精神の認知機能空間における情報の量子場

Is Brain in a Superfluid State? Physics of

Consciousness.

Benoy Chakraverty

 

 

 

概要 私たちは、人間の脳を、精神の認知機能空間における情報の量子場として設定しました。この目的のために、粒子(infonsと呼ばれる)のような情報を作成し、コヒーレントな巨視的情報フィールドを生成する量子演算子が導入されています。 このオペレーターは自己を表現し、私たちの遺伝的アイデンティティを反映しています。 〈s〉で表されるこの非エルミート演算子の非ゼロ平均は、通常、私たちの日常生活の中で最初の人Iと呼ばれる認知的自己として定義されます。ニューロンシナプス部位iで情報を生成する局所場演算子ψiが定義されています。 シナプス自己〈ψ〉と認知自己Iの同一性を課します。脳の因果的認知反応機能または外界への感受性としての意識を確立します。 〈s〉の出現時に、自己意識が意識から上昇することを示します。これは、感受性関数の発散によって正確に反映されます。外界による微小な摂動は、信じられないほど激しい認知体験になります。出生時の子供は認知反応を示しますが、後まで平均意識やI意識を発達させることはありませんでした。 無意識または睡眠の状態は基底状態であり、正確には外界への認知反応がゼロであるが、自己または私は完全に明確に定義され、休息している状態です。ゼロ以外の<s>平均は完全な結果です。対称性の破れを表す固定位相角θを持つ脳内のコヒーレント情報フィールドの位相コヒーレンス-遷移(客観的世界に対する主観性の確立)。情報フィールドのこの位相コヒーレント基底状態からの励起は、私たちの意識を構成することが示されています。また、これらの自己演算子の時間相関の観点から、動的メモリマトリックスの基礎となる構造を指摘します。 **B.KChakravertyは、C.N.R.SLaboratoire de Transition de Phaseの元ディレクターであり、SolidStateの研究スタッフメンバーです。 C.N.R.Sグルノーブルの理論グループ。彼は、フランスのグルノーブルにあるフランス国立科学研究センターの名誉研究ディレクターを務めています。

e-mail: benoy

chakraborty@hotmail.fr

 

1 Introduction

物理学は、主に天体の調査に専念していたニュートンガリレオの時代から長い道のりを歩んできました。今日、物理的調査の方法論に禁じられているフロンティアは事実上ありません。株式市場からビッグバンまで、気象学と素粒子を徹底的に通過することで、物理学は調査の精神に統一されたフレームワークをもたらそうとします。 太古の昔からの脳の神秘主義、生体内での実験の難しさ、精神と脳は互いに関係がないという信念は、ごく最近までこの分野での進歩を妨げていました。過去には、脳現象へのアプローチのいくつかのクラスがありました。ニューラルネットワークと動的システムの理論を中心に展開する研究があります[1] [2] [3] 。 これらのアプローチには、高次脳機能や現象のような良心性の出現を決して与えないという先天的な困難があります。それから、脳は量子であるという推測がありました。これはボーアまでさかのぼり、最近ではR.ペンローズ[4] [5] [6]までさかのぼります。これらの量子的側面のメカニズムも示唆されています。[7] [8] [9] 。 このホワイトペーパーのアプローチは明らかに異なります。初めて、遺伝的アイデンティティを反映する量子演算子としての自己の概念を導入し、この演算子の操作を通じて、量子情報フィールドを作成しました。この論文の特定の部分には、量子決定理論の反響があります[10]。 過去20年ほどで、磁気共鳴画像法(MRI)、機能的磁気共鳴画像法(FMRI)、ポジトロン放出分光法(PET)、近赤外線分光法NIRS)、脳波検査などの高度な実験技術が爆発的に増加しています。 (EEG)、脳磁図(MEG)、コンピューター断層撮影法、さまざまなマルチモーダルイメージングを使用して、脳の疾患を追跡するだけでなく、神経の解剖学的構造やさまざまな刺激に対する反応を研究します。 これで、脳の活動の一部をその場でリアルタイムに調べることができます(FMRIは毎秒4つの画像を生成できます。脳が刺激を意識するのに0.5秒かかります)。電極を脳に導入して皮質の体性感覚マップを描き、神経領域の適切な興奮によって記憶パターンを引き出した著名な脳外科医ワイルダー2ペンフィールド[11]の先駆的な活動以来、今日の神経科医は彼らの単一のニューロンの電極と何が起こるかを観察します。

今日、私たちはニューロンについて多くのことを知っています。ニューロンは、外の世界と内の脳の間を行き来する主要なエージェントです。人間の脳には、約1,000億の神経細胞またはニューロン200万マイルの軸索があります。近くの隣人と数百万のシナプス、あるニューロンを別のニューロンに接続するスイッチに信号を送ります[12]樹状突起ニューロン、およびそれらの軸索とそのシナプスの生理学と構造に関する知識は、1世紀以上にわたって非常に発展してきました[13]。私たちは今、情報、感情、感覚、思考、行動のすべてのセットの背後にニューロンのセットが関与しており、ある物理的空間で脳を追いやるというカルテシアンの二元論[14]の黄昏に生きる理由がないことを知っています。精神空間の他の場所で気になります。両方の空間が同じヒルベルト空間に含まれ、すべてが測定可能かどうかにかかわらず現実が演じられ、脳内で起こっているすべてがこれらの無数のニューロンの絶え間ないちらつきによって交渉されていると仮定する方が簡単です。それらのいくつかは、完全な内部一貫性のあるパターンで、一斉に発砲します。彼らの人口とつながりは進化的であり、決して静的ではなく、常に適応し、外界からの情報の増減や生きている自己のニーズに応じて発展します。ラヴィ・シャンカルやベートーベンを聴きながらイベントや感情を体験するかどうか、私たちが行うすべてのこと、崇高なものか殺人的なものか、私たちの想像力、欲望、意志の実行、私たちの構造となるすべてのもの精神空間を支配するこのニューラルネットワークのおかげで、シェリントンは「魅惑の織機」と名付けました[15]。脳の隅に座って、カルテシアン劇場の弦を引っ張る小さな「人」やホムンクルスはいないと仮定します。量子力学が作用するヒルベルト空間[16]は、脳の精神空間でもあります。 。この空間では、新しい量子演算子が定義され、因果関係と熱力学の法則に従って完全に動作するように求められます。 2008115日、米国神経学研究所のトレッドミルに立って、運動ニューロンの一部に電極を配置したサルは、東京に配置されたロボットに思考のエネルギーを伝達するだけで足を動かして歴史を作りました[17]。 。麻痺者が思考だけで人工の手足を制御できる日はそう遠くはありません。私たちの中心的な仮定は、思考と感情がエネルギーを運ぶという単純な信念に基づいており、そのため、意識の物理学は第一原理から構築できます。 精神の作用は、量子力学的定式化によって定式化できると考えています。演算子は、物理的なヒルベルト空間と呼ばれるものの拡張であるヒルベルト空間を操作します。ここでは、量子記述が適切である理由を示します。中性媒体の連続変形は、心の情報として識別する離散エネルギーパケットにつながると仮定されています。ここで紹介する量子演算子は、自己の演算子です。それらは認知機能{α}の粒子のような状態または情報を作成するため、Sで指定します。精神空間のアーマチュアを形成するものとして定義するのはこれらの状態です。これらの状態は、基本的な励起または情報と呼ばれる離散的な情報量子によって形成されることを示します。情報は、心の外の興奮であると見なされます。これらの励起は、それらの多くが与えられた関数に詰め込まれていると想像できるので、ボソンのように解釈されます。これらは区別できない粒子であると見なされます。この基本的な区別がつかないことは、量子力学古典力学から分離します。古典的な粒子は、量子オブジェクトには当てはまらないが、継続的に追跡できる識別可能な時空軌道を移動します。精神空間から神経空間に移動し、ニューロンがこれらの励起を伝達し、1つのニューロンから交換できると仮定します。別のものに。これらのボソンのような情報パケットが、それ自体を別個の状態または機能{α}に編成することによって一貫した巨視的特性を発達させる場合にのみ、私たちはそれらを識別可能な実体、喜びまたは痛み、または善または悪として認識するようになります。電子とのアナロジーを使用できます。それらは区別できない粒子です。しかし、それらが水素原子からウランに移動するにつれて、それらが組織化する方法は、各原子がその構成電子とは異なり、最終的には完全に異なる、識別可能な軌道を形成し、無限に豊富な元素の周期表を提供します。

私たちの目的は、ニューロンまたはニューロンアセンブリを使用してこれらのS演算子を繰り返し適用し、これらの機能状態を整理することにより、脳のグローバルな巨視的コヒーレント状態の情報を生成することです。認知空間の巨視的なグローバルコヒーレント状態が出現することを示します。このコヒーレント状態は、グローバルS演算子の固有関数であり、その固有値は脳の認知秩序パラメーターです。結果として生じる位相コヒーレンスは、全体の滑らかな皮質同期または交響曲の鍵となります。 次のセクションでは、コヒーレントな脳の状態の現象学を開発します。セクション2では、単一の認知関数αのコヒーレント状態を示し、関数の花束からグローバルなコヒーレント状態を形成します。そのために、Glauberによるコヒーレント状態形式、いわゆるGlauber状態を使用します[18]。 「実際の脳」を、シナプス接続を介して相互に通信する皮質内のニューロンの組織化されたニューロンネットワークに置き換えます。樹状突起のメッシュを介して入力を収集する軸索終末を介して相互に接続された皮質のシナプス部位の格子を含むモデル脳を取ります。これは、ホモサピエンス以来数十万年にわたって進化してきた非常に複雑な人間の脳とはかけ離れています。このようなアセンブリには、位相の一貫性が自然に組み込まれており、それが生涯にわたって人間にとどまる方法を示します。グローバルS演算子が巨視的な値とゼロ以外の平均値〈S〉を生成するのはこの段階です。

この論文の中心的な考え方は、このオペレーターの平均を私たちの典型的な自己として特定することにあります。 社内のエグゼキュータが頭の中に浮かび上がります。ほとんどの人が頭の中に存在していると感じる「私」です。 サブセクション22この〈S〉の出現の熱力学的議論を書き留めます 平均および関連する自発的対称性の破れ。 セクション3では、私たちが意識と呼ぶものという斬新なアイデアを紹介します 世界に対する神経脳の認知反応に他なりません。 この応答関数または認知感受性は、これらの演算子の観点から定義され、脳のさまざまな状態に適用されます。セクション4では、これらの結果のいくつかについて説明します。 私たちの目的は、物理学が人間の脳の問題のいくつかを解決できるかどうかではなく(おそらく他の人のように解決できない!)、これらの問題のいくつかについて合理的に考えることができるかどうかを繰り返して、この紹介を要約します。 著名な18世紀のフランス人医師、ピエールカバニスはかつて、「脳は胆汁を分泌するように考えられている」と述べていました[19]。これはほぼ真実です。 実際、脳の機能は、ニューロンが伝達する入力電気化学信号の洪水から世界の表現を作成することです。これらの信号は基本的にすべて同じですが、私たちの心の中でのそれらの表現は、その無限の豊かさと多様性の中で何とも言えません。

 

 

 

4。討議 すべての重要な自己オペレーターは、精神空間、認知秩序、またはIフィールドから切り出されました。 空間全体に均一に浸透します。それは私たちの精神的基盤を構成する時空間的に均一な秩序パラメーターIを生み出しました。 これは私たちが私たちの心と呼ぶものの執行者です。特定のニューロンラベルを付けることはできません。それを得るために、私たちはすべてのニューロン座標を統合しました。私たちは、この私とシナプスの自己は同一であると主張しました。これは非常に疑わしい主張です。これまでのところ、私が個人的な記憶の喪失またはそれを正当化するように思われる他の病理学的神経障害を生き延びたという具体的な証拠はないようです。ペンフィールドは反対のことを考えているようです。ペンフィールドから引用するのは興味深いことです:[36]」それは私たちが注意を集中しているように見える精神と呼ぶことを学んだことです。心は何が起こっているのかを知っています。精神は推論し、新しい決定を下します。それは理解しています。それはまるでそれ自身のエネルギーに恵まれているかのように振る舞います。それは、さまざまな脳のメカニズムを呼び出すことによって、決定を下し、それらを実行に移すことができます。これは、ニューロンカニズムを活性化することによって行われます。 「そして彼はもう少し言います。「大脳皮質には、電気刺激によって患者が信じたり決断したりする場所はありません。」 したがって、私たちの主張には非常に注意する必要があります。 私たちが見てきたように、私は私たちの記憶とも同期しています。これは実際には、すべてのニューロンの局所的な認知順序とそれらの間の時空相関で構成される巨大な(1011×1011)行列です。記憶の一部または全体がなくなると、私たちは貴重なIの感覚を失います。グローバルな認知秩序は、固定された位相θを持っているため、位相の一貫性があります。私たちが持っているユニークな個性。 私たちが基底状態にあるとき、少なくとも自由エネルギーの放物線は、世界も世界の認識もありません。私の変動は、空間と時間においてのみ局所的であり、精神空間の非常に異なる励起状態{m}を引き起こします。 演算子smは非エルミートであり、それらが作成する世界は現実的ですが、物理的な意味では測定できません。名前が付けられた感覚体験の本質 色、調和、匂い、そして悲しい痛みを含む哲学者による「クオリア」は、現実的すぎて、測定可能ではなく(エルミートではない)、説明もできません。 刺激の物理的性質によって。考えてみると、私たちが物性に帰する物性は、外界の本質的な特徴ではありません。

これらは、メンタルスペースのsm演算子によって作成されます。 指数化された創造自己演算子ψ†が作用する真空状態| 0〉は、すべてのニューロンの染色体細胞体における純粋な遺伝物質です。 手術は、各個人の固有の身体的アイデンティティを表現し、明示するための自己による試みですI。これは無意識の認知状態です。 純粋な身体的自己を確認する、受胎後の最初の数週間で子宮内で開始しなければならないプロセス。オペレーターは将来を見越して動作し、脳内の身体と身体に関連する認知機能の表現を準備します。運動野はこの表現を助けるためにアクティブになります;ペンフィールドホムンクルス[13]マップはエッチングされ始めます。センセーションは誕生に続き、思考がとらえることができるテンプレートの準備ができていることを見つけます。これはすべてまだ未来であり、これはすべてその未来の予感です。このすべての活動の原因は将来であり、私が自分自身を引き起こしているとほぼ言うことができます!外の感覚世界からのさまざまな入力を取り入れて、意識的な物語の自己をゼロ次の身体の自己に追加し、それによって個性化プロセスを完了することは、出生後の赤ちゃんの2年目まで長く続きます。 生物は、仮想の自己のメッシュとして理解する必要があります。ヴァレラが言ったように、「私は一つのアイデンティティを持っていません、私はアイデンティティのブリコラージュを持っています。私は細胞のアイデンティティを持っています、私は免疫のアイデンティティを持っています、私は認知のアイデンティティを持っています。」[37] smとそのエルミート共役s† m演算子は自己の演算子であり、そのため、それらは私たちの遺伝的アイデンティティに埋め込まれています。 彼らはただそこにいて、脳が素晴らしい滑らかな機械であるために必要なさまざまな指示プロトコルを作成し続けます。彼らは、ニューロンの最初のグループが子宮内で機能し、遺伝子から作成されるとすぐに行動を開始します名前が付けられたり言葉で表現されたりする前に、各個人に、視覚的、プレレキシック、アイデア、感覚、カテゴリーのみの原始的な世界である表現の世界を与える。赤ちゃんの脳の認知基底状態は、認知秩序パラメーター〈ψ〉またはIがゼロ以外になると(約2歳のとき)、外界を解釈し、そこから一貫した意味を抽出する準備が整います。ダイバーの外部刺激。外の世界から、意識と記憶の両方が形成されます。 しかし、Iの構築では、遺伝物質のみが転写され、それが外の世界のテンプレートとして機能します。この私を通して、内なる世界は外の世界と出会うでしょう。

任意の値でのθのブロックは対称性の破れと呼ばれます。これは、特定のクラスの相転移でよく発生します。この場合、対称性の低い秩序相が対称性の高いカオス相から出現します。私たちの場合、Iの出現は、多次元UN)対称性の破裂を意味し、客観性から主観性へと、人格の遺伝的肯定を確立します。それぞれのθは異なる個人であり、時空の完全に異なる見方です。ある値でグローバルθがブロックされ、ブロックされたままになると、異常な位相剛性が発生します。これが発生するためには、情報人口Noが大きく、大きく変動する必要があります。脳は可塑性であり、情報の流れの流動性シナプス接続の継続的な誕生と死によって一致するため、この数は異なります。脳はオープンシステムであり、世界に開かれているため、情報量とその数は絶えず変動します。この流動と情報の流入は、まさに必要な条件です-位相コヒーレント状態を達成するために必要です。情報は、脳が異なる部分間で位相コヒーレンスを達成できるようにする平均値を中心に大きく変動する必要があり、感覚入力からコヒーレントな意味を抽出できます。 θが局所的に変動し、精神波である精神の興奮を引き起こすことを妨げるものは何もありません。これらの興奮は、てんかん発作のようにシステム全体に集合的かつ大規模に拡張される可能性があり、または痛みのスパイクのように、強烈で局所的な単一粒子である可能性があります。重要性は、何があっても位相の一貫性を維持することであり、この点で私は一貫性の目撃者であり規制者でもあり、全体的な意味を生み出すために矛盾する情報を含め、最大限の情報の流れを保証します。シナプス間隙を介した異なるニューロン間のトラフィック交換は、このゲームの重要なプレーヤーです。この点で、脳の2つの半球、左と右の振る舞いほど雄弁なものはありません。左脳は分析的、論理的、時間に敏感ですが、右脳は情報を分解するのではなく全体論的な方法で処理し、抽象的な認知ではなく感覚の知覚に関与します。 2つの半球の間には、軸索または神経線維の厚い束があります。これは、脳梁と呼ばれる約8000万個の情報の大量のトラフィックを処理します。これがないと、グローバルな意識のあるコヒーレント状態を得ることができません。このトラフィックが中断されると、人格障害が発生し、おそらく2つの異なるコヒーレント状態が発生します。1つは左側に、もう1つは右側に上昇して並んで存在します。 2つのΘ状態の自由エネルギーが同じである脳障害の特定のケースでは、対称性の破れが考えられます。ψ演算子は、2つの同等の準安定平衡の間でフリップフロップし、結果として生じるパーソナリティは、お互いに、しかし同じ「私」の感覚で。 ここでは、著名な神経内科医のラマチャンドラン[38]が次のように書いていることを引用することができます。感覚的な印象、思考、感情の絶え間ない変化に没頭しているにもかかわらず、なぜあなたは「1つ」のように感じるのですか? .....おそらく、その性質上、自己は団結としてのみ体験することができます。」そしてもう少し「いわゆる多重人格障害のある人でさえ、2つの人格を同時に経験することはありません。人格は交代する傾向があり、相互に記憶喪失です」。 自由エネルギーの最小値での脳の秩序パラメーターΦeqは、認知システムの最低エネルギー状態を表します。秩序パラメーターΦは、1つの絶対最小値ではなく、自由エネルギーの谷と丘(さまざまな認識状態)の全体像を表します。 出現するIは、単なる演算子ψである自己から私になるものへの途方もない移行です。これは、私が認知機械の自己任命されたインストラクターと考えることができます。私は、私たちの思考、行動、感情、そして夢を生き、統治し、主宰します。

ここで夢の状態についてコメントしたいと思います。意識状態から生物が急速に眠りにつくとしたら、世界は眠りにつく前に完全に追い出されたり、焼きなましされたりする時間がなかっただろう。この世界の残留、これらの世界線の閉じ込められた磁束は、超伝導体が磁場で冷却されるときに閉じ込められた磁束に似ており、鮮やかな夢の原因となる可能性があります。これらの夢の状態を排除することはできず、システムは、深い夢のない基底状態の睡眠と、局所的なニューロンの興奮が持続し続ける夢のパッチとの間で振動します。 この議論を終える前に、私たちが採用したこれらの自己演算子について一言適切かもしれません。櫻井[41]は、「量子力学で使用される作成、破壊、保存演算子の提案」を書いていました。これらの3つの演算子は、ヒンドゥー神話の作成者(ブラフマー)、破壊者(シヴァ)、保存者(ヴィシュヌ)にそれぞれ対応しています。 」 どちらかといえば、認知的自己smのオペレーターはこの説明に完全に適合します。自己は創造し、自己は破壊し、自己はまた保存します。記号Sで指定できるこの3つの演算子S = s†msmnの間に、人間のドラマ全体が制定されます。

 

 

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