consciousness is an order parameter

このところの夜はすっかり涼しくて、うるさい蝉じゃあなく、耳に心地よい鈴虫の音色が聴こえるようにもなり、もうすっかり秋だなー、としみじみ。苦手な夏が終わったことをうれしく思う。

2週間後には、病院の同僚と槍ヶ岳を登ってくる予定。うーん、楽しみ。

最近読んだ論文をメモ。

Walter J. Freeman: Consciousness, Intentionality and Causality. Journal of consciousness studies 6: 143-172, 1999

causality、conscousness、intentionalityなどについてspeculativeに述べられた論文。ボリュームが多くて、内容はところどころ難解な部分もあり、読むのに苦労したが、consciousnessや心脳問題について考えるためには、一度は読んでおいた方がよい重要な論文だ。引用頻度もけっこう高い。数式が無いので、興味さえあれば、誰でも読める。
要約すると、↓のような感じ。

Freemanによれば、脳のような、無数の要素から成り、多数のfeedback loopで結ばれたnon-linearな振る舞いを示す複雑なシステムとそこで起きる現象は、従来のlinear causationでは説明することは不可能であるという。

従来の（あるいは現在でも）心理学、認知科学における実験では、stimulus(input)→response(output)あるいは、perceptiton→motor responseというlinearな説明がなされることが多い。稀に、このようなsimplisticな説明が功を奏すこともあるが、あらゆる心的活動の基盤となる脳の神経活動はnon-linearであり、基本的に一回性のnon-reproducibleであって、絶え間ない神経活動のプロセスは常にdiscontinuousなステップ（state transition)の連鎖である。このような複雑なふるまいを示す脳の神経活動とこれに伴う心的活動を、単純にlinear causationに落とし込むことは不可能であると考えられる。

single or multi-unit cell recording、EEGやMEGなどの手法で脳の活動を観察すると、一見ランダムにみえるmicro-levelのニューロンのふるまいから、コヒーレントなmacro-levelのパタンが生み出されるのを目にすることができる。よく言われるように、脳は、self-organizing、antonomousなシステムで、外界や身体からの入力を欠いた状況でも時々刻々とコヒーレントな活動パタンを生み出している。外界からの刺激は、システムに対するperturbationとして作用し、神経活動の軌跡にバイアスをかけるものと捉えられる。相互に連結された視床ー皮質系では、各要素の活動パタンがあいまって全体としてのパタンを構成する。一方で、全体としてのコヒーレントなパタンは各要素をenslaveして、そのふるまいにバイアスをかけるという部分ー全体関係がみられる。このような円環的な関係は、"circular causation"と呼ばれ、Freemanによれば、consciousnessは脳という複雑なシステムにとっての"order parameter"である。

Freemanの言う「Consciousnessはorder parameterである」という事態は、どういうことか？
僕の理解では、次のような感じ。

あるタイムスケールでの脳の活動パタンC'がCという意識の状態を伴うとする(Edelman風に)。
僕らの日常的な感覚では、C1→C2→C3→・・・という連続する意識状態が何らかのcausalityをもって連なっていると感じられる。しかし、その基盤となるC'1、C'2、C'3はtrasparentで、直接把握することはできない。

心的活動と脳の神経活動をlinearなcausationで説明する際には、C'→Cという方向のcausationは認めるが、その逆のcausation(C⇒C')は物理的に不可能であるとされる。CはC'の指標であり、実際にはC'1→C'2→C'3→・・・というシークエンスだけが存在し、僕らが体験するC1→C2→C3→・・・というシークエンスは実際には成り立たない。Edelmanは、こちらの立場をとっている(Edelmanはダイナミックコア仮説で複雑系の考え方を取り入れているが、少なくともbrain-consciousness間のcausalityについてだけみれば、linearな立場をとっているようにみえる。しかし、より正確に言えば、C-C'関係をentailmentという「論理的に必然な関係」として捉えており、"causation"という考え方自体をとっていないのだが）。

しかし、circular causationの考え方では、C⇒C'という方向のcausationをも容認する。しかし、注意すべきは、これはCがorder parameterとしてC'のフローにバイアスをかけるという形をとったcausationであって、C'→CとC⇒C'は必ずしも対称ではないということだ。Circular causationでは、CとC'の関係は、C'1→C1⇒C'2→C2⇒C'3→C3⇒・・・というシークエンスで捉えられる。

VarelaとThompsonも、"Radical embodiment"で、同じような立場をとっていたと思う。

この、circular cusation自体は、とりたてて新しい概念ではない。記述のスタイルは違えど、Merleau-Pontyも50年前に"Action-perception cycle”として同じような結論に達している。しかし、一方で科学のコミュニティにlinear causalityを捨て去ることに強い抵抗があるのも事実で、特に医学の分野ではこのような傾向が強い。

この論文の後半には、精神医学に対する言及もある。近年の精神医学では、統合失調症のドーパミン仮説、ストレス脆弱性モデル、気分障害のモノアミン欠乏説など、様々な精神疾患の生物学的モデルが提唱されてきたが、ほとんど全てlinear causationを元にしていると言ってよい。Freemanは、このような状況に対して、「もうちょっと複雑に考えみては」と言う。

ちなみに、よく、bio-psycho-socialというつまらない表現を目にするが（僕はこの言葉が嫌いだ）、これだって、基本的には各レベルのイベントの総和が精神疾患の発症に寄与するというlinearなモデルであって、各レベルの相互作用は無視されていることが多い。
もちろん、個々の発症因子を特定していく作業は絶対に必要だ。しかし、これらの因子どうしの相互作用や異常を抱えた脳ー身体ー環境の相互作用を考えることも、精神疾患の発症とその後のプロセスについて考えるためには大事だろう。

今日の音楽：Peter Bjorn and Jhon"Yong Folks"(mp3)
コーヒーのCMで流れていたのを一度聴いて以来、耳から離れなくなってしまった曲。調べてみたら、北欧のバンドの曲だった。聴き方によっては、ネオアコ、ギターポップ的だと言えないこともない。今は、そういう表現はしないだろうけど。個人的には、ドンピシャ。後ろ向きで、力が抜けていて、全く地に足がついていない。12inchはあるのだろうか。１０年前に聴いていたら、興奮しただろうなあ。