Tror du att den maskin du läser denna berättelse om just nu har en känsla av "hur är det"Att vara i sitt tillstånd?

Vad sägs om en husdjurshund? Har det en känsla av hur det är att vara i sitt tillstånd? Det kan pine för uppmärksamhet, och verkar ha en unik subjektiv erfarenhet, men vad skiljer de två fallen?

Det är inte enkla frågor. Hur och varför vissa omständigheter kan ge upphov till vår erfarenhet av medvetande förblir några av mest förbryllande frågor av vår tid.

Nyfödda barn, hjärnskadade patienter, komplicerade maskiner och djur kan visa tecken på medvetande. Omfattningen eller arten av deras erfarenhet förblir dock en hotbed av intellektuell förfrågan.

Att kunna kvantifiera medvetandet skulle gå långt mot att svara på några av dessa problem. Ur ett kliniskt perspektiv måste varje teori som kan tjäna detta syfte också kunna redogöra för varför vissa delar av hjärnan uppträder kritisk för medvetandet, och varför skadan eller avlägsnandet av andra regioner verkar vara relativt liten inverkan.

En sådan teori har fått stöd i det vetenskapliga samfundet. Den heter Integrated Information Theory (JAG DET), och var föreslås i 2008 by Guilio Tononi, en USA-baserad neuroscientist.

Det har också en ganska förvånande implikation: medvetandet kan i princip hittas var som helst där det finns rätt typ av informationsbehandling pågår, oavsett om det finns en hjärna eller en dator.

Information och medvetenhet

Teorin säger att ett fysiskt system kan ge upphov till medvetande om två fysiska postulater är uppfyllda.

Det första är att det fysiska systemet måste vara mycket rik på information.

Om ett system är medvetet om ett enormt antal saker, som varje ram i en film, men om varje ram är tydligt distinkt, så skulle vi säga medveten erfarenhet är högt differentierad.

Både din hjärna och din hårddisk kan innehålla sådan mycket differentierad information. Men en är medveten och den andra är inte.

Så vad är skillnaden mellan din hårddisk och din hjärna? För en är människans hjärna också högintegrerad. Det finns många miljarder tvärbindningar mellan enskilda ingångar som överstiger alla (nuvarande) datorer.

Detta leder oss till det andra postulatet, vilket är det för att medvetandet ska komma fram, det fysiska systemet måste också vara högt integrerade.

Vilken information du är medveten om presenteras helt och hållet för ditt sinne. För att försöka som du kanske kan du inte skilja seg från en films ramar till en rad statiska bilder. Inte heller kan du helt isolera den information du får från var och en av dina sinnen.

Implikationen är att integration är ett mått på vad som skiljer våra hjärnor från andra mycket komplexa system.

Integrerad information och hjärnan

Genom att låna från språket i matematik, försöker IIT generera ett enda tal som ett mått på denna integrerade information, känd som phi (?, uttalas "fi").

Något med en låg phi, som en hårddisk, kommer inte att vara medveten. Medan något med en tillräckligt hög phi, som en däggdjurshjärna, kommer det att vara.

Vad som gör phi intressant är att ett antal av dess förutsägelser kan testas empiriskt: om medvetenhet motsvarar mängden integrerad information i ett system, så mäter att approximativa phi ska skilja sig under förändrade tillstånd av medvetande.

Nyligen utvecklade ett forskargrupp ett instrument som kan mäta en relaterad mängd till integrerad information i människans hjärna, och testade denna idé.

De brukade elektromagnetiska pulser att stimulera hjärnan och kunde skilja väckliga och bedövade hjärnor från komplexiteten hos den resulterande neurala aktiviteten.

Samma åtgärd var till och med kapabel att diskriminera mellan hjärnskadade patienter i vegetativ jämfört med minimalt medvetna tillstånd. Det ökade också när patienterna gick från icke-dröm till de drömfulla sovlägena.

IIT förutspår också varför cerebellum, ett område bakom den mänskliga hjärnan, verkar bidra endast minimalt till medvetandet. Detta trots att det innehåller fyra gånger mer neuroner än resten av hjärnbarken, som tycks vara medvetenhetens säte.

Cerebellum har a relativt enkelt kristallint arrangemang av neuroner. Så IIT skulle föreslå att detta område är informationsrikt, eller mycket differentierat, men det misslyckas med IIT: s andra krav på integrering.

Även om det finns mycket mer arbete att göra, förblir några slående konsekvenser för denna teorin om medvetenhet.

Om medvetandet verkligen är ett framträdande inslag i ett högintegrerat nätverk, som IIT föreslår, så har förmodligen alla komplexa system - säkert alla skapelser med hjärnor - några minimal form av medvetandet.

Utvidgad, om medvetandet definieras av mängden integrerad information i ett system, kan vi också behöva flytta ifrån någon form av mänsklig exceptionalism som säger att medvetandet är exklusivt för oss.