Friston, actualmente miembro principal de Wellcome Trust y director científico del Wellcome Trust Center for Neuroimaging, inventó el mapeo paramétrico estadístico, una técnica de escaneo cerebral que ha permitido a los neurocientíficos evaluar, como nunca antes, la actividad en regiones cerebrales específicas y sus roles en el comportamiento. . Los descubrimientos que está ayudando a hacer sobre la naturaleza del cerebro surgen de la preocupación de un psiquiatra por el bienestar de sus pacientes, que padecen esquizofrenia crónica. "La mayor parte de nuestro trabajo práctico sobre modelado causal, análisis de datos y ciencias de la imagen fue motivado y en realidad financiado por la investigación de la esquizofrenia", dijo Friston. "Ha sido una parte central de mi vida y carrera durante décadas".
Las aplicaciones de la investigación de Friston son tangibles y han hecho importantes contribuciones a las enfermedades mentales, las imágenes cerebrales y ahora a la pandemia COVID-19. Sin embargo, aventurarse en la teoría detrás de ellos es un safari a través de una jungla de conceptos fascinantes y a veces fascinantes. Las ideas de Friston han estado en mi radar por algún tiempo, así que estaba emocionado de entrar de inmediato. Era un guía turístico apasionado, que nos llevaba a través de un panorama de algunos de los temas más estimulantes en la ciencia actual, desde la conciencia hasta la física cuántica y los psicodélicos.
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En "El principio de la energía libre", usted escribe que el mundo es incierto y está lleno de sorpresas. Usted argumenta que la acción y la percepción humana tienen que ver con minimizar la sorpresa. ¿Por qué es importante que las cosas, incluidos nosotros, minimicen la sorpresa?
Si minimizamos la sorpresa ahora, entonces, en promedio, con el tiempo, estamos minimizando la sorpresa promedio, que es la entropía. Si un termostato pudiera tener creencias sobre su mundo, podría decir: "Mi mundo se trata de vivir a 22 grados centígrados", entonces cualquier información sensorial de sus receptores térmicos que se aleje de eso es sorprendente. Luego actuará en el mundo para tratar de minimizar esa sorpresa y devolver el error de predicción a cero. La homeostasis de su cuerpo está haciendo exactamente lo mismo.
¿El cerebro minimiza la sorpresa para conservar energía?
Ciertamente podrías decir eso. Pero no lo pondría así. No es que el cerebro tenga una meta para existir. Simplemente existe Parece que tiene una meta para existir. ¿Qué significa existente? Siempre se encuentra en esa configuración. El cerebro tiene que muestrear el mundo de manera que sepa lo que sucederá después. Si no fuera así, estarías lleno de sorpresas y morirías.
"Cualquier cosa de la que hable es realmente solo una explicación de su mundo vivido."
¿Cuál es el argumento central del principio de energía libre?
La energía libre variacional es básicamente una cantidad que representa sorpresa. Es el objetivo final de la vida. ¿Por qué hay una diferencia entre energía libre y sorpresa? Digamos que te encargué diseñar una gotita de aceite. Desea diseñar una gota de aceite y venderla en Amazon. Tendría que anotar sus ecuaciones de movimiento, flujos en gradientes, donde estos gradientes se definen por sorpresa, y la sorpresa define la configuración probable que caracteriza una gota de aceite. El problema es que, cuando se evalúa esa sorpresa, esa energía potencial, se vuelve numéricamente imposible de hacer debido a todas las diferentes formas en que su configuración podría haberse causado. Esto significa que usted no puede realizar físicamente los flujos, tratando de diseñar su gotita de aceite de Amazon.
Entonces, ¿cómo se puede construir una gota de aceite, o algo así?
Hay una forma de hacerlo, inventada por el físico Richard Feynman. Tenía exactamente el mismo problema en electrodinámica cuántica. Quería evaluar la probabilidad de todas las formas en que este electrón podría obtener desde el estado inicial en el que estaba preparado hasta un estado final o final. El número de caminos que podría tomar una partícula es infinito. Feynman se enfrentaba a un enorme problema. Quería calcular la ruta de electrones más probable, pero no podía evaluar todas las formas posibles en que la partícula podría llegar de aquí para aquí, y mucho menos comenzar a buscar la ruta más probable.
Entonces se le ocurrió la energía libre variacional, que es esencialmente una cantidad matemática que siempre es mayor que la sorpresa. Si aplasta o reduce la energía libre, que puede medir con bastante facilidad, puede descender en gradiente y llegar al fondo de la energía libre. Lo que Feynman efectivamente hizo fue reemplazar un problema de integración imposible con un problema de optimización manejable. Si desea emular la autoorganización, tendrá que cambiar el problema de la forma en que funciona el mundo a una aproximación de la forma en que funciona el mundo, y desarrollar un esquema de optimización.
Puede ver por qué la energía libre comienza a desempeñar un papel clave en la articulación de estas ideas sobre cómo funciona el cerebro. Bien puede ser que no fue solo Richard Feynman quien se dio cuenta de que esta era la forma de evidenciarse de manera eficiente y efectiva. Puede ser que la evolución también se haya dado cuenta de esto. Este truco variacional, que minimiza la energía libre variacional de Feynman, se ha instalado en nosotros.
La idea de una manta de Markov se muestra en su artículo reciente sobre los orígenes de la conciencia. ¿Quién era Markov y cómo se llama esta manta después de él?
Andrey Markov fue uno de los abuelos de los procesos estocásticos y la teoría de la probabilidad. La noción de una manta de Markov surge, no en la investigación de la conciencia, ni en la neurociencia, es mucho más fundamental que eso. Cualquier cosa existe necesariamente como una manta de Markov. Porque si no fuera así, no podrías medir nada que distinga a la cosa de otra cosa. Es absolutamente crucial. Si algo no tiene una manta de Markov, no existe. Desde la perspectiva de la neurociencia de sistemas, la manta de Markov es una cosa nueva e importante en el conjunto de herramientas que le permite desmitificar y hablar con un cálculo diferente y un lenguaje diferente sobre cosas como la sensibilidad.
¿Cuál es un buen ejemplo de algo que ilustra la manta de Markov?
Volvamos a nuestra gota de aceite. Imagínelo en un vaso de agua. La agenda es entender, “¿Por qué la gota de aceite se junta? ¿Por qué resiste la tendencia a dispersarse, disolverse, disiparse y distribuir todas sus moléculas alrededor del disolvente? Hay algo especial en ciertas cosas o sistemas, como la gota de aceite, que logran distinguirse del universo o del entorno en el que están inmersos.
La manta de Markov ayuda a explicar cómo pueden existir las cosas, pero ¿qué es exactamente?
La manta Markov es una interfaz permeable entre el interior y el exterior, que permite un intercambio bidireccional. Las cosas en el exterior (el medio ambiente, el universo, el baño de calor) impactan lo que sucede en el interior a través de la parte sensorial de la manta de Markov. La manta de Markov tiene estados sensoriales y activos. Las cosas en el exterior, los estados externos, influyen en los estados sensoriales de la manta, lo que la manta siente. Y las cosas en el interior de la manta, los estados internos, influyen en los estados activos de la manta. Los estados activos cierran ese círculo de causalidad o, si lo desea, revelan lo que sucede dentro actuando en el estado exterior. Con esa construcción matemática en su lugar, puedes ir mucho más allá de la física del siglo XX, que se trataba de estadísticas de equilibrio y termodinámica, el tipo de física que te habrían enseñado en la escuela. Implícito en la física del equilibrio está la noción de que tienes un sistema aislado o cerrado sumergido en un baño de calor, sin preguntar nunca de dónde vino el baño de calor. Eso asumió implícitamente la manta de Markov.
"El cerebro tiene que tomar una muestra del mundo de una manera de lo que sucederá después."
¿Dónde puede llevar la manta de Markov la física en el siglo XXI?
Puede comenzar a abordar lo que la mayoría de las personas en física, no la mayoría, pero aquellos con una mente más aventurera y el tiempo y el dinero para hacerlo, quieren preguntar y abordar. Que es, "¿Cómo se autoorganizan las cosas cuando están expuestas a algo por ahí?" Sistemas abiertos, en otras palabras. Sistemas que están lejos del equilibrio: estados estacionarios de no equilibrio que persisten a pesar del hecho de que están en intercambio con su entorno. Somos los ejemplos perfectos de cosas que parecen persistir en el tiempo, a pesar de un mundo fluctuante y caprichoso.
Su trabajo parece hacer posible una física de la sensibilidad. ¿Podemos realmente cuantificar las fuerzas que gobiernan nuestras mentes?
Eso es exactamente correcto. La fuerza es solo una expresión de un gradiente, y el gradiente es una construcción que determina el flujo de estados. Puedes pensar en la gravedad, por ejemplo, como una fuerza o como un flujo de gradiente en un potencial gravitacional. Me estoy volviendo un poco abstracto ahora, pero creo que es importante y desmitificador decir que la función de energía potencial que produce las fuerzas que están causando toda tu actividad neuronal en este momento, mientras escuchas de manera sensible lo que yo Estoy hablando de que todo puede escribirse como flujos en una energía potencial, el logaritmo de la probabilidad de mis sensaciones, de estar en un estado particular, dado mi modelo del mundo.
Esto, casi tautológicamente, tiene que ser el caso, matemáticamente hablando. Si tengo un buen modelo del mundo al otro lado de mi manta Markov, y sigo probando cosas que predigo y espero muestrear, entonces debe ser el caso de que todo en el interior está recapitulando y minimizando ese potencial Matemáticamente, esto significa maximizar mi evidencia de la probabilidad de esas sensaciones, dada mi comprensión o predicción del modelo, de lo que está sucediendo. Esto lo lleva a esta noción de autoevidencia, que es solo otra forma de decir "existir".
OK, te estás volviendo un poco abstracto. ¿Puedes poner esta acción mental en términos más concretos?
Hay una muy buena manera de pensar sobre la mecánica de esto en términos de actualización de creencias. Entonces, en el mundo de las estadísticas bayesianas, obtienes algunos datos nuevos. Actualiza sus creencias anteriores a creencias posteriores después de ver los datos. Estás asimilando esos datos, actualizándolos, luego revisando y cambiando de opinión. Cambiar de opinión sobre la base de la nueva información disponible se llama actualización de creencias. Esa actualización de creencias es una medida del grado en que te has movido en este espacio de creencias en esta geometría de información. Si obtiene mucha información nueva que cambia mucho de opinión, se ha desplazado una gran distancia. Y eso significa que ha habido una gran fuerza, una gran presión sobre usted ejercida por esta nueva información para cambiar de opinión.
Si, por otro lado, lo que está sintiendo, por ejemplo, las plantas de los pies, no transmite información y no está cambiando de opinión, no lo notará. No hay actualización de creencias a menos que prestes atención a las sensaciones de las plantas de tus pies. Encuentro esto fascinante: la medida de cuánto te mueves en estas geometrías de información, cuánta fuerza se ejerce o qué tan pronunciados son estos gradientes que te empujan de un lado a otro, depende mucho de la precisión de la información. Es esta precisión la que determina la acción mental.
"Richard Feynman tenía exactamente el mismo problema en electrodinámica cuántica."
¿Qué quiere decir con "precisión de la información"?
Es la curvatura, o los gradientes de los campos de fuerza que causan su actualización de creencias, literalmente causando aumentos o disminuciones en la actividad neuronal. Se une muy bien desde un punto de vista matemático. Si puede comenzar a elegir cuánta precisión para pagar este tipo de información, o ese tipo de información, entonces tiene un poco de vida interior. Por supuesto, las gotas de aceite no pueden elegir dónde desplegar su precisión, pero usted sí puede hacerlo.
Mientras te miro, puedo enfocarme en la lámpara a mi izquierda sin mover los ojos hacia ella. Estás diciendo que la habilidad es una especie de requisito previo para una forma rudimentaria de vida interior. ¿Es la capacidad de darse cuenta de que tiene esta capacidad un paso más en una vida interior más rica?
Absolutamente. Usted y yo tenemos esta hipótesis de que soy yo quien tiene estas experiencias cualitativas, de hablar con usted. Y soy yo procesando estas acciones mentales. Pero esa es solo otra hipótesis, y es solo otra representación de alguna realidad por ahí. Si comienzas a poner estas representaciones en la mezcla, entonces te estás acercando mucho más a una mínima individualidad que suscribe la agencia y la propiedad de estas experiencias cualitativas, experiencias que se han construido activamente a través de algunas acciones mentales encubiertas y la vida interior.
¿Cómo ayudan las mantas de Markov a dar sentido a nuestra vida interior?
Tengo que tener claro que estoy hablando como físico, porque no soy filósofo. Dicho esto, hay una interpretación representacionalista de los estados internos de algo con una manta de Markov. Usted podria Digamos que todo lo que importa en términos de sensibilidad, percepción e inferencia activa, está solo en el interior. Es nuestra actividad neuronal, por ejemplo, los estados internos que dependen e influyen en los estados generales. Los estados comprenden nuestros estados sensoriales, nuestros receptores sensoriales, nuestro sensorium si lo desea, y formas de cambiar ese sensorium a través de la acción, como mis ojos palpando el mundo para obtener nueva información sensorial. Esto significa que nunca podrá muestrear de manera transparente, o saber, lo que hay ahí fuera, generando estados de cobertura sensorial. Entonces podría adoptar fácilmente una posición antirrealista sobre la realidad externa.
¿Las mantas de Markov apoyan las teorías que ponen en duda la existencia del mundo fuera de la conciencia individual?
No necesariamente. Si tiene una manta de Markov, es matemáticamente cierto que el interior debe tener alguna forma de sincronización con el exterior. Cualquier sistema que sobreviva a un mundo y regule su intercambio con ese mundo debe incorporar o contener un modelo de ese mundo. Tiene que haber una realidad por ahí que simpatice y haya engendrado la noción de autoorganización, la existencia misma de la manta que contiene estados internos.
Por ejemplo, si midiera una determinada población neuronal en su corteza visual, podría inferir que debido a que esta población en particular ha aumentado su actividad, es muy probable que haya una barra de contraste visual moviéndose a través de su campo receptivo visual, en ese punto en tu espacio visual Entonces, en cierto sentido, disuelve el debate realista / antirrealista. Tiene licencia para adoptar una perspectiva antirrealista, pero al final del día, debe reconocer: "Sí, solo puedo hacer eso porque hay algo ahí afuera".
"He pasado por las puertas en el sentido huxleyiano. Me abre la mente."
¿Por qué crees que estamos tan desconcertados por el difícil problema de la conciencia?
Esto es algo por lo que Andy Clark está muy desconcertado y se relaciona con la pregunta de David Chalmers: "¿Por qué estamos tan desconcertados por el hecho de que tenemos experiencia cualitativa?" Un enfoque deflacionario es decir: "Bueno, estás comprometido con el metaproblema mismo". ¿Qué tipo de sensibilidad, o qué tipo de criaturas, podrían perplejarse por el hecho de que perciben? Simplemente hacer esa pregunta proporciona algunas ideas realmente interesantes.
Tan pronto como tenga un poco de su cerebro que está desplegando acción interna, significa implícitamente que debe tener representaciones de diferentes tipos de acción. Ahora tiene la oportunidad de pensar: ¿qué pasaría si no atendiera a esta experiencia cualitativa, este enrojecimiento, por ejemplo? Bien puede ser que tener un cerebro que tenga estas hipótesis contrafácticas a su disposición es todo lo que necesita para explicar por qué existen los filósofos y hacer estas preguntas.
Esto te lleva de vuelta a esta noción de que todo lo que hablas es realmente solo una explicación de mi mundo vivido. Es la explicación más simple para todas estas sensaciones que estoy teniendo, en todas las modalidades que poseo. Y no tiene que ser verdadero o falso. Siempre y cuando sea una explicación lo suficientemente buena que mantenga su sorpresa baja y su autoevidencia agradable y alta, eso es todo lo que debe hacer. La individualidad en sí misma ahora se convierte en otra explicación. Todo lo que dice un filósofo también sucumbe exactamente al mismo argumento, incluidos los qualia. Los Qualia se convierten en reificaciones de la mejor explicación para mi comprensión de mis datos sensoriales y mi visión interna de esta vida interior. La forma más elevada de conciencia es el cerebro del filósofo.
Eso es muy halagador para los filósofos.
Ellos lo merecen. No solo tienen representaciones internas de los qualia y pueden hablar sobre ellos, sino que también tienen la capacidad de generar un mundo efectivo en el que es posible no tener qualia. Empiezas a entretener el siguiente acertijo: Oh, si es posible no tener qualia, ¿por qué tenemos qualia?
¿Es el yo una ilusión?
Bueno, digamos que eres un niño salvaje que nunca ha visto otro mamífero. No habría necesidad de tener una noción de sí mismo. Tú y el universo serían solo una cosa. Pero tan pronto como empiezas a notar otras cosas que se parecen a ti, hay que resolver una pregunta: "¿Hiciste eso o hice eso?" Ahora debe tener, como parte de su modelo interno, la hipótesis, la fantasía, la ilusión, que puede ser absolutamente correcta, de que existen otras cosas como yo, y necesito modelar eso. Creo que la teoría de la mente y la necesidad de cerebros encerrados proporciona una respuesta simple de por qué tenemos uno mismo. Pero para volver a su pregunta, creo que sí, la individualidad es otra hipótesis plausible en mi modelo generativo que proporciona la mejor explicación para mis intercambios sensoriales.
He leído algunos de tus trabajos sobre psicodélicos. ¿Qué le hacen a nuestras mentes que actualizan sus creencias?
Los psicodélicos actúan sobre ciertos tipos de neurotransmisores llamados neuromoduladores y literalmente desintegran su actualización de creencias, liberando a esta población neuronal de la evidencia y las influencias de esa población. Ahora no podrá recurrir a representaciones de alto nivel de la individualidad para limitar su experiencia cualitativa en un nivel más bajo de abstracción. Puede experimentar una desilusión de nivel inferior del ego, literalmente, la representación del "yo" puede no ser capaz de influir en la experiencia. Puede estar atendiendo a sensaciones vívidas que ahora tendrían otras interpretaciones que no están pegadas por una narración egocéntrica y egocéntrica. Tendrás explicaciones alternativas sobre qué causó esta sensación y qué causó esa sensación. Todo esto es perfectamente sensato bajo un modelo generativo en el que se eliminaron las restricciones de un nivel de procesamiento en otro. Por ejemplo, podría tener la hipótesis de que si soy yo, hay otra hipótesis, no soy yo. Si comienzas a eliminar la evidencia de estas dos hipótesis, entonces creas una enorme incertidumbre sobre la mentalidad. Obtendrá despersonalización y posiblemente un mal viaje.
¿Tienes alguna experiencia personal de tropezar?
Cuando era más joven, disfrutaba los hongos mágicos. Así que he pasado por las puertas en el sentido huxleyano. Es una experiencia reveladora y reveladora en la que nunca das por sentado el control que tienes sobre la realidad. Este agarre es un regalo de una máquina de inferencia bien engrasada que genera fantasía tras fantasía que es perfecta. Cuando eso desaparezca, lo sabrás y apreciarás lo afinado que está nuestro control sobre ese sensorium y lo privilegiados que somos de existir.
