Текст книги "Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката"

Лабиринты терминологии

Однако прежде чем снять лабораторный халат с вешалки, мы столкнемся с проблемой терминологии. С чем конкретно мы будем иметь дело? На первый взгляд очевидные синонимы – «бодрствование» и «осознанность» – на деле оказываются бесполезными; к тому же они подчеркивают скорее пассивность по отношению к внешнему миру, а не квинтэссенцию понимания индивидуального опыта. Очевидные трудности возникают, когда мы пытаемся применить привычную нам стратегию классификации вещей и явлений. Например, вы могли бы сказать: «Полет – это когда бросаешь вызов гравитации». Но разве сознание – это что-то сопряженное с действием? Вам вовсе не обязательно делать что-либо вообще: можно просто лежать спокойно в тишине и с закрытыми глазами. Альтернативный вариант – ссылаться на более высокую или широкую категорию. Например: стол – это предмет мебели; любовь – это эмоция; сознание – это… Какая из этих категорий более высокая или широкая? Мы пока не знаем ответа.

Поскольку нельзя дать четкое определение сознания, нам необходимо хотя бы распутать клубок других важных терминов, которые иногда могут подменяться синонимами, хотя на самом деле имеют свой собственный особый смысл. Например, подсознание – центральное понятие для отца психоанализа Зигмунда Фрейда – подразумевает, что в мозге возникают сценарии, о которых вам неизвестно, даже если вы бодрствуете и мыслите ясно. Подсознание может быть необходимым, но не достаточным компонентом сознательного состояния, в отличие от бессознательного – его полного отключения в глубоком сне или коме. Самосознание в повседневном смысле – это осознание того, что вы отличаетесь от всех остальных, и оно должно в чем-то противопоставляться общему понятию сознания – иначе зачем нужны два термина? Задумайтесь на мгновение о том, что каждый любящий хозяин считает своего питомца абсолютно и неопровержимо сознательным. Кажется не очень правдоподобным предположение, что домашнее животное полностью осведомлено о своей кошачьей или собачьей роли; и даже младенцы не знают, кто они, где находятся и что происходит вокруг, но мы предполагаем, что они могут обладать сознанием.

Всем известно, что алкоголь, музыка и другие атрибуты веселья избавляют нас от застенчивости, мы ведем себя раскованно и легко отпускаем мысли. Однако умение погружаться в себя, увлеченность, смущение и порой возникающая скованность, хотя это, на первый взгляд, очень далеко от сути основной проблемы, – все перечисленное дает основание считать нас разумными. Виляющая хвостом собака, мурлыкающий кот и заливисто смеющийся ребенок испытывают какой-то субъективный опыт, но они не застенчивы и никогда не испытывают чувства скованности, хотя у них есть намерения и цели. Они ведут себя так, будто обладают сознанием, и мы взаимодействуем с ними, подразумевая их сознательность. Главная проблема, которую нам нужно решить прежде всего, – это чистая субъективность ощущения. Важным шагом к решению было бы выделение некоего базового внутреннего состояния.

Но, пожалуй, наиболее распространенным заблуждением является то, что термин «сознание» используется наравне с «рассудком» и оба считаются взаимозаменяемыми. В хорошем рабочем состоянии этот «рассудок» сопряжен с чем-то очень личным, поэтому мы используем выражения вроде «в своем уме», «на мой взгляд» или «я передумал». Но ведь когда вы погружаетесь в бессознательное состояние, скажем в сон, или оказываетесь под воздействием анестезии, нельзя сказать, что вы «сошли с ума». И так же, как в подобных ситуациях этот «ум», по-видимому, остается при вас, может иметь место и обратное: в моменты бурного веселья вы рискуете потерять рассудок, не теряя сознания. Это сценарий, в котором рассудок вас покидает, но вы все же обладаете сознанием, зачастую «экстатически» (этот термин происходит от греческого «пребывание вне себя»). Однако даже испытывая крайние проявления эмоций, вы все равно находитесь в субъективном сознательном состоянии. Итак, рассудок должен представлять собой нечто, доступное вам постоянно, в отличие от того, к чему нет необходимости иметь свободный доступ. Рассудок можно рассматривать как нечто, независимое от сознания, но в то же время он должен отражать некоторые личностные особенности, которые делают вас уникальным человеком, и которые, в свою очередь, будут оказывать влияние на ваше сознание.

Итак, мы разобрали сходства и различия нескольких основных терминов, но все еще не можем понять неуловимую сущность первичного сознания. Пожалуй, на данном этапе лучше избрать прагматичный путь и сказать: «Послушайте, всем известно, что мы подразумеваем подсознанием". Это то, что покидает нас, когда мы засыпаем, это то, что отключается, когда мы подвергаемся анестезии. Это тот опыт, который у нас есть здесь и сейчас: внутреннее субъективное состояние, которое никто другой не может с нами непосредственно разделить». Поэтому у нас есть выбор: либо отказаться от дальнейших рассуждений, потому что мы не способны дать формальное определение, или же идти дальше с тем, что есть. Если мы примем практическую позицию, вероятно, рано или поздно нам удастся понять, как все происходит, как этот таинственный процесс субъективного восприятия разворачивается в биологическом мозге. Это можно сделать двумя способами. Прежде всего, мы могли бы начать с рассмотрения биологического мозга и попытаться вывести некую теорию или модель сознания на основе множества наблюдаемых физиологических процессов. Однако имеет смысл подойти к вопросу и с другого конца: сначала разработать теорию или модель сознания и, впоследствии, найти механизмы, осуществляющие этот сценарий в реальном мозге. Давайте опробуем каждую стратегию по очереди: сначала от практики к теории, затем – от теории к практике.

От практики к теории

Если отправная точка нашего исследования – биологический мозг, важнейшая задача состоит в том, чтобы выяснить, как сознание могло возникнуть в этой неприглядной субстанции из разнообразных молекул и клеток, испускающих электрические импульсы. Иными словами, нам нужно определить, что является нейрональным коррелятом сознания (NCC), то есть чем-то уникальным и в то же время универсальным, точно соответствующим прямому субъективному опыту. Варианты, которые нам придется рассматривать, невероятно разнообразны – от крупных областей мозга и нейронных цепей до отдельных клеток и крошечных элементов внутри них. Однако здесь работает общий принцип: фокусировка на определенной функции мозга, которая по какой-то причине была выделена на фоне других. За этим следуют попытки связать ее с сознанием, и здесь важно строгое следование лабораторным или клиническим протоколам (об этом мы еще поговорим немного позже).

Многие выдающиеся ученые пытались разрешить загадку сознания, используя эту стратегию. Пожалуй, самым заметным из них был Фрэнсис Крик, который известен в первую очередь тем, что расшифровал код двойной спирали ДНК в 1953 году. Однако несколько десятилетий спустя он обратил свое внимание на биологию сознания. Целью Крика было понять, что происходит в мозге, когда вы что-то видите и отдаете себе в этом отчет, и как будет отличаться картина, если увиденное не воспринимается сознанием. Разработанная им концепция состояла в том, что в ходе осуществления этих двух сценариев должны быть различия в мозговых процессах. Если человек действительно понимает, что он видит, то, в соответствии с элементарной логикой, любой новый процесс, который мы наблюдаем в его мозге, может оказаться физическим коррелятом сознания. Крик сосредоточился конкретно на визуальных переживаниях не случайно, и не в последнюю очередь потому, что с ними легко проводить манипуляции… до тех пор, пока человек не закрывает глаза.

Когда вся многогранность человеческого сознания сводится к самым базовым элементам, становится ясно: сосредоточив внимание только на одном из пяти чувств (в данном случае на зрительном восприятии), Фрэнсис Крик и его коллега Кристоф Кох могли работать с простыми закономерностями. Их идея заключалась в том, чтобы продемонстрировать ключевой мозговой механизм сознания как «минимальный набор событий, который порождает специфический аспект сознательного восприятия». Другими словами, цель заключалась в том, чтобы определить минимальный набор мозговых процессов, которые могли бы напрямую отражать сознательный опыт.[4]4
  Crick, F.&Koch, G. «A framework for consciousness». Nature Neuroscience, 6, 119–26 (2003)


[Закрыть]

Было отмечено, что зрительная стимуляция вызывает паттерны активности в группе нейронов, «связанных с объектом или событием», специфически детерминированной для каждого зрительного образа. И здесь сразу возникает вопрос: как может предварительно определенный набор клеток мозга отражать мимолетные моменты сознания? Крик и Кох дают такой ответ на этот вопрос: «Чтобы достичь сознания, нейронная активность должна пересечь некий порог». Но реальная проблема заключается в том, что пороговая нейронная активность не может быть заранее точно определена, и значит, жестко структурированная сеть клеток могла бы демонстрировать что-то новое только одним способом – повышая свою активность, генерируя больше электрических импульсов (потенциалов действия). Но в таком случае репертуар возможностей мозга для формирования сознания будет строго ограничиваться простым увеличением активности нейронов. Но как такого рода количественное изменение может перейти в качественное? Что представляет собой этот Рубикон? У нас нет никаких указаний на то, каким должен быть «порог» и каким образом количественное изменение в коллективной активности может оказаться настолько исключительным, чтобы вызвать качественно иное психическое состояние.

Но мы могли бы намного лучше понять механизмы сознания, досконально изучив чистое, ничем не искаженное восприятие сигналов от одного органа чувств, не так ли? В очень идеализированном экспериментальном сценарии мы можем допустить, что испытуемый смог на короткий промежуток времени сконцентрировать свое внимание на чисто визуальном стимуле, но даже тогда он все равно слышал бы голос экспериментатора, ощущал твердость поверхности стула, на котором он сидит, и, возможно, чувствовал бы легкий запах кожи или полированной древесины. Другими словами, испытуемый в любом случае будет иметь мультисенсорный целостный опыт, который неразделим на пять различных типов сознания, соответствующих каждому из пяти чувств.

Более того, Крик и Кох старались подчеркнуть, что, пытаясь добраться до истоков сознания, они будут брать в расчет некоторые из более сложных аспектов, таких как эмоции и самосознание. Ведь нельзя игнорировать предположение, что наши чувства и эмоции вполне могут быть определяющей квинтэссенцией сознания в его самой базовой форме, как это, вероятно, демонстрируют мурлыкающий кот или лепечущий ребенок. В попытке разложить сознание на базовые элементы мы неизбежно приходим к чистой эмоции, которая является целостным состоянием мозга: грусть, страх, радость – вот что мы видим, а не только лишь визуальный смысл, свободный и независимый от всего остального.

Теперь оставим наши размышления в стороне и вернемся к сценариям, в одном из которых ваше внимание сконцентрировано на зрительном образе, а в другом – нет. Теперь идея состоит в том, чтобы исследовать конкретные состояния сознания пациентов с повреждением головного мозга, а именно то, как они реагируют на раздражители, представленные им в различных условиях. Сопоставляя специфический вид нарушения с отклонениями результатов от нормы, ученые могут заключить, какие области мозга теснее всего связаны с сознанием.

Мозг устроен таким образом, что если зрительная информация предъявляется слева (в левое поле зрения), то она поступает в правое полушарие, если же она предъявляется справа (в правое поле зрения), то попадает в левое полушарие. Разумеется, в норме информация, в какое бы полушарие она ни поступила, немедленно передается по мозолистому телу в противоположное полушарие. Но что происходит, когда мозолистое тело рассечено? Пациенты с повреждением волокон, которые соединяют два полушария, демонстрируют удивительные результаты. Когда исследователь показывает, скажем, яблоко, помещая объект в левое поле зрения пациента (в область «компетенции» правого полушария), пациент не может сказать, что он видит. Это связано с тем, что у большинства людей речевая функция во многом связана с деятельностью левого полушария, поэтому, несмотря на возможность увидеть яблоко, пациент не может сформулировать, что это такое. Когда яблоко расположено в правом поле зрения того же пациента, изображение проецируется в левое полушарие, и пациент на этот раз может сообщить, что видит яблоко.[5]5
  Gazzaniga, М. S. «Forty-five years of split-brain research and still going strong». Nature Reviews Neuroscience, 6, 653–9 (2005).


[Закрыть]

Другая группа пациентов, которая приковала к себе внимание нейробиологов, – это люди, у которых слепое пятно распространяется практически на все поле зрения так, что они совсем перестают видеть.[6]6
  Weiskrantz, L. «Blindsight revisited». Current Opinion in Neurobiology, 6, 215–20 (1996).


[Закрыть] Поразительно то, что результаты МРТ, тем не менее, показывают, что мозг зарегистрировал и обработал объекты, находившиеся в поле зрения. Пациенты, страдающие от этого состояния, зачастую могут поймать мяч, брошенный им, несмотря на то, что сознательно не могут видеть ни мяч, ни человека, бросающего его, – движения осуществляются ими как будто автоматически.

Но тут есть одно «но»: работая с пациентами, имеющими нарушения в функционировании мозга, мы можем получить представление об особенностях сознания, характерных для конкретного случая – о качестве или содержании, – но это ничего не говорит нам о том, как это сознание возникает. К тому же пациент находится в сознании на протяжении всего эксперимента.

Опять же, можно работать со здоровыми субъектами, на этот раз просто наблюдая за динамическими изменениями в сознании. Некоторые исследователи даже рассматривали сознание как синоним внимания,[7]7
  Chun, М. М.&Wolfe, J. М. «Visual attention» in Blackwell Handbook of Perception (2000).


[Закрыть] но это не одно и то же. Например, вы можете проявлять внимание без участия сознания.[8]8
  Naccache, L, Blandin, E.&Dehaene, S. 'Unconscious masked priming depends on temporal attention'. Psychological Science, 13, 416–24 (2002). Jiang, Y. et al. «A gender-and sexual-orientation-dependent spatial attentional effect of invisible images». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 103, 17048–52 (2006).


[Закрыть] Когда на мониторе кратковременно и неожиданно вспыхивает изображение, человек способен сформулировать его содержание, даже если времени на разглядывание было недостаточно:[9]9
  Mack, A.&Rock, l. «Inattentional blindness». MIT Press Cambridge, 12, 180–4 (1998).


[Закрыть] за короткий промежуток времени в тридцать тысячных секунды можно уловить «суть» сцены без осознания конкретных деталей. Так же возможно осознание без внимания: даже будучи сосредоточенным на другой задаче, человек различит особенности периферийной сцены: например, изображение животного или транспортного средства,[10]10
  Li, F. F. et al. «Rapid natural scene categorization in the near absence of attention». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 99, 9596–601 (2002).


[Закрыть] мужского или женского лица.[11]11
  Reddy, L, Reddy, L.&Koch, С. «Face identification in the near-absence of focal attention». Vision Research, 46, 2336–43 (2006).


[Закрыть]

Эти находки удивительны и подогревают наш интерес, но они все еще не могут пролить свет на основную проблему: понимание таинственной трансформации бессознательного состояния в сознательное, дающее этот дразнящий субъективный внутренний опыт. Разумеется, драма заключается в том, что пациенты с нарушениями связи между полушариями и слепотой (или здоровые добровольцы, у которых экспериментально воспроизведены эти нарушения) постоянно пребывают в сознании: ключевое, основное явление, которое мы хотим исследовать, остается насмешливо постоянным. Важно помнить, что непереходный глагол «быть в сознании» не является взаимозаменяемым с его транзитивным аналогом «осознавать что-то».

Например, только во время «сознательных» визуальных переживаний более поздние этапы обработки зрительной информации выявляются при сканировании мозга. Но что нам на самом деле дает знание, что определенные области мозга совпадают с определенным сознательным опытом? В конце концов, корреляция может быть причиной, следствием, а может не быть ни тем ни другим. Фактическая связь между активной областью мозга и субъективным опытом не очевидна, и мы все еще очень далеки от ее понимания.

Мозг разных млекопитающих отличается по размеру, форме и внешнему виду, но тем не менее состоит из определенных участков, которые легко различимы невооруженным глазом. Так может ли один из этих участков мозга квалифицироваться как «центр» сознания? Не правда ли, кажется замечательной идея, будто мозг состоит из автономных «центров» той или иной функции? Ведь тогда было бы намного проще понимать принципы работы мозга. Именно по этой причине в начале девятнадцатого века набирала популярность «наука» френология (от греч. «изучение ума»). Белые фарфоровые головы, исчерченные линиями сточными с каллиграфическими надписями, такими как «любовь к отечеству» и «любовь к детям», демонстрировали участки мозга, в которых были якобы «заключены» эти качества.

В настоящее время нейробиологи понимают, что это обольстительно упрощенная концепция и что на самом деле нет такой вещи, как «центр» для любой психической функции, не говоря уже о сознании. Есть две веские причины отказаться от такого понятия. Первая: просто не имеет смысла говорить, что мозг состоит из независимых мини-мозгов. В детстве я читала комикс «Олухи» («Numskulls»)[12]12
  Первоначально сюжет возник в британском комиксе The Beezer, а затем в The Beano и The Dandy, опубликованных D. C. Thomson&Co.


[Закрыть] про маленьких человечков, которые живут внутри мужской головы. У каждого была своя работа. Например, был отдел очистки носа, а также штаб, откуда менеджер Олух звонил своим подчиненным. Мозг разделялся на комнаты, двери между ними открывались и закрывались. В определенном смысле это довольно грубая карикатура на то, как некоторые люди, говоря о «центрах» в мозге, могут непреднамеренно подстраивать под эту концепцию и сознание. Если мы будем следовать этой стратегии, наша основная проблема никогда не решится.

В любом случае, более полувека исследований показали нам, что мозг работает не так. Возьмите зрение: есть по меньшей мере тридцать различных областей мозга, которые задействованы в процессе восприятия и обработки зрительной информации. Это немного похоже на инструменты в оркестре или рецепт блюда сочень сложными ингредиентами. Каждая область мозга действительно играет свою специфическую роль, но каждая вносит вклад в целое. И результат – нечто большее, чем сумма частей, и здесь заключен сакральный момент сознательного опыта.

Тем не менее существует стойкое убеждение, что сознание должно быть каким-то образом связано с корой, внешним слоем мозга, поскольку эта область в процессе эволюции возникла позднее остальных и степень ее развития коррелирует с умственными способностями животного. Более того, кажется, что простой дезактивации коры достаточно, чтобы обеспечить потерю сознания. Мы могли бы просто сказать, что для сознания требуется полноценная кора, которая взаимодействует с остальными частями мозга. Но на практике мы знаем, что необходимым условием является нормальная работа всего мозга. Так что идея слишком расплывчата, чтобы быть полезной.

Еще одна причина не помещать все яйца в кортексную корзину связана с исследованиями, произведенными почти семь десятилетий назад. Канадский нейрохирург-новатор Уайлдер Пенфилд предположил, что кортекс может быть не таким уж важным для сознательного опыта. Это еретическое предположение было основано на отсутствии нарушений в непрерывности сознания 750 бодрствующих пациентов, подвергавшихся хирургическим процедурам, связанным с удалением частей коры.[13]13
  Penfield, W.&Jasper, Н. Epilepsy and the Functional Anatomy of the Human Brain. (Little, Brown&Co., 1954). Пенфилд У., Джаспер Г. Г. Эпилепсия и функциональная анатомия головного мозга человека. М.: Издательство иностранной литературы, 1958.


[Закрыть] Кроме того, совсем недавно идея, что кора не играет решающей роли в сознании, была подкреплена исследованием врожденного состояния, известного как анэнцефалия/гидроанэнцефалия, при котором значительная часть головного мозга, включая кору, отсутствует. Дети, появившиеся на свет с этой патологией, тем не менее проявляют признаки бодрствования и сознания, оцениваемые стандартными неврологическими методами.[14]14
  Merker, B. 'Consciousness without a cerebral cortex: a challenge for neuroscience and medicine'. Behavioral and Brain Sciences, 30, 63–81; discussion 81 -134 (2007); Panksepp, J.&Biven, L. Archaeology of Mind: Neuroevolutionary Origins of Human Emotions. (W. W. Norton, 2012).


[Закрыть] Наконец, в совершенно неповрежденной коре потеря сознания может возникать при абсансных припадках. Иными словами, кора не может быть вместилищем сознания.

Существенная ошибка в любом проекте, направленном на поиск локализации сознания в определенных областях мозга, становится очевидна, когда вы видите результаты сканирования мозга, иллюстрирующие эффекты анестезии. Анализируя их, можно заключить, что множество регионов вовлечено в формирование индивидуального опыта в каждый момент времени. Представьте, что на самом деле есть только один обособленный центр сознания: будь это так, вы бы точно знали, что, подвергая пациента анестезии и тем самым «отнимая» сознание, вы отключаете единственную особую область, и, несомненно, это должно быть отражено на снимках, полученных при сканировании. На деле это не так: исследования демонстрируют отсутствие единого региона в мозге, который бы отключался под воздействием анестезии. Вместо этого мы видим изменение активности по всем направлениям.[15]15
  Hudetz, A. G. «General anesthesia and human brain connectivity». Brain Connectivity, 2, 291–302(2012).


[Закрыть]

Неизбежно призрачная френологическая связь между рельефами черепных костей и личностными чертами оказалась дискредитирована, поскольку прогресс в медицине сделал возможным прямое, инвазивное исследование мозга. Однако рассуждения о френологии имеют отголоски и в последующих клинических интерпретациях. По мере развития медицины врачи становились все более искусными, стало возможным спасение жизни пациентов даже при тяжелых повреждениях головного мозга, например при пулевых ранениях, травмах и инсультах, что, в свою очередь, привело к выявлению специфических неврологических нарушений. Но ошибочные идеи френологии все еще время от времени проскальзывали: было очень заманчиво присвоить пострадавшей области мозга функцию, которая оказалась утраченной. Недостаток в этом рассуждении был отмечен одним психологом более пятидесяти лет назад: если вы извлекли деталь из радио, и устройство «завыло», вы не станете утверждать, будто функция этой детали заключалась в том, чтобы препятствовать «вою».[16]16
  Хотя упоминания этой аллегории встречаются часто, единственным достоверным источником является учебник «Психология в медицине», опубликованный в 1992 году и в наши дни доступный только в электронном виде: http://www.ucl.ac.uk/medical-education/publications/psychology-in-medicine


[Закрыть] Конечно, если область мозга, о которой идет речь, неисправна, как и деталь радио, целостность системы будет нарушена, но конкретный вклад неисправного элемента нельзя экстраполировать на основании конечного симптома.[17]17
  Совсем недавно концепция отдельного пространства для сознания снова заявила о себе. Мохамад Кубейсси и его коллеги оперировали мозг пациента с тяжелой формой эпилепсии, состояние которого вынудило врачей прибегнуть к инвазивной нейрохирургии. По воле случая они обнаружили, что стимуляция определенной области (claustrum) обратимо погружала пациента в бессознательное состояние (после прекращения стимуляции он вернулся в нормальное состояние). Казалось, ученые обнаружили если не место, где «сосредоточено» сознание, то, по крайней мере, центр управления, о котором размышлял некоторое время назад Фрэнсис Крик. Неудивительно, что от этой идеи при дальнейшем анализе пришлось отказаться из-за множества проблем и несостыковок. Первая из них просто техническая: в исследовании отсутствует необходимое количество повторений, участвовал всего один испытуемый, имеющий к тому же аномалии функционирования мозга. Таким образом, критерий достоверности исследования не выполняется. Кроме того, поскольку полностью здоровые люди никогда не будут подвержены инвазивной хирургии головного мозга, даже при наличии удовлетворительной выборки мы все равно не сможем утверждать, что выводы верны применительно к здоровому мозгу. Вторая проблема заключается в опасности ошибочной интерпретации. Как мы можем сказать наверняка, что наблюдаемый эффект уникален, пока не повторим опыт на множестве других участков мозга? Третья проблема вращается вокруг того, как мы определяем сознание. Пациент в исследовании Кубейсси не был без сознания в том же смысле, как и если бы он находился под воздействием общей анестезии или спал: скорее, стимуляция привела к «полному отключению волевого поведения и невосприимчивости», что больше похоже на транс. Четвертая проблема связана с чрезмерной зависимостью от метафоры при интерпретации данных. Фрэнсис Крик, чьи идеи якобы подтверждены данным исследованием, сравнивал claustrum с «дирижером в оркестре», координирующим все другие области мозга. Но что это на самом деле означает? Если эта область мозга находится на каком-то анатомическом перекрестке, то почему она должна непременно нести исполнительные функции, а не быть неким координатором или даже просто каналом связи? Koubeissi, М. Z. et al. "Electrical stimulation of a small brain area reversibly disrupts consciousness'. Epilepsy and Behavior, 37, 32–5 (2014). Stevens, С F. 'Consciousness: Crick and the claustrum". Nature, 435, 1040–1 (2005). Bagary, M. 'Epilepsy, consciousness and neurostimulation'. Behavioural Neurology, 24, 75–81 (2011).


[Закрыть]

Благодаря достижениям в неинвазивных методах визуализации мы знаем, какая область обычно функционирует в здоровом мозге во время определенных видов деятельности. Вы можете посмотреть на результаты сканирования и увидеть яркие пятна активности на сером фоне неактивных областей мозга или, возможно, многоцветные массивы, в которых белое пятно – эпицентр активности, спадающей к периферии сначала до желтого, затем – оранжевого, красного и фиолетового цвета. Сталкиваясь с подобными впечатляющими изображениями, важно иметь в виду, что эти снимки иллюстрируют не мгновенные процессы, а процессы, осуществляющиеся на длительных промежутках времени, то есть большая часть жизненно важной мозговой активности остается за кадром.

Для сканирования мозга характерно временное разрешение в секундах, в то время как передача потенциала действия, который является универсальной электрической сигнатурой активных клеток мозга, осуществляется на три порядка быстрее. Для наглядности можно провести аналогию с фотографиями викторианской эпохи, которые в деталях изображают статичные элементы, однако не могут запечатлеть людей и животных, которые слишком быстро перемещаются. В качестве такого статичного объекта может выступать обнаруженная при сканировании мозга опухоль или стойкое поражение после инсульта. Но они составят, в буквальном смысле, лишь малую часть общей картины.

Тем не менее некоторые ученые[18]18
  Haynes, J.&Rees, G. «Decoding mental states from brain activity in humans». Nature Reviews Neuroscience 7, 523–34 (2006).


[Закрыть] настаивают на том, что можно «декодировать» психические состояния, сопоставляя их с изображениями головного мозга и сосредоточиваясь на пространственной структуре ответов в коре. Однако сам термин «декодирование» вводит в заблуждение. Код, по своей сути, представляет собой эквивалентное отображение в иной системе символов, поддающееся точной расшифровке. Точки и тире не имеют смысла, если вы не знакомы с азбукой Морзе. Только зная код, вы можете осуществить декодирование. Однако субъективные психические состояния, если считать, что они действительно аналогичны точкам и тире, не преобразуются обратно в пространственно-распределенную мозговую активность (или наоборот), они являются только ее коррелятом. В науке о мозге еще нет четких представлений обо всех причинно-следственных связях, не говоря уже о схемах кодирования.[19]19
  Blakemore, С.&Greenfield, S. A., Hacker Peter eds., Ch. 31 in Mindwaves: Thoughts on Intelligence, Identity and Consciousness, 485–505 (1987).


[Закрыть] Пусть вы знаете, что где-то происходит нечто, но вам неизвестно, как это происходит, – не в последнюю очередь потому, что далеко не очевидно, чем именно является это «нечто», особенно когда вы наблюдаете процесс «урывками», в режиме с течением времени на два или три порядка медленнее.

Самая сложная проблема, связанная с областями мозга, претендующими на звание «центра» той или иной психической функции, кроется на уровне самой терминологии. «Центр» предполагает, что в нем все начинается и заканчивается, но нет ни одной зоны мозга, которая работала бы таким образом. Вместо этого все области мозга соединяются друг с другом через пути нервных волокон, которые обеспечивают постоянный диалог даже между областями, удаленными на большие расстояния. В этой системе нет иерархии команд, такой как, например, у матрешек, каждая из которых помещается в другую. Каждая область мозга является своего рода ретранслятором – узлом или перекрестком, но никогда – конечным пунктом назначения. Другая проблема, связанная со сканированием мозга, вытекает из того, что мы привыкли подразумевать под психическим признаком некое особенное свойство – скажем, остроумие или доброту, а не количественный признак. Мы, конечно, отмечаем частоту проявлений или их интенсивность, но скорее как качество, и, таким образом, выявляем свойство характера. Такие изысканные и сложные черты возникают вследствие удивительных взаимодействий множества различных компонентов мозга, начиная с уровня отдельных синапсов и белков и заканчивая изощренной болтовней крупномасштабных нейронных сетей. Таким образом, они бросают вызов простым определениям, их значительно сложнее выделить при визуализации, чем количественный навык: абстрактные феномены, такие как остроумие и доброта, не поддаются измерению – в отличие, скажем, от объема памяти.

Тем не менее это далеко не означает, что мы не делаем важных открытий о функциях мозга, используя эти данные. Просто мы не должны делать поспешных выводов. Возьмем известное исследование с лондонскими таксистами, которые проходили устный экзамен на знание всех улиц и особых участков дорожной системы столицы Великобритании. Визуализация показала, что гиппокамп – участок мозга, связанный с памятью, у представителей этой профессии увеличивается из-за огромной нагрузки на их память.[20]20
  Maguire, Е. A. et al. «Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 97, 4398–403 (2000).


[Закрыть] Но это не значит, что мы можем прийти к заключению, что гиппокамп – это единственный «центр» для рассматриваемой функции: в данном случае – сложного и многогранного процесса памяти. Память включает в себя создание множества новых навыков, образов и закономерностей, а также вариантов их последующего применения. Все эти разные типы памяти и этапы обработки затрагивают множество областей и механизмов мозга.[21]21
  García-Lázaro, H. G. et al. «Neuroanatomy of episodic and semantic memory in humans: a brief review of neuroimaging studies». Neurology India, 60, 613–17; см. также Squire, L R. «Memory and brain systems: 1969–2009». Journal of Neuroscience, 29, 12711–16 (2009).


[Закрыть]

Более поздние попытки найти ключевое свойство мозга, служащее биологической основой сознания, впоследствии вдохновили не столько на выявление специфических мозговых областей, сколько на поиск их взаимосвязей. Много исследований было сосредоточено на связующем звене между внешним слоем головного мозга, корой, и глубоко расположенным таламусом, на области, которая действует как своего рода реле для разных чувств, – таламокортикальной петле. Почему она так интересует исследователей? На то есть несколько причин.

Во-первых, таламокортикальная петля не функционирует у пациентов в стойком вегетативном состоянии (например, в коме), что указывает на ее возможную ключевую роль в формировании сознания (хотя в подобных состояниях активность снижается также и в ряде других областей мозга). Во-вторых, на ранних стадиях сна нейроны таламуса и коры гораздо менее активны по сравнению с состоянием бодрствования. В-третьих, исследователи обнаружили, что непосредственное применение возбуждающего химического вещества (никотина), которое имитирует химический мессенджер в таламокортикальной петле, может восстановить сознание,[22]22
  Alkire, М. Т. et al. "Thalamic microinjection of nicotine reverses sevoflurane-induced loss of righting reflex in the rat". Anesthesiology, 107, 264–72 (2007).


[Закрыть] а повреждение таламуса приводит к его потере.[23]23
  Posner, J. B.&Plum, F. Plum and Posner's Diagnosis of Stupor and Coma. (Oxford University Press, 2007); Miller, J. W.&Ferrendelli, J. A/The central medial nucleus: thalamic site of seizure regulation'. Brain Research, 508, 297–300 (1990); and Miller, J. W.&Ferrendelli, J. A. 'Characterization of GABAergic seizure regulation in the midline thalamus'. Neuropharmacology, 29, 649–55 (1990).


[Закрыть] Наконец, анестезия может отключать сознание по причине того, что клетки таламуса перестают контролироваться сигналами обратной связи из коры, и цикл прерывается.[24]24
  Alkire, M. Т., Haier, R. J.&Fallon, J. H. 'Toward a unified theory of narcosis: brain imaging evidence for a thalamocortical switch as the neurophysiologic basis of anesthetic-induced unconsciousness'. Consciousness and Cognition, 9, 370–86 (2000).


[Закрыть] Но, несмотря на это, все же остается неясным, почему эта схема является такой значимой для сознания. Что так сильно отличает таламокортикальную петлю от прочих связей в мозге?

Во время сна кора головного мозга претерпевает периоды кратковременных всплесков возбуждения; они чередуются с периодами сниженной активности. Именно эта флуктуация в таламокортикальных сетях связана с переходом от сознательного состояния к бессознательному. Когда клетки таламуса снижают активность, клетки-мишени в коре возвращаются к режиму работы «по умолчанию»: в эти периоды мы можем наблюдать характерные медленные мозговые ритмы, лежащие в основе бессознательного состояния.[25]25
  Tononi, G. «An information integration theory of consciousness». BMC Neuroscience, 5, 42–64 (2004); Massimini, M. et al. «Triggering sleep slow waves by transcranial magnetic stimulation». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104, 8496–501 (2007).


[Закрыть]

Вместо того чтобы «просто» выявлять, какие области мозга оказываются активными в определенных условиях, со временем стратегия исследований сместилась в сторону открытия сложных механизмов: где, когда и каким образом участки мозга взаимодействуют между собой путем перекрестного перекликания широкомасштабных реверберирующих колебаний. Некоторые из этих колебаний связаны с релаксацией и сном и определяются характером взаимодействий между таламусом и корой. Между тем другие частоты, по-видимому, генерируются в определенных областях таламуса или коры и связаны с высшими когнитивными функциями, включая восприятие.[26]26
  Mann, Е. О. et al. «Perisomatic feedback inhibition underlies cholinergically induced fast network oscillations in the rat hippocampus in vitro». Neuron, 45, 105–17 (2005). Fisahn, A. et al. «Cholinergic induction of network oscillations at 40Hz in the hippocampus in vitro». Nature, 394, 186–9 (1998).


[Закрыть] Если группы нейронов временно синхронизируют свою активность, этот процесс может иметь заманчивые функциональные перспективы: конкретная частота колебаний – 40 Гц – может являться особенно важным элементом некоей ключевой корреляции.[27]27
  Singer, W. «Neuronal synchrony: a versatile code for the definition of relations?» Neuron, 24, 49–65, 111 -25 (1999); см. также Singer, W.&Gray, С. M. 'Visual feature integration and the temporal correlation hypothesis'. Annual Review of Neuroscience, 18, 555–86 (1995); and Tononi, G., Sporns, O.&Edelman, G. M. «Re-entry and the problem of integrating multiple cortical areas: simulation of dynamic integration in the visual system». Cerebral Cortex, 2, 310–35 (1992).


[Закрыть]

Однако более поздние исследования показали, что такая синхронизация между нейронами может быть стандартным режимом для мозга, а вовсе не исключением,[28]28
  Wu, J. Y. et al. «Spatiotemporal properties of an evoked population activity in rat sensory cortical slices». Journal of Neurophysiology, 86, 2461 -74 (2001).


[Закрыть] и нет причины рассматривать какую-либо конкретную частоту как особенное, ключевое условие для возникновения сознания. Кроме того, бессознательное состояние может сопровождаться усилением синхронизации в лобных долях мозга.[29]29
  Koubeissi et al., 2014.


[Закрыть] Наконец, существует ряд сознательных переживаний, которые не связаны с синхронизированной деятельностью мозга, в то время как сильная и резкая синхронизация, как, например, во время острых припадков, на самом деле связана с потерей сознания.[30]30
  Tononi, G.&Koch, С. The neural correlates of consciousness: an update "Annals of the New York Academy of Sciences, 1124, 239–61 (2008).


[Закрыть]

Главная идея, которую развивают все эти исследования, состоит в том, что анатомическая связь между таламусом и корой обеспечивает в лучшем случае необходимую, но не достаточную основу для сознания, а в худшем случае порождает больше вопросов, чем ответов.

Альтернативной тактикой может быть сосредоточение не столько на пространственной специфике работы мозга, сколько на временных рамках протекающих в нем процессов:[31]31
  Bachmann, T. Microgenetic Approach to the Conscious Mind. (John Benjamins, 2000).


[Закрыть] кажется очень правдоподобным, что сознание имеет место лишь тогда, когда нейронная активность поддерживается на протяжении длительного отрезка времени – порядка нескольких сотен миллисекунд. Критический интервал, разграничивающий «видимые» и «невидимые» события, по-видимому, составляет от 270 до 500 миллисекунд:[32]32
  Sergent, C., Baillet, S.&Dehaene, S. «Timing of the brain events underlying access to consciousness during the attentional blink». Nature Neuroscience, 8, 1391 -400 (2005).


[Закрыть] известный нейробиолог Бенджамин Либет предположил, что этот период необходим для того, чтобы сформировалось осознание события, в то время как самые ранние ответы, возможно, возникли в мозге уже на 25-й миллисекунде.[33]33
  Libet, B. Mind Time: The Temporal Factor in Consciousness. (Harvard University Press, 2004).


[Закрыть]