آیا مغز می‌تواند به تنهایی و مستقل از بدن وجود داشته باشد؟ برای مدت‌های طولانی، فیلسوفان سناریوهایی مانند “مغز در یک خمره” را مورد بررسی قرار داده‌اند تا متوجه شوند که آیا مغزها به طور مستقل می‌توانند هوشیاری و حواس خود را هنگام جدا شدن از بدن، حفظ کنند یا خیر.
معمولاً تجربه‌های یک فرد با شبکه‌ای از تعاملات بین مغز، بدن و محیط انسان مشخص می‌شود.
اما تحولات اخیر در علوم اعصاب به این معنی است که این گفتگو از قلمرو حدس و گمان و داستان‌های علمی تخیلی به نمونه‌های جدا شده‌ای که در آن آگاهی می‌تواند مستقل از بقیه‌ی دنیا باشد، منتقل شده است.
در مطالعه‌ای در سال 2020 توسط تیم باین (Tim Bayne) فیلسوفِ دانشگاه موناش در ملبورن و دانشمند علوم اعصاب، آنیل سث Anil Seth از دانشگاه ساسکس انگلستان و مارچلو ماسیمینی (Marcello Massimini) از دانشگاه میلان در ایتالیا، که در مجله‌ی Trends in Neuroscience منتشر شده است، زمینه‌هایی توصیف می‌شود که در آن جزایر آگاهی (islands of awareness) می‌تواند وجود داشته باشد.
در یک موقعیت ممکن، مغزی که از میزبان خود جدا شده است، قادر است هوشیاری خود را با استفاده از اکسیژن و مواد مغذی لازم که از طریق نوعی دستگاه دریافت می‌کند، حفظ کند. به این حالت مغزِ خارجِ جمجمه‌ای (ex cranio brain) می‌گویند.
در مطالعه‌ای که شبیه چیزی مانند یک فیلم ترسناک به نظر می‌رسد، محققان توانستند با موفقیت جریان خون سلول‌های مغزی، عملکرد سلولی نورون‌ها و فعالیت سیناپسیِ خودکار را در مغز خوک‌هایی که پس از مرگ از بدن آن‌ها جدا شده بود و به سیستمی به نام BrainEx متصل بود، بازیابی کنند. این سیستم که طراحی شده است تا سرعت روند تخریب بافت مغز پس از مرگ را کاهش دهد، می‌تواند پس از مرگ به پایه‌ی مغز متصل شود و خون مصنوعی اکسیژن‌دار گرم را به مغز تحویل دهد.
در افرادی که از صرع مقاوم به درمان شدید رنج می‌برند، یک روش درمانی به نام نیمکره‌برداری یا همیسفرکتومی (hemispherotomy) وجود دارد که شامل قطع کامل نیمه آسیب دیده‌ی مغز از نیمکره دیگر، ساقه مغز و تالاموس است. در این موارد، نیمه آسیب دیده در داخل جمجمه باقی می‌ماند و به سیستم عروقی متصل است. در حالی‌که این نیمکره‌ی قطع شده، به دریافت مواد مغذی و اکسیژن مورد نیاز خود ادامه می‌دهد، عده‌ای کنجکاو بودند که آیا نیمکره‌ی جدا شده از هوشیاریِ نیمکره‌ی متصل پشتیبانی می‌کند؟
دانشمندان مغزهای کوچک آزمایشگاهی با ساختارهای سه بعدیِ ساخته شده از سلول‌های بنیادی، ایجاد کرده‌اند که ویژگی‌های مختلف مغز انسان در حال رشد را نشان می‌دهد. برخی از این مغزها امواج مغزی مشابه امواج مغزی در نوزادان نارس دارند.
اما آیا هیچ یک از این “مغزها” واقعاً دارای آگاهی هستند؟
دانشمندان در این موارد نمی‌توانند آگاهی را از رفتار استنتاج کنند و همچنین نمی‌توانند از این مغزها بپرسند که آیا هوشیاری را تجربه می‌کنند یا خیر. این معما، دانشمندان علوم اعصاب را به ابداع یک معیار بالقوه «عینی» آگاهی سوق داده است.
به عنوان نمونه، دانشمندان می‌توانند از شاخص پیچیدگی آشفتگی perturbational complexity index (PCI) استفاده کنند که بر اساس سطح تعامل بین نورون‌های درون مغز است. با استفاده از این شاخص، دانشمندان بخشی از مغز را به صورت الکتریکی تحریک می‌کنند و سپس الگوهای حاصل از فعالیت عصبی را اندازه‌گیری می‌کنند تا پیچیدگی تعاملات مغز و سلول را بسنجند. اگر اندازه‌گیری حاصل از این فعل و انفعالات حاوی اطلاعات زیادی باشد، می‌توان گفت که سیستم هوشیارتر است.
این آزمایش به نوعی مانند پرتاب یک سنگ به یک حوض و اندازه‌گیری امواج ناشی از آن است. اگر امواج با اشیاء دیگر در حوض تعامل داشته باشند و امواج بیشتری ایجاد کنند، آنگاه سیستم هوشیارتر خواهد بود.
در مواردی که افراد کاملا هوشیار نبوده‌اند، PCI یک شاخص قابل اعتماد برای سطح هوشیاری آن‌ها بوده است. به عنوان مثال، در کما بودن یا خواب بودن، سطح هوشیاری پایین‌تر در نظر گرفته می‌شود.
باین (Tim Bayne) در گفتگو با لایو ساینس گفت: “شاخص PCI در تشخیص قطع هوشیاری در زمان خواب و یا استفاده از داروی بیهوشی، مؤثر بوده و همچنین برای بیمارانی که به دلیل آسیب شدید مغزی، واکنشی ندارند، استفاده می‌شود.”
ممکن است هوشیاری به شدت با پویایی مغز مرتبط باشد که اندازه‌گیری آن نسبتاً آسان است، مانند مورد PCI.
اما حتی اگر هشیاری به وسیله‌ی سیگنال‌های عصبی در مغز، قابل تحلیل و بررسی نباشد، باین (Tim Bayne) معتقد است که وظیفه ایجاد یک معیار عینی از آگاهی هنوز معتبر است.
این تکنیک‌ها ممکن است نتوانند به طور قطعی به این سؤال پاسخ دهند که آیا در این موارد، آگاهی وجود دارد یا خیر، اما به برخی از سؤالات اساسی پاسخ می‌دهند مانند اینکه آیا جزایر آگاهی دارای همان میزان پیچیدگی عصبی هستند که در مغزهای افراد زنده هستند؟ یا اینکه این مغزها پس از قطع ارتباط با دنیای بیرون، به آرامی آفلاین می‌شوند؟
درک اینکه محتوای آگاهی در چنین مواردی چه چیزی می‌تواند باشد، حتی مسئله‌ی پیچیده‌تری را ارائه می‌دهد.