на мембранные белки; о микротрубочках речи не идет.
yoginka
Aug. 3rd, 2018 01:57 pm (UTC)
// сам Хамерофф, я подозреваю, вряд ли такой уж специалист в квантовой механике - он ведь врач по образованию.//
- Он явно кое-что выучил. Я слышала его довольно продолжительные лекции, и он вроде нормально говорил на эти темы, не спотыкаясь. (Статьи, конечно, не показатель, там Пенроуз отвечает за КМ).

Еще вот что интересно: он пришел к своей идее о роли микротрубочек задолго до книг Пенроуза. Он заподозрил их способность к сложной обработке информации в разнообразных процессах в клетках на основе наблюдений, но не объяснил механизмы того, как в таких мелких объектах может поместиться довольно сильное "вычислительное устройство", не привлекал КМ. Как я понимаю, Хамероффу достаточно было и обычного умеренно сложного алгоритмического вычислительного устройства. А Пенроуз заподозрил участие КМ в мышлении (тоже информационный процесс), потому что ему надо было объяснить отклонение от алгоритмов. Он не знал о Хамероффе и микротрубочках. И когда Хамерофф прочитал первую книгу Пенроуза, он контактировал с ним, и они стали работать вместе. За эти годы Хамерофф вполне мог разобраться в КМ.
egovoru
Aug. 4th, 2018 12:02 am (UTC)
"способность к сложной обработке информации в разнообразных процессах в клетках на основе наблюдений"

А каковы же, собственно, наблюдения? Понятно, что сравнение с одноклеточными попадает совершенно мимо цели. Далее, Х. напирает на то, что молекулы анестетиков, дескать, связываются с миктотрубочками. Но ведь молекулы анестетиков - это маленькие липофильные молекулы, и они концентрируются во всех гидрофобных областях клетки. В составе всех белков есть аминокислоты с ароматическими боковыми цепями, в том числе и в тубулинах, из которых состоят микротрубочки, так что молекулы анестетиков застревают и там.

Х. считает, что эффект анестезии проистекает именно от связывания с тубулинами, но где доказательства? Как он исключает влияние анестетиков на ионные каналы в мембране - особенно если учесть, что, прежде чем дойти до микротрубочек, анестетики так и так проходят через мембрану?
Но даже если мы примем, что эффект анестезии действительно вызван связыванием анестетиков с тубулином, каков же его механизм? Авторы статьи, которую Х. считает "самым определенным доказательством" своих идей, ясно пишут, что связывание анестетика подавляло полимеризацию тубулина, что, соответственно, должно глобально нарушить физиологию клетки. Не удивительно, что наступает обездвиживание - но только квантовые эффекты тут совершенно ни при чем.

Кстати сказать, вот выше Вы написали, что Х. считает квантовые процессы небходимыми только для сознания, но не для, скажем, рефлексов. Тогда что же получается: квантовые процессы в тубулинах идут у одноклеточных (об этом он ясно пишет!) и в тех нейронах нашего мозга, которые отвечают за сознание. Но почему тогда они не идут (или тоже идут, но не используются) на всех промежуточных этапах эволюции - в нейронах медуз, червей и рыб?

Edited at 2018-08-04 12:03 am (UTC)
yoginka
Aug. 4th, 2018 01:49 am (UTC)
//А каковы же, собственно, наблюдения? //
- Например, при делении клеток микротрубочки ведут себя подозрительно скоординировано. Хамерофф написал (до Пенроуза) книгу "Ultimate Computing", но я ее не читала.

//Кстати сказать, вот выше Вы написали, что Х. считает квантовые процессы небходимыми только для сознания, но не для, скажем, рефлексов.//
- Может, я не достаточно однозначно выразилась? Я писала это про Пенроуза ("Хамероффу достаточно было и обычного умеренно сложного алгоритмического вычислительного устройства. А Пенроуз заподозрил участие КМ в мышлении ").
Я имела в виду, что Хамерофф вообще не думал о квантовых процессах до контакта с Пенроузом. Хамерофф, скорее всего, даже не понимал, что обычные алгоритмы не все могут. Он спокойно мог поместить сознание в микротрубочки, не заморачиваясь о том, квантовая ли основа их вычислительных способностей или нет.

//Но почему тогда они не идут (или тоже идут, но не используются) на всех промежуточных этапах эволюции - в нейронах медуз, червей и рыб? //
- До Пенроуза, Хамероффу было без разницы, квантовые они или нет (см. выше). Согласно ему, в любом случае какие-то сложные информационные процессы идут во всех клетках и используются для обеспечения жизни клетки.

Про остальное, что вы написали, мне трудно что либо сказать, не знаю.
yoginka
Aug. 4th, 2018 02:31 am (UTC)
Оказалось, что книга Хамероффа нашлась сразу:
https://www.quantumconsciousness.org/sites/default/files/Ultimate%20Computing.pdf
egovoru
Aug. 4th, 2018 01:37 pm (UTC)
Спасибо за ссылку. Меня, как всегда, смущают заглавия, включающие в себя слово "вычисления". Как Вы любезно пояснили мне ранее, под вычислениями в физическом мире понимают любые изменения, и это меня несколько успокоило. (Кстати, в книжке Леонарда Засскинда, которую я сейчас читаю по Вашей рекомендации, я таки нашла популярное объяснение уилеровского "It from bit"! Но эта тема заслуживает отдельного поста). Но, раз вычисление - это то же самое, что изменение, какой же вообще смысл использовать слово "вычисления" в этом контексте? Почему не говорить "изменения"?
yoginka
Aug. 4th, 2018 03:20 pm (UTC)
//Но, раз вычисление - это то же самое, что изменение, какой же вообще смысл использовать слово "вычисления" в этом контексте? Почему не говорить "изменения"?//
- Это взгляды с разных сторон. Можно просто смотреть, как течет река. А можно поставить в реку мельничное колесо. Использовать результаты изменений для каких-то других целей. Я уже писала про утюг, который может быть использован для деления и умножения, если менять и замерять токи, напряжения, сопротивления (если вспомнить закон Ома из школьной физики). Думаю, что "вычисление" подразумевает измерение и использование этих результатов потом. А "изменение" не подразумевает.
(no subject) - egovoru - Aug. 4th, 2018 03:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 4th, 2018 11:04 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 4th, 2018 11:14 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 12:19 am (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 02:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 02:48 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 03:30 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 07:57 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 08:04 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 08:10 pm (UTC) - Expand
(no subject) - mns2012 - Aug. 16th, 2018 03:54 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 16th, 2018 11:11 pm (UTC) - Expand
egovoru
Aug. 4th, 2018 01:46 pm (UTC)
"Хамерофф вообще не думал о квантовых процессах до контакта с Пенроузом"

Да, я знаю, кому из них принадлежит какая часть этого "марксизма" и историю их знакомства.

"в любом случае какие-то сложные информационные процессы идут во всех клетках и используются для обеспечения жизни клетки"

Это-то утверждение не вызывает сомнений. Как я уже упоминала, например, биосинтез белка - это, может быть, самая наглядная реализация машины Тьюринга в природе :)




Кстати, о координированных действиях: иные комментаторы моего журнала настаивают, что и рибосому следует считать живой, а то и разумной :)

yoginka
Aug. 4th, 2018 10:15 pm (UTC)
При просмотре книги я обнаружила, что Хамерофф тогда, в 1987 году, все-таки думал о КМ. Там довольно много мест, где упоминаются квантовые устройства. Но пока попадались они мне только в рассуждениях о микроминиатюризации вычислительных устройств до молекулярного уровня или ниже (а не как у Пенроуза, т.е. не как средство преодоления алгоритмичности). Так что пока подтверждается мое предположение что Хамерофф ничего не имел против алгоритмов как основы сознания. У меня впечатление, что он тогда был среди тех, кто верил в то, что сознание не требует выхода за пределы алгоритмичности и может возникнуть в сложных вычислительных системах. Отсюда и легкость, с которой он готов поместить сознание к каждую клетку. (Это пока первое впечатление от просмотра книги по диагонали, так что не буду отстаивать его).
(no subject) - egovoru - Aug. 4th, 2018 11:35 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 12:36 am (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 02:05 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 02:51 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 03:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 07:26 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 07:34 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 08:35 pm (UTC) - Expand
yoginka
Aug. 4th, 2018 03:03 am (UTC)
//"способность к сложной обработке информации в разнообразных процессах в клетках на основе наблюдений"
А каковы же, собственно, наблюдения? //
- В книге нашла. Вот что он пишет в самом начале о впечатлениях студенческих лет:
"For some reason I became fascinated and fixated by one particular question. When cells divided, the chromosomes were separated and daughter cell architecture established by wispy strands called mitotic spindles (“microtubules”) and cylindrical organelles called centrioles. Somehow, the centrioles and spindles “knew” when to move, where to go, and what to do. The uncanny guidance and orientation mechanism of these tiny biomolecular structures seemed to require some kind of motorized intelligence."
egovoru
Aug. 4th, 2018 01:27 pm (UTC)
Да, процесс деления клетки действительно производит завораживающее впечатление - это из тех зрелищ, что заставляют людей поверить в Бога :)

Это, конечно, ускоренная съемка, и без фиксации и окраски веретено деления в световой микроскоп не видно, но момент, когда хромосомы, выстроившись на экваторе клетки, начинают "отъезжать" к ее полюсам - это и есть работа этого веретена, т.е. разбирающихся с одного конца и собирающихся с другого микротрубочек. Мы эволюционно приспособлены воспринимать всякое движение как проявление намерения - потому что лучше принять куст за тигра, чем тигра за куст. Но это еще не значит, что у всякого движущегося объекта непременно есть разум или сознание :)

О, обнаружила, что на этом видео есть и фрагмент с окрашенными микротрубочками, примерно начиная с 35-й секунды!





Но разве митоз - это единственный пример скоординированных действий внутри клетки? На мой взгляд, еще более фантастическая вещь - работа электрон-транспортной дыхательной цепи в митохондриях (митохондрия - это особая внутриклеточная органелла). Это комплекс белков (или, точнее, коллекция из 4-х белковых комплексов), создающих градиент протонов на внутренней мембране митохондрий, который затем используется другим ферментом для синтеза АТФ (а АТФ потом используется как источник энергии для биохимических реакций, транспортных процессов и т.д.). Работу этой цепи в микроскоп, конечно, не увидишь, но вот это видео представляет ее в виде мультфильма.





Я подозреваю, что столь чрезмерная реакция на зрелище деления клетки у Хамероффа связана с тем, что он учился в медицинской школе, а не на биологическом факультете. Программа биологии у студентов-медиков очень ограниченная, а вот студентам-биологам показывают в процессе обучения достаточно чудес, чтобы у них выработался известный иммунитет :)

Еще хотела уточнить одну деталь насчет микротрубочек: те, которые составляют веретено деления - это хотя и похожие, но не те же самые, что присутствуют в отростках нейронов. Последние не так динамичны, на что и напирает Х., считая, что именно они отвечают за память (в пользу чего, опять же, нет никаких экспериментальных свидетельств).

Edited at 2018-08-04 01:30 pm (UTC)
yoginka
Aug. 4th, 2018 03:02 pm (UTC)
Спасибо за видео и пояснения! Все это тоже льет воду на мельницу Хамерроффа :)

//Но разве митоз - это единственный пример скоординированных действий внутри клетки?//
- А кто сказал, что единственный? Хамерофф написал в книге, что это было его первое потрясение, но не писал, что едиственное. А у меня подобное первое впечатление было, когда прочитала (кажется, в википедии), как происходит починка повреждений ДНК. И это было до того, как я узнала о Хамероффе и его идеях и до того, как прочитала книги Пенроуза.

Можно забыть о сознании и не использовать этот мутный термин. Тогда получается, что клетка - сложнейшее автоматическое производство. А наш технический опыт показывает, что для него требуется система управления, основанная на обработке информации. Чем сложнее производство, тем больше нужно вычислительных мощностей для управления им. Так что без всякой мистики возникает потребность искать эти вычислительные мощности на местах (внутри клеток), так как мозг туда не дотягивается, да и не у всех он есть :)
(no subject) - egovoru - Aug. 4th, 2018 03:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 4th, 2018 10:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 4th, 2018 11:31 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 12:34 am (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 01:05 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 01:24 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 01:56 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 02:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Aug. 5th, 2018 03:00 pm (UTC) - Expand
(no subject) - yoginka - Aug. 5th, 2018 07:21 pm (UTC) - Expand