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

 

SUSAN GPEENFIELD

A DAY IN THE LIFE OF THE BRAIN

The Neuroscience of Consciousness from Dawn Till Dusk

 

Редакция благодарит за помощь в подготовке издания сотрудников Института прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН):

Владимира Григорьевича Яхно, доктора физико‑математических наук, профессора кафедры Нейротехнологий Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского,

Ирину Владимировну Нуйдель, кандидата физико‑математических наук и Анну Алексеевну Кольчугину

 

© Перевод на русский язык ООО Издательство «Питер», 2018

© Издание на русском языке ООО Издательство «Питер», 2018

© Серия «New Med», 2018

 

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 бдит