Название проекта: «Междисциплинарная карта сознания: физика измерений, биология нейронных систем, вычислительные модели и философская валидация».
Цели
- Описать и сравнить нейрофизиологические и информационные корреляты сознательного состояния у людей и выбранных видов животных (млекопитающие, птицы, беспозвоночные).
- Проверить работоспособность и межвидовую валидность ряда количественных метрик сознания (информационно-теоретические, динамические, каузальные).
- Построить вычислительные модели, которые воспроизводят эмпирические корреляты и позволят тестировать гипотезы о механизмах сознания.
- Разработать философски обоснованные критерии приписывания сознания и рекомендации по этическим политикам.
Методы (интеграция дисциплин)
- Физика и технологии измерений:
- Нелинейная динамика и статистическая физика для описания макроскопических свойств нейросистем (энергетика, флуктуации, далёкое от равновесия поведение).
- Использование высокоскоростных и высокочувствительных методов: многоканальная электрофизиология (ECoG, многоплексные микроэлектроды), оптогенетические/калциевые записи, fMRI для людей, магнитометрия (SQUID/оптические векторные датчики) при необходимости.
- Применение методов сигнал‑шумовой оптимизации и квантово-ограниченных сенсоров по мере релевантности.
- Биология:
- Выбор представителей: люди, лабораторные млекопитающие (мыши/крысы), птицы (вороны/голуби), беспозвоночные с развитой нервной системой (осьминог/пчёлы).
- Стандартизированные тесты поведения (внимание, восприятие, обучение), параллельные записи нейросигналов в разных состояниях (бодрствование, сон, анестезия, задачевые состояния).
- Манипуляции: неинвазивная стимуляция (TMS/tACS у людей), оптогенетические или фармакологические вмешательства у животных, с минимальным вредом.
- Информатика/математическое моделирование:
- Анализ данных: информация и причинность — вычисление энтропий, взаимной информации и причинных связей.
- Shannon‑ентропия: $H(X)=-{\sum }_{x}p(x)\log p(x)$.
- Взаимная информация: $I(X;Y)={\sum }_{x,y}p(x,y)\log \frac{p(x,y)}{p(x)p(y)}$.
- Интегрированная информация ($\Phi$) и альтернативные метрики (causal density, perturbational complexity index — PCI). Сравнить корреляции метрик с поведенческими и репортивными данными.
- Динамическая система: оценка Lyapunov‑характеристик, спектральной плотности, масштабной энтропии.
- Создание многоуровневых моделей: спайковая сеть, нейроморфные симуляции и глубокие рекуррентные сети, обучаемые для задач восприятия и контроля; верификация воспроизведения эмпирических метрик.
- Философия:
- Концептуальный анализ терминов (сознание, субъективный опыт, минимальные критерии).
- Разработка рабочих критериев приписывания сознания (экспланандум): функциональные, феноменологические и структурно‑динамические.
- Интеграция философских позиций (физикализм, функционализм, панпсихизм — в ограниченном описательном смысле) и оценка выводов экспериментов на эти позиции.
Экспериментальный дизайн и статистика
- Примеры когорты: $n_{\text{human}}=30$, $n_{\text{mammal}}=30$, $n_{\text{birds}}=20$, $n_{\text{invertebrate}}=20$.
- Контроль состояния и многократное повторение; критерии значимости: $p<0.05$ с поправками на множественную проверку (FDR/Bonferroni).
- Пререгистрация гипотез, использование перекрёстной валидации моделей и open data для воспроизводимости.
Ожидаемые результаты
- Сопоставимая база данных нейрофизиологических сигналов и поведенческих тестов по видам и состояниям.
- Оценка чувствительности и специфичности метрик (например, PCI, $\Phi$, взаимной информации) как предикторов наличия сознательных процессов; получение матрицы корреляций между метриками и поведенческими критериями.
- Рабочие вычислительные модели, которые воспроизводят ключевые корреляты; выявление механистических гипотез (например, роль топ‑даун связности, рекуррентности, интеграции информации).
- Философский отчет с критериями приписывания сознания и рекомендациями для интерпретации научных данных.
- Практические рекомендации для этической политики в отношении животных (ранги вероятности сознания, уровни защиты).
Этические ограничения и управление рисками
- Общие принципы: минимизация вреда, оправданность инвазивности, пропорциональность научной ценности.
- Люди: информированное согласие, прозрачность, право отказаться, защита данных.
- Животные: следовать 3R (Replacement, Reduction, Refinement); использовать неинвазивные методы, минимизировать число инвазивных записей; в случаях инвазивных процедур — строгое обоснование и анестезия/обезболивание.
- Запреты/ограничения: эксперименты, создающие длительные страдания или радикальное изменение личностных свойств животных, должны быть запрещены. Экстремальные вмешательства без клинической необходимости — недопустимы.
- Этическая совокупность: создание междисциплинарного этического комитета (учёные, философы, ветеринары, представители общественности), публичные консультации, процедура пререгистрации и внешнего аудита.
- Интерпретационная осторожность: избегать чрезмерных выводов о «сознании» на основании одной метрики; применять принцип предосторожности при политических/правовых последствиях.
Краткая дорожная карта (сжатая)
- I этап: пилот — стандартизация протоколов, небольшие когорты, тестирование метрик.
- II этап: масштабные записи, межвидовое сравнение, моделирование.
- III этап: философская синтез‑оценка, рекомендации и политика.
Вывод: проект сочетает физические методы измерения и теории неравновесной динамики, биологические эксперименты, вычислительные модели и философскую рефлексию для создания мультиметрической, воспроизводимой картины коррелятов и критериев сознания с чёткими этическими рамками.