Neural Dissipative Structures A Non-Quantum Framework for Metastable Cognition

English Description:This paper introduces a new scientific paradigm: Neural Dissipative Structures (NDS). It challenges the traditional "Computational Theory of Mind" by defining cognition not as an algorithmic process, but as a sequence of thermodynamic phase transitions. Grounded in Prigogine’s non-equilibrium thermodynamics and Haken’s synergetics, the NDS framework proposes a strictly macroscopic model of the brain. Contrary to initial assumptions of informational compression, simulation data reveal that cognitive "insight" is a bifurcation-induced expansion of configuration space (increased entropy) that leads to a sharp drop in informational heat dissipation. The work provides a rigorous path toward falsifiability through the "Insight Calorimetry" protocol, bridging theoretical physics and cognitive neuroscience. Novelty Statement:The Neural Dissipative Structure (NDS) framework introduces a unique synthesis that departs from existing theories in five fundamental ways: Versus Computational Theory of Mind (CTM): NDS replaces software-based symbolic logic with physical reconfiguration of dissipative structures, grounding the mind in non-equilibrium thermodynamics. Versus QFT-Dissipative Models (e.g., Vitiello, 2004): NDS provides a macroscopic alternative that bypasses the issues of biological decoherence by utilizing synergetic order parameters. Versus the Free Energy Principle (FEP): NDS offers the biophysical "engine" for FEP, demonstrating how the brain physically optimizes the trade-off between complexity and dissipation. Versus Standard Synergetics: NDS couples Haken’s slaving principle with the thermodynamics of information, identifying bifurcations as events of entropic expansion. Introduction of "Insight Calorimetry": The framework proposes a unique thermodynamic signature for cognition: a drop in informational heat ( QinfQinf ) coinciding with entropy expansion, providing a "smoking gun" experiment for predictive physicalism. Keywords: Neural Dissipative Structures, Non-equilibrium Thermodynamics, Synergetics, Metastability, Information Theory, Landauer’s Principle. Italiano Descrizione:Questo lavoro introduce un nuovo paradigma scientifico: le Strutture Dissipative Neurali (NDS). Il framework sfida la tradizionale "Teoria Computazionale della Mente" definendo la cognizione non come un processo algoritmico, ma come una sequenza di transizioni di fase termodinamiche. Basato sulla termodinamica dei sistemi fuori equilibrio di Prigogine e sulla sinergetica di Haken, il modello NDS propone una visione strettamente macroscopica del cervello. Contrariamente alle ipotesi iniziali di compressione informazionale, i dati simulativi rivelano che l'"insight" cognitivo è un'espansione dello spazio di configurazione indotta da una biforcazione (aumento di entropia) che porta a un netto crollo della dissipazione di calore. Il lavoro definisce un percorso rigoroso verso la falsificabilità attraverso il protocollo di "Calorimetria dell'Insight", colmando il divario tra fisica teorica e neuroscienze cognitive. Novelty Statement:Il framework delle Strutture Dissipative Neurali (NDS) introduce una sintesi unica che si distacca dalle teorie esistenti in cinque modi fondamentali: Contro la Teoria Computazionale della Mente (CTM): L'NDS sostituisce la logica simbolica del software con la riconfigurazione fisica delle strutture dissipative, fondando la mente nella termodinamica fuori equilibrio. Contro i modelli QFT-Dissipativi (es. Vitiello, 2004): L'NDS fornisce un'alternativa macroscopica che evita i problemi della decoerenza biologica utilizzando parametri d'ordine sinergetici. Contro il Free Energy Principle (FEP): L'NDS offre il "motore" biofisico per il FEP, dimostrando come il cervello ottimizzi fisicamente il rapporto tra complessità e dissipazione. Contro la Sinergetica Standard: L'NDS accoppia il principio di "slaving" di Haken con la termodinamica dell'informazione, identificando le biforcazioni come eventi di espansione entropica. Introduzione della "Calorimetria dell'Insight": Il framework propone una firma termodinamica unica per la cognizione: un crollo del calore informazionale ( QinfQinf ) coincidente con l'espansione dell'entropia, offrendo un esperimento decisivo per il fisicalismo predittivo. Parole chiave: Strutture Dissipative Neurali, Termodinamica fuori equilibrio, Sinergetica, Metastabilità, Teoria dell'informazione, Principio di Landauer. Français Description :Ce travail introduit un nouveau paradigme scientifique : les Structures Dissipatives Neurales (NDS). Ce cadre remet en question la "Théorie Computationnelle de l'Esprit" traditionnelle en définissant la cognition non pas come un processus algorithmique, mais comme une succession de transitions de phase thermodynamiques. Basé sur la thermodynamique des systèmes hors équilibre de Prigogine et la synergétique de Haken, le modèle NDS propose une vision strictement macroscopique du cerveau. Contrairement aux hypothèses initiales de compression informationnelle, les données de simulation révèlent que l'« insight » cognitif est une expansion de l'espace de configuration induite par une bifurcation (augmentation de l'entropie) qui mène à une chute brutale de la dissipation thermique. Ce travail définit un parcours rigoureux vers la falsifiabilité via le protocole de « Calorimétrie de l'Insight », comblant le fossé trait physique théorique et neurosciences cognitives. Novelty Statement :Le cadre des Structures Dissipatives Neurales (NDS) introduit une synthèse unique qui s'écarte des théories existantes de cinq manières fondamentales : Contre la Théorie Computationnelle de l'Esprit (CTM) : L'NDS remplace la logique symbolique logicielle par la reconfiguration physique de structures dissipatives, ancrant l'esprit dans la thermodynamique hors équilibre. Contre les modèles QFT-Dissipatifs (ex. Vitiello, 2004) : L'NDS fournit une alternative macroscopica qui évite les problèmes de décohérence biologique en utilisant des paramètres d'ordre synergétiques. Contre le Free Energy Principle (FEP) : L'NDS offre le « moteur » biophysique du FEP, démontrant comment le cerveau optimise physiquement le compromis entre complexité et dissipation. Contre la Synergétique Standard : L'NDS couple le principe d'asservissement (slaving) de Haken avec la thermodynamique de l'information, identifiant les bifurcations comme des événements d'expansion entropique. Introduction de la « Calorimétrie de l'Insight » : Le cadre propose une signature thermodynamique unique pour la cognition : une chute de la chaleur informationnelle ( QinfQinf ) coïncidant avec l'expansion de l'entropie, offrant une expérience décisive pour le physicalisme prédictif. Mots-clés : Structures Dissipatives Neurales, Thermodynamique hors équilibre, Synergétique, Métastabilité, Théorie de l'information, Principe de Landauer.