Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Мнение российского ученого



 

Книга знаменитого британского нейробиолога Сьюзан Гринфилд «Один день из жизни мозга», несомненно, расширит кругозор любопытного читателя. Именно любопытство заставляет людей стремиться к осознанию, как устроен мир, в котором мы живем, как устроены мы сами, живые существа. Но как же нам удается создавать мысленную модель внешнего мира, включая нас самих, и достигать с ее помощью избранных нами целей? В книге выделена основная загадка, интригующая многих: что же такое сознание? Само понятие кажется таким обыденным и очевидным, до тех пор пока мы не попытаемся объяснить различные стороны процесса осознания или пока нас не попросят изложить это формализованным языком. Ведь и книга, после рассмотрения очень интересного множества данных об этапах работы мозга на протяжении суток, заканчивается довольнохарактерным высказыванием:

 

«Если мы объединим наши усилия в междисциплинарных исследованиях и задействуем воображение до предела, то, возможно, понимание чуда субъективного сознания, наконец, перестанет быть таким недосягаемым…»

 

Так неужели человеческому мозгу не суждено познать свое собственное устройство? Читатели сами могут сформировать суждение об этом.

В зависимости от индивидуального опыта люди воспринимают информационные сигналы тремя способами. Наука выделяет:

а) образное, «интуитивно‑чувственное» восприятие, ориентированное на внутренний мир человека;

б) формализованно‑модельное, инженерное восприятие, ориентированное на создание «искусственной реальности»;

в) «текстуально‑книжное» восприятие, основанное на логических цепочках ассоциативных образов, представляющее комбинации предыдущих двух видов восприятия в различных пропорциях и ориентированное на «социальные взаимоотношения» между людьми.

Методология познания, основанная на опыте физических исследований, обычно использует концептуальные (смысловые, базовые) модели, в которых сохраняются лишь самые важные элементы структуры и причинно‑следственных связей в изучаемой системе, чтобы динамика ее поведения соответствовала экспериментальным данным и помогала достигать поставленных целей моделирования.[1]

Известно, что для адекватного описания живых систем в моделях необходимо рассматривать не только процессы регистрации, обработки и кодирования сенсорных сигналов, но также и процессы воссоздания внутренних «самоотождествляющих» сигналов, имитирующих возможные входные сигналы.[2] Именно с ними связывают субъективное осознание, которое ощущается через эмоции. Примеры разглядывания многозначных картинок наглядно показывают, что осознаваемый образ зависит от того, какой алгоритм интерпретации ваш мозг использует в данный момент.

Наверняка вам известна знаменитая оптическая иллюзия, представленная двойственным изображением девушки и старухи. Кого вы видите, глядя на рисунок: девушку или старуху? Поиск ответа на этот вопрос и есть процесс осознания, когда в ходе циклов сравнения величина ошибки между ожидаемым образом (работа внутренних «самоотождествляющих» алгоритмов) и образом, регистрируемым сенсорной системой, станет меньше порога. А выбор системой управления в мозге тех или иных алгоритмов распознавания и имитационного «самоотождествления» представляет собой аналог процесса внимания. Регистрацию сигнала биологические сенсоры могут осуществить за микросекунды и бессознательно распознать за ~30–70 миллисекунд, а вот для осознания образа требуется провести циклы сравнения (для людей этот диапазон от 70 до 200 миллисекунд и, в зависимости от обстоятельств, даже больше). При этом осознается либо один, либо другой образ (старуха/девушка), и переключение между ними происходит уже за секунды. Конечно, процессы восприятия более разнообразны, потому что живые системы состоят из многих иерархий распознающих систем, к тому же по‑разному функционально ориентированных. Приведенная схема описания, как мне представляется, позволяет двигаться по пути формализации многоуровневых динамических процессов в управлении живыми системами и снять излишний ореол загадочности с процессов, воспринимаемых нами как разные уровни сознания.

В книге Сьюзан Гринфилд говорится о размерах нейронных ансамблей, которые, по‑видимому, и следует интерпретировать как иерархические структуры распознающих систем с их специфической функциональной направленностью. Заинтересованный читатель найдет интереснейшие факты и гипотезы, которые могут вдохновить его на создание собственных моделей и представлений о работе структур мозга.

Будем надеяться, что эти новые достижения в познании механизмов работы мозга будут радовать читателя, помогут эффективному использованию уже накопленных знаний в различных профессиональных областях, адекватному решению встречающихся проблем. Важно также, чтобы такие книги увеличивали долю творческих исследователей в нашем обществе по сравнению с потребителями. Предлагаемые знания ориентированы, в первую очередь, на развитие внутреннего мира людей, расширение их мировоззрения и собственных возможностей.

Книга будет полезна широкому кругу заинтересованных читателей.

 

Владимир Григорьевич Яхно,

доктор физико‑математических наук,

профессор кафедры Нейротехнологий Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского

 

 

Предисловие

 

Мой отец всегда интересовался устройством вещей, будь то машина, телевизор, реактивный двигатель или тело и мозг. Он любил размышлять о природе электричества, человеческой природе и происхождении Вселенной, не довольствуясь при этом простыми объяснениями. Как однажды заметил Джеймс Тербер, «лучше знать несколько вопросов, чем все ответы». И это истинное наслаждение смаковать сложную задачу и делиться ею с другими открылось для меня довольно рано, определив сферу моих интересов еще со школьной скамьи.

В те времена науку преподавали как совокупность известных фактов, где не оставалось места открытиям. Амеба делится пополам; дистилляционную установку необходимо аккуратно перерисовать в тетрадь; физику времени и пространства изучали при помощи полосок бумаги со скрупулезно нанесенными на них равноудаленными точками. Несмотря на прорыв в образовании в цифровую эпоху, подозреваю, что в преподавании наук все еще есть пробелы. Наверняка их можно заполнить и показать ученикам более отдаленные и менее определенные горизонты, которые рано или поздно могут быть достигнуты благодаря их собственным усилиям. В мои юные годы глобальные вопросы, которые беспокоили всех нас (и подростков, пожалуй, особенно), касались причин, почему развязываются войны, природы любви, свободы воли, предопределенности и, прежде всего, человеческой сущности. Казалось, с ответами на эти вопросы лучше справлялись история и литература. Поэтому с большим облегчением я отказалась от науки в пользу классического арсенала латинского и греческого языков, а также античной истории и математики.

Помимо прочего, мир древних греков позволил мне исследовать то, что представлялось фундаментальным вопросом человеческой сущности и неизбежно вызывало у меня более пристальный интерес к философии. До сих пор помню, как сидела в Бодлеанской библиотеке одним субботним утром и вдруг поняла, что, пожалуй, сделала не лучший выбор предмета изучения. В результате я переключилась на еще зарождавшуюся психологию, постепенно все больше увлекаясь ее физиологическими аспектами. Тогда я впервые ощутила одержимость наукой, которая не давала простых ответов, но на самые волнующие вопросы ответом мог быть результат, полученный опытным путем. Ко всеобщему – и не в последнюю очередь к моему собственному – удивлению, я стала нейробиологом. И за неоценимую поддержку я благодарю моего тогдашнего наставника доктора Джейн Мелланби и профессора Уильяма Патона. Это стало началом моей научной карьеры.

Сперва я задалась целью исследовать механизмы работы мозга, имеющие отношение к развитию нейродегенеративных заболеваний. Но и здесь меня преследовала проблема сознания. Как оно устроено и почему угасает? И если бы другой ученый утверждал, что может ответить на эти вопросы, что бы он мне продемонстрировал? Дрессированную крысу? Сканирование мозга? Формулу? Даже самые отдаленные и футуристические сценарии не могли зафиксировать этот неуловимый компонент, квинтэссенцию сознания – субъективность. И наряду с ежедневными лабораторными экспериментами я продолжала беседы с философами, в частности с ныне покойной Сьюзан Херли.

Вместе мы организовали обширную серию дебатов между философами и нейробиологами. Привлекательность этих дискуссий, которые нередко продолжались с утра до позднего вечера, заключалась в том, что к теме, актуальной для двух дисциплин, скажем к памяти, можно было подойти с совершенно иной точки зрения, с иным набором приоритетов и перспектив. Как нейробиолог я рисковала пренебречь феноменологией – вездесущая субъективность вешала на нейрофизиологические исследования сознания клеймо «узкая специализация».

Продолжая размышлять над субъективной природой «разума» и «сознания», в 1995 году я написала «Путешествие в тайны разума», а в 2000 году – «Тайную жизнь мозга». Поскольку мы можем «потерять рассудок», но все же оставаться в сознании, мне показалось, что эти два термина не синонимичны и что осмысление разницы между ними способно помочь нам продвинуться вперед. Я пришла к выводу, что необходим некий Розеттский камень, билингвальная система, которая свяжет феноменологию и физиологию.

Идеальным кандидатом на эту роль стал не макромасштабный участок мозга, не микромасштабная группировка синапсов, а мезомасштабное явление, которое до 1990‑х годов оставалось незамеченным: нейронные ансамбли. Ансамбли немного похожи на рябь, которую вызывает брошенный в воду камень: миллионы нейронов генерируют распространяющуюся активность в течение субсекундного временного интервала. Шкала в миллисекундах означает невозможность обнаружения ансамблей при помощи классических методов визуализации. Однако новые методы с применением потенциал‑чувствительных красителей, которые напрямую отражают активность нейронов, позволяют исследовать нейронные ансамбли мозга в реальном времени.

Когда я писала «Тайную жизнь мозга», изучение нейронных ансамблей находилось еще в зачаточном состоянии, и я могла только предполагать, что они могут служить основным нейрональным коррелятом сознания. Но я мечтала перейти от теории к практике и исследовать нейронные ансамбли в своей собственной лаборатории; к счастью, трудности с поиском нужных людей и финансирования были не настолько непреодолимыми, как мне казалось. Летом 2001 года талантливый аспирант из нашей исследовательской группы, Эд Манн, отправился на стажировку в Японию и его радушно встретили в лаборатории доктора Ичикавы. Эд изучал там технику оптической визуализации, чтобы мы могли создать свою собственную лабораторию в Оксфорде. Большая удача, что высокоспециализированное оборудование и расходные материалы, необходимые для исследований, нам были обеспечены за счет гранта от Pfizer Ltd, а также поддержки Фонда Темплтона, Фонда науки о разуме и Европейского общества анестезиологии. То, что казалось далекой мечтой, стало реальностью, и за последние пятнадцать лет нам удалось проверить многие гипотезы и догадки.

«Один день из жизни мозга» – это далеко не исчерпывающий обзор исследований в области сознания, хотя здесь приводятся актуальные факты и гипотезы из сферы философии, психологии, неврологии и физики. И на этот раз, в отличие от «Тайной жизни мозга», мы будем рассматривать еще и множество реальных экспериментов.

Основная цель этой книги – познакомить читателя с новым междисциплинарным подходом к сознанию: идея состоит в том, что нейронные ансамбли можно рассматривать как центральный элемент модели, описание которой возможно с использованием как феноменологической, так и физиологической терминологии одновременно. Различные субъективные состояния сознания наилучшим образом иллюстрируются вовсе не строгими лабораторными экспериментами с надуманными сценариями, а теми сюжетами из жизни, с которыми мы все знакомы. Нам предстоит прожить один ничем не примечательный день и попытаться сопоставить конкретное субъективное состояние с объективно регистрируемыми процессами, протекающими внутри физического мозга.

Поскольку эта книга появилась благодаря тем данным, которые мы собрали при помощи оптических изображений, хочу поблагодарить тех, кто сотрудничал с нашей лабораторией на протяжении многих лет, а также авторов цитируемых публикаций. В частности, отмечу Скотта Бадина, который принимал активное участие в исследовании нейронных ансамблей. Также особой благодарности заслуживает доктор Франческо Фермани, физик‑теоретик, у которого мы со Скоттом провели много приятных вечеров за бутылкой вина, пытаясь выйти за рамки эмпирических данных и взглянуть на сознание с точки зрения математического моделирования. Но особенно горячо я хочу поблагодарить доктора Яна Девоншира за неоценимую помощь при создании этой книги, за то, что представил и выверил литературные источники. Наконец, благодарю свою мать Дорис, которая внесла самый значимый вклад из всех: свою безусловную любовь. И теперь мы вновь возвращаемся к моему отцу, который дал мне и моему брату любознательность и мужество для поисков ответов на трудные вопросы. Хочется думать, что где бы он ни был, он знает, скольким я ему обязана.

 

Сьюзан Гринфилд

Оксфорд, 27 марта 2016 года

 

 

В темноте

 

Предыстория

 

Сейчас раннее утро, но еще совсем темно. Ваш сердечный ритм замедлился до одного удара в секунду кровяное давление в данный момент – самое низкое за последние пятнадцать часов. Вы совершаете не более двенадцати вдохов в минуту, в то время как уровень глюкозы в крови находится на нижней границе. Мочевой пузырь и кишечник медленно наполняются, но этого еще недостаточно, чтобы потревожить ваш сон. В организме протекает множество физиологических процессов, но вы спите и не догадываетесь об этом. Ваш мозг в настоящее время каким‑то образом препятствует проникновению в свою личную внутреннюю вселенную, она недоступна сейчас даже для вашего собственного тела. Удивительно, правда? Когда прозвенит будильник, вы снова станете собой. Но прямо сейчас, еще ненадолго, вы «мертвы для мира», вы в бессознательности.

Без сознания жизнь была бы ужасно похожа на смерть. Это неосязаемое внутреннее… что же это на самом деле? На протяжении веков наши предки пытались понять, как устроено это загадочное, но настолько привычное явление, которое мы принимаем как должное день за днем. В течение последних пятидесяти лет интерес к этому вопросу рос пропорционально темпам развития нейронауки. Но обширные познания о самых разных аспектах работы мозга не приблизили нас к раскрытию тайны сознания: как наш индивидуальный опыт, мысли, воспоминания могут воплощаться в форме химических взаимодействий и электрических вспышек?

Когда речь идет об амбициозных идеях на грани науки и фантастики, бросающих вызов законам физики, таких как путешествия во времени или создание вечного двигателя, вы не воспринимаете их всерьез. Но если, пусть даже гипотетически, некий гениальный изобретатель представит вам готовую технологию, вы примете ее как должное. Что же на самом деле докажет вам, что какой‑то ученый или философ или даже писатель‑фантаст пришел к окончательному пониманию субъективного опыта, который мы называем сознанием?

Может, гений, восторженно размахивающий распечатками сканирования мозга или стучащий указкой по математической формуле на меловой доске? Эти «доказательства», сколь бы гениальными они ни были, не станут убедительными, поскольку не учитывают то, как объективно наблюдаемые события трансформируются в бесценное ощущение личного опыта.

Еще в середине 80‑х годов мы с философом Сьюзан Херли решили организовать серию семинаров в Оксфордском университете по различным аспектам разума и мозга. К сожалению, мы мало продвинулись в понимании того, какую роль в формировании сознания играют те или иные процессы, протекающие в мозге,[3] вероятно, не в последнюю очередь потому, что ни нейронаука, ни философия не имеют четкой базы, от которой можно было бы отталкиваться. Тем не менее семинары помогли выделить главную проблему, терзающую обе дисциплины: как объективно анализировать субъективное явление? К тому же мы обнаружили, что ничто не мешает нам вести плодотворные междисциплинарные дебаты по более узким, более конкретным вопросам. Например, может ли машина быть разумной? Какова эволюционная сила сознания? Как язык влияет на мышление?

Уже тогда был брошен вызов устоявшемуся делению на ментальное и физическое, поскольку нейронаука демонстрировала, как изменения в мозге, обусловленные, скажем, физическим повреждением, коррелируют с изменениями в субъективном личном опыте. По словам одного из участников конференции, Пола Сибрайта, «воспоминания, равно как и молекулы, являются физическими объектами, частью физической Вселенной, но этим объектам мы даем названия, отличные от тех, которые дает физика».

Это противоречие между объективным и субъективным казалось неразрешимым с тех пор, как великий философ Рене Декарт впервые поднял этот вопрос в семнадцатом веке, решив отделить сознание от биологического мозга. Эту концептуальную пропасть между восприятием от первого лица, формирующим индивидуальную току зрения в реальной жизни, и восприятием от третьего лица, которое является отличительной чертой научных экспериментов, трудно преодолеть. Когда мы описываем человека или любое животное как сущность, обладающую «перцептивными переживаниями» или «сознательными состояниями», речь идет об одних из ключевых признаков, которые отличают живое от неживого. Камню не присущи субъективные свойства, но восприятие – это прежде всего интерпретация, поэтому оно формирует субъективные свойства объекта. Например, присваивая тот или иной цвет. Это кажется довольно очевидным для нас при взгляде от первого лица, но смещая перспективу в сторону объективной науки, мы оказываемся в некотором затруднении. Мы можем говорить о состоянии мозга, которое, в свою очередь, может быть сведено к вспышкам активности нейронов и колебаниям концентраций химических веществ, но трудно понять, как этот нейробиологический водоворот связан с особенностями сознания, столь очевидными для нас в собственном повседневном опыте: кусочек шоколада медленно тает во рту, солнечный свет греет и заставляет щуриться, музыка навевает воспоминания. Цель путешествия, которое мы собираемся совершить в этой книге, – понять, какие процессы протекают в биологическом мозге, когда мы наслаждаемся едой, чувствуем опьянение после пары бокалов вина, мечтаем, гуляем на открытом воздухе или сидим целый день в офисе.

На протяжении дня различные факторы приводят к огромному разнообразию состояний мозга, обусловленных, по большому счету, лишь тем, что та или иная группа нейронов проявляет согласованную активность лишь на долю секунды. Это важные мозговые процессы, которые, тем не менее, все еще недостаточно изучены. Такие крупномасштабные вспышки активности, сопоставимые с тем или иным субъективным опытом, представляют собой своего рода Розеттский камень. На этой знаменитой реликвии выгравированы три идентичных по смыслу текста: два на древнеегипетском языке и один на древнегреческом. Древнегреческий был хорошо известен лингвистам, и сопоставление трех текстов послужило отправной точкой для расшифровки египетских иероглифов. Сопоставляя события в мозге с различными аспектами сознания, мы сможем переводить язык субъективного личного опыта на язык объективной нейронауки, и наоборот.

Предположение, что субъективность является основной чертой сознания, научное сообщество сочло немного неприятным и долгое время предпочитало игнорировать, поскольку эмпирический метод безжалостно объективен и беспристрастен. Поэтому неудивительно, что многих традиционалистов призрак «ненаучности» заставляет прекратить дальнейшее изучение предмета. Прилагательное «научный» – это универсальная приправа ко всем типам терминов. Достаточно сказать, что ученые обычно сообщают только о тех результатах, которые однозначно объективны и достоверны, то есть другой исследователь, произведя те же манипуляции, гарантированно сможет получить те же результаты. Но именно поэтому нормальный механизм научного метода настолько сложен, когда мы имеем дело с сознанием, ведь потенциальный исследователь действительно должен признать авантюрную черту субъективности. Даже те нейробиологи, которые осмеливаются работать в этой области (приятно, что их становится все больше), склонны игнорировать разнообразие индивидуальных субъективных состояний: вместо этого они фокусируются на принципах функционирования мозга, с которыми мы уже знакомы, а также на тех процессах, которые удобно регистрировать.

 

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

 

Одна из первых теоретических моделей для описания сознания была основана на концепции своего рода «классной доски» в мозге, «глобальной рабочей области». Эта теория была разработана Станисласом Деаном и его коллегами в конце 1990-х годов. Ученые предположили, что сигналы обрабатываются и координируются между несколькими входами, каждый из которых следует по определенному временному общему пути. Этот процесс должен порождать глобальное состояние, которое на короткий промежуток времени настолько доминируют в мозге, что само его существование препятствует образованию любого другого, формируя таким образом единое состояние сознания.

Эта концепция вдохновила философа Дэниела Деннета на создание модели, которую он назвал «моделью множественных проектов», позволяющей определять, какое состояние окажется доминирующим в соответствии с особенностями содержания текущего момента сознания. Он предлагает концепцию своего рода соревнования, в котором решающим фактором для доминирования является значительность содержания.[47]

Однако, как мы видели ранее на примере «нейрона бабушки», нет никакого определяющего нейронного контроллера. Модели глобальной рабочей области и множественных проектов мало помогают в понимании сознания. С другой стороны, вместо того чтобы рассматривать сознание как процесс, мы могли бы рассматривать его в качестве объекта. На первый взгляд эта идея может показаться просто глупой. Но с тех пор как в 1 747 году французский врач и философ Жюльен Офре де Ламетри предположил, что «мозг выделяет мысли подобно тому, как печень выделяет желчь», многие мыслители долгое время рассуждали, действительно ли сознание может быть материальным объектом.[48] Так же как время и пространство существуют независимо от мозга, но могут быть оценены им, сознание тоже может быть независимой сущностью, которую, однако, мы пока не способны выделить. Здесь нет смысла углубляться в аргументы за или против данной идеи просто потому, что с точки зрения нейронауки это не очень полезно и нет очевидного способа преодолеть этот рубеж.

И все же не так давно альтернативная и еще более абстрактная концепция была предложена нейробиологом Джулио Тонони;[49] она носит название «теория интегрированной информации». В рамках этой теории «интегрированная информация» представляет собой уменьшение неопределенности в отношении состояния переменной в системе. Сознание пропорционально уменьшению этой неопределенности.[50] Интегрированная информационная модель имеет преимущество перед более ранними «количественными» в том, что она может быть более точно смоделирована на компьютере,[51]однако пока неясно, что эта концепция привнесет в понимание того, чем является сознание и как оно связано с физическим мозгом.

Кое-кто, например технолог и футурист Рэй Курцвейл, делает ставку на сложность, независимо от биологических свойств: в 2012 году Курцвейл предположил, что «искусственный интеллект достигнет уровня человеческого примерно к 2029 году. А, скажем, к 2045 году мы умножим интеллектуальный уровень нашей цивилизации в миллиард раз».[52] Считает ли Курцвейл, что, создавая все более сложные машины, человечество добьется того, что сознание появится спонтанно и неминуемо, как кролик из вычислительной шляпы?[53] Если бы дело было исключительно в «сложности», тогда сознание не оказалось бы свойством только лишь биологических систем, сам материал не имел бы значения – только соотношение элементов, как однажды заметил философ Джон Серл.

Но здесь явно чего-то не хватает. Каждый нейрон непохож на винтик или шестеренку – он сам по себе очень динамичен. Сто миллиардов нейронов, составляющих ваш мозг, – это не фиксированные элементы, которые могли бы функционировать строго последовательно, независимо от изменений в окружающей среде. Более того, проявления непрерывного динамизма – это непрекращающиеся анатомические изменения в конфигурации каждого нейрона: легкость, с которой сигналы возбуждают эти клетки, существенно варьируется от момента к моменту в зависимости от наличия разнообразных «модулирующих» факторов.[54] Мозг – это постоянно меняющийся калейдоскоп взаимодействующих изменчивых элементов; он непохож на жесткую схему вычислительного устройства. Развивая эту мысль, мы сталкиваемся с ощущением огромной необъятной тайны. Очевидно, что прежние стратегии и тактики не помогут нам расставить все на свои места и что пришло время совершенно иного подхода.

Что же дальше?

Мы во что бы то ни стало должны решить эту загадку: как «вода» объективных процессов превращается в «вино» субъективного сознания[55] – так называемую «трудную проблему сознания».[56] Но нам до сих пор не удалось сделать это с помощью классических подходов – «от эксперимента к теории» и наоборот. Мы должны отойти от упрощённых концепций, возможно, необходимых, но недостижимых нейрональных коррелятов сознания и от невнятных моделей, чтобы выявить более верную и детальную связь между объективной физиологией и субъективной феноменологией. Однако путь решения далеко не очевиден.

Проблема заключается в том, что природа ментального кажется совершенно не имеющей ничего общего с природой физических процессов. Наша задача на начальном этапе – понять взаимосвязь между психическими свойствами сознания и физическими свойствами мозга, где физиология и феноменология наделяются равным весом и постоянно перекрестно сопоставляются друг с другом. Новый подход, который будет описан в этой книге, состоит в том, что изучение феноменологии рассматривается как ключ к пониманию связи между ментальным и физическим. Вместо того чтобы сразу тянуться к скальпелю, вглядываться в клетки мозга и изучать химические формулы в надежде, что мы сможем найти Ответ На Все Вопросы, следует прежде выяснить, что нам потребуется знать о повседневном сознании.

Мы рассмотрим, вероятно, не исчерпывающий, но охватывающий многие вопросы список ситуаций из реальной жизни. Именно такой подход позволит нам понять, как возникают свойственные всем нам индивидуальные переживания, и, если повезет, мы обнаружим общие принципы и закономерности.

Во-первых, почему будильник заставляет вас просыпаться? А ведь это одна из неоспоримых фундаментальных особенностей сознания. Во-вторых, какова разница между человеческим сознанием и сознанием животного, между сознанием взрослого и младенца? В-третьих, почему каждому человеку свойственны очень разные субъективные зрительные и слуховые ощущения? В-четвертых, как окружающая среда влияет на наше сознание? В-пятых, как психические состояния, например шизофрения, депрессия и болезнь Альцгеймера, и как наркотики и алкоголь меняют наше сознание? В-шестых, как субъективный опыт сна отличается от субъективного опыта бодрствования? И наконец, почему порой так сильно меняется наше ощущение времени?

Только после рассмотрения этих вопросов мы должны определить, что мы будем измерять в мозге. Вместо того чтобы выбрать одну функцию с самого начала, мы положимся на повседневный опыт. Как оказалось, каждый элемент удобно соответствует разным этапам «типичного» дня, поэтому «вы» будете нашим проводником. И поскольку мы отслеживаем «ваш» день, мы будем постоянно переключаться между физическим и феноменологическим, объективным и субъективным. Снаружи светлеет. Уже слышен сигнал будильника…

Пробуждение

Пронзительный звук наполняет ваш череп. Туманная завеса, изолирующая вас от внешнего мира, испаряется, по мере того как сигнал становится все более назойливым. Нащупав в темноте источник шума, вы наконец восстанавливаете тишину. Но дьявольское устройство уже сделало свое дело: вы проснулись. Тем не менее вы еще не погрузились в окружающую реальность. Глаза пока закрыты, вы чувствуете, как образы медленно всплывают в сознании…

Сон

Нейробиологам давно известно, что бессознательность сна имеет градации. Фактически за предыдущую ночь вы прошли приблизительно пять циклов сна, многократно приближаясь к поверхностным и наиболее глубоким уровням. В течение первых пяти или десяти минут, когда реальность только начинает «уплывать» от вас, вы все еще были относительно бдительны. Если бы кто-то попытался вас разбудить, вы могли бы даже сказать, что вы ни в коем случае не спите. Это первый этап, начало цикла и начало вашего погружения в бессознательное. Иногда в этот период вы испытываете странные и чрезвычайно яркие ощущения, как будто падаете или слышите, как кто-то произносит ваше имя. Иногда тело как будто пронзает сплошная судорога – это явление известно как «миоклонический рефлекс»: мышцы невольно сокращаются, казалось бы, совершенно без причины. На протяжении первого этапа, если бы у вас на голове были закреплены электроды, электроэнцефалограмма (ЭЭГ) регистрировала бы характерный рисунок небольших и быстрых мозговых волн (тета-волн).[57]

Затем, по мере того как вы расслабляетесь, в течение следующих двадцати минут мозг начинает генерировать дополнительные сложные электрические сигнатуры волны (от восьми до пятнадцати циклов в секунду). Это второй этап. Затем температура тела снижается, пульс замедляется. Именно в этот момент вы переходите от поверхностного сна к глубокому – это третий этап. Профиль мозговых волн на ЭЭГ замедляется еще больше, периодичность составляет уже от двух до четырех циклов в секунду. Когда эти «дельта-волны» замедляются еще сильнее, формируя от половины до двух циклов в секунду, вы входите в наиболее глубокую, четвертую фазу сна.

Примерно через тридцать минут мозг возвращается к третьей фазе, а затем ко второй. Зачем? Несомненно, было бы проще, если бы бессознательность оставалась просто устойчивым состоянием. Одна из возможных причин заключается в том, что глубокое, почти коматозное состояние в течение длительного времени может быть чревато: мир полон опасностей, надо быть начеку. Кроме того, продолжительность фаз сна меняется в течение ночи: возможно, мозг подстраивает их под свои потребности. В середине ночи четвертая фаза завершается практически полностью, а следующая за ней пятая фаза становится доминантой и продолжается почти час.[58]

Пятую фазу называют также фазой «быстрого сна» (REM), потому что ваши глаза активно двигаются под закрытыми веками. Тем временем глубина и частота дыхания увеличиваются, ЭЭГ выявляет профиль быстрых нерегулярных волн, свидетельствующих о повышенной умственной активности, сопоставимой с активностью во время бодрствования: сны (которые позже будут рассмотрены более подробно) мы видим именно в этой фазе, хотя и не на всем ее протяжении. Несмотря на напряженную умственную деятельность во время этой фазы, ваши мышцы, напротив, наиболее расслаблены, возникает сонный паралич: «быстрый сон» также известен как «парадоксальный сон», поскольку вы как будто находитесь в сознании, но при этом обездвижены. Просто вспомните ситуации, которые обычно возникают в кошмарах, когда вы пытаетесь убежать от опасности, но странным образом обнаруживаете себя неподвижным. Эта фаза повторяется четыре-пять раз в течение ночи.[59] Но как же осуществляется контроль циклов сна?

Давно известно, что в основе регуляции этих циклов лежит выделение конкретных химических передатчиков – нейротрансмиттеров. Выступая в роли посредников между двумя нейронами, эти вещества путем диффузии перемещаются от одной клеточной мембраны (пресинаптической) к другой (постсинаптической) через узкую щель – синапс: они запускают в постсинаптическом нейроне каскад реакций, вызывающих «возбуждение» либо «торможение». На языке нейробиологии торможение – это просто уменьшение вероятности того, что нейрон сможет генерировать потенциал действия (электрический импульс). Возбуждение же, напротив, увеличение вероятности. Этот жизненно важный электрический импульс длится около одной тысячной доли секунды (примерно 1 миллисекунду) и является универсальным признаком того, что клетка мозга активна и сигнализирует об этом следующей клетке. Возбужденный нейрон будет генерировать залпы потенциалов действия на высокой скорости, в то время как тот, что «заторможен», может вовсе молчать.

Передатчики, контролирующие сон, бодрствование и сновидения, – близкие по молекулярной структуре дофамин, норадреналин, гистамин и серотонин, вместе с четвертым – ацетилхолином, чуть более далеким «родственником», – наиболее известные и хорошо исследованные нейротрансмиттеры.[60] Но действительно большой интерес представляют особенности их распространения и локализации: они могут больше, чем просто осуществлять связь между двумя нейронами через синаптическую щель, но вместо этого они работают по принципу садовых распылителей. Разумеется, на то должны быть причины. Каждый член этого химического семейства играет свою ключевую роль в контроле сна и бодрствования. Уровни норадреналина и его химического предшественник дофамина, а также серотонина и гистамина наиболее высоки в процессе бодрствования, но значительно снижаются во время нормального сна и практически отсутствуют в пятой фазе.[61] Между тем ацетилхолин все равно «работает».[62] Так за что же отвечают эти передатчики?

Оказывается, эти молекулы ведут двойную жизнь и могут действовать в совершенно альтернативной роли – в качестве модуляторов.[63] Модулятор не вызывает немедленного торможения или возбуждения: вместо этого он влияет на то, как клетка мозга будет реагировать на входной сигнал в течение некоторого временного интервала в будущем. Чтобы лучше понять, как это происходит, представим такую ситуацию: вы работаете в офисе, и сегодня прошел слух о повышении зарплаты. Сам по себе слух не заставит сотрудников, скажем, поднять трубку молчащего телефона. Однако когда поступает стандартный сигнал – телефонный звонок, сотрудник будет отвечать на него быстрее и охотнее. Модулятор работает та к же, как этот слух: сам по себе он не вызывает эффекта, но усиливает последующее событие.[64]

Теория и практика показывают, что классификация нейротрансмиттеров как однозначно тормозных или возбуждающих была бы ошибочна. Все зависит от времени и конкретного участка мозга, в котором они работают. Так, в течение определенного периода времени эффекты входящего раздражителя (другого передатчика) будут отличаться в присутствии модулятора вплоть до того, что эффект раздражителя может быть полностью нивелирован. Таким образом, огромное значение модуляции заключается в изменении временных рамок для процессов передачи сигнала в мозге. Такая тонкая регуляция никогда бы не была возможна при простой передаче сигнала.

Пока вы спали и теперь, когда вы лежите в полудреме, уровни этих вездесущих модуляторов поднимаются и падают в разные моменты времени, поддерживая различные стадии сна, располагая большие популяции клеток мозга быть более активными либо спокойными. Поэтому весьма вероятно, что при этом модуляторы вносят важный вклад в формирование сознания и бессознательности, а также в регуляцию перехода между ними. Но мы только что выяснили, что погружение в сон и выход из него – постепенный процесс: это говорит о том, что модуляторы действуют не как клавишный выключатель. Скорее, они работают как своего рода регулятор яркости…

Анестезия

Поскольку сон – это ступенчатый процесс, не кажется удивительным, что другая известная форма бессознательного – анестезия – может также варьировать по глубине. Генри Хикман, «отец анестезии», впервые использовал углекислый газ для погружения пациента в бессознательное состояние в 1820-х годах. Однако только в 1937 году американский врач Артур Эрнест Гедель описал четыре стадии анестезии. В середине двадцатого века ингаляционные анестетики были гораздо менее эффективны, чем современные, поэтому их действие было относительно медленным: этот недостаток тем не менее помог Геделю обнаружить характерные этапы постепенного процесса потери сознания. В наши дни при внутривенном введении мощных анестетиков эти этапы не столь очевидны, но они есть, хотя и протекают в значительно ускоренном темпе. На первом этапе вы испытываете аналгезию (от греч. «отсутствие боли»): это состояние может быть подтверждено потерей чувствительности, скажем, при уколе руки иглой. Любая боль, которую вы испытывали, исчезает. Вы, вероятно, даже не заметите этого и даже сможете продолжать говорить. Затем вы теряете сознание, и наступает вторая стадия анестезии, в которой ваше тело будет, тем не менее, демонстрировать признаки волнения, возможно, бреда. Зрачки расширяются, дыхание и частота сердечных сокращений становятся нерегулярными. Вы можете также совершать неконтролируемые, непроизвольные движения, в редких случаях бывает рвота. Когда вы входите в третью стадию, так называемую хирургическую анестезию, ваши мышцы расслабляются, дыхание сильно замедляется. Глаза, которые только что закатывались наверх, становятся фиксированными, утрачивается рефлекс роговицы (мигательный рефлекс на прикосновение к глазу), а также пропадает реакция сужения зрачка на свет. Дыхание становится едва заметным. Наконец, наступает глубокое бессознательное состояние – вы готовы к операции.[65]

Таким образом, анестезия, как и сон, является постепенным процессом. Медленно развивающиеся эффекты потери сознания перед операцией могут быть выявлены с помощью анализа ЭЭГ пациента с использованием метода, введенного около двадцати лет назад. Процедура выявляет биспектральный индекс (BIS) – меру уровня сознания (или, скорее, бессознательности) во время анестезии. Идея использования BIS заключается в том, чтобы избежать кошмарных сценариев: либо слишком мощной анестезии, способной привести к смертельному исходу, либо слишком слабой, при которой пациент все равно остается в полубессознательном состоянии, ощущая тревогу, но не имея возможности сообщить об этом из-за воздействия мышечных релаксантов, вызывающих паралич и препятствующих речи.[66]

Однако проблема индекса BIS заключается в том, что он не дает одинаково точных значений для различных анестетиков. Поэтому для того, чтобы определить, какие механизмы мозга задействованы в процессе, нам необходимо решить очевидный парадокс: с одной стороны, разные анестетики должны влиять на разные нейронные процессы, а значит, и на разные участки мозга. С другой стороны, все они, тем не менее, приводят к одной и той же конечной цели – к равномерной потере сознания. Среди анестезиологов популярны две конкурирующие теории, которые пытаются разрешить эту загадку. Одна заключается в том, что существует единственный общий путь, лежащий в основе потери сознания. Другая – что есть множество различных состояний мозга с неотличимыми внешними проявлениями.

Основная проблема, препятствующая реальному пониманию того, какой из этих двух сценариев более вероятен, заключается в том, что методики сравнения анестезирующих средств различаются, поэтому трудно сопоставлять результаты объективно.[67] И все же, хотя открытие общего механизма бессознательности является неотложным приоритетом, неоспоримый факт заключается в том, что бессознательность сама по себе является переменной по глубине.

Сознание как переменная

Если бессознательное приходит на смену сознательному ступенчато, как во сне, так и под воздействием анестезии, то может ли сознание также иметь градации? Если сознание действительно изменчиво, тогда легче будет получить ответы на многие вопросы. Например, свойственно ли сознание плоду?

К концу четвертой недели беременности эмбрион человека уже имеет три мозговые структуры – передний, средний и задний мозг, которые начинают функционировать в течение последующей недели.[68]Возможно ли, что это и есть зарождение крошечного сознания? И если да, то как оно происходит? Просто предположите на мгновение, что плод бессознателен. Но если так, когда же все меняется? Возможно, когда ребенок в конце концов проходит через родовой канал? В таком случае вы столкнетесь с довольно печальной перспективой, если вам случится родиться путем кесарева сечения, – вы никогда не будете сознательными на протяжении всей своей жизни. «Это абсурд», – скажете вы. Потому, пожалуй, решающим является полноценное внутриутробное развитие в течение сорока недель. Тем не менее трудно представить себе родителей недоношенного ребенка, которые говорят: «Смотрите, сегодня девять месяцев с момента зачатия. Малыш вчера ничего не осознавал, но сегодня станет сознательным». Очевидно, что это безумие не только с точки зрения здравого смысла и правдоподобия, но и потому, что мозгу безразлично, получает он кислород через пуповину или нос. Таким образом, возникает вопрос: когда же плод действительно становится сознательным? В конце концов, нет четкой линии, нет рубежа, который пересекается по мере того, как плод растет в утробе матери. Ни изменение в физиологии мозга и, конечно, ни факт рождения внезапно не вызывают появления сознания как по щелчку пальцев.

Более реалистичным и научным подходом было бы полностью отвергнуть предположение о том, что плод до рождения не сознателен. Вместе с этим мы также можем избавиться от неудобного представления о том, что сознание работает, как кухонный комбайн. Давайте вместо этого вернемся кобразудиммер-переключателя и подумаем о сознании как о результате количественного увеличения объема и формирования структуры мозга в процессе развития. Иными словами, сознание должно расти, когда растет биологический мозг, как в индивидуальном развитии, так и в филогенезе.[69] А что, если мы сможем найти еще некий неопознанный процесс, который имеет свойство непрерывно меняться? Если бы мы могли это сделать, тогда стал бы возможным более конструктивный подход к обнаружению важной корреляции. Итак, наконец у нас есть кое-что, хотя все еще очень неопределенное. Куда мы движемся дальше, идентифицируя это «кое-что»?

Разумно начать изучение этого вопроса с макромасштабных участков мозга, таких как лобная кора, таламус или гиппокамп: в конце концов, они видны невооруженным глазом и их меняющиеся паттерны активности знакомы нам как красивые цветные изображения, которые мы видим при сканировании мозга. Естественно, разнообразные области, играющие очевидную роль в сознании,[70] тщательно задокументированы и перечислены: возможно, неудивительно, что они разбросаны по всему мозгу.[71]Непосредственно камнем преткновения здесь является то, что действие анестетиков при ингибировании определенной конкретной области не обязательно приводит к бессознательному состоянию. Таким образом, неизбежный вывод состоит в том, что это ключевой комплекс областей мозга, которые необходимо деактивировать согласованно, чтобы гарантировать полную потерю сознания. Очевидно, что бессознательность и, в более широком смысле, сознание будут зависеть в значительной степени от взаимосвязи между различными областями мозга.[72] В подтверждение этой идеи исследования показывают, что в глубоком сне ключевое изменение происходит, когда связь между областями мозга нарушается, вследствие чего сигналы передаются менее эффективно.[73] Но одно дело утверждать, что связь между разными областями мозга является крайне важной, – это и так ясно. Совсем другое, как мы видели в главе 1, разобраться, какова схема минимального комплекта этих областей или ключевой процесс и где, в таком случае, он протекает. Кроме того, мы не до конца понимаем, можно ли нивелировать бессознательность во время сна и в состоянии наркоза, – ключевые процессы, которые осуществляются во время этих состояний, еще предстоит оценить должным образом.

Итак, как мы можем объять необъятное – разложить по полочкам все детали дифференцированного, качественно меняющегося процесса? Единственный ответ заключается в том, что в основе бессознательного лежит не какой-то мозговой переключатель внутри или между ключевыми областями мозга, а некий процесс, который еще не был достоверно выявлен с точки зрения нейроанатомии, который, возможно, даже не укладывается в рамки критерия «все или ничего».

Когда я только начинала изучать нейронауку, обычной практикой было пытаться объяснить мозговые процессы, рисуя схемы, в которых участки мозга изображаются в виде аккуратных прямоугольников со стрелками между ними, с символами «+» или «-», обозначающими простое возбуждение или торможение. Однако мы только что видели, что нейронным связям свойственны эффекты модуляции: любое торможение или возбуждение между группами клеток или внутри них будет зависеть от их текущего состояния в каждый момент времени. Это означает, что нам надо искать какой-то дополнительный вид механизма, который может функционировать на уровне, превышающем уровень одиночных нейронов. Как мы уже знаем, они не функционируют как автономные единицы. Более того, каким бы ни был этот новый механизм, прежде всего он должен быть пластичным, непрерывно меняющимся от одного момента к другому.

Нейронные ансамбли

Еще в 1949 году канадский психолог Дональд Хебб представил революционную идею о том, что нейроны могут адаптироваться к пережитым событиям – в некотором смысле учиться. Хебб показал, что нейроны, находящиеся в непосредственной близости друг к другу, имеют тенденцию к синхронизации, то есть их активность согласована: находясь в этом состоянии, они образуют единую функциональную сеть, операции которой могут выходить далеко за пределы триггерной зоны. Далее ученый предположил, что если действительно возникает такая коллективная активность, тогда эти нейронные сети могли бы провоцировать гораздо более длительные изменения в синапсах, что, в свою очередь, привело бы к длительной, укрепленной связи между клетками головного мозга внутри этой сети. Почему же эта идея считается таким прорывом?

Провидческая теория впервые объяснила, как мозг может адаптироваться к входным сигналам и, следовательно, к окружающей среде, – феномен, который был назван пластичностью (от греческого plastikos – пригодный для лепки).[74] Пластичность теперь признана ключевым свойством мозга, хотя у разных видов животных она проявляется в неравной степени. У таких примитивных, как, скажем, золотая рыбка, поведение все же наиболее тесно связано с генами. У ее мозга не так много нейронных связей, поэтому окружающая среда будет иметь меньшее влияние, чем у более высокоорганизованных животных, для которых индивидуальный опыт в буквальном смысле может оставить отпечаток в мозге.

Среди представителей царства животных мы, люди, обладаем наиболее развитой способностью к адаптации, поэтому занимаем больше экологических ниш, чем любой другой вид на планете, – мы можем жить и процветать в самых разных уголках земного шара, от джунглей до Арктики. Феноменальная пластичность нейронных связей человеческого мозга также означает наибольший потенциал среди всех видов, чтобы каждый из нас мог стать поистине уникальной личностью благодаря индивидуальному опыту – благодаря адаптируемым синапсам Хебба.

Идея Хебба была подтверждена эмпирически несколькими десятилетиями позже, когда нейрофизиологам удалось выявить клеточный механизм долговременной, относительно медленной адаптации, локализованной в отдельных синапсах. Этот механизм во многом объясняет различные явления в неврологии и психологии, в частности те, что связаны с обучением и памятью. Тем не менее, хотя за последние несколько десятилетий эта парадигма была успешно применена и исследована в бесчисленных публикациях, существует дилемма: мы можем исследовать мозг, как это сделал Хебб, – на уровне клеток, синапсов и передатчиков (подход «снизу вверх») или же сосредоточиться на конечных функциях мозга и его макроуровневых зонах (стратегия, которая, в отличие от первой, получила название «сверху вниз»).

Но как перейти с одного уровня на другой?

Должен существовать некий способ, с помощью которого эти маленькие локализованные сети нейронов могут влиять на взаимодействие между определенными областями мозга, порождая когнитивные процессы, такие как запоминание и формирование опыта, определяющие нашу индивидуальность. Иными словами, должен быть мост между макромасштабным («сверху вниз») и микромасштабным («снизу вверх»). Хебб не знал, удастся ли нам продвинуться дальше. Но он полагал, что эта локальная активация могла бы, в гораздо больших масштабах, в конечном итоге привести к согласованности в глобальной активности и функционировать во многих других нейронах.[75]

Эти гипотетические, гораздо более масштабные нейронные соединения в течение многих лет невозможно было зарегистрировать в реальности. Они слишком обширны, чтобы изучить их при помощи методов классической электрофизиологии, которые позволяют наблюдать одновременно лишь несколько нейронов, также эти связи не выявляются и при стандартном сканировании мозга. Помните, что у изображений головного мозга скорость обновления кадров в тысячу раз медленнее скорости, с которой осуществляются нейронные взаимодействия: как и в случае старых викторианских фотографий, упомянутых в главе 1, с их долгой выдержкой, ограничивающей содержание фото лишь статичными объектами. Поэтому все, что можно увидеть с помощью обычного аппарата МРТ, является постоянной активностью в течение нескольких секунд.

Итак, как же ученые смогли узнать, верна ли теория Хебба? Задача состояла в том, чтобы найти способ связать обработку сигнала «сверху вниз» и «снизу вверх». Но все, что нейронаука имела в своем арсенале, – это методы регистрации локализованных сигналов при помощи нескольких электродов и стандартные методы визуализации. Затем, в 90-е годы прошлого века, появилась новая технология – визуализация при помощи потенциал-чувствительных красителей (VSDI). Ее разработал нейробиолог Амирам Гринвальд и его коллеги в Институте Вейцмана в Израиле.[76] С помощью этой технологии неожиданно стало возможным обнаружить явления, которые остались бы скрытыми при обычном неинвазивном методе имиджинга.[77] Как следует из названия, VSDI выявляет значения потенциала на клеточной мембране и, следовательно, динамику активности нейронов. Поскольку краситель внедряется в мембрану, это означает, что считывание является прямым, поэтому метод эффективен практически в мгновенном масштабе времени. Теперь, благодаря этому методу, мы можем увидеть в очень быстрых временны́х масштабах, соизмеримых с реальными событиями в мозге, что между клеточным уровнем операций и уровнем анатомически различимых областей головного мозга действительно есть промежуточная ступень обработки сигнала, благодаря которой обширные группы нейронов работают как единое целое.

Рисунок 1 взят из работы моей собственной исследовательской группы в Оксфорде, где мы работаем со срезами головного мозга крыс с использованием VSDI. Результирующая активность после короткого электрического импульса отражена при помощи цветовой шкалы. Красный цвет (на рисунке – белый) обозначает наибольшую активность, фиолетовый (на рисунке – темно-серый) – наименьшую. Между тем зона диаметром в несколько миллиметров, в которой все происходит, велика по сравнению с одной клеткой, но довольно мала по сравнению с анатомически обособленной областью мозга: это истинный мезомасштабный уровень. Обратите внимание, в частности, на очень высокое временно́е разрешение: в течение 8 миллисекунд коллективная активность достигает максимума, а затем, в конечном счете, почти сходит на нет – в данном случае примерно к 20-й миллисекунде эксперимента. Этот процесс прежде не мог быть обнаружен при обычном сканировании мозга.

Рис. 1. Визуализация «ансамбля». Последовательность изображений, сделанных с временным промежутком в 0, 001 секунды, демонстрирующая широко распространяющуюся активность, регистрируемую с помощью потенциал-чувствительных красителей в срезе крысиного мозга после импульса стимуляции длительностью в 0, 1 микросекунды. Наивысшая активность наблюдается в центре и постепенно снижается к периферии, напоминая круги от брошенного в воду камня. (Badin&Greenfield, неопубликованное)

 

Поскольку эти крупномасштабные, но эфемерные вспышки согласованной активности нейронов по-прежнему довольно мало изучены и до сих пор нет четкого консенсуса относительно их строгого определения, они упоминаются под разными названиями. В нашей группе мы называем их «нейронными ансамблями» и определяем как вариабельные эфемерные (субсекундные) макромасштабные объединения клеток головного мозга (например, около 10 миллионов или более), которые не ограничены или не определены анатомическими областями или системами мозга.[78]

 

Рис. 2. Кадры в формате 3D, снятые с промежутком в 5 миллисекунд, демонстрирующие нейронный ансамбль, сформированный в интактной сенсорной коре обезглавленной крысы, активированный прикосновением к вибриссе. Обратите внимание, что диаметр ансамбля измеряется примерно на 6–7 мм выше уровня фонового шума.[79] Детальное моделирование таких пространственных структур прежде было невозможно при использовании стандартных электрофизиологических методов

 

Хотя визуализация в срезах головного мозга и может выявлять «гайки и болты» нейронных ансамблей, картина не будет полной без рассмотрения неповрежденного мозга животного (как говорится, in vivo). В таких экспериментах триггером может быть, скажем, вспышка света[80] или прикосновение кусам крысы (рис. 2).

Однако и в срезах, и в неповрежденном мозге под воздействием анестезии активность в ансамбле напоминает рябь от брошенного в воду камня. И так же как сам камень намного меньше, чем расходящиеся от него круги, в ответ даже на короткий стимул света возбуждение распространяется на немалую площадь,[81] значительно превышающую площади устойчивых тривиальных нейронных цепей в коре.[82]

Однако когда вы пользуетесь оптическими методами для наблюдения за мозгом анестезированного животного, вы также можете увидеть нечто такое, что нельзя увидеть в срезах мозга. Например, что в мозге даже без какой-либо очевидной стимуляции постоянно происходят крупномасштабные колебания активности. Нейроны действуют как мини-осцилляторы, которые соединены в цепи с разными временными задержками.[83] С учетом правильного соотношения свойств в группе нейронов, эти колебания могут продолжаться бесконечно, обеспечивая фоновую активность.[84]

Когда мы думаем о том, как функционирует мозг, в голову приходит ассоциация с компьютером. Но мозг – это не бескомпромиссно организованная структура с фиксированными соединениями, бинарными функциональными состояниями включения /отключения. Нельзя отрицать, что такие связи существуют на локализованном уровне и в мозге, но это совсем другая история. Иными словами, мозг не является строго организованной структурой. Напротив, он больше похож на вздымающийся океан – иногда относительно спокойный, но изменчивый, а порой бурный. Наложение на эту нейронную турбулентность единичных триггеров, будь то сигналы, зародившиеся в самом мозге или же вызванные внешним сенсорным раздражителем, вызывает активацию соответствующих нейронных ансамблей.[85]

Но являются ли нейронные ансамбли частью пазла, который мы должны собрать, чтобы понять, что такое сознание? Если да, то они должны быть подвержены действию факторов, заведомо влияющих на глубину сознания. Например, воздействию анестетиков. Ранее мы видели, что основным парадоксом анестезирующих средств является то, что не выявлено единого механизма, обусловливающего их действие. Эти препараты доступны во всех мыслимых формах и концентрациях, а в их химической структуре нет такого сходства, которое позволило бы выделить их как отдельную группу, в отличие от других психоактивных препаратов, даже тех, которые несут дополнительную функцию, как, например, обезболивающие (анальгетики). Примечательно, что на микроуровне анестетики и анальгетики в ряде случаев могут вызывать схожие эффекты: снижение активности – так называемое торможение. Но где же скрывается важное функциональное отличие между теми препаратами, что снимают боль, и теми, что «отнимают» сознание?

В одном из экспериментов мы сравнили способность химически разнообразных анестетиков и болеутоляющих оказывать влияние на динамику нейронных ансамблей. Оказалось, что болеутоляющие средства никак не влияют на ансамбли в срезах мозга, но два анестетика вызвали заметные изменения. И хотя они очень отличаются друг от друга по химической структуре, оба вызывают модификации в ансамблях, увеличивая продолжительность сетевой активности в них. Таким образом, анестетики, несмотря на различие механизмов действия на микроуровне, могут демонстрировать аналогичные эффекты на мезомасштабном уровне нейронных ансамблей. Клинической медицине известны случаи, когда длительные судороги вызывали потерю сознания,[86] поэтому здесь длительная активация ансамбля потенциально может способствовать достижению аналогичного результата. Однако срезы мозга, которые мы рассматривали, не могут «потерять сознание», поскольку они никогда не были сознательными. Эта курьезная проблема кажется неразрешимой. Тем не менее нам хотелось бы смоделировать ситуацию, в которой, работая со срезом мозга, мы могли каким-то образом имитировать такой переход между бессознательностью и сознанием.

Одно из возможных решений заключается в использовании противоречивого, но общеизвестного факта: под воздействием экстремально высоких атмосферных давлений эффекты потери сознания при продолжающейся анестезии обращаются вспять – животные просыпаются.[87] Будет ли подобное изменение в среде оказывать влияние на динамику нейронных ансамблей в неповрежденном мозге? А в срезах? И если да, то как?..

Мы провели эксперимент, в ходе которого при очень высоком давлении, когда эффекты анестезии были полностью инвертированы (32 атмосферы), к нашему удивлению, нейронный ансамбль в срезе мозга значительно увеличился, что указывает на коллективную активность гораздо большей популяции нейронов.[88] Это заставляет нас утвердиться в идее, что между функционированием нейронных ансамблей и глубиной сознания существует некая корреляция. Экспериментальные условия, которые резко изменяют состояние сознания, так же кардинально изменяют активность ансамблей в определенной области мозга.,[89][90] Следующий этап – проверить эффекты анестетиков в более естественных условиях.

С этой целью мы исследовали эффекты анестезии у живой крысы. Метод исследования подразумевает хирургическое вмешательство, поэтому очевидно, что животное должно находиться под воздействием анестезии на протяжении всего эксперимента. Однако благодаря умению регулировать ее глубину, мы можем сравнить поверхностные уровни анестезии с гораздо более глубокими. Оказалось, что в мозге крысы в ответ на раздражение формируется ансамбль, размер которого значительно больше в условиях слабой анестезии по сравнению с ее наиболее глубокими стадиями.[91] По мере увеличения дозы анестетика размер ансамбля уменьшается.

Кроме того, скорость генерации ансамбля выше в условиях легкой анестезии. И наконец, отмечается эффект увеличения продолжительности сетевой активности – точно такой же, как мы видели ранее в экспериментах на срезах: под воздействием наиболее глубокой анестезии возбуждение, вызванное отклонением вибриссы, поддерживается значительно дольше, что, в свою очередь, препятствует формированию новых ансамблей.

Таким образом, мы можем заключить, что нейронные ансамбли каким-то образом связаны с сознанием по ряду причин: во-первых, они в большей степени подвержены воздействию анестезирующих средств, чем анальгетиков;[92] во-вторых, они чувствительны к экстремально высоким значениям давления, что коррелирует с эффектом «обратной анестезии»,[93] и, наконец, они отражают различную глубину анестезии.[94]

Однако попытка собрать воедино эти три совершенно разных экспериментальных вывода пока была бы преждевременна: нам следует провести больше наблюдений в течение дня, прежде чем мы попытаемся вывести какую-либо всеобъемлющую теорию. Тем не менее мы уже нашли несколько кусочков пазла.

Динамика ансамблей и эффекты анестетиков могут хорошо коррелировать, но эта корреляция сама по себе – далеко не показатель глубины сознания. Тем не менее анестезиолог Брайан Поллард и его команда в Манчестерском университете[95] самостоятельно разработали методику, еще раз подтверждающую наличие взаимосвязи между нейронными ансамблями и сознанием. Это функциональная электроимпедансная томография по реакции отклика (fEITER). Экспериментальная установка посылает в мозг электрический стимул, а затем регистрирует импеданс. Временное разрешение метода составляет около 500 микросекунд, что в 2 раза превосходит разрешение в VSDI![96] В то время как оптический имиджинг с потенциал-чувствительными красителями неприменим в исследованиях живого человеческого мозга, методика Брайана Полларда открывает потрясающие перспективы.

Просто чтобы прояснить, к чему все это. Я предполагаю, что переходные конфигурации крупномасштабных нейронных ансамблей по всему объему мозга коррелируют с различными градациями сознания в каждый момент времени. Если эта теория окажется верной, наблюдения и манипуляции с ансамблями выведут нас на новый уровень исследования психических феноменов, от понимания которых на данный момент мы далеки.

Представьте, будто градации сознания – это круги на воде, появляющиеся вокруг брошенного в нее камня. Представьте, что вы бросаете камень в лужу, поверхность которой и без того играет мелкой рябью от ветра. Несмотря на эту рябь, от вашего камня расходятся четкие ровные круги: сам камень является постоянным или квазипостоянным – во всяком случае, определенным стабильным объектом. Он относительно невелик, но возмущение, которое он вызывает сейчас, непропорционально велико, в противоположность тому, что камень квазипостоянный, а возмущение кратковременно.

Размер ансамбля и, следовательно, состояние сознания в любой момент времени будет определяться целым рядом различных факторов. Например, ансамбли могут варьировать по размеру от одного момента к другому в зависимости от силы триггера, а также в соответствии с той легкостью, с которой синхронизируются нейроны, что, в свою очередь, зависит от доступности модулирующих химических веществ. Но наше сознание подчинено не одним лишь рефлекторным реакциям и первобытным чувствам. Поэтому не меньшее значение имеют другие факторы, которые в нужный момент определяют подходящую конфигурацию ансамбля.

Самое главное – это сам камень и сила, с которой он будет брошен, а именно сила психофизической стимуляции и нейроны, при одновременной активности образующие локализованные устойчивые соединения, которые мы можем рассматривать как своего рода «нейронный камень».

Опять же, сами по себе такие узлы прочных нейронных связей были бы слишком статичными и даже медленными, чтобы одним своим существованием породить динамичное сознание. Тем не менее именно такая локализованная и устойчивая связь будет соответствовать модели «камней» разной величины. Что тогда было бы феноменологическим эквивалентом большого или маленького камня, обширного или миниатюрного нейронного ансамбля? Анализируя день из своей жизни, мы можем начать выяснять это. За окном уже совсем светло. Пора вставать.

Прогулка с собакой

Когда вы открываете глаза и видите очертания спальни, ваша первая мысль, скорее всего, о том, что предстоит сделать, когда вы встанете с кровати. К настоящему времени вы как минимум полностью осознаете, кто вы, где вы находитесь и какой сегодня день. В вашем сознании складывается картина жизни, которая теперь укладывается в четко определенной и хорошо продуманной перспективе. Что позволило вашему мозгу перейти от простого, пассивного сознания, сконцентрированного на желании подольше нежиться под одеялом, к такому четкому, направленному внутрь фокусу?

Осмысление текущего момента уступает место бурному, гипотетическому миру грядущих событий и встреч и той роли, которую вы сыграете в них. Ваше сознание, несомненно, каким-то образом «углубилось» или «выросло» за последние несколько мгновений: здесь должен возникнуть некоторый дополнительный фактор, приводящий вас к этой гораздо более персонализированной «когнитивной» перспективе.

Вы поднимаетесь с кровати, натягиваете какую-то одежду и спотыкаетесь на лестнице. Бобо, ваш бордер-колли, встречает вас нетерпеливо и восторженно, энергично виляя хвостом. Сейчас нет времени на кофе, не говоря уже о завтраке: вы оба ощущаете необходимость отправиться на привычную утреннюю прогулку. Возможно, свежий воздух и шаги «на автопилоте» помогут вам еще глубже погрузиться в свои мысли. Говоря словами Фридриха Ницше, «все по-настоящему великие мысли приходят в голову во время прогулок».

Это предложение может показаться нелогичным, ведь мозг имеет ограниченные ресурсы. Впрочем, помимо очевидного снижения эффективности при одновременном выполнении сходных между собой действий, в тех случаях, когда действия полностью отличаются друг от друга, как, например, ходьба и мышление, может возникать даже эффект взаимного усиления.[97] Существуют исследования, наглядно демонстрирующие улучшение способности к концентрации и запоминанию в процессе ходьбы. Особенно, когда испытуемые сами выбирают темп.[98]

Более того, погружение в естественную среду может оказывать большое влияние на вашу внимательность. Исследователи из Энн-Арбор, штат Мичиган, рассмотрели два способа оценки внимания.[99] В первом случае участники эксперимента слышали случайные последовательности чисел, содержащие от 3 до 9 знаков, а затем повторяли их в обратном порядке: здесь производительность зависит от способности к фокусированию внимания. Эта способность является одним из основных компонентов кратковременной памяти. В другом эксперименте при помощи компьютера оценивалась способность к выявлению опасности, ориентированию и исполнительное внимание, которое требует наибольшего контроля. Идея заключалась в том, чтобы сравнить результаты тестов до и после пятидесятиминутной прогулки в дендропарке Энн-Арбор, где отсутствуют раздражители, типичные для городской среды, а также пятидесятиминутного пребывания на оживленных улицах. Те же тесты были даны другой группе участников до и после десятиминутного просмотра фотографий с городскими и природными пейзажами. Удивительно, но результаты показали, что прогулка в дендрарии и даже просто просмотр фотографий природы оказали впечатляющее влияние на работу мозга[100] – результаты тестов этих двух групп испытуемых значительно улучшились. Чего, в свою очередь, нельзя сказать о тех, кто прогуливался по улицам города или просматривал фотографии этих улиц. Похоже, что ассоциации, которые вызывают фотографии, могут оказывать влияние на когнитивные способности, в частности на общий объем информации, которую мозг способен удерживать в любой конкретный момент.

Исследователи объясняют эти результаты контрастностью реактивного внимания с проактивным: городская среда полна разнообразных стимулов, которые привлекают наше внимание, хотим мы того или нет. Таким образом, этот тип среды заставляет наш мозг максимально задействовать возможности реактивного внимания, чтобы мы могли избежать, скажем, столкновения с автомобилем. С другой стороны, природная среда избавляет нас от необходимости постоянно быть начеку и вместо этого располагает к более добровольной, проактивной форме внимания. Когда вы решаете повнимательнее рассмотреть растение, устремить взгляд к линии горизонта, а затем, возможно, поднять голову и полюбоваться кроной дерева, эта внутренняя последовательность событий будет способствовать восстановлению самоконтроля, давая вам время, чтобы развивать и углублять мысли.

Несколько более экстремальная версия эксперимента включала оценку влияния четырехдневных туристических походов не только на способности к познанию, но и на творческое мышление.[101] По возвращении проводились тесты: испытуемые должны были ответить на тридцать-сорок вопросов, каждый из которых состоял из трех повседневных слов, кажущихся не связанными между собой. Задача состояла в том, чтобы придумать четвертое слово, которое каким-то образом связано с каждым из первых трех. Например, в ряду слов «разбитый», «чистый» и «глаз», четвертым может быть, например, «стекло». По окончании четырехдневного похода творческие способности участников эксперимента повысились в среднем на 50 %. Однако трудно определить, какой из сложного комплекса факторов оказал наибольшее влияние – физическая активность или созерцание природы, а может, попросту улучшившееся качество сна, свежий воздух и общение.

Вы сейчас так же погружены в созерцание и, спотыкаясь, следуете за Бобо. В данный момент, по крайней мере, вам не нужно оперативно реагировать на стимулы, поступающие из внешнего мира, ваш мозг занят другой работой – он сортирует информацию, чтобы объединить элементы новым, возможно, «креативным» способом. Под открытым небом вы дышите глубоко, ваш взгляд устремляется внутрь – вы погружаетесь в размышления. Это опыт, доступный вам здесь и сейчас. Вы испытываете различные ощущения. Мы знаем, что смех и крик – это спонтанные, атавистические реакции. Таким образом, виляющая хвостом собака и смеющийся ребенок, соответственно, демонстрируют эволюционную (филогенетическую) и индивидуальную (онтогенетическую) экспрессию самого примитивного типа сознания, в котором преобладают сырые эмоции и реактивность. А теперь задумайтесь о множестве различных форм мышления – о памяти, фантазии, логике, планировании: все они имеют одну общую черту – они тесно связаны с базовыми чувствами. Безусловно, помимо этого, важной чертой любой формы мышления выступают временные рамки: мысль имеет начало, середину и конец, вы «перемещаетесь» из исходной точки в некую новую. И как вы добрались до этого места, этого нового вывода или решения? Вас привела цепочка шагов, формирующих линейный путь: всем знакомо выражение «ход мыслей».

Продолжая эту линию (забавный каламбур), нужно отметить, что выдающийся невролог Олег Горникевич, разработавший методику лечения расстройства движения при болезни Паркинсона, определил мышление как «движение, ограниченное мозгом». Таким образом, мысль, в отличие от эмоции, представляет собой серию шагов, своего рода движение: чем длиннее путь, тем глубже мысль. Более того, на практике физический акт ходьбы может усиливать этот внутренний процесс, отражая во внешнем движении то, что происходит в мозге. Обладая четкой причинно-следственной связью, повторяющееся сокращение мышц помогает не сбиться с мысли.

И прогулка с собакой способна произвести еще больший эффект. Как писал журналист Эд Стауртон, «прогулка с собакой становится похожей на чтение романа или наблюдение за игрой: сомнения прочь, и на час или около того нам предоставляется лицензия на бегство от обыденности. Фантазия расцветает и даже довольно тривиальные моменты в жизни собаки становятся источником удивления, веселья и даже беспокойства».[102]

Любой хозяин, вероятно, стал бы настаивать на том, что его собака – совершенно сознательное существо. Иначе почему человек отдает собаке столько личного времени и любви, порой тратит на нее баснословные деньги? Эд Стауртон говорил следующее: «Даже зная, что собака – это просто собака, мы по-прежнему позволяем себе говорить и думать о наших собаках как о друзьях, по праву достойных нашей привязанности». Но как именно устроено собачье сознание и в чем его решающее отличие от человеческого?

Нечеловеческое сознание

Помните, мы затрагивали вопрос наличия сознания у плода, рассуждали, есть ли некий рубеж или же сознание формируется постепенно? Теперь речь пойдет о сознании животных. Решение этих двух загадок может дать нам несоизмеримо больше, чем просто утоление любопытства. Итак, давайте порассуждаем: если сознание может расти по мере того, как растет сам индивид (онтогенетически), может ли подобный процесс быть выведен на эволюционный (филогенетический) уровень? Иными словами, развивается ли сознание параллельно с эволюцией?

Мозг человека отличается от мозга крысы, белки, кролика, верблюда, кошки, обезьяны и любого другого животного так же, как каждый соответствующий вид в целом отличается от другого. В животном мире для каждого вида характерны определенные анатомические особенности мозга: некоторые области могут быть развиты больше других, могут значительно отличаться по форме, и, что очевидно, общий размер мозга животных существенно варьируется. Но основной структурный план одинаков, и нет четкой анатомической линии, нет Рубикона, который можно было бы пересечь и с уверенностью сказать: «Этот вид обладает сознанием. А этот вид – просто неодушевленная биомашина».

Рассмотрим следующий пример, отмеченный Тоби Коллинзом, морским биологом, который был очарован нейронаукой и, в конечном итоге, стал работать в моей лаборатории. Из-за специфических взглядов, сформированных его предыдущим профессиональным опытом, Тоби поднял некоторые интересные вопросы, касающиеся осьминогов. Во многих странах мира на законодательном уровне регулируется порядок проведения экспериментов с живыми животными – чаще всего речь идет о позвоночных, – эти правила необходимы, чтобы обеспечить наиболее гуманное обращение. Интересно, что в некоторых странах, в частности в Великобритании, в перечень таких видов включено беспозвоночное животное – осьминог обыкновенный (octopus vulgaris): вы не можете выполнять инвазивные процедуры без анестезии, и поэтому логично предположить, что осьминог чувствует боль.

А вот осьминог кудрявый (eledone cirrhosa), близкий родственник осьминога обыкновенного, никаким законодательством не защищен. Но на чем основывается такая избирательность? Между этими двумя видами осьминогов нет существенного анатомического различия, но, как ни парадоксально, одного закон защищает, а другого – нет. Очевидно, мы не можем определить четкие границы, позволяющие с уверенностью сказать, что одно животное способно к формированию внутреннего субъективного опыта, а другое – всего лишь штуковина с щупальцами.

А помните чемпионат мира по футболу 2010 года, благодаря которому прославился осьминог Пауль, по-видимому, настолько «сознательный», что мог предсказывать результаты предстоящих матчей? Тем не менее головоногие вроде Пауля в действительности никогда не были достаточно достоверно изучены в отношении их «интеллекта». Однако в экспериментах с памятью их используют с тех пор, как талантливый морской биолог Джон Закари Янг, работавший в Неаполе в 1920-е годы, обратил на них всеобщее внимание. Янг первым показал, что осьминоги действительно обладают впечатляющими когнитивными способностями: к примеру, они могут различать объекты на основании их размера, формы и цвета.[103]Кроме того, осьминоги классифицируют объекты различной формы таким же образом, как это делают позвоночные, например крысы.[104]

Совсем недавно осьминоги продемонстрировали свои навыки запоминания и способности к решению различных задач в ряде экспериментов: например, к нахождению пути к угощению через лабиринт из плексигласа и к извлечению предмета из прозрачной емкости с завинчивающейся крышкой. Головоногие демонстрируют впечатляющий поведенческий репертуар адаптаций, в то время как невероятные сообщения о явной обучаемости этих животных указывают на высокое развитие внимания и памяти. В экспериментах, где осьминог сталкивается с лабиринтом, содержащим препятствия, ученые зашли так далеко, что предложили осьминогу «рассмотреть» макет лабиринта перед его прохождением.[105] Эти явно интеллектуально развитые головоногие могут даже решать задачи посредством наблюдательного обучения, что подразумевает реальные навыки запоминания.[106]

Удивительные умственные способности этих беспозвоночных свидетельствует о том, что осьминоги в частности и головоногие в целом могут обладать сознанием наравне со многими позвоночными. Однако если это так, мы сталкиваемся с действительно интересной загадкой. Мозг осьминога не похож на мозг млекопитающих. Такие элементы, как кора и таламокортикальная петля, которые считаются столь важными для формирования сознания, у осьминога в какой-либо сопоставимой форме просто не существуют.

Мозг взрослого осьминога состоит из 1 70 миллионов клеток, большинство из которых является нейронами.[107] Хотя это и может показаться впечатляющим, человеческий мозг может похвастаться по крайней мере 86 миллиардами.[108] Тем не менее головоногие имеют хитроумно устроенные чувствительные рецепторы, сопоставимые по сложности с таковыми у некоторых позвоночных, например у птиц. Но хотя в мозге головоногого нет таламокортикальных петель, у него есть базовый аппарат нейронов и синапсов, а также нейротрансмиттеры, такие как дофамин, норадреналин и серотонин.[109] Таким образом, пусть это еще не доказано экспериментально, мозг осьминога имеет все необходимое для создания нейронных ансамблей. Мы уже знаем, что должны мыслить широко и что области мозга, во всяком случае «ключевые», сами по себе никогда не смогут дать реального объяснения феномену сознания. Для нас это возможность доказать, что нейронные ансамбли оказываются более перспективной отправной точкой в поиске нейрональных коррелятов сознания: в конце концов, эти мезомасштабные процессы анатомически и физиологически менее специфичны. Кроме того, ансамбли гибки, непрерывно расширяются и уменьшаются (и, следовательно, имеют огромный потенциал для формирования различных градаций сознания) от момента к моменту, от одного этапа развития к следующему – и от одного вида к другому.

Вполне возможно, что «примитивные» животные, такие как осьминог, действительно обладают сознанием, но не настолько сознательны, как, например, крыса. И крыса обладает сознанием, но не настолько сознательна, как собака или кошка. И собаки и кошки сознательны, но не как приматы, – так же и плод может обладать сознанием, но не таким, как ребенок. И ребенок может быть сознательным, но не таким сознательным, как взрослый. Но где кроются важные эволюционные различия, определяющие глубину сознания? Возможно, как в случае с осьминогом, ключом является размер нейронных ансамблей. Давайте рассмотрим различные параметры, которые будут определять окончательную оценку глубины сознания – интенсивность ряби от брошенного в воду камня. Эта красивая метафора принесет нам практическую пользу – мы используем ее, чтобы сформировать представление о различных факторах, влияющих на конечный результат. Каждая новая рябь не похожа на предыдущую, потому что камни могут быть разными по размеру, может отличаться сила, с которой их бросают, – и эта аналогия идеальна, когда речь идет об изучении мозга. Теперь, когда мы определили, что будем искать, давайте, наконец, возьмемся за скальпель и исследуем, что есть «камень» и какой процесс является эквивалентом «броска».


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-06-19; Просмотров: 203; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.192 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь