Нейронаука за последние годы определила, где в мозге живут человеческие лица и квадраты, красное и желтое, слова и эмоции, боль и мистика. Все они топчутся на пороге сознания.
По-видимому, главная тайна сознания таится в структуре связей между нервными клетками, нашем коннектоме
Что мы наверняка знаем о нашем сознании, так это то, что оно существует и находится в голове. Череп — его костяной дом, а все сведения о том, какая снаружи погода и прочие обстоятельства, поступают через органы чувств. Зрение, слух, осязание действуют подобно почтальонам, которые доставляют телеграммы. Может даже показаться, что из этих сообщений и складывается сознание. Однако медикам известно достаточно случаев, когда почтальоны работают исправно, но вот дома нет никого, кто мог бы их принять.
В середине прошлого века стали появляться описания странной слепоты у людей с совершенно здоровыми глазами. Некоторые такие пациенты не воспринимали только правую или только левую половину мира. Если бросить такому больному мяч со «слепой» стороны, тот увернется или даже поймает его, но не осознает происходящего. И лишь затем мозг пациента придумает объяснение неожиданным телодвижениям: «Вдруг решил, что стоит размяться». Почтальон-зрение звонил в дверь, но не получил ответа.
Измерение «я»
Кто он, «хозяин дома», долгое время оставалось загадкой: взглянуть на него не было возможности. Чтобы измерить активность нервных клеток, требовалось добраться до них тонкими электродами, а для этого — провести трепанацию черепа. По понятным причинам эксперименты были крайне редкими и сложными, и в них участвовали люди, которые уже имели повреждения мозга и нуждались в хирургическом вмешательстве. Однако со временем нашлись более гуманные инструменты, позволяющие регистрировать нейронную активность косвенно.
Так, электроэнцефалография (ЭЭГ) следит за активностью нервных клеток по легкому эху — слабым колебаниям электрического потенциала на коже головы. А функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) регистрирует приток к клеткам крови, показывая, когда и какие из них «работают» и «отдыхают». Созданы и методы точечной стимуляции групп нейронов направленным электрическим полем. Если воздействовать так на здорового бодрствующего человека, эхо возбуждения еще долго будет бродить по мозгу. Интенсивность этого ответа в других состояниях ниже и может служить показателем уровня сознания. Например, в глубокой коме эха не возникает и сознание отсутствует.
Между бодрствованием и комой находятся состояния, в которых сознания «чуть больше» или «чуть меньше»: различные фазы сна, эпилептические припадки, общий наркоз. Если стимулировать мозг крепко спящего человека, то возбудится небольшой регион, а эхо будет слабым. По этой активности высчитывают индекс сложности возмущений (Perturbational Complexity Index, PCI), который может служить мерой сознания, свидетельствовать, что «дома» есть тот, кто встретит «почтальона».
КЛАССИФИКАЦИЯ
Чертоги разума
Переживания «альтернативных уровней сознания» связывают с нарушениями работы мозга. Причиной таких нарушений может быть болезнь, травма или обычное переутомление, а также результаты болезни и травмы.
Сознательность
Нормальное бодрствование. Состояние сна сильно отличается от него, но также считается нормой.
Спутанность
Заторможенные реакции, замедленное мышление. Возникает из-за нехватки сна, утомления, болезни, на фоне приема некоторых лекарств.
Делирий
Дезориентация, нарушения внимания и мышления, эмоциональная нестабильность. Часто сопровождается галлюцинациями.
Сомнолентность (полусон)
Заторможенность, дезориентация. Внешние раздражители лишь иногда вызывают какой-либо ответ.
Оглушенность
Выраженная сонливость, затуманенное восприятие. Иногда сохраняется реакция лишь на некоторые самые простые команды.
Сопор
Сильное угнетение сознания, патологический сон, обездвиженность. Реакция возникает только на самые сильные стимулы, например на боль или резкий звук.
Кома
Реакций нет, пробуждение невозможно. В критическом случае сознание и какие-либо ответы на внешние стимулы отсутствуют.
Детали «я»
В самом деле, «измерить сознание» недостаточно, важнее понять, что оно из себя представляет. Существенный шаг в этом направлении сделал знаменитый биолог Фрэнсис Крик, один из первооткрывателей молекулы ДНК.
В 1990 году в соавторстве с Кристофом Кохом он предположил, что за различные аспекты сознания отвечают разные группы нейронов: одна «команда» клеток нужна для узнавания лиц, другая — для ощущения времени, третья — для переживания боли и т. д. При этом сознание, подобно конструктору, собирается из отдельных аспектов восприятия, каждому из которых соответствует своя сеть нервных клеток — минимальный нейронный коррелят.
С благословения Крика ученые занялись поисками нейронных коррелятов — начали делать ЭЭГ и томографию, следя за ответами мозга на разные стимулы. Проще всего оказалось работать со зрительными образами: показывать подопытным картинки или видео, а затем отмечать, какие части мозга на них реагируют. Со временем это позволило найти нейронные сети, которые участвуют в распознавании цветов, геометрических форм и разных категорий объектов, например человеческих лиц или жилищ. Кроме того, ученые отследили активность мозга у людей в различных «полусознательных» состояниях: у переживающих эпилептические припадки, страдающих от боли, выпивших кружку-другую пива и, разумеется, у спящих.
Расспросы о содержании ночных грез позволили нащупать корреляты различных видов сновидений. У людей, которые во сне с кем-то беседовали, активировалась ответственная за речь зона Вернике, а у тех, кому снились лица близких, активировались области, связанные с распознаванием лиц. Отдельные ученые отправились еще дальше, на поиски нейронных коррелятов самых редких состояний. Они исследовали мозг монахинь-кармелиток, йогов и мормонов во время медитации, молитвы и мистических переживаний.
КАРТА СЕТЕЙ
Где я?
С тех пор как стало ясно, что главная тайна сознания скрывается не столько в нервных клетках, сколько в связях между ними, у нейробиологов появился свой святой Грааль — коннектом человека, полная карта связей между нейронами головного мозга. И если швейцарские ученые, с их проектом Blue Brain, решили «размяться» на мышах, то в США уже более 10 лет действует масштабная программа «Коннектом человека». По сложности она намного превосходит проект «Геном человека», реализованный на рубеже XX и XXI веков. Недаром официальное представление результатов до сих пор не состоялось.
Объединение «я»
Фрэнсис Крик полагал, что рано или поздно удастся отыскать группу клеток, которая занимается сведением воедино различных аспектов сознательного опыта. Этакую компактную мозговую бухгалтерию, где подшиваются толстые папки из разных отделов с мыслями, воспоминаниями и впечатлениями от первого лица. Ученый считал, что этот «главный» коррелят будет как-то связан с механизмами регулирования внимания и, возможно, с памятью.
Крик оказался прав лишь отчасти. Сегодня главными кандидатами на роль «объединителей сознания» выступают не мелкие группы клеток, а большие распределенные сети, которые соединяют даже удаленные друг от друга области мозга. Недаром в состояниях «неполного сознания», таких как сон или кома, резко ослабевает именно связность различных его областей. С этой точки зрения особенно интересны две обнаруженные недавно обширные группы нейронов: сеть пассивного режима работы мозга (СПРР) и дорсальная сеть внимания (ДСВ).
СПРР работает, пока мы сосредоточены на внутренних переживаниях (например, при медитации), ДСВ — когда внимание направлено на внешний мир. У здорового бодрствующего человека обе сети включаются и выключаются попеременно и замирают только во сне, под действием анестезии и т. п. Предполагается, что в ходе этой чередующейся активности объединяются сигналы из разных областей мозга и от множества нейронных коррелятов.
В «доме», куда прибывают «почтальоны» от органов чувств, живет не один хозяин, а целая семья из тысяч и тысяч членов, объединенных дальнодействующими сетями. Наше «я» рождается в их скоординированной работе. Согласно одной из самых популярных сегодня гипотез — теории глобального рабочего пространства, неосознанные, автоматические действия и сигналы остаются локализованы в отдельных областях мозга. А осознаваемую информацию обрабатывает множество участников одновременно. Пока мы в сознании и бодрствуем, такие вспышки глобальной активности мозга непрерывно сменяют друг друга, создавая иллюзию единого потока, который мы привычно называем «я».
