脳がどのように心になるか：熱力学は感情の出現と性質を説明できますか？

ニューラルシステムの電気活動は、意識の現象学の基本です。感覚知覚は、環境との情報/エネルギー交換を引き起こしますが、脳の再発性活性化は、一定のパラメーターを持つ安静状態を維持します。したがって、知覚は閉じた熱力学サイクルを形成します。物理学では、カルノーエンジンは、熱を熱力貯留層から仕事に逆に変換する理想的な熱力学サイクルであるか、または逆に、低温貯留層（逆カーノットサイクル）に熱を伝達するための作業が必要です。吸熱逆カルノサイクルによって高エントロピー脳を分析します。その不可逆的な活性化は、将来の方向に時間的な方向性を提供します。神経状態間の柔軟な移動は、開放性と創造性を刺激します。対照的に、低いエントロピー安静状態は可逆的な活性化と類似しており、繰り返しの思考、後悔、後悔によって過去の焦点を課します。発熱カルノサイクルは精神エネルギーを分解します。したがって、脳のエネルギー/情報バランスは、位置または否定的な感情として感知される動機付けを定式化します。私たちの仕事は、自由エネルギーの原則からの肯定的および否定的な感情と自発的な行動の分析的視点を提供します。さらに、電気的な活動、思考、信念は、一時的な組織、物理システムへの直交状態に自分自身を与えます。ここでは、感情の熱力学的起源を実験的に検証することで、精神疾患の治療オプションが改善される可能性があることをお勧めします。

The neural systems' electric activities are fundamental for the phenomenology of consciousness. Sensory perception triggers an information/energy exchange with the environment, but the brain's recurrent activations maintain a resting state with constant parameters. Therefore, perception forms a closed thermodynamic cycle. In physics, the Carnot engine is an ideal thermodynamic cycle that converts heat from a hot reservoir into work, or inversely, requires work to transfer heat from a low- to a high-temperature reservoir (the reversed Carnot cycle). We analyze the high entropy brain by the endothermic reversed Carnot cycle. Its irreversible activations provide temporal directionality for future orientation. A flexible transfer between neural states inspires openness and creativity. In contrast, the low entropy resting state parallels reversible activations, which impose past focus via repetitive thinking, remorse, and regret. The exothermic Carnot cycle degrades mental energy. Therefore, the brain's energy/information balance formulates motivation, sensed as position or negative emotions. Our work provides an analytical perspective of positive and negative emotions and spontaneous behavior from the free energy principle. Furthermore, electrical activities, thoughts, and beliefs lend themselves to a temporal organization, an orthogonal condition to physical systems. Here, we suggest that an experimental validation of the thermodynamic origin of emotions might inspire better treatment options for mental diseases.