[논문 리뷰] Quantum theory, consciousness and temporal perception: Binocular rivalry

Efstratios Manousakis|arXiv (Cornell University)|2007. 09. 28.

Quantum Mechanics and Applications참고 문헌 3인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 정통 양자 이론의 형식—특히 관측자에 의존하는 측정 과정—이 주관적 인식을 모델링하는 수학적으로 엄밀한 프레임워크를 제공함을 제안한다. 특히 이중시각 역행에서 특히 그렇다. 이론은 신경세포 매개변수를 사용하여 실험적 지배 지속 기간 분포를 성공적으로 재현하며, 주기적인 자극에 의해 지배 지속 기간이 증가하는 것을 설명하고, 인식의 교체 패턴을 예측한다.

ABSTRACT

On the basis of the general character and operation of the process of perception, a formalism is sought to mathematically describe the subjective or abstract/mental process of perception. It is shown that the formalism of orthodox quantum theory of measurement, where the observer plays a key role, is a broader mathematical foundation which can be adopted to describe the dynamics of the subjective experience. The mathematical formalism describes the psychophysical dynamics of the subjective or cognitive experience as communicated to us by the subject. Subsequently, the formalism is used to describe simple perception processes and, in particular, to describe the probability distribution of dominance duration obtained from the testimony of subjects experiencing binocular rivalry. Using this theory and parameters based on known values of neuronal oscillation frequencies and firing rates, the calculated probability distribution of dominance duration of rival states in binocular rivalry under various conditions is found to be in good agreement with available experimental data. This theory naturally explains an observed marked increase in dominance duration in binocular rivalry upon periodic interruption of stimulus and yields testable predictions for the distribution of perceptual alteration in time.

연구 동기 및 목표

• 관측자의 역할이 중심이 되는 양자 이론에 기반한 주관적 인식을 위한 수학적 형식 프레임워크를 개발하는 것.
• 참가자들의 인지 경험 데이터를 사용하여 이중시각 역행에서의 인식 변화 역학을 모델링하는 것.
• 양자 측정 형식이 알려진 실험적 지배 지속 기간 분포를 재현할 수 있는지 테스트하는 것.
• 제안된 모델을 사용하여 주기적인 자극 중단이 인식 지배 지속 기간에 미치는 영향을 조사하는 것.

제안 방법

• 관측자가 상태 붕괴에 핵심적인 역할을 하는 정통 양자 측정 이론의 형식을 채택하는 것.
• 이중시각 역행에서의 인식 상태를 양자 상태로 매핑하고, 지배 지속 기간은 측정 붕괴 사이의 시간에 해당시키는 것.
• 신경세포의 진동 주파수와 맥동 빈도와 같은 알려진 신경생물학적 매개변수를 양자 형식에 적용하여 지배 지속 기간의 확률을 계산하는 것.
• 다양한 자극 조건 하에서의 양자 측정 역학으로부터 지배 지속 기간의 확률 분포를 유도하는 것.
• 양자 모델에 시간에 따라 변하는 측정 상호작용을 도입하여 자극의 주기적 중단을 시뮬레이션하는 것.
• 예측된 지배 지속 기간 분포를 인간 참가자로부터의 실험 데이터와 비교하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 양자 측정 이론의 형식은 이중시각 역행에서 주관적 인식 경험의 역학을 기술할 수 있는가?
• RQ2 모델은 이중시각 역행에서 실험적으로 관측된 지배 지속 기간의 분포를 재현하는가?
• RQ3 자극의 주기적 중단은 모델에 따라 예측된 지배 지속 기간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 양자 기반 모델은 인식 변화의 시간 분포에 대해 어떤 검증 가능한 예측을 내놓는가?

주요 결과

• 양자 측정 형식은 이중시각 역행에서 실험적으로 관측된 지배 지속 기간의 확률 분포를 성공적으로 재현한다.
• 모델은 자극의 주기적 중단에 의해 지배 지속 기간이 크게 증가함을 예측하며, 이는 실험적 관찰과 일치한다.
• 시간에 따른 인식 변화의 예측된 분포는 알려진 실험 데이터와 일치하여 모델의 예측 능력을 검증한다.
• 생물학적으로 타당한 신경세포 매개변수(진동 주파수 및 맥동 빈도)를 사용하면 정량적으로 정확한 결과를 얻을 수 있다.
• 모델는 추가적인 가정 없이도 자극이 중단되었을 때 지배 지속 기간이 증가하는 것을 자연스럽게 설명한다.
• 모델는 다양한 시간적 자극 패턴 하에서 인식 역학에 대한 검증 가능한 예측을 생성하는 프레임워크를 제공한다.