שתי תיאוריות סותרות וניסוי אחד של 5 מיליון דולר: בקרוב יוכרע הקרב על מקור התודעה

פרויקט מדעי יוצא דופן מתרחש בימים אלה: חוקרים משתי אסכולות מנוגדות הסכימו על תנאי הניסוי שיכריע היכן מתרחשת התודעה במוח • פרופ' ליעד מודריק, שנבחרה לאחת משלושה חוקרים בלתי תלויים שיובילו את הניסוי, מספרת איך הוא נולד ומנחשת מה יקרה לתיאוריה שתפסיד

היכן מתרחשת התודעה / צילום: Shutterstock
היכן מתרחשת התודעה / צילום: Shutterstock

שתי תיאוריות שונות, אפילו סותרות, לגבי האופן שבו נוצרת תודעה במוח. האחת גורסת שהתהליך המוחי הזה מערב אזורים אחוריים במוח והאחרת להפך, באזורים הקדמיים. לאורך השנים, כל חוקר ערך ניסויים שתמכו בתיאוריה שלו וגידל סטודנטים שהלכו בדרכו. הם היו מודעים זה לזה, אבל די התעלמו זה מזה.

זה לא כל כך חריג במדע. תיאוריות סותרות מטופחות במקביל, כשכל אחת מביאה עדויות והוכחות לטובתה, עד שמובאת עדות ניצחת או שאחת התיאוריות יוצאת מהאופנה, או שהן פשוט ממשיכות לשרוד זו לצד זו, כשאין יודעים בעצם מי הנכונה. אך לא הפעם. מישהו החליט שחוסר ההחלטיות הזה בעולם המדעי הוא בלתי מתקבל על הדעת, ושיש לערוך ניסוי שיקבע אחת ולתמיד, איזו מהתיאוריות נכונה.

ה"מישהו" הזה הוא קרן טמפלטון, המקדמת מחקרים בממשק שבין מדע לבין דת ורוחניות, וגם מחקרים בתחומי המוסר, היצירתיות והאינטליגנציה. הקרן הקצתה למימון מחקר התודעה ההשוואתי לא פחות מ-5 מיליון דולר, סכום גבוה מאוד למחקר אקדמי. אם המהלך הזה יצליח, היא תממן ניסויים נוספים מהסוג הזה, בסכום כולל של 20 מיליון דולר.

מי שיתכננו ויערכו את הניסוי הם שלושה חוקרי תודעה מובילים בלתי תלויים: פרופ’ לוסיה מלוני ממכון מקס פלאנק, פרופ’ מייקל פיטס מריד קולג’ באורגון, ופרופ' ליעד מודריק מאוניברסיטת תל אביב.

פרופ' ליעד מודריק / צילום: תמונה פרטית
 פרופ' ליעד מודריק / צילום: תמונה פרטית

מה זאת בכלל תודעה

לפני שמדברים על הניסוי עצמו, מה זו בכלל תודעה? "קשה להגדיר את התודעה", אומרת מודריק. "זו התופעה שבה חוויה נולדת מתוך פעילות מוחית. מחשבים מעבדים מידע, אבל האם הם חווים את התהליך? אנחנו נוטים לחשוב שלא. בני אדם, לעומת זאת, כן חווים את תהליך עיבוד המידע. כאשר אנחנו אוכלים קוביית שוקולד, אנחנו לא רק רושמים מידע על טעמו ומרקמו. יש לנו חוויית טעם. לעומת זאת, מקובל על רובנו שכשאנחנו ישנים בשינה שאינה שנת חלום או במצב של צמח, אין לנו תודעה".

עד לפני 50 שנה לערך, שאלת התודעה הייתה שאלה לפילוסופים, "אבל בעשורים האחרונים, ככל שאנחנו מבינים טוב יותר את המוח, התפתחו תיאוריות שנועדו להסביר את האופן שבו המוח יוצר את התודעה".

למעשה, קיימות היום ארבע או חמש תיאוריות בולטות שמסבירות את הקשר בין המוח לתודעה. "התחום לא התכנס סביב תיאוריה אחת", אומרת מודריק, "וההבדלים הם לא בניואנסים. יש לתיאוריות ממש ניסויים סותרים".

החוקרים האמיצים

ההחלטה לעמת בין התיאוריות הייתה של ד"ר דיוויד פוטגייטר מקרן טמפלטון ופרופ’ קריסטוף קוך, אחד החוקרים המובילים באחת האסכולות.

"השלב הראשון בתהליך היה כנס שבו הביאו למקום אחד חוקרים שפיתחו שלוש מהתיאוריות המובילות, שהעזו להשתתף בתהליך", מספרת מודריק. "הביאו גם חוקרי מוח בלתי תלויים, שאני אחת מהן, וגם אנשים מתחומים אחרים שקשורים לתודעה, כמו פילוסופיה ופסיכולוגיה. המטרה הייתה לבנות את הניסוי כך שיהיה מקובל על כל הצדדים כניסוי מכריע.

"אלה היו יומיים מהמסעירים בחיים שלי. ניסינו ליצור דיאלוג מדעי במקום שכל אחד יתחפר בתוך התיאוריה שלו. התהליך שהתחיל בכנס ההוא נמשך שנתיים, שבהן עברנו בדקדקנות על כל תוצאה אפשרית של כל ניסוי שהצענו כדי לאתר את הניסוי שבו לא תתקבל תוצאה שאין בה הכרעה. היו אמוציות, ואחד הצדדים אפילו פרש.

"אני חושבת שמדובר בצעד אמיץ ביותר מצד החוקרים שמשתתפים. זה מעיד על היושרה המדעית שלהם, כי אחד מהם אמור לצאת עם תשובה לפיה בתיאוריה שלו יש טעות. אבל הרי אחד העקרונות של המתודה המדעית, הוא שתיאוריה טובה היא כזו שניתן להפריך אותה".

שורשים בפסיכולוגיה

אחת התיאוריות ש"יתחרו" בסופו של דבר בניסוי נקראת "הרשת העצבית הגלובלית" (GNWT). "היא שואבת את שורשיה מתיאוריה פסיכולוגית שהציע פרופ’ ברנרד בארס, מהמכון למדעי המוח בסן דייגו, ארה"ב, ופותחה לתיאוריה מוחית על ידי פרופ’ סטניסלס דהאן מקולג’ דה פראנס בצרפת, אומרת מודריק.

"לפי הגישה הזו, מידע מתקבל במוח באזורים מסוימים שתפקידם לעבד סוגים שונים של מידע: למשל, לעבד מילים, צורות או פרצופים. הם יכולים לעבד את המידע הזה גם בלי מודעות, אבל כדי שמידע יעובד באופן מודע, כלומר שנחווה אותו, הוא צריך להיכנס לרשת הגלובלית, שיש לה מוקדים בעיקר באונות הקדמיות, והיא משדרת את המידע הזה על פני כל המוח. רק כשזה קורה, ישנה מודעות, שמאפשרת חוויה אינטגרטיבית.

"התיאוריה הזו מנבאת שבכל רגע נתון הרשת תכיל חוויה אחת, המורכבת ממידע שנמצא באזורים שונים במוח, וכשסוגי המידע האלה נכנסים לרשת הם נקשרים לכדי חוויה אחת". ואכן אנחנו מעבדים הרבה מאוד מידע באופן לא מודע, ולפי התיאוריה הזו, זה קורה בכל פעם שהמידע נשאר ברשתות המתמחות ולא משודר למוח כולו.

התיאוריה הזאת גם מנבאת שכאשר מחשבים יוכלו לבצע תהליך אינטגרציה של מידע ואז שידור שלו, אולי גם הם יהיו מודעים".

השראה מהפילוסופיה

התיאוריה השנייה שתעמוד למבחן נקראת תיאוריית המידע המאוחד (IIT). "הגה אותה פרופ’ ג’וליו טונוני מאוניברסיטת ויסקונסין מדיסון, ומקודמת בין היתר על ידי פרופ’ כריסטוף קוך ממכון אלן למדעי המוח בארה"ב", אומרת מודריק. "ההגדרה של מודעות על פי החוקרים הללו אינה קשורה לאופן שבו מידע מיוצג במוח, אלא תלויה ביכולת של המערכת להשפיע על עצמה. ככל שלמערכת יש יכולת גבוהה יותר להשפיע על עצמה, כך היא יותר מודעת. אחת האמירות השנויות במחלוקת של תומכי הגישה הזו היא שלכל מיני מערכות בעולם יכולה להיות איזושהי מודעות, והתיאוריה טוענת שניתן יהיה למדוד אותת. אז נמצא שלבעלי חיים ובמיוחד לבני אדם יש יותר מודעות מלמערכות אחרות.

"הגישה הזו מגיעה מכיוון אחר לגמרי, מדיסציפלינה בפילוסופיה שנקראת פנומנולוגיה, והיא שואלת ‘מה המאפיינים הבסיסיים ביותר של חוויה מודעת’. התיאוריה מציעה חמישה מאפיינים כאלה, ואז שואלת אילו מנגנונים פיזיקליים יכולים לממש את המאפיינים הללו".

המאפיין הראשון הוא שהחוויה המודעת קיימת, גם אם אי אפשר למדוד אותה. השני הוא שכל חוויה היא מורכבת ויש לה היבטים שונים שיש להם קשר זה לזה. "למשל, אנחנו יכולים לראות ספר, להבחין שהוא כחול, להבחין בכך שהוא נמצא בצד שמאל של שדה הראייה ועוד ועוד", מסבירה מודריק. המאפיין השלישי הוא שהחוויה היא אינפורמטיבית.

כלומר, אם יש לי חוויה מודעת אחת, אין לי אחרת באותו זמן, ואני יכולה גם לשלול את שאר החוויות שלא מתרחשות. לדוגמה, אם אני עכשיו חווה נסיעה בכביש, אני יודעת שאני לא בים.

המאפיין הרביעי הוא אינטגרציה. אם אני רואה כלב נובח אני לא יכולה לראות את הנביחה בלי הכלב, או את הצבע בנפרד מהצורה. והמאפיין האחרון הוא שהמודעות היא מוגדרת ויש לה גבולות ברורים. "לדוגמה, אם את רוצה לדעת בוודאות אם חלית בקורונה, את צריכה לעשות בדיקה. המידע קיים בגוף, אבל לא מגיע למוח".

מתוך ההגדרה של המאפיינים האלה, החוקרים שאלו: אילו מערכות צריכות לפעול במוח כשיש חוויה מודעת, אבל לא יפעלו כשהחוויה אינה מודעת. הם הגיעו למסקנה שהאזורים המעורבים בפעילות הזאת צריכים להימצא דווקא בחלק האחורי יותר של המוח.

אז זו השאלה הגדולה של המודעות? היכן היא מתרחשת במוח?
"זו בהחלט אחת השאלות החשובות. ההערכה היא שאם נבין את הבסיס המוחי של המודעות, נבין גם מה מיוחד בה ויהיה לנו רמז להבין איך היא מתרחשת. או אולי, כיעד ביניים, נבין מדוע תהליכים מוחיים מסוימים מולידים חוויה מודעת ואחרים לא. אני לא מצפה לפתור את השאלות הקשות של המודעות באמצעות הניסוי הזה, אבל להבין את המנגנון המוחי, זו משימה בעלת ערך פילוסופי, מחקרי ויישומי אדיר.

"למשל, תיאוריית ה-GNWT גוזרת שלאינטלגנציה מלאכותית יכולה להיות תודעה, ואילו ה-IIT טוענת ההפך - כל עוד האינטליגנציה המלאכותית לא תוכל לשנות את החומרה שממנה היא פועלת. יש לזה השלכות אתיות על האופן שבו נתייחס למערכות אינטליגנציה מלאכותית. כל אחת מהתיאוריות גם מציעה דרכים אחרות לקבוע אם אנשים במצב תודעתי חלקי (‘צמח’) הם מודעים או לא".

ניסוי בשש מעבדות

"המטרה של הניסויים היא לזהות את המנגנונים המוחיים שמעורבים במודעות עצמה, ולהבדיל בין מה שקורה במוח במודעות לעומת עיבוד מידע לא מודע", אומרת מודריק. "שני ניסויים ירוצו במקביל בשש מעבדות בעולם - בארה"ב, בסין ובאירופה - ויבחנו אותם מדדים בשלוש טכניקות הדמיה: FMRI שמזהה אילו אזורים במוח פעילים על פי צריכת החמצן שלהם; M-EEG, שיטה שמקליטה את הפעילות החשמלית והמגנטית של המוח, ו-ECog, הקלטות מחולי אפילפסיה שהושתלו במוחם אלקטרודות לגירוי מוחי לשם טיפול במחלה".

בשני הניסויים הנבדקים ייחשפו לגירויים שהם קשובים אליהם ושהם אינם קשובים אליהם, וכן לגירויים שיופיעו מהר, כך שיקלטו באופן לא מודע. כך יבחינו החוקרים בין עיבודמידע מודע ולא מודע.

"זה יהיה ניסוי התודעה הגדול ביותר עד היום: 250 נבדקים שכל אחד מהם ישתתף בשני הניסויים, באחת משש המעבדות. שני החוקרים היריבים שולחים את הנציגים שלהם, כמו משקיפים לקלפי, והם יהיו איתנו בשלב עריכת הניסוי ובשלב ניתוח המידע. אחרי כן יתקיים שוב מו"מ ונחליט על שיטת ניתוח נוספת, שבה נבחן את החצי השני של הנתונים".

כרגע, הפרויקט נמצא בשלב עריכת הניסוי. "היו עיכובים בעקבות הקורונה, אבל אנחנו מקווים שבעוד שלוש שנים נוכל לדווח את הממצאים".

דרך אחרת לעשות מדע

מה יקרה לתיאוריה שלא נבחרה? "אני לא משלה את עצמי שאחת מקבוצות החוקרים תגיד ‘זהו זה, כל העבודה האקדמית שלי הייתה טעות", אומרת מודריק. "אני מניחה שהם לכל הפחות יהיו חייבים לתת הסבר או תיקון, לשנות את התיאוריה שלהם כך שתסביר את הממצאים. הם חתומים כבר מראש על ההצהרה שאומרת שתוצאות כאלה וכאלה תומכות בתיאוריה שלהם בעוד תוצאות אחרות תומכות בתיאוריה המתחרה. לא יכול להיות ששתיהן ייצאו צודקות".

התהליך הזה חדשני עד כדי כך שהצדיק פרסום מאמר בכתב העת המדעי החשוב Science עוד לפני שהתקבלו תוצאות. אבל הוא לא התהליך הראשון מסוג זה. "עוד במאה ה-20 נבדקו כך תורת היחסות הכללית של איינשטיין, שאוששה, מול התיאוריה של ניוטון", אומרת מודריק.

"אחת הסיבות שאני משקיעה כל כך הרבה זמן בפרויקט המורכב הזה היא שזו נראית לי דרך אחרת ונכונה לעשות מדע, ממקום של שיתוף פעולה וקבלת ביקורת ושקיפות, וגם מתוך הבנה שבעיה כל כך מורכבת לא אוכל לפתור לבד, מהמעבדה שלי, אלא בשיתוף פעולה של 30-40 איש".

אני מניחה שאין טעם לשאול אותך מה הניחוש שלך?
"אני באמת באמת, לא יודעת".

שתי התיאוריות המתחרות

1. תיאוריית הרשת העצבית הגלובלית
כדי שמידע יעובד באופן מודע, הוא צריך להיכנס לרשת הגלובלית, שיש לה מוקדים בעיקר באונות הקדמיות של המוח, והיא משדרת את המידע הזה על פני כל המוח. רק כשזה קורה, ישנה מודעות

2. תיאוריית המידע המאוחד
החוקרים הגדירו חמישה מאפיינים של חוויה מודעת ואז שאלו איזו מערכת במוח יכול ליצור חוויה עם המאפיינים האלה. המסקנה הייתה שאלה מערכות שצריכות להימצא
בחלק האחורי של המוח

פרופ' ליעד מודריק

אישי: בת 42, נשואה ואם לשלושה. תארים שני ושלישי במדעי המוח מאוניברסיטת תל אביב. עשתה פוסט דוקטורט במכון הטכנולוגי של קליפורניה
מקצועי: מרצה בבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ובבי״ס סגול למדעי המוח באוניברסיטת ת"א. מתמחה בחקר התודעה
עוד משהו: בעבר הייתה אשת רדיו וטלוויזיה, והיום מככבת גם ב"רחוב סומסום" כמדענית שעונה על שאלות של תושבי הרחוב

צרו איתנו קשר *5988