بخش سوم: نتایج فلسفی
گفتار نخست: مدلسازی سيستم زندهی شناسا
چنانكه ديديم، همهی مفاهيم مورد نظر اين مباحث، پيش از هرچيز بر موجودات زنده سوار شدهاند. شناخت، كه از اندركنش تجربه با جهان خارج توليد میشود، پديدهای است كه پيش از هرچيز، در زندگی ريشه دارد. به گمان من، پاسخگويی به پرسشهای مهمی مانند چگونگی مكانيسم شناخت، -كه در نهايت مورد نظر ما است- تنها با تكيه بر پايگاهی از دانش زيستشناسی ممكن است. در ادامهی بحث، خواهم كوشيد تا تنها بر گزارههای پايه و بديهی به دست آمده تا اينجای كار حساب كنم و با نتيجهگيری از آنها پيش بروم. به اين ترتيب برای ورود به بحث، بايد مفهوم زندگی را كمی بيشتر بشكافيم. زندگی را شايد بتوان به اين شكل ساده مدلسازی كرد:
موجود زنده، سيستمی است كه از سه جزء تشكيل يافته است: ماده، انرژی، و اطلاعات. اين سه عنصر، پايههای اصلی تمام ساختارهای مادی را شامل میشوند. از ميان اين سه، ماده و انرژی دو صورت از يك جوهرند كه در سطح حسی ما متفاوت به نظر میرسند. شواهدی كه از فيزيك ذرات بنيادی ناشی میشود، نشان میدهند كه در سطوح ميكروسكپی، اين تمايز ميان ماده و انرژی چندان معنا ندارد. اطلاعات هم مفهوم مادی انتزاعیای است كه به روی ساختار هر سيستم متشكل از ماده و انرژی سوار میشود. تعاريف پايهی اين مفهوم در اينجا دانسته فرض میشود. موجود زنده، سيستمی باز است، يعنی میتواند ماده، انرژی و اطلاعات را با جهان خارج رد و بدل كند. موجود زنده، سيستمی پيچيده هم هست، يعنی از تعداد زيادی اجزاء تشكيل يافته، رفتارش به متغيرهای فراوانی بستگی دارد، و تنوع رفتارش زياد است. هر سيستم پيچيدهی زنده، يك ويژگی مهم دارد، كه شايد بتواند به عنوان يكی از تعاريف كليدی برای مفهوم زندگی هم محسوب شود، و آن خودسازمانده بودن است. سيستم زنده، و برخی از سيستمهای پيچيدهی خاص ديگر، دارای ويژگی مهمی هستند كه به آنها اجازه میدهد اطلاعات و نظم موجود در داخل اجزای خود را در طول زمان بيشتر كنند. اين توانايی، همان خودسازمانده بودن است و تعاريف دقيقتری هم دارد كه در اينجا به آن نمیپردازم. هر سيستم خودسازمانده، برای حفظ ساختار خودبسنده و ابرتعادلی[1] خود، نيازمند يك سازمان كنترلی دقيق است، تا سير ماده و انرژی را در داخل مجموعهی عناصرش هدايت كند. اين سازمان كنترلی، بيشتر بر مبنای اطلاعات كار میكند،ولی مانند ساير بخشها، پيكرهای مادی دارد. ايجاد ارتباط بين بخشهای گوناگون اجزای داخل سيستم، و ارتباط سيستم با محيط خارجی خود بر عهده اين بخش است.
موجود زنده، برای سازگار شدن با محيط خارجی خود، به جريان اطلاعاتی وابسته است كه به طور پيوسته از بيرون به درون سيستم وارد میشوند. كاری كه بر اين اطلاعات در داخل سيستم انجام میشود، پردازش نام دارد. سيستم پردازنده بسياری از موجودات زندهی پيچيدهتر، تخصص يافته، و پيكرهی كنترلی ويژهای را به وجود آورده است. دستگاه عصبی، نام زيستشناختی اين سيستم پردازندهی مركزی است. بايد به اين نكته توجه كرد كه دستگاه عصبی، تنها پردازندهی موجود نيست. هر ياخته به نوعی به پردازش اطلاعات مشغول است. بنابراين بازده و تخصص ياختههای عصبی برای دادهآمايی را نبايد به معنای در انحصار نورون بودن كاركرد مزبور پنداشت. همچنين در بسياری از موجودات، كه ساختاری سادهتر دارند، اين وظيفهی اطلاعاتی بر عهدهی ياختههای تمايزيافتهی مشخصی نهاده نشده، به اين ترتيب عمل پردازش داده در اين موجودات توسط همهی ياختهها و به شكلی همتوان[2] انجام میگيرد. موجودات تكياختهای، و مرجانها و اسفنجها نمونههايی از اين موجوداتند. با تمام اين حرفها، چون مقصود از اين بحث، پرداختن به مفاهيم عالیتر شناخت است، حرف خود را كمی محدود میكنم و تنها در مورد موجوداتی صحبت میكنم كه دارای دستگاه عصبی پيچيده هستند. به تدريج با دقيقتر شدن بحث، ناگزير خواهم بود اين روند محدود كردن نمونههای مورد توجه خود را ادامه دهم، تا در نهايت به موجوداتی برسم كه دارای سيستم پردازندهی خودآگاه هستند.
موجود زنده، در محيطی پويا و متغير زندگی میكند، و خود نيز ساختاری نامتعادل و متحرك دارد. به بيان ديگر، مادهی زنده عبارتست از سيستمی باز و متغير، كه در زمينهای متغير و دگرگون شونده قرار دارد. هريك از اين دو سيستم -موجود زنده و محيط- دارای ديناميسم خاص خود هستند كه توسط متغيرهای گوناگونی تعيين میشود. ديناميسم مورد بحث، و متغيرهای مورد نظر، در موجودات زندهی گوناگون، و محيطهای مختلف تغيير میكند. متغيرهای موجود زنده، پيش از هرچيز توسط مجموعه اطلاعات ساختاری شگفتانگيزی تعريف میشود كه ژنوم موجود نام دارد. اين مجموعه اطلاعات كه در ساير جاها نام اطلاعات ساختاری[3] را برای خواندنش به كار میبرم، در طول زمان دگرگون میشوند و تغييرات تصادفی و گزينش شدهی آنها، تكامل و فرگشت موجود زنده را باعث میشود. موجود زندهی مورد نظر ما، در اصل مقطعی است از عمر اين ژنوم. موجود زنده، برخالی است كه بر مبنای قوانين پايهی نهفته در ژنوم خود متبلور میشود، و ديناميسم پيچيدهی خودسازماندهی را ايجاد میكند، كه ما موجود زنده میناميمش.
پس موجودات زنده هميشه در اين تلاشند تا ديناميسم پيچيدهی خود را با پويايی جهان خارج از خود سازگار كنند. همهی موجودات زنده برای مدتی كوتاه موفق به انجام اين كار میشوند، ولی در نهايت شكست میخورند و از سازگار كردن دگرگونيهای درونی خود با آنچه كه در خارج میگذرد باز میمانند. اين باز ماندن سيستم زنده از سازگاری با جهان خارج، همان چيزی است كه بار ديگر قانون دوم ترموديناميك را جاری میسازد، و نظم سيستم را در خود حل میكند. پايان يافتن اين كشاكش ديناميك موجود زنده با محيطش را مرگ میناميم. همهی موجودات زنده میكوشند تا زمان اين شكست را به عقب اندازند، و برای توفيق نسبی در اين تلاش، نيازمند اطلاعات هستند. آنها گيرندههايی دارند كه از راه آنها تغييرات محيط خارجی خود را درك میكنند. و سازماندهی درونی خاصی دارند كه به آنها امكان پاسخ مناسب دادن به اين دگرگونيها را میدهد. گيرندهها بر اساس محيط زيست موجود زنده، تخصص يافتهاند و هردسته از آنها برای درك تغييرات خاصی در وازهی خاصی به كار گرفته میشوند.
موجودات دارای دستگاه عصبی مركزی، با مشكل بزرگی روبرو هستند. آنها به دليل پيچيده بودن ساختار خود، نيازمند حجم زيادی از اطلاعات هستند، تا هماهنگیهای مورد نياز را انجام دهند. اما صرف زيادی اطلاعات برای هيچ دستگاه پردازندهای مفيد نيست. دستگاه عصبی موجودات زنده، بايد مشكل مهمی را حل كند، و آن هم سازماندهی به اين انبوه دادههای مربوط به جهان خارج است. همهی دادهها، توسط روشی يكسان كد میشوند و به صورت كوانتومهايی همارز مورد پردازش قرار میگيرند. واحد داده در اين سيستم، عبارت است از تكانهی عصبی[4]، و هر دادهای، از اطلاعات مربوط به تحريك گيرندههای شبكيه گرفته تا مفاهيم فلسفی ذخيره شده در حافظه، با همين شكل كد میشوند. بنابراين موجود نيازمند روشی برای تميز دادن اين كدهای همشكل از يكديگر است.
دستگاه عصبی موجود زنده، برای حل اين مشكل دو راه را در پيش میگيرد.
راه نخست: تخصصی شدن سخت افزاری
منظور از تخصص يافتن در سخت افزار، دگرگونی ريخت شناختی و فيزيولوژيك گيرندهها، و ويژه شدن مسيرهای اطلاعاتی و پردازشی ابتدايی وابسته به آنها در مغز است. هرنوع تغييری كه در دستگاه عصبی موجود زنده ايجاد شود و به آن كمك كند تا در روند دريافت و انتقال اطلاعات تخصص يافتهتر عمل كند، آن تغيير سخت افزاری است. نام سخت افزاری شايد در اينجا چندان مصداق نداشته باشد، ولی چون اين تمايز يافتن دستگاه گيرنده و ناقل پيام، معمولا با دگرگونیهای ريختی مشخص همراه است، اين نام را برايش برگزيدهام. به اين ترتيب همهی رفتارهای دستگاه گيرنده و ناقل اطلاعات كه به تمايز در نوع و شكل پيام بينجامد، نوعی رفتار سختافزاری است. تخصصی شدن سخت افزاری در دستگاه عصبی جانوران، در چند سطح انجام میشود:
نخست آن كه گيرندهها بيشتر و بيشتر تخصصی میشوند. گيرندههايی كه قبلا در موجودات شبيه به اسفنج برای درك نور و ارتعاش و لمس به طور همزمان كاربرد داشتند، در اينجا ويژه میشوند و هريك كار خاصی را انجام میدهد. اين تخصص يافتن، تمايز گيرندهها را نتيجه میدهد، كه به نوبهی خود پديدهای ژنومی است و در طول تكامل حاصل میشود. پس گيرندههای شبكيه با گوش داخلی تفاوت میكنند و وضعيت خاص جايگيری فضايی-زمانی گيرندهها در ساختار موجود زنده تعيين میشود. ياختههای گيرنده، بر مبنای الگوی ژنتيكی-محيطی خود، توانمنديهای خاص بيوشيميايی-مولكولیای را به دست میآورند كه به آنها امكان پاسخ دادن به محركهای محيطی را میبخشد. اين ياختهها، علاوهبر اين جايگيری خاصی هم پيدا میكنند، به شكلی كه همواره در زمان مناسب از دورهی رشد و نمو موجود در مكان مناسبی از نظر تراكم دادهها باشند. به همين دليل هم میبينيم كه گيرندههای بينايی در جلوی سر، و گيرندههای مكانيكی و لمسی در تمام پوست پراكنده شدهاند. به اين ترتيب موجود تا حدی به حل مشكل نزديك میشود.
دومين كاری كه در اين مورد انجام میشود، اين است كه خود گيرندهها هم در ميان خود تخصص يابند. يعنی گيرندهای كه تا به حال به شكلی تخصص نيافته امواج نورانی را در وازهی طول موج 360- 780 نانومتری میگرفت، تغييراتی بيوشيميايی پيدا كند و به وازهی مشخصی، مثلا 420 نانومتر بيشترين پاسخ را دهد، و گيرندهی خاص آن نور را مثلا مخروط سبز را ايجاد كند. اين روندی است كه در طول تكامل در بسياری از جاها شاهدش بودهايم. همواره گيرندهها به تدريج تخصص میيابند، و هريك گروهی از محركهای خاص را در وازهای باريك درك میكنند. به اين ترتيب كار دستگاه عصبی سادهتر میشود. حالا ديگر معلوم است كه فلان گيرندهی خاص به فلان نوع تغييرات محيطی پاسخ میدهد، و هردسته از گيرندههايش هم به وازهای ويژه اختصاص دارند.
سومين سطح تخصص، به راههای عصبی برمیگردد. تغييراتی موازی با آنچه را كه تا اينجا ذكر شد، در تكامل راههای عصبی هم میتوان ديد. به اين معنی كه با افزايش حجم اطلاعات مورد نياز موجود زنده، راههای عصبی متفاوتی برای كد كردن دادههای متفاوت به كار گرفته میشود. عصب اول مغزی اطلاعات بويايی و عصب دوم اطلاعات بينايی را كد میكنند، و مغز با توجه به راههايی كه دادهها را به دست میآورد، در هر زمان دقيقا میداند كه با چه نوع متغيرهايی روبروست. اگر اطلاعات از راه بويايی میرسند، مربوط به مواد محلول در هوا هستند، و اگر از راه عصب حلقی زبانی میآيند، به مواد محلول در آب ارتباط دارند.
سطح بعدی تخصص، در دستگاه عصبی مركزی خلاصه میشود. در اين سطح، بخشهای پردازندهی انواع مختلف اطلاعات در جاهای گوناگونی متمركز شدهاند. چنانكه مثلا در پستانداران قشر مخ در لوب پس سری به پردازش دادههای بينايی و در قشر گيجگاهی به دادههای شنوايی اختصاص يافتهاست.
راه دوم: تخصص يافتن نرمافزاری
منظور از تخصص نرمافزاری دستگاه عصبی، شگردهايی است كه در كاركرد سيستم پردازشی مغز تكوين يافته، و دستهبندی دادهها را ممكن میسازد. اين شگردها تنها به كاركرد خاص شبكهی عصبی بستگی دارند و بيش از آنكه توسط ساختار ريختی تعريف شوند، توسط نحوهی عملكرد سيستم تعيين میشوند. پس اين راه در دستگاه عصبی مركزی و تكامليافتهترين سطوح سيستم عصبی تعريف میشود. در سطح پردازش عالی مغزی، برای سازمان دادن به اطلاعات ورودی، چندين راه وجود دارد:
نخستين راه اين است كه بر اساس دادههای دريافتی، چهارچوب زمانی-مكانی مشخصی توليد شود. اين چهارچوب، دستگاه مختصاتی را ايجاد میكنند كه موجود در آن قالب جهان و اجزای آن را درك خواهد كرد. مثلا در انسان، بر اساس اطلاعات ارسالی از شبكيهی چشم و هستهی بالای چليپايی[5] هيپوتالاموس، دستگاه مختصات چهار بعدیای توليد میشود كه زمان، بلندا، درازا و پهنا ابعاد آن هستند. همهی آدميان، در چهارچوب مورد بحث جهان را درك میكنند و به هريك از اجزای جهان خارج، مختصاتی از چهاچوب مورد بحث را نسبت میدهند. به اين ترتيب نخستين ترفند دستگاه عصبی مركزی برای دستهبندی دادهها به شكل نرمافزاری عبارت است از جا دادنشان در دستگاه مختصاتی قراردادی. از اين پس، من در اين نوشتار، چهارچوب ادراكی مزبور را دستگاه مختصات موجود زنده مینامم. تعداد و نوع ابعاد اين دستگاه مختصات میتواند بر اساس گونهی موجود زنده، خزانهی ژنیاش، و گيرندههای خاصش، تفاوت كند.
روش دوم، در سطح معنايی معنا میيابد، و آن هم اين است كه دستگاه عصبی بار معنايی متفاوتی به وازههای گوناگون دريافتی نسبت دهد. مثلا پيامهای دريافتی از گيرندههای نور با بيشينه تحريك 420 نانومتر را با مفهومی مانند قرمزی كدگذاری كند. اين كدگذاری شاخصهای موجود در هر وازهی دريافتی، به موجود اين امكان را میدهد كه انبوه دادههای گرفته شده را كه وازههايی پيوسته را میسازند، به دستههايی معدود با كدی معنايی كه مانند برچسب آن است بشكند. تحليل و پردازش اين كدهای معدود طبعا آسانتر خواهد بود. عملكرد دستگاه عصبی در اين سطح، صفت را ايجاد میكند. هر شاخص هر وازه از هر حسی، يك صفت محسوس خوانده میشوند.
سومين سطح اين تخصص نرمافزاری عبارت است از انتزاع كردن مفاهيم مشترك موجود در پديدههای متفاوت جهان خارج. اين كاركرد كه نيازمند سختافزار تكامل يافته و پيچيدهای است، در همهی موجودات ديده نمیشود و تنها جانوران پيچيدهی معدودی دارای اين توانمندی میباشند. مثلا انسانی كه مفهومی مانند قرمز را از ديدن سيب و گوجهفرنگی و خون استخراج میكند، در اين سطح به انتزاع مشغول است. پديدهها، نتايج مستقيم كاركرد مغز در اين سطح هستند.
نتيجه
اين توصيفات، تصويری ذهنی از مفهوم زندگی به دست میدهد، كه برای مقصود ما بسنده است. درك تجربه و رابطهی آن با واقعيت را میتوان در اين چهارچوب بهتر فهميد. پيش از ورود به بخش تعاريف، لازم میدانم يكی ديگر از نتايج به دست آمده از اين مدل را نيز عنوان كنم.
اگر به الگوهای كلی تكامل دستگاههای حسی و پرازندهی اطلاعات در جانداران نگاه كنيم، چند قاعدهی كلی را میبينيم:
نخست اينكه با پيچيدهتر شدن موجود، حجم كلی اطلاعات دريافتی از جهان خارج افزايش میيابد.
دوم اينكه همگام با اين فرگشته شدن موجود، حجم دادههای تصفيه شده حذف شده در روند پردازش نيز بيشتر میشود.
سوم اينكه همراه با اين بالا رفتن حجم دادههای ورودی و اطلاعات بیربط حذف شده، تخصص دستگاههای گيرندهی اطلاعات نيز بيشتر میشود. با زياد شدن تخصص، از يكسو تقارن اوليهی موجود در دامنهی درك حسهای گوناگون میشكند، از سوی ديگر تمركز و تاكيد سيستم پردازنده بر وازههای گوناگون حسی مربوط به يك دستگاه تمايز میيابد. از همه اين حرفها، تخصصی شدن اطلاعات ورودی به سيستم زنده، و پردازش دقيقتر اين دادهها نتيجه میشود.
شايد زدن مثالی در اينجا راهگشا باشد. يك موجود كرم مانند ابتدايی چند صد ميليون سال قبل را در نظر بگيريد كه از اجداد مازهداران و از Deuterostomataهای اوليه باشد. اين موجود در كل توانايی جذب تعداد بيتهای مشخصی ازاطلاعاتت را ازجهان خارج دارا بوده است. نسبت به يك انسان، كه نوادهی مستقيم اوست، اين دادهها حجم كمتری داشتهاند. اين موجود، بر محورهای حسی خاص خود -مثلا بينايی- دامنهی مشخصی از محركها را دريافت میكرده. در انسان علاوه بر اينكه اين دامنه گسترش يافته، يكدستی و همارز بودن اهميت محركهای گوناگون موجود در بخشهای مختلف اين محور مختصات حسی هم از بين رفته. مجسم كنيد كه محور مختصات مشخصی نمايانگر حس بينايی مازهدار اوليهی ما باشد. اين محور مختصات محركهای قابلدرك برای جد بزرگ ما را بر حسب بسامد نور با واحد نانومتر بازنمايی میكند. در مازهدار اوليه، توجه جاندار به بخشهای مختلف اين محور خيلی يكسان بوده. برای او نوری كه در ناحيهی قرمز درك میشده، اختلاف كمی با نور ناحيه نارنجی داشته. اين را میتوان در جانوران سادهتر با آزمايش نشان داد. اما در انسان، علاوه بر اينكه محور مزبور بسيار گستردهتر و طويلتر شده، تقارن موجود بر محور آن هم به هم خورده. بر اساس موقعيت، انسان نسبت به نورهای خاص بيشتر حساسبيت از خود نشان میدهد. يكی دريانورد بر قايق خود بيشتر به نورهای طيف سرخ حساس است، و يك بياباننشين به طيف سبز. از اين رو میتوان گفت كه در مسير تكامل، علاوه بر كسترش تعداد و ابعاد فضای فاز حسی جانداران، تخصصی هم بر محورهای گوناگون اين حس ايجاد شده، و تقارن اوليهی موجود در ان به سمت شكسته شدن پيش رفته است.
شكست تقارن، اطلاعات است. به اين ترتيب در طول تكامل، اطلاعات نهفته در ساختار گيرنده و پردازندهی اطلاعات سيستم زنده، به سمت انباشت اطلاعات بيشتر در درون خود پيشرفت كرده.
ادامه مطلب: گفتار دوم: تعریف مفهوم شکست پدیده
رفتن به: صفحات نخست و فهرست کتاب