كارل فريستون – 1959 حتى الوقت الحاضر

السيرة

يمثل البروفيسور كارل جون فريستون (Karl John Friston) ظاهرة علمية وفكرية فريدة في المشهد الأكاديمي المعاصر، حيث استطاع أن يعيد تشكيل خريطة العلوم العصبية والنظرية المعرفية بطريقة جذرية لم يشهدها تاريخ العلم منذ عقود طويلة. لم يقتصر تأثيره على تطوير الأدوات الحسابية القياسية التي مكنت آلاف العلماء حول العالم من قراءة الإشارات الدماغية ورسم خرائط النشاط البشري بدقة غير مسبوقة فحسب، بل امتد ليتجاوز التجريبية الضيقة نحو تأسيس صرح نظري موحد يسعى للإجابة عن واحد من أعمق الأسئلة الوجودية: كيف تنظم المادة الحية نفسها لتقاوم الانحدار نحو الفوضى والتحلل؟ وكيف ينبثق العقل والإدراك والوعي من التفاعلات الفيزيائية للخلايا العصبية؟

منذ أواخر القرن العشرين وحتى اللحظة الراهنة، يقود فريستون ثورة فكرية صامتة ولكنها بالغة العمق، بدأت بابتكار منهجية رسم الخرائط الإحصائية البارامترية (SPM)، ومرت بصياغة النمذجة السببية الديناميكية (DCM)، وصولاً إلى إعلانه عن مبدأ الطاقة الحرة (Free Energy Principle) ونظرية الاستدلال النشط (Active Inference). إن هذا المسار الفكري المتصل لا يمثل مجرد إسهامات متفرقة في حقول معرفية متباينة، بل يشكل مشروعاً ابستمولوجياً متكاملاً يربط الديناميكا الحرارية غير المتوازنة، والميكانيكا الإحصائية، ونظرية المعلومات، ببيولوجيا الخلية، والفسيولوجيا العصبية، والطب النفسي، وفلسفة العقل، والذكاء الاصطناعي.

يتناول هذا المقال الأكاديمي الشامل والواسع السيرة الفكرية والعلمية لكارل فريستون من مولده وحتى أحدث أبحاثه الرائدة. سنستعرض تفصيلياً محطات تكوينه العلمي المزدوج بين الفيزياء العصبية والطب النفسي، والأسس الرياضية المعقدة لابتكاراته في التصوير الدماغي، ثم نغوص في البنية العميقة لمبدأ الطاقة الحرة بوصفه “نظرية كل شيء” بيولوجياً وإدراكياً. كما سنفكك تطبيقات هذه الرؤية في فهم الأمراض العقلية والوعي الذاتي والحوسبة العصبية المستقبلية، مع تقديم قراءة نقدية متوازنة تناقش التحديات المنهجية والفلسفية التي أثارتها أطروحاته، لنخلص في النهاية إلى تقييم مكانته التاريخية في مسيرة العلم الإنساني.

1. النشأة والخلفية الأكاديمية والتكوين العلمي المبكر لكارل فريستون

1.1 السنوات الأولى والاهتمامات العلمية المتعددة

ولد كارل جون فريستون في الثاني عشر من يوليو عام 1959 في إنجلترا، ونشأ في بيئة تميزت بالتحفيز الفكري والفضول العلمي العميق تجاه العالم الطبيعي. أظهر فريستون منذ نعومة أظفاره شغفاً استثنائياً بملاحظة الظواهر الحيوية المعقدة، وكان يقضي ساعات طوالاً في مراقبة حركات الحشرات والطيور والنباتات في الحقول الإنجليزية، محاولاً فهم القوانين الخفية التي تحكم انتظامها وتناسقها الحركي الدقيق. لم يكن هذا الاهتمام مجرد فضول طفولي عابر، بل كان تجلياً مبكراً لنزعة تأملية تبحث عن النظام الرياضي الكامن وراء التنوع الظاهري للطبيعة.

لعبت الخلفية الأسرية والبيئية دوراً حاسماً في توجيه مداركه؛ حيث نشأ في مناخ يقدّر التفكير العقلاني الصارم ويشجع على التساؤل المنهجي. دفعه هذا الوسط إلى الجمع المبكر بين دراسة الرياضيات المجردة والعلوم الفيزيائية من جهة، ومحاولة إسقاط تلك المفاهيم الرياضية على النظم البيولوجية من جهة أخرى. وكان السؤال الذي شغل باله في مراحل صباه الأولى يتركز حول الكيفية التي تستطيع بها الكائنات الحية الحفاظ على بنيتها المعقدة وتفادي الفناء في بيئة تتسم بالتغير والاضطراب المستمر، وهو التساؤل الجوهري الذي رافقه طيلة مسيرته وتطور لاحقاً إلى أرقى نظرياته الفيزيائية العصبية.

تميز فريستون أيضاً باهتمام مبكر بالآليات الإدراكية البشرية، متسائلاً عن كيفية ترجمة الإشارات الضوئية والصوتية الواردة من العالم الخارجي إلى تجربة واعية متماسكة داخل عقل الإنسان. وقد وفرت له قراءاته الموسعة في سن مبكرة في مجالات السيبرنتيقا الأولى ونظريات التحكم والفيزياء الإحصائية أرضية صلبة مكّنته من إدراك أن فهم الدماغ لا يمكن أن يتحقق إلا من خلال مقاربة تجمع بين البنية التشريحية والتحليل الرياضي الديناميكي، وهو ما صبغ مسيرته الأكاديمية لاحقاً بصبغة بين-مناهجية فريدة من نوعها.

1.2 المسار الأكاديمي والتعليم الجامعي في الطب والفيزياء

التحق فريستون بـ جامعة كامبريدج العريقة لدراسة العلوم الطبيعية والطب، وهي خطوة حاسمة سمحت له بالانغماس المتزامن في دراسة الفيزياء والرياضيات الحيوية والطب السريري. وفرت كامبريدج بيئة فكرية خصبة للغاية، حيث تعرّض لمناهج تدريس تركز على التفكير النقدي العميق وتحدي النماذج السائدة. كان فريستون مسكوناً برغبة مستمرة في تجسير الهوة بين المعادلات التفاضلية الصارمة للفيزياء النظرية والواقع البيولوجي المتغير والمعقد لجسم الإنسان وجهازه العصبي.

بعد إتمام دراسته الجامعية الأولى، توجه نحو إكمال تأهيله السريري المتخصص في مجال الطب النفسي في مستشفى كينغز كوليدج في لندن. كان قراره بالتخصص في الطب النفسي مدفوعاً بوعي حاد بأن الأمراض العقلية والنفسية تمثل النافذة الأكثر عمقاً وتعقيداً لفهم البنية الوظيفية للدماغ البشري. إن مراقبة أعراض الفصام، والذهان، والاكتئاب، جعلته يدرك قصور النماذج السريرية الوصفية التقليدية وعجزها عن تقديم تفسير فيزيائي أو ميكانيكي دقيق لكيفية تفكك التجربة الإدراكية الطبيعية وتدهور التفاعل مع الواقع.

أثناء سنوات تدريبه الإكلينيكي كطبيب نفسي مقيم، ظهر بوضوح التفاعل الخلاق بين خلفيته الرياضية وتطبيقه الطبي؛ إذ بدأ يرى أن الأعراض النفسية كالهلاوس والضلالات ليست مجرد عيوب كيميائية عشوائية، بل هي اضطرابات بنيوية في الطرق التي يبني بها الدماغ نماذجه الإحصائية عن العالم. دفعه هذا الإدراك إلى الاستنتاج بأن العلاج الحقيقي والتشخيص الدقيق يقتضيان أولاً بناء أدوات قياس عصبية صارمة قادرة على تتبع نشاط الشبكات الدماغية الحية في الزمان والمكان، مما مهد لانتقاله الحاسم من ممارسة الطب السريري الصرف نحو علوم الأعصاب الحسابية والتصويرية.

1.3 الانتقال نحو أبحاث الدماغ والتصوير العصبي في لندن

مع نهاية ثمانينيات القرن العشرين، التحق كارل فريستون بمعهد علم الأعصاب في كلية لندن الجامعية (UCL)، وهي المؤسسة التي ارتبط بها اسمه وأصبحت معقلاً لأهم إنجازاته العلمية لعقود تالية. تزامن انضمامه إلى المعهد مع ظهور التقنيات الأولى للتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والبدايات الجنينية للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). وجد فريستون نفسه في قلب مختبر ويلكم للتصوير العصبي (Wellcome Department of Imaging Neuroscience)، وهو المكان الذي تحول بفضله إلى البؤرة العالمية الأكثر تأثيراً في أبحاث الدماغ الحسابية.

خلال تلك الفترة، لاحظ فريستون وجود فجوة منهجية وتحليلية هائلة في دراسة وظائف الدماغ البشري؛ فقد كانت تقنيات التصوير العصبي تنتج ملايين البيانات الرقمية المعقدة في كل تجربة، ولكن المجتمع العلمي كان يفتقر إلى أدوات رياضية وإحصائية موحدة وقوية قادرة على فصل الإشارة العصبية الحقيقية عن الضوضاء الفسيولوجية والآلية المصاحبة لعمليات المسح. كان الباحثون يعتمدون على مقارنات بصرية ذاتية وطرق إحصائية غير متماسكة تفتقر للدقة وتؤدي إلى نتائج متناقضة وغير قابلة للتكرار العلمي.

أدرك فريستون أن القفزة الكبرى في علوم الأعصاب لن تتأتى بمجرد زيادة الدقة الميكانيكية لآلات التصوير، بل تتطلب صياغة بنية تحتية رياضية صارمة ومفتوحة تمكن الباحثين من اختبار الفرضيات العصبية بدقة وموضوعية. كرّس فريستون سنواته الأولى في كلية لندن الجامعية لمعالجة هذه المعضلة الحسابية، وعمل بشكل متواصل على تطوير خوارزميات لمعالجة الصور ثلاثية الأبعاد، وهي الجهود المضنية التي أثمرت عن ولادة مشروعه الثوري الأول الذي هز الأوساط الأكاديمية العالمية: رسم الخرائط الإحصائية البارامترية.

2. الثورة المنهجية: تطوير رسم الخرائط الإحصائية البارامترية (SPM)

2.1 الحاجة إلى إطار رياضي موحد لتحليل بيانات الرنين المغناطيسي

قبل ظهور منهجية رسم الخرائط الإحصائية البارامترية (Statistical Parametric Mapping – SPM)، واجهت أبحاث التصوير العصبي الوظيفي أزمة حقيقية كادت تعصف بمصداقية هذا الحقل الناشئ. تمثلت المشكلة الأولى في “الطبيعة المكانية والتشريحية المتغيرة” للأدمغة البشرية؛ فلا توجد أدمغة متطابقة تماماً في الحجم، أو الشكل، أو انثناءات التلافيف القشرية (Gyri) والشقوق (Sulci). وبالتالي، عندما كان الباحثون يحاولون تجميع بيانات عدة أفراد للوصول إلى استنتاجات عامة حول وظيفة منطقة معينة، كانت المقارنات تصبح غير دقيقة ومضللة تشريحياً.

أما التحدي الثاني، فكان يكمن في الحجم الهائل للبيانات المكانية-الزمانية الناتجة عن أجهزة المسح؛ إذ ينقسم الدماغ المصوّر إلى مئات الآلاف من وحدات الحجم الدقيقة المعروفة باسم الفوكسلات (Voxels). وكان قياس التغيرات في تدفق الدم ومستويات أكسجة الهيموغلوبين المقترنة بالنشاط العصبي (إشارة BOLD) عبر مئات الآلاف من الفوكسلات في آلاف اللحظات الزمنية يولد معضلة إحصائية بالغة الخطورة تُعرف باسم معضلة المقارنات المتعددة (Multiple Comparisons Problem)، حيث يؤدي إجراء اختبارات إحصائية تقليدية على كل فوكسل بشكل منفصل إلى نتائج إيجابية كاذبة بنسبة هائلة تتجاوز الحقيقة العلمية بمراحل.

انطلاقاً من هذا الواقع المتأزم، بادر فريستون وفريقه العلمي إلى بناء نظرية وإطار عمل برمجي يوحد القياسات المكانية والتشريحية لجميع المشاركين عبر عملية تطبيع مكاني مبتكرة، ويؤسس في الوقت نفسه لاختبارات إحصائية دقيقة تفرق بحزم بين النشاط العصبي الحقيقي والتقلبات العشوائية، محولاً بيانات التصوير العصبي الخام من مجرد صور تقريبية إلى خرائط رياضية كمية صارمة تخضع لقوانين الاستدلال الإحصائي الدقيق.

2.2 الأسس الرياضية والإحصائية لنظام SPM

ارتكز نظام SPM على الجمع العبقري بين فرعين رياضيين متقدمين: النموذج الخطي العام (GLM) ونظرية الحقول العشوائية الغوسية (Gaussian Random Field Theory – RFT). قام فريستون بتطبيق النموذج الخطي العام لتحليل الإشارات العصبية المؤقتة في كل فوكسل على حدة، مما سمح بنمذجة الاستجابة الديناميكية الدموية (Hemodynamic Response) المتأخرة عبر الزمن، وعزل تأثيرات المحفزات التجريبية بدقة متناهية عن العوامل المشوشة مثل حركات الرأس والنبض والتنفس.

ولمعالجة إشكالية المقارنات المتعددة دون الوقوع في الفخ المفرط في التحفظ لتصحيحات بونفيروني التقليدية (Bonferroni correction) – التي تفترض استقلالية البيانات وتهدر بذلك كميات ضخمة من النتائج الحقيقية – وظّف فريستون نظرية الحقول العشوائية، مستفيداً من الركائز الرياضية التي طورها عالم الرياضيات كيث وورسلي (Keith Worsley). اعتبرت هذه النظرية أن خريطة الفوكسلات الدماغية ليست نقاطاً إحصائية منفصلة، بل هي حقل عشوائي متصل ومترابط مكانياً، مما مكّن الخوارزمية من تقدير عتبات الدلالة الإحصائية للكتل العصبية النشطة (Clusters) بدقة فائقة تتوافق مع التوزيع الطوبولوجي للنشاط الدماغي الحقيقي.

تضمن نظام SPM أيضاً بروتوكولات قياسية صارمة لمراحل المعالجة المسبقة للبيانات (Preprocessing)، والتي أصبحت معياراً عالمياً لا غنى عنه، وتتضمن:

• إعادة المحاذاة (Realignment): لتصحيح التغيرات الناتجة عن حركات رأس المريض الميكروبية أثناء المسح المتكرر.
• التطبيع المكاني (Spatial Normalization): لمطابقة دماغ كل فرد على نموذج تشريحي مجرد وقياسي متعارف عليه عالمياً، مثل فضاء معهد مونتريال للأعصاب (MNI).
• التنعيم المكاني (Spatial Smoothing): عبر تطبيق مرشح غوسي لزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء ولضمان توافق البيانات مع الفرضيات الرياضية لنظرية الحقول العشوائية.

2.3 الأثر العلمي العالمي لبرمجية SPM في أبحاث الدماغ

أحدث إطلاق حزمة برمجيات SPM ثورة شاملة وسريعة في المجتمع العلمي العالمي؛ فبفضل قرار فريستون وزملائه بإتاحة البرنامج كبرمجية مجانية ومفتوحة المصدر وتوفيرها للباحثين حول العالم، تحول SPM إلى “المعيار الذهبي” المطلق والمتبع في الغالبية الساحقة من الدراسات الأكاديمية والمختبرات الدولية لتحليل بيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي. وقد ألغى هذا التطور الاحتكار الذي كانت تفرضه المختبرات ذات القدرات الحسابية الخاصة، مما أدى إلى دمقرطة البحث العلمي وتسريع وتيرة الاكتشافات العصبية لعشرات السنين.

لم يكتفِ فريستون بتطبيق النظام على الرنين المغناطيسي الوظيفي وتصوير PET، بل قاد عمليات تطوير مستمرة ومكثفة لتوسيع قدرات SPM لتشمل بيانات القياس الكهربي والمغناطيسي للدماغ عبر تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وتخطيط الدماغ المغناطيسي (MEG). مكن هذا التوسيع العلماء من الدمج بين الدقة المكانية الفائقة للتصوير بالرنين المغناطيسي والدقة الزمانية الفائقة (التي تقاس بأجزاء من الألف من الثانية) للإشارات الكهرومغناطيسية، مما وفر رؤية متكاملة لفسيولوجيا الدماغ البشري أثناء أداء الوظائف المعرفية المعقدة.

إن الانتشار الواسع لنظام SPM جعل من كارل فريستون أحد أكثر العلماء تأثيراً في التاريخ الحديث، وأسس مجتمعاً علمياً عريضاً يضم عشرات الآلاف من الباحثين الذين يعتمدون يومياً على نظرياته وأكواده البرمجية. والأهم من ذلك أن SPM نقل علوم الأعصاب من مرحلة الاستكشاف الوصفي المبهم إلى مرحلة العلم الكمي التنبؤي، ومهد الطريق أمام فريستون لتجاوز فكرة رسم الخرائط المكانية الثابتة والانتقال إلى تحليل النظم الديناميكية والتفاعلات السببية المعقدة داخل الدماغ.

3. النمذجة السببية الديناميكية (DCM) واستكشاف الاتصالية الوظيفية الفعالة

3.1 التحول من الخرائط الاستاتيكية إلى الشبكات الديناميكية

مع مطلع الألفية الجديدة، أدرك كارل فريستون أن مجرد تحديد “أي مناطق الدماغ تضيء أو تنشط أثناء مهمة معينة” (Localizationism) يظل مقاربة قاصرة وسطحية لا تعكس حقيقة المعالجة العصبية. الدماغ ليس تجمعاً معزولاً لمراكز وظيفية مستقلة، بل هو شبكة بالغة التعقيد من التفاعلات الديناميكية المتبادلة والمتزامنة. من هنا بدأ فريستون يبلور تمييزاً نظرياً وإبستمولوجياً جوهرياً بين نوعين من الاتصالية العصبية: الاتصالية الوظيفية (Functional Connectivity) والاتصالية الفعالة (Effective Connectivity).

تعرف الاتصالية الوظيفية بأنها مجرد رصد إحصائي لتزامن النشاط العصبي أو الارتباط الزمني (Temporal Correlation) بين منطقتين دماغيتين مختلفتين، ولكن هذا الارتباط الإحصائي لا يعني بالضرورة وجود علاقة سببية؛ فقد تنشط المنطقتان معاً نتيجة لتأثير منطقة ثالثة غير مرصودة، أو نتيجة لصدفة فسيولوجية بحتة. في المقابل، تشير الاتصالية الفعالة إلى التأثير السببي المباشر أو الموجه الذي تمارسه مجموعة عصبية معينة على مجموعة عصبية أخرى، وهي تسعى لمعرفة كيف تتغير طبيعة وقوة هذا التأثير في ظل الشروط التجريبية والسلوكية المختلفة.

لتجاوز هذا القصور التحليلي، ابتكر فريستون النمذجة السببية الديناميكية (Dynamic Causal Modelling – DCM)، وهي إطار منهجي متقدم يسعى إلى الانتقال من رصد التزامنات الإحصائية على مستوى القياس السطحي إلى استنتاج آليات التفاعل السببي الكامنة على المستوى العصبي غير المرئي مباشرة. كان هذا التحول بمثابة الانتقال من رسم خرائط طبوغرافية للدماغ إلى كتابة “المعادلات الفيزيائية” التي تصف حركة السيالات العصبية وتدفق المعلومات عبر العقد القشرية المتشابكة.

3.2 الآليات الرياضية للنمذجة السببية الديناميكية

تعتمد النمذجة السببية الديناميكية على صياغة معادلات تفاضلية غير خطية لحالة النظام (Nonlinear State Equations) تعبر عن الفيزياء الحيوية للتفاعلات العصبية. يفرق نموذج DCM بوضوح بين مستويين رئيسيين:

1. المستوى العصبي الخفي (Hidden Neuronal State): وهو النموذج الحيوي الذي يصف كيف تؤثر الخلايا العصبية في بعضها البعض عبر الوصلات المشبكية التثبيطية والتحفيزية، وكيف تعدل المحفزات الخارجية قوة هذه الروابط المشبكية (المطاوعة التشابكية المعتمدة على السياق).
2. المستوى الفيزيائي-الدموي الملاحظ (Hemodynamic / Forward Model): وهو معادلات تترجم النشاط العصبي الخفي إلى تغيرات فسيولوجية في تدفق الدم وأكسجة الأنسجة، وصولاً إلى إشارة الرنين المغناطيسي أو الإشارة الكهربية التي يرصدها جهاز القياس.

ولتقدير معاملات (Parameters) هذه المعادلات المعقدة وغير الخطية، وظف فريستون مناهج الاستدلال البايزي المتغير (Variational Bayes). في هذا السياق، يتم التعامل مع المعاملات المجهولة بوصفها توزيعات احتمالية ذات معتقدات مسبقة (Priors)، ويتم تحديثها باستمرار بناءً على البيانات التجريبية المرصودة للوصول إلى التوزيعات اللاحقة (Posteriors)، متجنباً في الوقت ذاته خطر الإفراط في مطابقة البيانات (Overfitting).

تتيح تقنية DCM ميزة استثنائية تعرف بـ مقارنة النماذج البايزية (Bayesian Model Selection – BMS)؛ حيث يمكن للباحث بناء عدة نماذج ونظريات فرضية متنافسة لتفسير مسار تدفق الإشارات داخل الدماغ، ثم استخدام الرياضيات البايزية لحساب “الأدلة الاحتمالية” (Model Evidence) لكل نموذج على حدة، مما يسمح باختيار النموذج العلمي الأكثر تماسكاً ومطابقة للواقع البيولوجي بأعلى درجات اليقين الرياضي.

3.3 التطبيقات التجريبية للنمذجة السببية في العلوم الإدراكية

أتاحت النمذجة السببية الديناميكية لعلماء الأعصاب الإدراكية اختبار فرضيات تجريبية دقيقة لم يكن من الممكن استكشافها من قبل. فعلى سبيل المثال، مكّنت DCM الباحثين من تتبع تدفق المعلومات الحسي-الحركي بدقة مذهلة، وكيف يتم تعديل قوة الوصلات العصبية من خلال “الانتباه”؛ حيث أثبتت الدراسات القائمة على DCM أن الانتباه يعمل كآلية تعديلية عليا تزيد من الحساسية والمطاوعة المشبكية في المسارات الحسية الصاعدة، مما يضخم الإشارات العصبية ذات الصلة بالمهمة الحالية ويثبط المشتتات المحيطة.

وفي مجال دراسة الاضطرابات السريرية، أصبحت DCM أداة ثورية لفحص الأمراض العصبية والنفسية باعتبارها أمراضاً ناتجة عن خلل في “الاتصالية الفعالة” (Dysconnection Syndromes). استخدم الباحثون DCM لإثبات أن مرضى الفصام يعانون من اضطراب نوعي في الاتصالات التنازلية القادمة من القشرة الجبهية نحو القشرة الحسية، وتدهور في عملية التعديل التنبؤي، وهو ما يفسر عدم قدرتهم على ضبط استجاباتهم للمنبهات الحسية العادية وظهور أعراض الهلوسة.

علاوة على ذلك، فتحت DCM آفاقاً جديدة لدمج القياسات العصبية بالنماذج السلوكية لاتخاذ القرار؛ إذ بات بإمكان العلماء قياس كيف تنعكس المعاملات الحسابية لنماذج التعلم البايزي (مثل تقدير عدم اليقين والمخاطرة) على قوة وسرعة انتقال الإشارات بين مناطق الدماغ المختلفة كالقشرة الحزامية، واللوزة الدماغية، ومخطط الدماغ، مما أسس لقاعدة علمية صلبة تربط السلوك البشري بفيزيولوجيا الشبكات العصبية.

4. صياغة مبدأ الطاقة الحرة (Free Energy Principle): النظرية الكبرى للدماغ

4.1 الجذور النظرية والفيزيائية للمبدأ

لم يتوقف طموح كارل فريستون الفكري عند تطوير الأدوات الإحصائية والنماذج السببية، بل قاده بحثه العميق في طبيعة التنظيم العصبي إلى التساؤل عن المبدأ الفيزيائي الأكثر شمولاً الذي يحكم تصرفات الدماغ والكائنات الحية بوجه عام. استلهم فريستون أفكاره التأسيسية من الفيزياء الإحصائية، والديناميكا الحرارية غير المتوازنة للأنظمة المفتوحة، وتحديداً من صياغات الفيزيائي الأمريكي الشهير ريتشارد فاينمان في ميكانيكا الكم ومفهوم الطاقة الحرة المتغيرة (Variational Free Energy).

ينطلق مبدأ الطاقة الحرة من حقيقة بيولوجية وجودية: الكائنات الحية هي أنظمة ذاتية التنظيم تقاوم الانحدار الحتمي نحو زيادة الإنتروبيا (الفوضى والتحلل) الذي يفرضه القانون الثاني للديناميكا الحرارية. لكي يظل الكائن الحي على قيد الحياة، يجب ألا تتبدد حالاته الفسيولوجية والبيئية في فراغ الاحتمالات المفتوحة؛ فالإنسان مثلاً يجب أن يحافظ على درجة حرارة جسده ضمن نطاق ضيق للغاية (36.5 – 37.5 درجة مئوية)، كما يجب أن تظل مستويات السكر والأكسجين في دمه محصورة بدقة داخل حدود متوافقة مع البقاء، وهو ما يعرف بـ التوازن الداخلي (Homeostasis) والتوازن الديناميكي الاستباقي (Allostasis).

أعاد فريستون صياغة هذه البديهية البيولوجية بلغة نظرية المعلومات والفيزياء الإحصائية؛ فالانحراف عن الحالات المواتية للحياة يمثل بالنسبة للكائن حالة من “المفاجأة الإحصائية” (Surprisal) العالية، أو عدم اليقين المطلق. وبما أن الكائن الحي لا يستطيع حساب المفاجأة الإحصائية بشكل مباشر بسبب تعقيد العالم المحيط وضخامة متغيراته الخفية، فإنه يعتمد على بديل رياضي يمثل “الحد الأعلى” لتلك المفاجأة، وهو ما أطلق عليه فريستون: الطاقة الحرة المتغيرة. ومن ثم، فإن أي نظام حي يسعى للبقاء، من أبسط بكتيريا وحيدة الخلية إلى الدماغ البشري المعقد، يجب بالضرورة الفيزيائية والرياضية أن يعمل باستمرار على تقليل طاقته الحرة إلى أدنى حد ممكن.

4.2 البنية الرياضية لمبدأ الطاقة الحرة

تتمحور الصياغة الرياضية لمبدأ فريستون حول التباين البايزي بين الواقع الخارجي والنموذج الداخلي التوليدي للكائن الحي. تُعرف “المفاجأة الإحصائية” الرياضية، ويرمز لها بـ ( S(y) )، بأنها اللوغاريتم السالب لاحتمالية حدوث ملاحظة حسية معينة ( y ) بالنظر إلى النموذج التوليدي ( m ):

Surprise = -ln p(y | m)

بما أن حساب هذا التكامل مستحيل حسابياً على الدماغ نظراً لتعدد المتغيرات الخفية في العالم الخارجي، يقوم الدماغ بإنشاء “توزيع احتمالي تقديري” أو معتقد بايزي داخلي ( q(vartheta) ) حول الأسباب الحقيقية ( vartheta ) التي ولدت تلك الملاحظات الحسية. هنا تُعرف الطاقة الحرة المتغيرة ( F ) رياضياً بأنها تتألف من حدين رئيسيين يعبران عن مفارقة المعرفة:

• التعقيد (Complexity): وهو مقياس للتباعد (تباعد كولباك-ليبلر Kullback-Leibler Divergence) بين التوزيع التقديري الداخلي والمعتقدات المسبقة، ويعبر عن مقدار التكلفة الحسابية المبذولة لتحديث المعتقدات.
• الدقة أو الملائمة (Accuracy): وهي القيمة المتوقعة لمدى مطابقة التوزيع التقديري للملاحظات الحسية الفعلية الواردة من البيئة.

ويمكن التعبير عن ذلك بالعلاقة الجوهرية:

الطاقة الحرة (Free Energy) = التعقيد (Complexity) – الدقة (Accuracy)

إن تقليل الطاقة الحرة يعني بالضرورة الرياضية تعظيم دقة التنبؤ بالبيئة الحسية مع الحفاظ على النموذج الداخلي بسيطاً وغير مفرط التعقيد (تطبيق لمبدأ نصل أوكام البايزي). كما تثبت المعادلات أن الطاقة الحرة هي دائماً أكبر من أو تساوي المفاجأة الإحصائية الحقيقية؛ وبالتالي فإن نجاح الكائن في تقليل الطاقة الحرة التغايرية يؤدي آلياً إلى تقليل عدم اليقين والمفاجأة، مما يضمن بقاء النظام الحي ضمن نطاق الحالات الفسيولوجية المواتية للحياة وتفادي الفناء الديناميكي الحراري.

4.3 حدود ماركوف (Markov Blankets) وتحديد الهوية الحيوية

لكي يكون لمبدأ الطاقة الحرة تطبيق فيزيائي وبيولوجي ملموس، كان لا بد لفريستون من الإجابة عن سؤال أنطولوجي عميق: أين ينتهي الكائن الحي وأين تبدأ بيئته الخارجية؟ وكيف تتحدد الهوية الفردية للنظام الحي في خضم التدفق المستمر للمادة والطاقة؟ وجد فريستون ضالته في المفهوم الإحصائي المسمى بطانية ماركوف (Markov Blanket)، والمستمد من نظرية الرسوم البيانية الاحتمالية للباحث جوديا بيرل (Judea Pearl).

تمثل بطانية ماركوف حدوداً إحصائية فاصلة تعزل الحالات الداخلية للنظام (Internal States) عن الحالات الخارجية للبيئة (External States). في هذا الإطار الطوبولوجي الصارم، لا تتفاعل الحالات الداخلية مباشرة مع الحالات الخارجية، بل يتم هذا التفاعل حصرياً عبر وسيط محايد تشكله “البطانية” نفسها، والتي تنقسم وظيفياً إلى فئتين رئيسيتين:

• الحالات الحسية (Sensory States): وهي المتغيرات الحدودية التي تتأثر بالحالات الخارجية للعالم وتؤثر في الحالات الداخلية للكائن (مثل شبكية العين، أو مستقبلات اللمس على الجلد، أو الغشاء الخلوي).
• الحالات الفاعلة أو الحركية (Active States): وهي المتغيرات الحدودية التي تتأثر بالحالات الداخلية للكائن وتؤثر في الحالات الخارجية للبيئة (مثل العضلات الحركية، أو الإفرازات الغدية).

وفقاً لرؤية فريستون، فإن أي كيان يحوز بطانية ماركوف مستقرة زمنياً هو كيان يمتلك “هوية حيوية مستمرة”؛ فغشاء الخلية البيولوجية يمثل بطانية ماركوف تعزل السيتوبلازم وعملياته الأيضية عن البيئة الخارجية، وجلد الإنسان وحواسه يشكلان بطانية ماركوف تحدد حدوده الذاتية ككائن واعي، وحتى الدماغ نفسه محاط ببطانيات ماركوف متداخلة وهرمية تفصل مناطقه العصبية العليا عن المدخلات الحسية المباشرة. تكمن قوة هذا المفهوم في أنه يسمح بوصف أي نظام بيولوجي بأنه “وكيل استدلالي” يسعى عبر حالاته الحسية والفاعلة إلى الحفاظ على تماسك حدوده وبقاء هويته الذاتية من خلال تقليل الطاقة الحرة عبر تلك البطانية الفاصلة.

5. الاستدلال النشط (Active Inference): الجسر بين الإدراك والفعل

5.1 مفهوم الاستدلال النشط وطبيعته التكاملية

يقود مبدأ الطاقة الحرة بشكل حتمي إلى ثورة في فهم العلاقة بين الإدراك والفعل؛ ففي الفلسفة والعلوم العصبية الكلاسيكية، كان هناك فصل ميكانيكي حاد بين “الإدراك” بوصفه عملية تلقي ومعالجة تصاعدية للمدخلات الحسية القادمة من العالم، و”الفعل” بوصفه خطوة تنفيذية لاحقة تصدر من الأوامر الحركية بعد إتمام التفكير. غير أن كارل فريستون نسف هذه الثنائية التقليدية من خلال صياغته لمفهوم الاستدلال النشط (Active Inference).

ينص الاستدلال النشط على أن الكائن الحي يمتلك طريقتين متكاملتين ومتكافئتين رياضياً لتقليل الطاقة الحرة وكسر شوكة التباين بين تنبؤاته والواقع الحسي المرصود:

1. تعديل المعتقدات الداخلية (Perception): وفيه يقوم النظام العصبي بتحديث نماذجه التوليدية وتعديل توقعاته المسبقة لتتوافق مع البيانات الحسية الواردة، وهو ما نسميه “الإدراك الحسي التقليدي”.
2. تعديل البيئة الخارجية (Action): وفيه يمتنع الدماغ عن تغيير تنبؤاته، بل يُصدر أوامر حركية تدفع الجسد لتغيير العالم المحيط وإجباره على التوافق مع التوقعات المسبقة للنظام!

في هذا السياق الراديكالي، لا تُفهم الأفعال الحركية بوصفها استجابات لردود الفعل الحسية، بل بوصفها “أدوات لتحقيق النبوءات الذاتية الدماغية”. فعندما تقرر تحريك يدك لتمسك كوب ماء، يقوم الدماغ أولاً بإنشاء تنبؤ حركي مؤداه: “يدي تمسك بالكوب الآن”، ونظراً لأن اليد لا تزال على الطاولة، ينشأ خطأ تنبؤ حسّي حركي فوري. بدلاً من تحديث الدماغ لمعتقده بالاعتراف بأن اليد على الطاولة، تقوم الانعكاسات الحركية العصبية بالانقباض الآلي لإزالة هذا الخطأ، محركةً اليد نحو الكوب ليتحقق التوقع الدماغي المسبق. إن الفعل الحركي هنا ليس سوى وسيلة بيولوجية لقمع أخطاء التنبؤ التنازلية عبر تغيير الواقع الخارجي.

5.2 الدور المزدوج للفضول والاستكشاف المعرفي

يثير التفسير الاختزالي لمبدأ تقليل الطاقة الحرة إشكالاً فلسفياً وبديهياً شهيراً يُعرف بـ “معضلة الغرفة المظلمة” (The Dark Room Problem): إذا كان الهدف الأسمى لأي كائن حي هو تقليل المفاجأة الإحصائية وعدم اليقين إلى أدنى حد ممكن، فلماذا لا يذهب الإنسان ببساطة إلى غرفة مظلمة وهادئة تماماً ويبقى فيها متجنباً أي مثيرات حسية جديدة للأبد؟

قدم فريستون رداً رياضياً وبيولوجياً قاطعاً على هذا الإشكال عبر نظرية الاستدلال النشط وتوسيعها لتشمل المفاهيم التطورية للمطابقة الاحتمالية المسبقة؛ فالكائن الحي ليس صفحة بيضاء تسعى للصفر الحسي، بل هو نتاج ملايين السنين من التطور الطبيعي الذي برمج نماذجه التوليدية بتوقعات فطرية ملزمة (Innate Priors) تقضي بأن يكون الكائن نشطاً، متغذياً، متفاعلاً اجتماعياً ومستكشفاً لبيئته. البقاء في غرفة مظلمة يؤدي حتماً إلى الموت جوعاً، وهو ما يمثل أقصى درجات الطاقة الحرة والمفاجأة البيولوجية للكائن البشري.

علاوة على ذلك، أثبت فريستون أن الطاقة الحرة المتوقعة في المستقبل (Expected Free Energy) تتضمن عنصراً رياضياً أصيلاً يفرض “قيمة معرفية استكشافية” (Epistemic Value / Information Gain) إلى جانب “القيمة العملية الاستغلالية” (Pragmatic Value). إن الدماغ مدفوع ذاتياً بالفضول العلمي والحسابي؛ فهو يبحث بنشاط عن البيئات غير المألوفة لجمع المعلومات وحل حالات الغموض قبل أن تتحول إلى كوارث بيولوجية، مما يحقق التوازن الدقيق بين الاستكشاف (Exploration) لتقليل عدم اليقين المستقبلي، والاستغلال (Exploitation) لتحقيق الرغبات والأهداف الفسيولوجية المباشرة.

5.3 الاستدلال النشط في السياق السلوكي والنفسي

يوفر إطار الاستدلال النشط فهماً حسابياً موحداً لطيف واسع من الظواهر السلوكية والنفسية المعقدة في حياة الكائنات الواعية. خذ على سبيل المثال تشكل “العادات” والأنماط السلوكية الروتينية؛ فمن منظور فريستون، تمثل العادات مسارات سلوكية منخفضة التكلفة الحسابية تم تحسينها عبر التكرار لتقليل الطاقة الحرة بأقل جهد تفكيري ممكن. إن تحويل المهام المعقدة (مثل قيادة السيارة أو ركوب الدراجة) إلى سلوكيات شبه آلية يحرر القدرات الحسابية العليا للقشرة المخية للتعامل مع المفاجآت البيئية غير المتوقعة.

كما يفسر المبدأ ظاهرة “تجنب المخاطر” وسلوكيات الحذر النفسي؛ إذ يميل الأفراد عموماً إلى التشبث بالبيئات المألوفة والنماذج الثقافية والاجتماعية المستقرة لأنها تضمن إبقاء أخطاء التنبؤ عند أدنى مستوياتها. إن التمسك بالتقاليد والأعراف ليس مجرد ظاهرة سوسيولوجية معزولة، بل هو امتداد لاستراتيجية إدراكية جمعية تهدف إلى خفض عدم اليقين المشترك بين أفراد المجتمع عبر مزامنة بطانيات ماركوف الخاصة بهم، وهو ما أطلق عليه فريستون لاحقاً “الاصطفاف المعرفي الجمعي”.

وفي إطار التفاعل الاجتماعي والتواصل بين البشر، يُظهر الاستدلال النشط كيف يعتمد فهم الآخرين على بناء نماذج توليدية تشاركية؛ فعندما نتحدث أو نقرأ تعبيرات وجه شخص آخر، فإننا نقوم باستدلال نشط مستمر للحالات العقلية الخفية لذلك الشخص، ونحاول تعديل سلوكياتنا اللفظية والجسدية لمطابقة توقعاتنا المشتركة، محولين الحوار الإنساني إلى رقصة رياضية بايزية منسقة تهدف إلى تقليل عدم اليقين المتبادل بين العقول المنفصلة.

6. الدماغ المتنبئ (The Predictive Brain) والمعالجة التنبؤية الهرمية

6.1 الهيكلية الهرمية للمعالجة العصبية في القشرة المخية

تتكامل نظرية كارل فريستون في الاستدلال النشط مع النموذج العصبي التشريحي المعروف بـ الترميز التنبئي الهرمي (Hierarchical Predictive Coding). يرى هذا النموذج أن القشرة المخية ليست مجرد شبكة أفقية مسطحة، بل هي بنية هرمية طبقية بالغة الانضباط، تتكون من مستويات متعددة لمعالجة المعلومات تتدفق عبرها الإشارات في اتجاهين متعاكسين ومتكاملين:

• الإشارات التنازلية (Top-down Predictions): وتتدفق من المستويات القشرية العليا والأكثر تجريداً نحو المستويات الحسية الدنيا، حاملةً التنبؤات والتوقعات التوليدية حول ما ينبغي أن تستشعره الحواس في تلك اللحظة بالذات.
• الإشارات التصاعدية (Bottom-up Prediction Errors): وتتدفق من المستويات الحسية الدنيا نحو المستويات العليا، ولكنها – خلافاً للنظرة التقليدية – لا تنقل المدخلات الحسية ذاتها، بل تنقل حصرياً أخطاء التنبؤ؛ أي الفارق أو التباين المتبقي بين ما توقعه الدماغ وما سجلته المستقبلات الحسية بالفعل.

على المستوى التشريحي الميكروي، حدد فريستون وزملاؤه الأدوار الخلوية الدقيقة لهذا التدفق الهرمي؛ حيث تقع الخلايا العصبية الهرمية (Pyramidal Cells) في الطبقات القشرية العميقة (الطبقات الخامسة والسادسة) لتتولى مهمة تشفير التنبؤات وإرسالها تنازلياً عبر ألياف عصبية مثبطة ومثيرة. في المقابل، تستقر خلايا ترميز أخطاء التنبؤ في الطبقات القشرية السطحية (الطبقات الثانية والثالثة) لتقوم بحساب الفرق بين التنبؤ القادم والإشارة الواصلة، ثم دفع هذا الخطأ للأعلى عبر المسارات الصاعدة لتحديث المعتقدات في المستويات الأكثر عمقاً.

يعمل هذا التنظيم الهرمي على تصفية الواقع الحسي بطريقة بالغة الكفاءة الطاقية؛ فالمستويات الدنيا تتعامل مع التفاصيل الملموسة وسريعة التغير (مثل حواف الضوء، الترددات الصوتية الدقيقة، ملامس الأسطح)، بينما تقوم المستويات العليا (مثل القشرة الجبهية) بتجريد هذه التفاصيل ودمجها في مفاهيم كلية وبطيئة التغير (مثل: “هذا الشيء أمامي هو قطة أليفة تموء”). وطالما كانت التنبؤات العليا صحيحة وتتطابق مع الواقع، يتم كبت وإخماد الإشارات التصاعدية في مهدها، مما يوفر الطاقة الأيضية الهائلة للدماغ ولا يثقل الوعي بتفاصيل حسية لا طائل من ورائها.

6.2 خطأ التنبؤ وتعديل الدقة (Precision-Weighting)

إذا كان الدماغ محكوماً بالكامل بالتعامل مع أخطاء التنبؤ، فإن السؤال الجوهري الذي يطرح نفسه هو: كيف يقرر الدماغ متى يثق بتنبؤاته الداخلية ويتجاهل المدخلات الحسية المشوشة، ومتى يتخلى عن معتقداته المسبقة وينصاع تماماً للإشارة الحسية الجديدة؟ هنا يقدم فريستون واحداً من ألمع مفاهيمه الرياضية-العصبية: ترجيح الدقة (Precision Weighting).

تمثل “الدقة” في الإحصاء البايزي المعكوس الرياضي للتباين (Inverse Variance)، وهي تعبر عن درجة اليقين أو مدى موثوقية إشارة معينة. عندما يقود المرء سيارته في ليلة صافية وتحت أضواء الشوارع الساطعة، تكون الإشارات الحسية البصرية عالية الدقة، وبالتالي يعطيها الدماغ وزناً كبيراً ويحدث معتقداته بسرعة عند ظهور أي عائق مفاجئ. ولكن عندما يقود نفس السائق في ضباب كثيف وعاصفة ثلجية، فإن التباين في الإشارة البصرية يرتفع بشدة وتنخفض دقتها، ومن ثم يخفض الدماغ آلياً وزن أخطاء التنبؤ البصرية الصاعدة ويعتمد بشكل شبه كلي على معتقداته وتوقعاته المسبقة لحفظ المسار.

أثبت فريستون أن الأساس الفسيولوجي العصبي لترجيح الدقة يتمثل في التعديل العصبي (Neuromodulation)؛ وتحديداً عبر تأثير النواقل العصبية الكيميائية الكبرى مثل الدوبامين (Dopamine)، والأستيل كولين (Acetylcholine)، والنورأدرينالين (Noradrenaline). تعمل هذه المواد الكيميائية كأدوات لضبط “مستوى الصوت” (Gain Control) أو الحساسية المشبكية للخلايا العصبية المسؤولة عن أخطاء التنبؤ. إن الانتباه الانتقائي في جوهره، وفقاً لهذه الرؤية الحسابية الرائدة، ليس قوة روحية أو غامضة، بل هو ببساطة عملية توجيه لتقدير الدقة العصبية نحو قنوات حسية معينة لتضخيم أخطاء التنبؤ الواردة منها وإجبار النظام المعرفي على تحديث نماذجه الداخلية فوراً.

6.3 التحول البارادايمي من الدماغ المستجيب إلى الدماغ التنبئي

يؤسس مشروع فريستون لانقلاب بارادايمي تاريخي يطيح بالنموذج الديكارتي واللوكي القديم الذي سيطر على الفكر الفلسفي والعصبي لقرون، والذي كان يرى في الدماغ “مستقبلاً سلبياً” للمعلومات ومسرحاً تُطبع عليه انطباعات الحواس. في المقابل، يؤكد نموذج المعالجة التنبؤية أن الدماغ هو جهاز استباقي توليدي نشط (Active Generative Engine) يبني واقعه بنفسه من الداخل إلى الخارج.

يقود هذا الفهم الجديد إلى خلاصة فلسفية وعلمية مذهلة اشتهرت في الأوساط الأكاديمية: “الإدراك الحسي هو في الواقع هلوسة محكومة بالبيانات” (Controlled Hallucination). إن ما نراه، ونسمعه، ونلمسه ليس هو العالم الفيزيائي المباشر على إطلاقه، بل هو نموذجنا التنبئي الداخلي الذي تم تعديله وضبطه مسبقاً بواسطة البيانات الحسية المقيدة. فنحن لا نرى الضوء الخارجي، بل نرى تنبؤاتنا الخاصة حول ما ولّد ذلك الضوء، ومستقبلاتنا الحسية لا تعمل ككاميرات تصوير بل كأدوات للتحقق من أخطاء الفرضيات الداخلية واختبار صحتها.

يعيد هذا الطرح الفريستوني إحياء وتطوير الرؤية العبقرية التي صاغها الفيزيائي والفيلسوف الألماني هيرمان فون هلمهولتز في القرن التاسع عشر حول “الاستدلال اللاواعي” (Unconscious Inference). لكن فريستون لم يكتفِ بإعادة ترديد الفكرة هلمهولتزية، بل صاغها في إطار رياضي محكم، مدعوماً ببيولوجيا عصبية دقيقة وبراهين إحصائية قابلة للتطبيق الحسابي، مما جعل من فكرة الدماغ التنبئي واحدة من أقوى الركائز المعرفية للعلوم الإدراكية في القرن الحادي والعشرين.

7. إسهامات فريستون في الطب النفسي الحسابي وفهم الاضطرابات العقلية

7.1 إعادة صياغة الفصام والذهان من منظور حسابي

بفضل خلفيته المزدوجة كطبيب نفسي وفيزيائي عصبي، كان كارل فريستون من رواد تأسيس فرع الطب النفسي الحسابي (Computational Psychiatry)؛ وهو الحقل الذي يسعى إلى إعادة صياغة الاضطرابات النفسية وتصنيفها ليس بناءً على الملاحظات السلوكية الوصفية الظاهرة، بل استناداً إلى الآليات الحسابية والخلل في التوازنات الرياضية لمعالجة المعلومات داخل الشبكات العصبية.

في هذا السياق، قدم فريستون نظرية ثورية لتفسير مرض الفصام (Schizophrenia) وأعراض الذهان (Psychosis). يرى فريستون أن جوهر الفصام لا يعود إلى جنون غير مفهوم في العقل، بل هو نتيجة مباشرة لانهيار في آلية “ترجيح الدقة” الخاصة بأخطاء التنبؤ، ويرتبط ذلك ارتباطاً وثيقاً بخلل في تنظيم المستقبلات العصبية من نوع NMDA ونظام الدوبامين في القشرة المخية. في الدماغ الطبيعي، عندما يقوم الإنسان بفعل ذاتي (مثل التحدث أو تحريك طرف)، يقوم الدماغ بتثبيط دقة المدخلات الحسية الناتجة عن هذا الفعل تلقائياً لأنه يتوقعه سلفاً (لذلك لا يستطيع الإنسان دغدغة نفسه).

أما لدى مريض الفصام، فإن العجز عن تثبيط دقة أخطاء التنبؤ الحسية الناتجة عن أفعاله وأفكاره الذاتية يجعلها تبدو له وكأنها قادمة من مصدر خارجي مجهول! وهذا يفسر حسابياً ظاهرة “الهلاوس السمعية” (Auditory Hallucinations)؛ فالأصوات التي يسمعها المريض هي أفكاره وحديثه الداخلي، ولكنه نتيجة لفرط الدقة الحسابية الممنوحة لتلك الإشارة، يدركها كأصوات كائنات غريبة تتحدث إليه. أما “الضلالات” (Delusions) كجنون الارتياب (Paranoia)، فهي المحاولة البائسة والمنطقية جداً التي يقوم بها الدماغ في مستوياته العليا لإعادة بناء نموذج توليدي يفسر به السيل العارم من أخطاء التنبؤ الشاذة التي تصله باستمرار من المستويات الدنيا، مما يقوده لتبني معتقدات تبدو غير منطقية للمراقب الخارجي لكنها حسابياً النموذج الوحيد القادر على استيعاب تلك الفوضى الإدراكية.

7.2 اضطرابات طيف التوحد والمعالجة الحسية غير النمطية

طبق فريستون وفريقه البحثي مبادئ المعالجة التنبؤية لتفسير اللغز المعقد لـ اضطرابات طيف التوحد (Autism Spectrum Disorders). اقترحت النظرية الفريستونية ما يعرف بـ “فرضية فرط الدقة الحسي” (Sensory Over-Precision Hypothesis)؛ حيث يُعتقد أن أدمغة الأفراد المصابين بالتوحد تمنح وزناً إحصائياً مفرطاً وتثبيتاً صلباً لأخطاء التنبؤ الحسية في المستويات الدنيا من الهرم الإدراكي على حساب التنبؤات السياقية التنازلية المسبقة.

يترتب على هذا الخلل الحسابي عواقب إدراكية هائلة؛ فعندما تُمنح كل إشارة حسية دقيقة وزناً مطلقاً ولا يتم إخمادها بالتوقعات العليا، يصبح العالم مكاناً فوضوياً ومربكاً للغاية؛ فالضوء الخافت يبدو ساطعاً ومؤلماً، وأبسط همس صوتي يتحول إلى ضجيج صاعق، وهو ما يفسر الحساسية الحسية المفرطة المعروفة لدى المتوحدين. وبسبب عدم ثقتهم بالتنبؤات العليا المرنة، يجد هؤلاء الأفراد صعوبة بالغة في بناء نماذج تجريدية قادرة على التعامل مع السياقات الاجتماعية؛ لأن الوجوه البشرية ولغة الجسد تتسم بالتغير الدائم وعدم اليقين، وهي بيئة معادية لنموذج بايزي يعتمد على الدقة المطلقة في كل التفاصيل الصغيرة.

من هذه الزاوية، تصبح السلوكيات النمطية والمتكررة (Stereotyped Behaviors) – مثل هز الجسد، أو ترتيب الأشياء في خطوط متوازية، أو الرفض القاطع لتغيير الروتين اليومي – بمثابة آليات “استدلال نشط” دفاعية وذكية؛ إذ يقوم الفرد المصاب بالتوحد بتنفيذ أفعال حركية واضحة ومكررة بهدف خلق بيئة حسية متطابقة تماماً مع تنبؤاته المسبقة، مما يتيح له قمع أخطاء التنبؤ الهائلة واستعادة السيطرة على طاقته الحرة المتفجرة التي تهدد استقراره المعرفي.

7.3 الاكتئاب والقلق واضطرابات المزاج من منظور الاستدلال البايزي

امتدت تحليلات فريستون لتشمل اضطرابات المزاج الكبرى، وتحديداً الاكتئاب الجسيم واضطرابات القلق العام. أعاد الطب النفسي الحسابي تفسير الاكتئاب ليس فقط بوصفه “نقصاً في هرمون السيروتونين”، بل بوصفه خللاً عميقاً في “المعتقدات المسبقة حول القدرة على الفعل” (Beliefs about Agency and Control)، وهو التجسيد الحسابي لمفهوم “العجز المتعلم” (Learned Helplessness).

في حالة الاكتئاب، يطور الدماغ نموذجاً توليدياً متشائماً مسبقاً ينص على أن: “أي فعل حركي سأقوم به لن يفلح في تقليل طاقتي الحرة أو تغيير حالتي الفسيولوجية والنفسية المؤلمة”. وبما أن الاستدلال النشط يعتمد على قوة التنبؤ بالقدرة على تغيير البيئة، فإن ضعف هذه الثقة التنبؤية يؤدي إلى انهيار دافع الحركة والإرادة (Psychomotor Retardation) والانكفاء الداخلي؛ فالشخص المكتئب يصبح عاجزاً عن النهوض من الفراش لأن دماغه حسابه قد استنتج رياضياً أن الطاقة الأيضية المبذولة في الفعل ستولد أخطاء تنبؤ ومفاجآت سلبية تفوق بكثير أي مردود حركي محتمل.

أما القلق (Anxiety)، فيتمثل من المنظور البايزي في “المبالغة الشديدة في تقدير عدم اليقين المستقبلي”؛ حيث ينسب الدماغ درجة دقة مفرطة للتنبؤات التي تشير إلى وجود تهديدات محتملة في البيئة، ويفشل في الاعتماد على دلائل الأمان الحالية. يؤدي هذا التقدير الرياضي المنحرف إلى إطلاق مستمر للاستجابات الحركية والفسيولوجية الدفاعية وتنشيط الجهاز العصبي الودي للهروب من خطر وهمي يرى الدماغ حدوثه حتمياً. تفتح هذه الرؤى الباب واسعاً أمام تطوير استراتيجيات علاجية جديدة، نفسية ودوائية، لا تهدف فقط إلى تخدير الأعراض، بل تسعى إلى إعادة معايرة دقة الأنظمة العصبية واستعادة المرونة البايزية المفقودة.

8. الإدراك الحسي الداخلي (Interoception) والوعي وتجربة الذات

8.1 الاستدلال التنبئي للحالات الجسدية والأحشاء

لم يقصر فريستون مفهوم المعالجة التنبؤية على الحواس الخارجية (مثل الرؤية والسمع)، بل وسعه بالتعاون مع باحثين بارزين مثل أنيل سيث (Anil Seth) وهوغو كريتشلي (Hugo Critchley) ليشمل الإدراك الحسي الداخلي (Interoception)؛ وهو الإحساس المستمر بالحالة الفسيولوجية للأعضاء والأحشاء الداخلية للجسم، مثل نبضات القلب، وحركات الأمعاء، والتنفس، ومستويات الهرمونات في الدم.

يخضع الجسد الداخلي لنفس القوانين الحسابية للاستدلال النشط؛ فالجهاز العصبي المركزي لا يتلقى إشارات القلب والمعدة بطريقة سلبية، بل يقوم بإصدار تنبؤات تنازلية مستمرة حول ما يجب أن تكون عليه تلك المؤشرات الفسيولوجية لضمان البقاء. وتلعب القشرة الجزيرية (Insular Cortex) في الدماغ دور المركز العصبي الرئيسي والقمة الهرمية لمقارنة التوقعات الحشوية بالأخطاء الصاعدة من الجهاز العصبي المستقل، محققة بذلك التوازن الفسيولوجي الديناميكي (Allostasis).

في هذا الإطار، لا يُدار التوازن الحيوي كردود أفعال متأخرة للأضرار الجسدية، بل كإدارة استباقية صارمة؛ فالجسم يفرز الإنسولين مثلاً ليس بعد أن يرتفع السكر في الدم فعلياً، بل بمجرد رؤية الطعام وتذوقه، انطلاقاً من تنبؤ بايزي نشط يدرك أن السكر سيرتفع حتماً بعد قليل، مما يقمع خطأ التنبؤ الفسيولوجي قبل وقوعه ويحافظ على تماسك بطانية ماركوف الخاصة بالكائن الحي.

8.2 الأساس العصبي الحسابي للعواطف والمشاعر

يقدم مبدأ الطاقة الحرة نظرية بالغة العمق والتماسك حول طبيعة “المشاعر والعواطف البشرية”؛ متجاوزاً النظريات الكلاسيكية التي كانت تعتبر العاطفة مجرد استجابة ثانوية تابعة للتفكير العقلاني، أو مجرد تفريغ بيولوجي هرموني عشوائي. تعرف المقاربة الفريستونية العاطفة بأنها: “استدلال نشط وتنبؤي بالحالات الحسية الحشوية الداخلية في ظل سياق بيئي خارجي محدد”.

عندما يواجه الإنسان موقفاً مخيفاً، لا ينبض قلبه كاستجابة مجردة للخوف، بل إن الدماغ يتنبأ بضرورة ضخ الدم السريع للعضلات للفرار، ويفسر التغيرات الحشوية الناتجة (سرعة النبض، انقباض الأمعاء، برودة الأطراف) بوصفها تجربة واعية تسمى “الخوف”. إن ما نشعر به كـ “حزن”، أو “فرح”، أو “قلق” هو الترجمة المعرفية الواعية للدماغ لتغيرات الدقة واليقين في قدرته على الحفاظ على استقراره الجسدي. إذا كان الدماغ يواجه أخطاء تنبؤ حشوية مستعصية ولا يستطيع السيطرة عليها، تتولد المشاعر السلبية والمعاناة الوجودية، بينما يمثل الفرح والتفاؤل الإحساس بنجاح النموذج التوليدي في خفض أخطاء التنبؤ بسرعة غير متوقعة.

تؤسس هذه الرؤية لوحدة مادية لا انفصام فيها بين “العقل” و”الجسد”؛ فالأفكار المجردة والمشاعر الوجدانية متجذرة في بيولوجيا الأحشاء وعمليات الأيض الأساسية، مما يلغي تماماً الفصل الديكارتي بين الجوهر المفكر والجوهر الممتد، ويظهر العاطفة كعنصر توجيه حسابي لا غنى عنه للعقلانية الصرفة.

8.3 تفسير نشأة الذات والوعي الذاتي المجسد

تصل نظرية فريستون إلى ذروتها الفلسفية والبيولوجية عندما تتصدى لمسألة نشأة “الأنا” أو تجربة “الذات المتجسدة” (Embodied Selfhood)؛ فكيف ينبثق الإحساس بوحدة الوجود الفردي وامتلاك الجسد من مجرد خلايا عصبية متناثرة؟

يرى فريستون أن “الذات” ليست كياناً ميتافيزيقياً ثابتاً يسكن في زاوية من الدماغ، بل هي “فرضية إحصائية بايزية مستمرة” يبنيها الدماغ لتفسير بياناته الحسية والحركية الخاصة. ولكي يحقق الدماغ أقصى درجات تقليل الطاقة الحرة، يجد أنه من الأبسط رياضياً والأنسب تفسيرياً أن يفترض وجود “فاعل موحد” (أنا) تنسب إليه كل تلك التدفقات البصرية والحركية والحشوية المتزامنة. تنشأ تجربة ملكية الجسد (Body Ownership) من المطابقة التنبؤية الصارمة بين ما نشعر به داخلياً وما نراه ونلمسه خارجياً؛ وتؤكد تجارب مثل “وهم اليد المطاطية” (Rubber Hand Illusion) صحة هذا الطرح، حيث يمكن للدماغ أن يتبنى يداً بلاستيكية صناعية ويعتبرها جزءاً أصيلاً من ذاته بمجرد مزامنة التنبؤات البصرية واللمسية المسلطة عليها.

أما “الوعي الذاتي” (Self-Consciousness)، فهو في نظرية فريستون يمثل مستوى هرمياً متقدماً جداً من الاستدلال التنبئي، حيث يمتلك الكائن نموذجاً توليدياً لا يتنبأ فقط بالعالم أو بالجسد، بل يتنبأ “بأفعاله وقدراته الإدراكية هو نفسه في المستقبل”. إن الكائن الواعي هو نظام قادر على محاكاة سيناريوهات متعددة لأفعاله قبل تنفيذها فيزيائياً، وتقييم الطاقة الحرة المتوقعة لكل سيناريو لاختيار الأنسب، وهو ما يمثل الجوهر الرياضي للإرادة الحرة والتخطيط الاستباقي للذات المفكرة.

9. التأثير الفلسفي والإبستمولوجي لنظريات فريستون في فلسفة العقل

9.1 تجديد النزعة الطبيعية وموقف النظرية من الواقعية المعرفية

أحدثت أطروحات كارل فريستون زلزالاً معرفياً في أروقة فلسفة العقل المعاصرة ونظرية المعرفة (Epistemology)؛ إذ أعادت إشعال الجدل التاريخي بين الواقعية المعرفية المباشرة (Direct Realism) والمثالية النقدية الكانطية. فمن منظور المعالجة التنبؤية ومبدأ الطاقة الحرة، يتضح أن الإنسان لا يمتلك وصولاً إبستمولوجياً مباشراً إلى “الشيء في ذاته” (Ding an sich) بالمعنى الكانطي؛ لأن الدماغ مغلق بإحكام داخل ظلمة الجمجمة العظمية ولا يتفاعل إلا مع الآثار والظلال الإحصائية المشفرة في بطانية ماركوف الخاصة به.

يقود هذا الموقف إلى نوع من “الواقعية غير المباشرة” أو ما يسميه بعض الفلاسفة “الكانطية العصبية الحسابية” (Neuro-computational Kantianism)؛ حيث تعيد نظرية فريستون تفسير مفاهيم إيمانويل كانط حول المقولات القبلية (A priori Categories) للزمان والمكان والسببية بوصفها “معتقدات وتوزيعات احتمالية مسبقة” (Bayesian Priors) رسخها التطور الطبيعي في بنية القشرة المخية للأنواع الحية. نحن نختبر العالم من خلال هذه البنى المسبقة لأنها شرط إمكان البقاء وتجنب المفاجأة البيولوجية المدمرة.

ومع ذلك، لا تنزلق نظرية فريستون نحو المثالية الذاتية المطلقة أو الشكوكية العدمية؛ فالواقع الخارجي موجود بصورة حتمية ومستقلة، ويمارس ضغطاً فيزيائياً لا يرحم على الكائن الحي. وإن فشل النموذج التوليدي في مطابقة البنية الحقيقية لهذا العالم الخارجي يؤدي فوراً إلى تضخم الطاقة الحرة والإنتروبيا، ومن ثم فناء النظام الحي ذاته. وبذلك، توفق الأطروحة بين النزعة البنائية الإدراكية والنزعة الطبيعية الصارمة في إطار دارويني متسق.

9.2 الإدراك المجسد والممتد والتفاعل مع البيئة

تتقاطع أفكار فريستون بعمق مع تيارات الفلسفة المعرفية الحديثة المعروفة باسم “الإدراك 4E” (Embodied, Embedded, Enacted, Extended Cognition). فعلى خلاف النماذج الحوسبية الكلاسيكية التي كانت تعتبر العقل مجرد برنامج برمجيات (Software) معزول يمكن تشغيله على أي عتاد صلب (Hardware)، تؤكد أطروحة فريستون أن العقل لا يمكن فصله عن البنية الفيزيولوجية للجسد (المجسم) وتفاعله الحركي الحقيقي مع المحيط البيئي (المتجذر والمنفذ).

علاوة على ذلك، يفتح مفهوم “بطانيات ماركوف المتداخلة” آفاقاً غير مسبوقة لأطروحة العقل الممتد (The Extended Mind) التي صاغها الفيلسوفان آندي كلارك وديفيد تشالمرز. فإذا كانت حدود الذات تحددها إحصائياً بطانية ماركوف، فإن هذه الحدود ليست ثابتة تشريحياً عند حاجز الجلد؛ بل يمكن للبطانية أن تتسع وتشمل أدوات تقنية وخارجية! فعندما يستخدم الإنسان الكفيف عصاه لتحسس الطريق، فإن العصا تصبح جزءاً من الحالات الفاعلة والحسية للبطانية الإحصائية، ويصبح العقل ممتداً مكانياً ليشمل الأداة التكنولوجية والبيئة المحيطة ضمن نموذج توليدي واحد متكامل لتقليل عدم اليقين.

ينعكس هذا الطرح أيضاً على فلسفة الأخلاق والفاعلية البشرية؛ إذ يعيد تعريف “الإرادة الحرة” ليس بوصفها انبثاقاً من فراغ سببي ميتافيزيقي، بل بوصفها قدرة الكائن المجسد على امتلاك نماذج ذاتية عميقة وطويلة المدى، تسمح له باختيار أفعال تخدم البقاء المستدام وتتجاوز ردود الفعل الغريزية الآنية، وهو ما يمنحه استقلالية فيزيائية وحسابية حقيقية عن محفزات البيئة اللحظية.

9.3 الحوار الفلسفي مع فلاسفة العقل المعاصرين

شهدت العقدان الأخيران حوارات وسجالات فلسفية بالغة الثراء بين كارل فريستون وكوكبة من ألمع فلاسفة العقل في العالم، وفي مقدمتهم الفيلسوف الإسكتلندي آندي كلارك (Andy Clark)، الذي كرس كتباً ومقالات عديدة لتفكيك الآثار الفلسفية للموجة التنبؤية. اعتبر كلارك أن نموذج فريستون يمثل “اللبنة الموحدة الأولى” التي كان يبحث عنها الفكر الإنساني لدمج الإدراك، والعمل، والوجدان في سياق فيزيائي ومعرفي واحد لا يقبل التجزئة.

أما فيما يخص المعضلة الصعبة للوعي (The Hard Problem of Consciousness) – التي صاغها ديفيد تشالمرز حول كيفية انبثاق التجارب الذاتية الكيفية (Qualia) كحمرة اللون الأحمر أو ألم وخز الإبرة من تفاعلات المادة الفيزيائية الصماء – فإن فريستون يقاربها بحذر منهجي شديد. فهو لا يدعي تقديم حل سحري ميتافيزيقي للكيفيات الذاتية، ولكنه يرى أن حل المعضلة يكمن في “تفكيكها حسابياً”؛ فعندما نفسر بدقة كيف يولد الدماغ نماذج استدلالية للألم لحماية نسيجه الحيوي، وكيف يمنحها دقة مطلقة تجبرها على الهيمنة على الساحة المعرفية للكائن، تختفي المسافة الوهمية بين التجربة المعاشة وآلياتها الفيزيائية.

كذلك نجح فريستون في إعادة صياغة مفاهيم “الغائية” (Teleology) والمعنى البيولوجي؛ فالكائنات الحية تبدو وكأنها تسعى نحو أهداف ومقاصد ذكية ليس بفضل قوة روحية خفية، بل لأن الأنظمة الفيزيائية التي لا تملك نماذج توليدية تقلل الإنتروبيا تتلاشى وتفنى سريعاً بحكم قوانين الطبيعة الإحصائية. إن الغائية هنا هي خاصية بزوغية (Emergent Property) حتمية للبقاء الديناميكي الحراري غير المتوازن، مما يجرد البيولوجيا من الخرافة دون أن يسلبها سحر تعقيدها وانتظامها المذهل.

10. الذكاء الاصطناعي، والتعلم الآلي، والحوسبة العصبية المستوحاة من فريستون

10.1 مقارنة الاستدلال النشط مع خوارزميات التعلم المعزز التقليدية

مع وصول النماذج الكلاسيكية لـ التعلم الآلي المعاصر إلى بعض الاختناقات الهيكلية، التفتت أنظار كبار علماء الذكاء الاصطناعي نحو أطروحات كارل فريستون، وتحديداً نحو الفوارق الجوهرية بين الاستدلال النشط وخوارزميات التعلم المعزز التقليدي (Reinforcement Learning – RL) التي تقود كبرى الشركات التقنية اليوم.

في التعلم المعزز الكلاسيكي (مثل خوارزميات Q-learning وتدرج السياسة)، يحتاج الوكيل الاصطناعي إلى “دالة مكافأة خارجية” (External Reward Function) يحددها المبرمج مسبقاً، ويسعى الوكيل لتعظيم هذه القيمة التراكمية عبر التجربة والخطأ لملايين المرات، مما يجعله شرهاً للبيانات ومستهلكاً هائلاً للطاقة الحوسبية، وعرضة للانهيار التام إذا تغيرت قوانين البيئة قليلاً. في المقابل، لا يحتاج وكيل الاستدلال النشط إلى مكافأة خارجية مفروضة؛ بل إن دافعه الأساسي هو “داخلي وجوهري” يتمثل في تقليل طاقته الحرة وتوقع بقائه المستقر عبر حل الغموض واستكشاف البيئة بنشاط.

تتفوق أنظمة الاستدلال النشط بشكل لافت في معضلة الكفاءة الطاقية والعينة (Sample Efficiency)؛ فالروبوت أو الوكيل البرمجي القائم على مبادئ فريستون يستطيع التعلم والتكيف السريع مع البيئات غير المستقرة والمعقدة بمجرد التعرض لعدد قليل جداً من الأمثلة، تماماً كما يفعل الطفل البشري، لأنه يمتلك نموذجاً توليدياً هرمياً يسمح له بالتنبؤ بالنتائج ومحاكاتها داخلياً قبل الإقدام على الفعل الميداني، وهو ما يمثل نقلة نوعية في كفاءة خوارزميات الذكاء الاصطناعي.

10.2 تصميم أنظمة ذكاء اصطناعي شبيهة بالدماغ البيولوجي

ألهمت نظريات فريستون مهندسي النظم العصبية لتصميم أجيال جديدة من الهياكل الحاسوبية والبرمجية التي تحاكي القشرة الدماغية في معماريتها؛ حيث انتقل الباحثون من الشبكات العصبية الاصطناعية التغذوية البسيطة (Feedforward Networks) إلى الشبكات التوليدية التنبؤية الهرمية التي تدمج المسارات التنازلية والمصاعدية وموزونة الدقة.

تتجلى هذه الثورة أيضاً في مجال الحوسبة العصبية الشكلية (Neuromorphic Computing) وتصميم الرقائق الإلكترونية المصنوعة من السليكون الحيوي؛ حيث تتطابق خوارزميات تقليل الطاقة الحرة مع مبادئ توفير استهلاك الطاقة الميكروية في الرقائق العصبية. فبدلاً من تشغيل كل بوابات الترانزستور بشكل مستمر ونقل مليارات الإشارات الرقمية المهدرة، تقوم الرقائق المستوحاة من فريستون بنقل “أخطاء التنبؤ فقط” وفقط عندما تحدث مفاجأة إحصائية غير متوقعة، مما يقلص استهلاك الطاقة الكهربائية في معالجات الذكاء الاصطناعي بنسبة تصل إلى 95% مقارنة بالمعالجات التقليدية.

علاوة على ذلك، بدأ توظيف مفهوم “بطانيات ماركوف” في بناء وكلاء اصطناعيين مستقلين ذاتياً، يتمتعون بقدرة حقيقية على الملاحة الذاتية وصيانة هياكلهم الداخلية في البيئات القاسية، كالروبوتات الاستكشافية في أعماق المحيطات أو في الفضاء السحيق، حيث تكون التدخلات البشرية مستحيلة ويكون الاعتماد على التنظيم الذاتي وتقليل الطاقة الحرة هو السبيل الوحيد للبقاء وإنجاز المهام.

10.3 آفاق الذكاء الاصطناعي العام (AGI) في ضوء أفكار فريستون

يحتدم الجدل حالياً حول المسار الحقيقي المؤدي لتحقيق الذكاء الاصطناعي العام (AGI)؛ فبينما يرى تيار واسع في وادي السليكون أن زيادة حجم النماذج اللغوية الضخمة (LLMs) وضخ مليارات المعاملات وقواعد البيانات سيقود حتماً للذكاء العام والبزوغ المعرفي، يقف كارل فريستون على الطرف المقابل مجادلاً بأن هذه النماذج، رغم براعتها الإحصائية الظاهرة، تفتقر إلى المقومات الأساسية للذكاء الحقيقي.

يرى فريستون أن الذكاء والوعي لا يمكن أن ينبثقا من مستودع سلبي للكلمات والصور، بل يتطلبان “استقلالية وجودية متجسدة” (Embodied Autonomy) وبطانية ماركوف حقيقية تحمي النظام من الفناء؛ فالذكاء البيولوجي تطور أصلاً لخدمة البقاء وتقليل الإنتروبيا في عالم فيزيائي حقيقي، وبالتالي فإن الذكاء الاصطناعي العام لن يولد في خوادم سحابية معزولة، بل سيتشكل عندما نبني روبوتات وعملاء برمجيات يمتلكون نماذج توليدية حشوية وحركية تجعلهم “يهتمون بوجودهم الخاص” ويسعون لحفظ تماسكهم في مواجهة التفكك والاضطراب.

وقد قادت هذه الرؤية فريستون إلى دخول ميدان التطبيق التكنولوجي المباشر؛ حيث انضم في السنوات الأخيرة ككبير العلماء إلى شركة الذكاء الاصطناعي الرائدة VERSES AI، مساهماً في بناء معمارية حوسبية بيئية جديدة تعتمد على الاستدلال النشط التشاركي، بهدف تأسيس أنظمة ذكاء عام أكثر أماناً، وقابلية للتفسير والتحقق الرياضي، وأقل استهلاكاً للموارد الحسابية من النماذج الحالية، وهو ما قد يشكل البداية الحقيقية لجيل جديد من الآلات الواعية إحصائياً.

11. المناقشات النقدية والجدل العلمي حول شمولية أطروحات كارل فريستون

11.1 إشكالية قابلية التكذيب (Falsifiability) والتعميم الرياضي المفرط

رغم المكانة العلمية الرفيعة التي يحظى بها كارل فريستون، إلا أن مشروعه الفكري ونظريته حول مبدأ الطاقة الحرة لم يسلما من انتقادات علمية وفلسفية حادة داخل الأوساط الأكاديمية؛ ويأتي في مقدمة هذه الانتقادات التشكيك في مدى قابلية النظرية للتكذيب والدحض التجريبي وفقاً للمعيار الإبستمولوجي الشهير الذي وضعه فيلسوف العلم كارل بوبر (Karl Popper).

يرى عدد من النقاد، مثل الفيلسوف كولين كلاين (Colin Klein) وعالم الأعصاب بيتر دايان (Peter Dayan)، أن مبدأ الطاقة الحرة قد صيغ بدرجة فائقة من التجريد الرياضي والتعميم المطلق بحيث أصبح قادراً على تفسير “أي شيء وكل شيء” يحدث في البيولوجيا؛ فإذا تحرك الكائن الحي فإنه يقلل الطاقة الحرة، وإذا سكن فإنه يقلل الطاقة الحرة، وإذا أصيب بالمرض أو تعافى فإنه يقلل الطاقة الحرة أيضاً! ويجادل هؤلاء بأن أي نظرية علمية لا يمكن تصور سيناريو تجريبي يثبت خطأها هي أقرب إلى العقيدة الميتافيزيقية أو الإطار التوصيفي منها إلى النظرية العلمية القابلة للاختبار المعملي الدقيق.

يرد فريستون ومؤيدوه على هذا النقد الجوهري بالتأكيد على أن مبدأ الطاقة الحرة ليس “فرضية تجريبية مفردة” قابلة للتحقق بملاحظة عابرة، بل هو “مبدأ معياري تأسيسي” (Foundational Principle) شبيه بمبدأ حفظ الطاقة أو مبدأ الفعل الأدنى (Principle of Least Action) في الفيزياء الكلاسيكية. فمبدأ الفعل الأدنى ذاته لا يخضع للاختبار المباشر، بل توظف معادلاته لاشتقاق نماذج ميكانيكية محددة هي التي يتم اختبارها ودحضها معملياً؛ وكذلك مبدأ الطاقة الحرة، فهو يوفر “القواعد اللغوية والرياضية” التي ينسج على ضوئها علماء الأعصاب نماذج محددة للمعالجة التنبؤية واختبار وظائف الخلايا العصبية بدقة تجريبية صارمة.

11.2 التعقيد الرياضي وصعوبة الاستيعاب في الأوساط البيولوجية

من المآخذ الكبرى التي تحيط بأعمال كارل فريستون في المشهد العلمي هو أسلوبه الكتابي ولغته الاصطلاحية الشديدة الصعوبة والغموض؛ إذ غالباً ما تمتلئ أوراقه البحثية بمعادلات بالغة التعقيد مستمدة من حساب التغاير، وتكاملات المسار، وهندسة ريمان، والميكانيكا الإحصائية، مما يضع حاجزاً سميكاً يفصل بينه وبين جمهور واسع من علماء الأحياء، والأطباء النفسيين، وعلماء النفس التجريبيين الذين يفتقرون إلى هذا التأهيل الرياضي الاستثنائي.

أدى هذا التعقيد اللغوي والرياضي في بعض الأحيان إلى اتهامات بأن النظرية تتستر وراء جدار من “الغموض المتعمد” لإرباك النقاد وصرفهم عن تفكيك بنى النظرية، وهو ما ولّد فجوة تواصلية حقيقية بين التنظير الفيزيائي النخبوي والممارسات المعملية اليومية في كليات الطب ومختبرات الأعصاب السريرية. وقد عبّر بعض العلماء بسخرية عن أن “الوحيد في العالم الذي يفهم نظرية فريستون بالكامل هو فريستون نفسه!”.

إدراكاً لهذا التحدي التواصلي، شهدت السنوات الأخيرة حركة تصحيحية واسعة قادها تلاميذ فريستون وباحثون شباب من خلال تأليف كتب تمهيدية، وعقد ورش عمل عالمية مبسطة، وتطوير منصات برمجية تعليمية تهدف إلى تفكيك معادلات الطاقة الحرة، وتقديم شروحات خطوة بخطوة للجيل الصاعد من العلماء، مما ساهم تدريجياً في تقليص هذه الفجوة المعرفية وتحويل النظرية إلى ممارسة معملية ملموسة.

11.3 الجدل حول الاختزالية والتمثيل المعرفي

أثارت أطروحات فريستون انقساماً فلسفياً عميقاً بين معسكرين متنازعين في فلسفة العلوم المعرفية: معسكر التمثيليين (Representationalists) ومعسكر اللاتمثيليين (Radical Enactivists). يجادل أصحاب التيار التمثيلي بأن النماذج التوليدية الهرمية والمعتقدات البايزية في نظرية فريستون تثبت بما لا يدع مجالاً للشك أن الدماغ نظام تمثيلي أصيل يحمل صوراً ونماذج معرفية داخلية تقف كبديل للواقع الخارجي.

في المقابل، يرفض علماء المذهب التفاعلي الراديكالي (Radical Enactivism) هذا التفسير، ويؤكدون أن الصياغات الفيزيائية الأخيرة لفريستون – خاصة تلك المبنية على تدفق الاحتمالات والأنظمة الديناميكية العشوائية ومطابقة بطانية ماركوف – تجرد العقل من فكرة “التمثيل” تماماً، وتجعله مجرد نظام فيزيائي متناغم رنينياً مع بيئته دون الحاجة لافتراض وجود “رموز معرفية” في الرأس. وقد أدى هذا الغموض المفهومي إلى قيام كل فريق بتأويل معادلات فريستون وفقاً لأهوائه الفلسفية المسبقة.

إلى جانب ذلك، وجه بعض علماء النفس التطوري والسلوكيين الراديكاليين لوماً لفريستون لاختزاله كل ثراء السلوك البشري وعواطفه وتنوعه الثقافي والاجتماعي المدهش في معادلة إحصائية باردة لتقليل الطاقة الحرة، معتبرين أن هذه النزعة الاختزالية الفيزيائية تفرغ العلوم الإنسانية من مضامينها الحيوية وتعجز عن تفسير الشذوذ السلوكي والتناقضات النفسية الصارخة التي تميز الوجود الإنساني الحقيقي في المجتمع والتاريخ.

12. الإرث العلمي والآفاق المستقبلية: كارل فريستون في ميزان تاريخ العلم

12.1 المكانة الأكاديمية الاستثنائية وغزارة الإنتاج العلمي

عند تقييم المسيرة العلمية لكارل فريستون، تقف الأرقام الإحصائية الأكاديمية كشاهد لا يقبل الجدل على مكانته الفريدة كأحد أعظم العلماء في عصرنا الحاضر. يحتل فريستون باستمرار المركز الأول بصفته العالم الأكثر استشهاداً بأبحاثه (Most Cited Neuroscientist) في تاريخ علوم الأعصاب الحديث بأكمله، حيث تجاوز مؤشر هيرش الخاص به (H-index) حاجز الـ 260 مع مئات الآلاف من الاستشهادات العلمية الموثقة في المنصات الأكاديمية العالمية مثل Google Scholar، وهو رقم فلكي يضاهي تأثير كبار مؤسسي الفيزياء الحديثة.

نال فريستون تقديراً دولياً واسعاً وحصد أرفع الأوسمة والجوائز العلمية؛ فانتُخب زميلاً لـ الجمعية الملكية البريطانية (Royal Society) عام 2006، وزميلاً للأكاديمية الأوروبية، ونال جائزة جولدمان-راكيتش لإنجازات علوم الأعصاب الإدراكية، وميدالية مينيرفا، فضلاً عن تصنيفه من قِبل مجلة “تايم” ومؤسسات علمية متعددة ضمن أكثر الشخصيات العلمية تأثيراً في مسار البشرية، وكثيراً ما يتردد اسمه في التوقعات الأكاديمية كمرشح قوي لنيل جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء تقديراً لثورته المنهجية في ابتكار SPM.

تتجاوز غزارته العلمية مجرد الأرقام إلى بناء مدرسة فكرية متكاملة تخرج منها أجيال متعاقبة من كبار الباحثين والأساتذة الذين يقودون اليوم أهم أقسام علم الأعصاب، والذكاء الاصطناعي، وفلسفة العقل في أعرق جامعات بريطانيا، وأوروبا، والولايات المتحدة، واليابان. وقد خلق حوله هالة أكاديمية استثنائية تمزج بين الانضباط الرياضي المطلق، والتواضع الأخلاقي والفكري الجم، والانفتاح اللامحدود على الأفكار الثورية والتجريبية الجريئة.

12.2 المشاريع البحثية الحالية والمستقبلية في مختبر فريستون

حتى بعد تجاوزه سن الستين، لا يزال فريستون يعمل بنشاط فكري وتجريبي خارق للعادة في مختبره الشهير بكلية لندن الجامعية؛ حيث يقود حالياً مشاريع بحثية بالغة الطموح تسعى إلى مد حدود مبدأ الطاقة الحرة والاستدلال النشط نحو آفاق معرفية جديدة لم تكن مطروقة من قبل، ومن أبرزها:

• النمذجة العصبية متعددة المقاييس (Multiscale Brain Modeling): وتستهدف بناء جسر رياضي يربط بين حركة الأيونات عبر القنوات الغشائية تحت المجهرية وسريان النواقل العصبية الكيميائية، وصولاً إلى النشاط الديناميكي للشبكات العصبية الكبرى المتزامنة في الدماغ البشري.
• الاستدلال النشط الجماعي والذكاء المجتمعي: تطبيق المبادئ الرياضية لطاقة فريستون الحرة على سلوك المجتمعات البشرية، وتفسير ديناميكيات الاقتصاد والأسواق المالية، وتكون الأيديولوجيات السياسية كأنظمة استدلال جمعية تسعى لتقليل المفاجأة وتأمين البقاء المشترك.
• تطوير الطب الشخصي البايزي: دمج النماذج الحسابية للدماغ مع البيانات الجينومية والفسيولوجية للمرضى السريريين لبناء “توأم رقمي” (Digital Twin) لدماغ المريض، مما يسمح بمحاكاة التدخلات الدوائية والجراحية واختبار فعاليتها افتراضياً قبل تطبيقها الحقيقي.

12.3 الخلاصة: هل أحدث فريستون الثورة الكوبرنيكية في علم الأعصاب؟

عندما يكتب مؤرخو العلم مستقبلاً تاريخ القرن الحادي والعشرين، فإن من المرجح جداً أن يُسجل اسم كارل فريستون كصاحب “الثورة الكوبرنيكية” التي حررت دراسة العقل البشري من القرون الوسطى المنهجية، تماماً كما نقل نيكولاس كوبرنيكوس الفلك من مركزية الأرض إلى رحابة المنظومة الشمسية. لقد بدأ فريستون مسيرته بابتكار أدوات رياضية لقياس تلافيف الدماغ، لكنه انتهى ببناء النظرية الموحدة الأكثر شمولاً وتماسكاً للوجود الحي بأكمله.

تكمن العبقرية الكبرى لفكر فريستون في قدرته الاستثنائية على كسر الحدود المصطنعة بين التخصصات؛ فمبدأ الطاقة الحرة لم يعد مجرد نظرية في علم الأعصاب الإدراكي، بل أضحى جسراً فلسفياً وفيزيائياً يصل الوجود اللاعضوي بالمادة الحية، ويربط الميكانيكا الإحصائية بالمعاناة الوجودية والأمراض النفسية، موحداً البيولوجيا، والحساب، والمعرفة في معادلة بصرية واحدة تحتفي بالتنظيم الذاتي ومقاومة الفناء.

سواء ثبتت التفاصيل الرياضية الدقيقة لنظرياته أو خضعت للتعديل والتطوير في العقود القادمة مع بزوغ معطيات تجريبية جديدة، فإن الشيء المؤكد هو أن كارل فريستون قد غير إلى الأبد الطريقة التي نفكر بها في العقل، والإدراك، والحياة ذاتها؛ تاركاً بصمة خالدة ستظل توجه أشرعة العلوم المعرفية والطب النفسي والذكاء الاصطناعي لأجيال عديدة قادمة.

خاتمة عامة

إن تتبع المسيرة الاستثنائية لكارل فريستون منذ بداياته المبكرة في بريطانيا أواخر الخمسينيات وحتى تربعه على قمة علوم الأعصاب المعاصرة يبرهن على قوة التفكير التأملي الرياضي المرتكز على الحس التجريبي العميق. لقد تحولت مساهماته العلمية من مجرد خوارزميات برمجية تخدم التصوير بالرنين المغناطيسي إلى فلسفة طبيعية معاصرة تتحدى المفاهيم الساذجة عن الواقعية وتفسر الدماغ كصانع نشط للمعنى والحقيقة.

يقف العلم اليوم أمام عتبة جديدة تتلاشى فيها الحدود القديمة بين المادة الفيزيائية والوعي النفسي بفضل مبدأ الطاقة الحرة والاستدلال النشط. ومع تسارع التطورات في الحوسبة العصبية والذكاء الاصطناعي والطب النفسي الحسابي، تبقى رؤية فريستون منارة فكرية وإبستمولوجية تلهم العلماء والباحثين لإعادة اكتشاف أنفسهم، ليس ككيانات سلبية في مواجهة الكون، بل كنظم حية واعية مبدعة، تُخضع فوضى الطبيعة لنظام التنبؤ وجمال الاستدلال الخالد.

المراجع

• Clark, A. (2013). Whatever next? Predictive brains, situated agents, and the future of cognitive science. Behavioral and Brain Sciences, 36(3), 181-204. https://doi.org/10.1017/S0140525X12000477
• Friston, K. (2005). A theory of cortical responses. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1456), 815-836. https://doi.org/10.1098/rstb.2005.1622
• Friston, K. (2010). The free-energy principle: a unified brain theory?. Nature Reviews Neuroscience, 11(2), 127-138. https://doi.org/10.1038/nrn2787
• Friston, K. J., Harrison, L., & Penny, W. (2003). Dynamic causal modelling. NeuroImage, 19(4), 1273-1302. https://doi.org/10.1016/S1053-8119(03)00202-7
• Friston, K. J., Holmes, A. P., Worsley, K. J., Poline, J. P., Frith, C. D., & Frackowiak, R. S. (1994). Statistical parametric maps in functional imaging: a general linear approach. Human Brain Mapping, 2(4), 189-210. https://doi.org/10.1002/hbm.460020402
• Friston, K., FitzGerald, T., Rigoli, F., Schwartenbeck, P., & Pezzulo, G. (2017). Active inference: a process theory. Neural Computation, 29(1), 1-49. https://doi.org/10.1162/NECO_a_00912
• Parr, T., Pezzulo, G., & Friston, K. J. (2022). Active Inference: The Free Energy Principle in Mind, Brain, and Behavior. MIT Press. https://doi.org/10.7551/mitpress/12441.001.0001
• Seth, A. K., & Friston, K. J. (2016). Active interoceptive inference and the emotional brain. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 371(1708), 20160007. https://doi.org/10.1098/rstb.2016.0007