Текст книги "Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной"

Как бы ни возникали переживаемые нами моменты настоящего, они соединяются и дают нам чувство непрерывности или мысленного «присутствия» – окончательного «сейчас» по иерархии Уиттманна. Оно действует в промежуток времени около 30 секунд. Согласно модели (см. рис. 5.4), клей, связывающий переживаемые моменты для создания впечатления текущего времени, – это рабочая память, то есть способность удержать и использовать ограниченный объем информации в течение короткого времени. Мысленное присутствие лежит в основе ощущения, что события происходят именно с нами. «Это “сейчас” “я”, вашего повествующего “я”», – говорит Уиттманн.

Сложно представить себе все последствия нового взгляда на «сейчас». Возьмем, например, спор о свободе воли. В 1980-х годах физиолог Бенджамин Либет из США провел эксперимент, в котором участники сообщили о своем решении пошевелить кистью руки примерно через 500 мс после того, как была зафиксирована активность в их мозге, предшествовавшая движению. Либет сделал вывод, что мы гораздо менее осознанно контролируем свои действия, чем привыкли думать. Но сегодня его выводы оспариваются. Учитывая то, что мы знаем об имплицитном расчете времени, Либет мог обнаружить отсутствие чувствительности мозга на очень маленьких масштабах времени. При 500 мс, говорит Уиттманн, «мы, бесспорно, находимся в границах временнóго допущения, когда вы не можете определить, какое событие произошло раньше».

Существует также вопрос протяженности «сейчас». Нам кажется, что время растягивается или сжимается в зависимости от происходящего вокруг – например, во время автоаварии события развиваются как в замедленной съемке. Этот эффект был воспроизведен в лабораторных условиях: люди получили последовательность стимулов равной длительности, но они сообщили, что ощущали нетипичное событие в серии как более долгое. Более того, предварительные результаты Мелчера показывают, что когда люди воспринимают событие как более длительное, чем на самом деле, они также получают больше деталей и описывают его точнее. По его мнению, это доказывает, что субъективная временная протяженность отражает текущие изменения в обработке сенсорной информации, что в свою очередь могло являться эволюционным преимуществом. Усиливая обработку данных мозгом в решающие моменты и ослабляя ее, когда среда вновь становится предсказуемой и спокойной, мы сохраняем ценные когнитивные ресурсы.

Изменения в обработке сенсорных данных подсознательны, но можем ли мы начать управлять нашим восприятием «сейчас»? Медитирующие часто утверждают, что живут в настоящем более полноценно и интенсивно, чем большинство людей. В своих экспериментах Уиттманн попросил 38 человек, которые практикуют медитацию, и 38 человек, которые этого не делают, посмотреть на куб Неккера (см. рис. 5.4) – оптическую иллюзию с двумя интерпретациями – и нажимать кнопку каждый раз, когда картинка в восприятии меняется. Время в такой задаче считается хорошей оценкой длительности психологического настоящего. По такому критерию у людей в обоих группах протяженность «сейчас» длилась 4 секунды, что, как казалось, противоречило заявлениям медитирующих. Тем не менее, когда Уиттманн попросил участников удерживать определенный вид как можно дольше, медитирующие показали средний результат в 8 секунд, а немедитирующие – 6 секунд.

Рис. 5.4. Куб Неккера

Медитирующие обычно получают более высокие баллы в тестах на внимательность и на объем рабочей памяти, говорит Уиттманн. «Если вы осознаете больше происходящего вокруг вас, вы не просто больше переживаете в настоящий момент, у вас больше и объем памяти». И это влияет на ощущение времени. «Медитирующие воспринимают ход времени более медленным – и в настоящем времени, и оглядываясь в прошлое», – говорит он.

Отсюда следует вывод, что при небольшом усилии мы все способны управлять нашим восприятием «сейчас». Если медитация расширяет «сейчас», то, расширяя разум, она может расширить и вашу жизнь. Поэтому удерживайте свое сознание и наслаждайтесь мгновением дольше. Сейчас самое время.

Интервью. Будущее восприятия: выберете ощущение и зафиксируйте

Наше окно в этот мир ограничено тем, что человеческое тело способно воспринимать с помощью наших ограниченных органов чувств. Нейроученый Дэвид Иглмен из Стэнфордского университета в Калифорнии пытается это изменить. Он изобрел вибрирующий жилет, который становится для мозга новым источником сенсорной информации. По его словам, такой жилет можно запрограммировать на любое ощущение.

– Вы сказали, что мозг «заперт в тихом и темном склепе», но как же он в таком случае создает для нас такую богатую реальность?

– Это одна из великих загадок нейронауки: как электромеханические сигналы в мозге преобразуются в субъективное восприятие мира. Нам известно, что мозг прекрасно выделяет образы из внешней среды и наделяет их значением. Мне интересно, как мы можем ввести в мозг альтернативные образы и пережить дополнительные аспекты реальности.

– Какие новые виды реальности мы могли бы воспринимать?

– Мы улавливаем лишь небольшую часть сигналов, исходящих от мира: те, для которых мы выработали специальные сенсоры. Но в мире много и других сигналов. Например, мы совершенно слепы к рентгеновскому и гамма-излучению. Как бы мы ни старались, мы никогда не увидим эту часть спектра естественным образом.

Но мозг чрезвычайно гибкий, он способен включать новое в свою реальность. Он получает информацию от глаз, носа, кожи в виде электрохимических сигналов и подбирает под них значение. Что важно, мозгу все равно, откуда поступают сигналы – он просто находит способ их использовать.

Я рассматриваю мозг как универсальный компьютер. Наши ощущения – это самонастраиваемый механизм, который мы получили в ходе эволюции. И если это так, то мы можем передать любой поток данных в мозг, а он уже разберется, что с ними делать.

– И как вы планируете подключить новый источник данных к мозгу?

– Мы экспериментируем с так называемым универсальным экстрасенсорным преобразователем, или VEST (versatile extra-sensory transducer). Это портативное устройство, покрытое вибрирующими моторчиками. Поначалу напоминает странные сочетания вибраций на теле, но мозг прекрасно расшифровывает сенсорные схемы и определяет, что означают поступающие данные.

– Как вибрирующий жилет позволит нам переживать другую реальность?

– К примеру, сейчас мы пробуем его с глухими участниками. Мы улавливаем звук из нашей среды и переводим его в различные схемы вибраций. Примерно через неделю волонтеры понимают сказанное, основываясь только на вибрациях. Они понимают мир звука кожей.

– Но мозг специализируется на том, чтобы слышать разные частоты. Он действительно способен разобрать речь по вибрациям на коже?

– Кажется безумием слышать благодаря перемещению сочетаний прикосновений к коже, но в конечном итоге эти стимулы переводятся в электрохимические сигналы, курсирующие по мозгу – а обычный слух этим и является. Только обычно сигналы поступают через слуховой нерв, а здесь – через нервы на коже. Мы уже знаем, что мозг вычисляет значение условных сигналов. Когда слепой человек проводит пальцами по шрифту Брайля, он прекрасно его понимает. И когда вы читаете статью в журнале New Scientist, вам не нужно думать о мелких загогулинах – их значение просто перетекает со страницы. Таким же образом глухой человек извлекает значение слов, приходящих к нему через последовательность вибраций.

– У вибрирующего жилета может быть много применений. Что еще вы придумали?

– Да, сложно решить, какие возможности опробовать сначала. Мы играем с загрузкой в жилет анализа эмоций в Twitter на основании хештегов в режиме реального времени. Предположим, вы кандидат в президенты и произносите речь. Надев жилет, вы будете чувствовать, как реагирует на вас Twitter, пока вы говорите. В другом эксперименте мы работаем над передачей данных пилотам из кабины или от дронов.

– Это интересно. Пилоты в результате чувствуют, скажем, что сами стали дроном?

– Да, как будто ваша кожа связана с самолетом или дроном, и вы чувствуете крен, тангаж и рыскание. Это новый опыт восприятия, и мы думаем, что он поможет лучше управлять самолетом. Мы помним и об астронавтах. Они проводят много времени, глядя на сотни мониторов – и разве не здорово, если они смогут напрямую чувствовать состояние космической станции и понимать, когда начались изменения или сдвиги?

Всю жизнь мы смотрим в маленькие экраны. По-моему, лучше переживать эти данные, а не просто смотреть на них.

– Есть ли ограничения в том, сколько дополнительных чувств можно получить с помощью таких устройств?

– Вы имеете в виду, может ли существовать жилет для Twitter или биржевые джинсы? Почему бы нет. Мы не знаем, есть ли ограничения в том, сколько разных вещей можно почувствовать. Моя интуиция говорит, что предел очень далеко. У мозга огромный объем доступного пространства. Если вы теряете одно чувство, другие захватывают участок мозга, который за него отвечает. Мозг прекрасно перераспределяет пространство для того, что ему нужно, и у нас много места, чтобы поделиться этим пространством, не замечая неудобства в других местах.

– Есть ли ограничения у системы VEST?

– Границы возможного определяет то, для чего мы можем создать сенсор. С хорошим сенсором несложно превратить полученную им информацию в вибрации жилета.

– Если бы вы могли выбрать одно дополнительное ощущение, что бы это было?

– Любопытный вопрос. Сейчас в нашем обществе все строится вокруг органов чувств, имеющихся у нас в настоящее время. Если бы я вдруг получил ультразвуковой слух, я бы слышал сигналы животных, которые больше никто не слышит. Для любителя природы это потрясающе, но не знаю, не будет ли мне одиноко в экстрасенсорном пространстве, если ко мне не присоединятся другие люди.

Мне бы также хотелось изучить, может ли VEST помочь в общении с другими людьми. Возможно, если бы мы с женой оба носили VEST и с его помощью каким-то образом чувствовали эмоции друг друга, это сблизило бы нас еще больше. А может быть, и наоборот [смеется] – не узнаем, пока не попробуем.

6
Сознание

В мире существует множество трудных проблем, но только за одной закрепилось название «трудная проблема». Это проблема сознания – каким образом килограмм нервных клеток как по волшебству создает плавный калейдоскоп ощущений, мыслей, воспоминаний и эмоций, заполняющих каждое мгновение.

Неразрешимость задачи в 1989 году подтолкнула британского психолога Стюарта Сазерленда к известному наблюдению: «Сознание – это завораживающий, но ускользающий феномен… На эту тему не написано ничего достойного внимания».

Трудная проблема все еще остается нерешенной. Тем не менее нейроученые добились невероятных результатов на пути к пониманию сознания – от причин его существования до проблем, которые возникают, если оно не работает должным образом.

Сознание все еще завораживает? Да. Ускользает? Еще как. Но последнее утверждение Сазерленда уже не верно. Читайте дальше…

Ваш мозг в сознании

Как «выглядит» сознание в мозге? Мы уже много знаем про физические, или нейронные связи сознания – и можем ответить на этот вопрос. Один из способов изучить сознание – посмотреть на изменения, которые происходят, когда сознание уменьшается или отсутствует (например, когда люди находятся в невменяемом состоянии, без признаков сознания).

Сканы мозга показывают, что у таких людей обычно поврежден таламус – ретрансляционный узел, расположенный в самом центре мозга (см. рис. 6.1). Также часто обнаруживается повреждение связей между таламусом и префронтальной корой – участке в передней части мозга, в целом отвечающем за сложные мыслительные процессы.

Префронтальную кору также рассмотрели с помощью другого метода – сканирования мозга, пока люди находились без сознания при общем наркозе. По мере того как внимание гаснет, ряд участков деактивируется, и самый заметный из них – боковая префронтальная кора.

Исследования оказались бесценны, так как сократили зону поиска участков мозга, которые активны, когда мы бодрствуем, хотя так и не известно, что происходит в мозге, когда мы, например, смотрим на красный цвет.

Рис. 6.1. Обители сознания

Бесполезно просить человека, лежащего в аппарате для сканирования мозга, разглядывать что-нибудь красное, потому что, как нам известно, зрительные стимулы (и вообще любые стимулы органов чувств) порождают значительную бессознательную активность мозга. Как обойти эту проблему?

Одно из решений – зафиксировать стимулы на самом пороге внимания, когда они не всегда воспринимаются – еле слышный шум или мелькание на экране слова слишком быстро и незаметно. Если человек не видит слово сознанием, то активируется только тот участок мозга, который непосредственно связан с соответствующими органами чувств, например, со зрительной корой. Но если человек замечает слова или звуки, в действие вступят несколько участков. Это боковая префронтальная кора и задняя теменная кора, которая тоже связана со сложными мыслительными процессами высокого уровня и расположена в верхней задней части мозга.

Хотя таламус есть у многих животных, у других видов два участка коры, задействованные в сознании, совсем не так велики и не столь развиты, как у людей. Это подтверждает общую догадку, что в царстве животных возможны различные виды сознания, но наша его разновидность – нечто совершенно особенное.

Три участка мозга, задействованные в человеческом сознании, – таламус, боковая префронтальная и задняя теменная кора – имеют одну общую особенность: у них больше связей друг с другом и с остальным мозгом, чем у любого другого участка. Многие нейроученые предполагают, что именно сведение информации воедино – отличительная черта сознания. Например, когда я общаюсь с другом в пабе, я переживаю этот опыт не как ряд разрозненных элементов, а как единое целое: внешний вид друга, звук голоса, знание имени, любимого сорта пива и т. д. сливается в один объект – человека.

Как мозг соединяет все эти части информации из разных участков? Согласно основной гипотезе, соответствующие нейроны синхронно разряжаются множество раз в секунду. Этот эффект отображается на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в виде колебаний мозговых волн. Похоже, признаком сознания является ультрабыстрая форма этих волн, начинающихся в таламусе и распространяющихся по коре головного мозга.

Одна из самых известных попыток превратить экспериментальные данные в теорию сознания известна как модель глобального нейронного рабочего пространства. Она предполагает, что данные, поступающие от органов чувств, сначала обрабатываются неосознанно, главным образом в участках мозга, отвечающих за ощущения. Они проявляются в осознанном внимании, только если провоцируют деятельность префронтальной и теменной коры, когда эти участки соединяются ультрабыстрыми импульсами.

Модель связывает сознание со сложными задачами, часто требующими соединения многих ниточек знания. Такая точка зрения прекрасно согласуется с фактом, что при выполнении новых или сложных задач в нашей боковой префронтальной и задней теменной коре активность значительно увеличивается, а когда мы совершаем знакомые или повторяющиеся действия – снижается.

Главный соперник модели глобального рабочего пространства – математическая теория интегрирования информации, в которой сознание просто соединяет вместе данные и получает в итоге больше, чем сумму слагаемых. Эта идея может объяснить, почему моя встреча с другом в пабе воспринимается не просто набором сенсорной информации, а гораздо бóльшим. Модель применима и к человеку, и к интернету: ее создатели смело заявляют, что теоретически возможно вычислить уровень сознания любой системы обработки информации – будь то мозг человека, мозг крысы или компьютер. Для этого нужно знать структуру системы: сколько узлов она содержит, как они взаимосвязаны и т. д.

К сожалению, расчет предполагает невероятное количество вычислений, растущее в геометрической прогрессии по мере увеличения числа узлов, и новейшие суперкомпьютеры не могут выполнить его в разумные сроки даже для простого круглого червя, у которого около 300 нейронов. Возможно, в будущем задача упростится и станет более удобной.

На первый взгляд, математическая теория (см. «phi-фактор» ниже) сильно отличается от глобального нейронного рабочего пространства – например, она игнорирует анатомию мозга. Но обе модели показывают, что сознание предполагает комбинирование информации, и обе рассматривают наиболее плотно соединенные участки сети обработки данных. Общие основы отражают значительный прогресс в этой области.

Мы еще не решили трудную проблему сознания и не знаем, каким образом кучка нейронов генерирует опыт восприятия красного цвета. Но во многом беспокойство о трудной проблеме – это просто очередная версия дуализма, видение сознания как чего-то совершенно мистического и необъяснимого с научной точки зрения. Сколько раз на протяжении истории мы думали, что тот или иной загадочный феномен объясняется сверхъестественными причинами! Так считали про умственные заболевания и даже про подъем дрожжевого теста, но в итоге находили научное объяснение. Разумно предположить, что если продолжать решать «легкие» проблемы, мы в итоге обнаружим, что не осталось и трудных.

Phi-фактор

Возможно, лучший способ понять математическую теорию интегрирования – это сравнить мозг с цифровой камерой. Нам кажется, что на экране цельное изображение, но фотоаппарат обрабатывает множество отдельных пикселей, совершенно независимых друг от друга; он никогда не сводит эту информацию и не ищет связи или схемы. Иначе говоря, у фотоаппарата очень низкая степень интеграции, или «phi», как это назвал создатель теории Джулио Тонони из Висконсинского университета в Мэдисоне. Но мозг, в отличие от фотоаппарата, постоянно создает связи между каждым битом поступающей информации, поэтому у него высокий «phi».

«Теперь, с этой экспериментальной теорией, я мог вернуться к нейробиологии: любое связанное с сознанием место должно иметь высокий уровень phi, а в других системах он должен отсутствовать», – говорит Тонони.

С теорией совпадают некоторые признанные анатомические открытия. Мы знаем, что кора головного мозга крайне важна для сознательного опыта – любые ее повреждения влияют на психическую жизнь. Мозжечок же не обязателен для сознательного внимания, и это было некоторой загадкой, потому что в нем нейронов в два с лишним раза больше, чем в коре головного мозга.

Загадка решилась, когда Тонони проанализировал с помощью своей теории эти два участка: возможно, кора головного мозга и содержит меньше нейронов, но ее клетки хорошо соединены друг с другом. Они способны удерживать большие объемы данных и интегрировать их в единую цельную картину – уровень phi очень высок. Мозжечок больше похож на фотоаппарат: он содержит больше нейронов, но меньше соединений, а значит цельной картины нет – другими словами, уровень phi низкий.

«Я изучал сознание в течение 25 лет, и теория Джулио самая многообещающая, – говорит Кристоф Кох из Калифорнийского технологического института в Пасадене. – Вряд ли на этом можно поставить точку, но теория идет в правильном направлении – делает прогнозы. Она выводит сознание из царства абстрактной метафизики».

Теория Тонони также может объяснить, что происходит, когда мы засыпаем или находимся под анестезией – ученый экспериментально показал, что когда наше сознание угасает, уровень phi в коре головного мозга падает.

Существует ли бессознательное?

Люди склонны гордиться силой своего мышления – и это вполне справедливо. Но есть один аспект нашего когнитивного мастерства, который редко оценивают по заслугам, – молчаливый партнер, работающий фоном и даже не информирующий наше сознание о подробностях, – бессознательное.

Взгляд Фрейда на бессознательное как на склад наших подавленных желаний более не принимается, но есть множество свидетельств, что, уходя с радаров сознания, наш мозг обрабатывает огромный объем данных.

Один из первых примеров появился в ходе эксперимента, проведенного в 1980-х годах Бенджамином Либетом из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (см. рис. ниже). Людей попросили немного подождать, затем в любой момент нажать кнопку и отметить на ультраточных часах время, когда они приняли решение о действии. К головам испытуемых подсоединили электроды для измерения активности мозга.

Опыт показал, что нейронная активность предшествовала сознательному решению почти на полсекунды. Не так давно провели похожий эксперимент, но к людям не подключали электроды, а поместили их в аппарат фМРТ. Было выявлено движение в префронтальной коре мозга за десять секунд до того, как человек осознал, что принял решение.

Рис. 6.2. Кто главный? Эксперимент о свободе воли

Иногда эти результаты интерпретируют как доказательство отсутствия свободы воли. С другой стороны, они могут означать, что свобода воли у нас есть, но на самом деле нами управляет наше бессознательное, а не сознание. Нейроученый Джон-Дилан Хайнс из Института им. Макса Планка в Лейпциге в Германии проводил исследование со сканированием мозга. Он предупреждает, что не стоит сразу делать подобные выводы. «Я бы не стал интерпретировать предшествующие сигналы [мозга], как „бессознательное решение“, – говорит он. – Я бы сказал, что это скорее влияние бессознательного на последующее решение».

Так как бессознательная обработка информации по определению происходит без нашего ведома, ее достаточно сложно изучать в лаборатории. Один из методов – использовать так называемое «маскирование», при котором перед глазами мелькает изображение и быстро сменяется другим, прежде чем сознание его зафиксировало. Люди, перед которыми мелькнуло замаскированное слово «соль», затем с большей вероятностью выбирают из списка связанное с ним слово «перец». Получается, что информация, показанная бессознательному, выливается в осознанные мысли и решения.

Возможно, выбирать слова из списка – не очень естественная проверка, но подобные бессознательные ассоциации выплескиваются в жизнь и за пределами лаборатории. Одно исследование показало, что люди проявили больше соперничества в игре, если ручка и бумага доставались из портфеля, а не из рюкзака. Впоследствии никто не осознавал, что это повлияло на их поведение.

Подобные идеи могут пугать, но есть и хорошие стороны. Ап Декстергюйс из Университета Неймегена в Нидерландах указывает, что наша способность бессознательно обрабатывать информацию иногда помогает в принятии решений.

В одном из исследований Декстергюйса людей просили выбрать квартиру одним из трех способов. Можно было: принять решение моментально, обдумать в течение нескольких минут все за и против или подумать о посторонней проблеме, чтобы отвлечься от сознательных размышлений о квартирах. Люди выбрали объективно лучшую квартиру при методе отвлечений. По мнению Декстергюйса, причина в том, что пока их сознание блуждало где-то еще, они обдумывали решение бессознательно.

Некоторые результаты недавно были поставлены под сомнение, когда другие исследователи не смогли их повторить. И все же внимание, уделяемое возможностям бессознательного, определенно растет. Декстергюйс считает, что работа бессознательного объясняет ситуации, когда ответ на задачу появляется сам по себе или когда слово приходит на ум только после того, как мы оставляем попытки его вспомнить.

Многие нейроученые соглашаются, что независимо от того, способно ли бессознательное на сложную мысль, оно определенно делает больше, чем мы в состоянии понять. «По всем видам решений мы никогда не осознаем все мириады влияющих факторов», – говорит Хайнс.