Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

Станислас Деан

 

Consciousness and the Brain: Deciphering How the Brain Codes Our Thoughts

Stanislas Dehaene

 

Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли / Станислас Деан [Пер. с англ. И. Ющенко]. — М.: Карьера Пресс, 2018.

Научно-популярное издание

ISBN 978-5-00074-192-4

 

Перевод с английского — Ирина Ющенко

Редактор — Т. Носова

Корректор — О. Левина

Компьютерная верстка — А. Калмыкова

 

Copyright © 2014 by Stanislas Dehaene

© 2018, «Карьера Пресс», перевод и издание на русском языке

All right reserved

Отрывки из Kinds of Mind: Toward an Understanding of Consciousness by Daniel Dennett. Copyright © 1996 by Daniel Dennett. С разрешения Basic Books a member of the Perseus Books Group.

Определение сознания взято из The International Dictionary of Psychology by N. S. Sutherland (Continuum, 1989, Crossroad, 1996).

 

 

ООО «Карьера Пресс»

 

* * *

 

 

Моим родителям, а также Анне и Дэну — моим американским родителям  

 

* * *

 

 

Сознание — единственная реальность мира и величайшее его таинство.

Владимир Набоков. Под знаком незаконнорожденных, 1947

 

 

Просторней голубых небес

Мой мозг во много раз —

В себя он с легкостью вместит

И небосвод, и вас.

Эмили Дикинсон, ок. 1862

 

 

Вступление. Материя мысли

 

В самой глубине пещеры Ласко, сразу за знаменитым Залом быков, на стенах которого художники эпохи палеолита оставили бесчисленные разноцветные изображения лошадей, оленей и быков, уходит вниз неприметный коридор, называемый Апсидой. Там, у самого дна пятиметровой ямы, рядом с прекрасными рисунками раненого бизона и носорога, можно отыскать редчайшую для доисторических времен картину — изображение человека (рис. 1). Человек лежит на спине, руки его вытянуты и повернуты ладонями вверх. Рядом — палка с сидящей на ее конце птицей, а чуть поодаль — сломанное копье. Из живота бизона свисают кишки; вероятно, человек вспорол ему этим копьем живот.

Эрегированный пенис свидетельствует о том, что изображенный человек — мужчина. Мишель Жуве, специалист по физиологии сна, трактует рисунок так: это спящий человек и сон, который ему снится1. Как выяснили Жуве и его сотрудники, мы видим сновидения в особой фазе сна, которую они назвали «парадоксальной», ибо сон в этой фазе вовсе не похож на сон: мозг почти так же активен, как во время бодрствования, а глаза беспрестанно движутся. У мужчин эта фаза сна всегда сопровождается сильной эрекцией (даже если сон не содержит эротического контекста). Науке этот странный физиологический казус стал известен лишь в XX веке, однако Жуве разумно заявил, что нашим предкам подметить его было бы совсем нетрудно. Птица же — самый простой символ души спящего человека: во сне наш разум обретает свободу и вольно летит в дальние края, вглубь времен.

Рисунок 1. Пока тело пребывает в покое, сознание способно уноситься прочь. Этот рисунок был сделан примерно 18 тысяч лет назад и изображает лежащего на спине человека. Можно предположить, что человек спит и видит сны, — на это указывает сильная эрекция, характерная для стадии быстрых движений глаз. В этой же стадии спящий видит наиболее яркие сны. Рядом с человеком художник изобразил бизона с распоротым животом и птицу. По мнению Жуве (специалиста по физиологии сна), рисунок может быть одним из первых изображений сновидца и его сна. Птица в ряде культур символизирует способность сознания уноситься прочь во время сна; это представление — предтеча дуалистического мировоззрения, свидетельство ошибочной догадки, согласно которой мысль и тело принадлежат разным мирам

 

Эта трактовка могла бы показаться смешной, однако образы сна, птицы, души и эрекции повторяются в искусстве и символике самых разных культур. В Древнем Египте птица с головой человека (и нередко — с эрегированным фаллосом) символизировала «ба», бесплотную душу. Считалось, что бессмертное «ба» живет в каждом человеке, а после его смерти улетает в мир иной. Традиционное изображение великого бога Осириса удивительно схоже с картиной из пещеры Ласко: бог лежит на спине, пенис эрегирован, а сова-Исида опускается на его тело сверху и принимает его сперму, чтобы зачать Гора. В Упанишадах, священных текстах индуизма, душа предстает голубем, который после смерти улетает прочь, но может вернуться в виде духа. Много столетий спустя голуби и другие белокрылые птицы стали символом христианской души, духа святого и ангелов, сошедших на землю. Крылатые духи — от египетского феникса, символа возрождения, до финской Сиелулинту, птицы, которая приносит душу новорожденным и забирает ее после смерти, — стали универсальным символом самостоятельно существующего сознания.

За аллегорическим образом птицы кроется интуиция: ткань наших мыслей во всем отлична от заурядной материи тела. Тело спящего неподвижно, но мысль странствует по бескрайним просторам воображения и памяти. Можно ли найти лучшее доказательство того, что психическая деятельность не скована пределами материального мира, что разум состоит из иного, ни на что другое не похожего вещества? Мог ли материальный, земной мозг дать жизнь свободно летящей душе?

 

О чем задумывался Декарт

 

Идея разума как явления иной, внетелесной реальности возникла давно и встречается, в частности, в таких основополагающих философских трудах, как «Федон» Платона (IV век до н. э.) и в «Сумме теологии» Фомы Аквинского (1265-1274) — основополагающем тексте, на котором построено христианское понимание души. Однако о том, что мы сегодня называем дуализмом, первым заговорил французский философ Рене Декарт (1596—1650): он утверждал, что сознание состоит из нематериальной субстанции, которая не подчиняется законам физики.

У нейробиологов считалось особым шиком высмеивать идеи Декарта. После того как в 1994 году был издан бестселлер Антонио Дамасио «Ошибка Декарта»2, авторы ряда современных учебников, затрагивающих тему сознания, принялись порицать Декарта за то, что он-де намеренно отбросил исследования в области нейробиологии на много лет назад. На самом же деле Декарт был пионером в этой области, стремился изложить изучаемые вопросы просто и доступно и произвел механический анализ человеческого мозга, намного обогнав свое время и явив миру первый пример синтетической биологии и теоретического моделирования. Декарт заговорил о дуализме отнюдь не под влиянием момента — он основывался на логичнейших доводах, с помощью которых доказал, что невозможно создать машину, хотя бы имитирующую наделенный сознанием свободный разум.

Это признает отец современной психологии Уильям Джеймс: «Отдадим должное Декарту — он стал первым храбрецом, отважившимся вообразить самостоятельный нервный механизм, который способен был бы производить сложные и, по всей видимости, разумные действия»3. В своих провидческих трудах «Описание человеческого тела», «Страсти души» и «L’homme» («Человек») Декарт предлагает читателю абсолютно механистическую картину человеческого организма. Мы, писал храбрый философ, являемся сложными автоматами. Наше тело и мозг работают в буквальном смысле слова как набор «органов» — музыкальных инструментов, напоминающих те, что звучали в церквях времен Декарта. Огромные меха накачивают в резервуар особую жидкость, именуемую «животными духами», а из резервуара она попадает в разнообразные трубы, сочетание работы которых порождает ритмы и музыку человеческих действий.

 

«Я желал бы, чтобы вы вообразили все функции, которые я приписываю этой машине, как то: усвоение пищи, биение сердца и артерий, питание и рост частей тела, дыхание, ходьба и сон; восприятие внешними органами чувств света, звуков, ароматов, запахов, тепла и прочих подобных качеств; восприятие их идей в органе, содержащем здравый смысл и воображение, удержание или запечатление этих идей в памяти; внутренние движения побуждений и страстей и, наконец, внешние движения всех частей тела вслед за действиями объектов, воспринимаемых чувствами… Следование этих функций одна за другой объясняется исключительно расположением органов машины естественным образом, как движение стрелок часов или деталей иного механизма объясняется строением системы противовесов и шестерней»4.

 

 

Рисунок 2. Теория нервной системы, созданная Декартом, едва не породила абсолютно материалистическую концепцию мысли. В своем труде «L'homme», который был опубликован в 1664 поду, уже после смерти автора, Декарт высказывал догадку о том, что зрение и действие могут быть следствием установления определенных связей между глазом, шишковидной железой в мозгу и мускулатурой руки. Память, по его мнению, представляет собой избирательное усиление этих связей, наподобие того, как если бы некто пробивал отверстия в ткани. Декарт даже объяснил причину разной интенсивности сознания, приписывая ее разнице в давлении животных духов, воздействующих на шишковидную железу: усиление давления влечет за собой пробуждение, а при снижении давления человек засыпает. Однако, несмотря на столь механистичный взгляд на вещи, Декарт считал, что между материями, из которых состоят сознание и тело, нет ничего общего и что они взаимодействуют между собой через шишковидную железу

 

Гидравлический мозг Декарта без труда направлял его руку к любому предмету. Визуальные характеристики этого предмета, попадая на внутреннюю поверхность глаза, включали определенный набор труб. Скрытая в шишковидной железе внутренняя система принятия решений отклонялась в определенную сторону и таким образом направляла поток жидкостей, под воздействием которых конечности совершали необходимое движение (рис. 2). Воздействовала на процесс и память, избирательно усиливавшая действия по некоторым направлениям, — так Декарт предвосхитил нынешнее представление о том, что обучение основывается на изменениях связей в мозгу («если нейроны возбуждаются одновременно, то они объединяются»). Декарт даже разработал подробнейшую механическую модель сна: он считал, что во время сна давление духов снижается. Когда источник выпускает ничем не сдерживаемых животных духов, они циркулируют по всем нервам, и насыщенная этими духами машина под их давлением готова отреагировать на любое воздействие — это точная модель бодрствования. Когда же давление падает и ослабшие духи оказываются способны лишь на несколько мелких движений, человек засыпает.

В конце концов Декарт делает вполне материалистический, однако облеченный в лирику вывод, и это достаточно необычно, учитывая, что принадлежат эти слова основателю сущностного дуализма:

 

«Следовательно, для того чтобы объяснить эти функции, нет нужды воображать себе некую самостоятельную душу, наделенную способностью чувствовать, или же прибегать к помощи иных принципов движения или жизни, помимо крови и ее духов, которые возбуждаются под воздействием огня, горящего непрестанно в нашем сердце и имеющего ту же природу, что и огонь в телах неодушевленных».

 

Почему же тогда Декарт отстаивает существование нематериальной души? Потому, что понял: для того чтобы объяснить более сложные способности человеческого разума с материалистической точки зрения, его механической модели недостаточно5. Существуют две основные психические функции, лежащие далеко за пределами возможностей Декартовой живой машины. Первая из них — способность выразить наши мысли посредством речи. Декарт не мог вообразить, за счет чего машина может «использовать слова или иные знаки, сочетая их, как сочетаем мы для того, чтобы выразить перед слушателем наши мысли». Рефлекторный крик его не смущал, поскольку машина всегда может быть настроена так, чтобы в ответ на определенное воздействие издавать определенные звуки; но как может машина ответить на самый простой вопрос, «на который ответит даже глупейший из людей»?

Второй из озадачивавших Декарта психических функций было гибкое мышление. Машина — механизм ригидный, способный действовать одним-единственным образом, «в соответствии с расположением его органов». Как может машина генерировать бесконечный поток мыслей? «Абсолютно невозможно, — заключает наш философ, — чтобы у машины существовало разнообразие органов, достаточное для того, чтобы действовать в соответствии с любыми жизненными событиями так, как действуем мы под влиянием собственного разума».

Вопросы, не укладывающиеся в Декартов материализм, существуют и сегодня. Как может подобная мозгу машина выражать себя через слова, используя при этом все тонкости и оттенки человеческого языка, а также рассуждать о собственных психических состояниях? Как получается, что эта машина принимает рациональные решения с учетом всех внешних факторов? Это главные вопросы, которыми должна задаваться любая наука, изучающая сознание.

 

Последняя проблема

 

Мы, люди, способны отыскать новую галактику за сотни световых лет от нашей планеты, мы изучаем частицы размером меньше атома, и все же никак не можем разгадать тайну тех трех фунтов вещества, которое располагается у нас меж ушей.

Барак Обама, объявление об открытии проекта BRAIN («Мозг»), 2 апреля 2013 г.

 

Благодаря Евклиду, Карлу Фридриху Гауссу и Альберту Эйнштейну мы неплохо представляем себе математические принципы, на которых построен материальный мир. Стоя на плечах таких гигантов, как Исаак Ньютон и Эдвин Хаббл, мы видим, что наша планета — не более чем пылинка среди миллиардов галактик, возникших в результате первичного потрясения, или Большого взрыва. А Чарльз Дарвин, Луи Пастер, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик показали нам, что жизнь состоит из бесчисленного множества химических реакций — физика, и ничего более.

Но едва речь заходит о возникновении сознания, нас снова окутывает средневековая тьма. Как я мыслю? Что такое это «я», которое вроде бы осуществляет процесс мышления? А если бы я родился в другое время, в другом месте, в другом теле — я был бы уже не я, а кто-то другой? Куда я улетаю, когда сплю и вижу сны? Куда я денусь, когда умру? Неужели все это — лишь порождение моего мозга? Или же я отчасти дух, сотканный из материи мысли?

Над этими запутанными вопросами бились многие выдающиеся умы. В 1580 году французский гуманист Мишель де Монтень в одном из своих знаменитых эссе жаловался, что мыслители прошлого никогда не сходились во мнениях относительно природы души и спорили как о ее природе, так и о том, в какой части тела она пребывает: «Гиппократ и Герофил помещают ее в желудочке мозга; Демокрит и Аристотель — во всем теле, Эпикур — в желудке, стоики помещают душу в сердце и вокруг него, Эмпедокл — в крови; Гален полагал, что всякая часть тела имеет свою душу; Стратон помещал ее между бровями»6.

На всем протяжении XIX и XX веков тема сознания оставалась вне пределов традиционной науки. Изучение сознания представляло собой путаную область без четких границ, субъективную и оттого не годную для объективного эксперимента. Серьезные исследователи много лет опасались касаться этой темы: считалось, что изучение сознания — в меру безумное хобби, пригодное лишь для одряхлевших мужей науки. В учебнике под названием «Психология — наука о психической жизни» (1962) отец когнитивной психологии Джордж Миллер и вовсе предложил ввести официальный запрет: «Слово «сознание» истрепано миллионами языков… Возможно, было бы нелишне запретить это слово на десяток-другой лет, до тех пор, пока мы не изобретем более точные термины для всего, что скрывается за этим понятием».

И что же, — запретили. В 1980-е, будучи студентом университета, я с удивлением обнаружил, что на совещаниях в лаборатории слово на букву «с» произносить было нельзя. Все мы, конечно, так или иначе изучали сознание — например, просили участников эксперимента разбить увиденное по категориям или воображать различные образы в темноте, — однако само слово оставалось табу и в серьезных научных трудах никогда не встречалось. Даже когда экспериментаторы быстро, на грани осознанного восприятия показывали испытуемым какие-либо изображения, никто не писал в отчете, видели испытуемые предложенные им стимулы или нет. Не считая нескольких крупных исключений7, ученое сообщество полагало, что термин «сознание» не имеет никакой ценности для психологии. Зарождавшаяся в те годы когнитивная наука описывала психическую деятельность исключительно с позиции обработки информации, а также сопутствующих этому на молекулярном и нейронном уровне процессов. Определения сознанию никто не давал, этот термин устарел и никому больше не был нужен.

Но в конце 1980-х все изменилось. Сегодня проблема сознания является важнейшей темой исследований нейробиологов. Исследование сознания превратилось в интереснейшую область с собственными научными сообществами и специализированными изданиями. Ученые наконец-то взялись за решение вопросов, поставивших в тупик Декарта, и принялись, в частности, выяснять, каким образом мозг генерирует субъективную точку зрения, которую мы можем гибко использовать и доносить до окружающих. В этой книге мы будем говорить именно об этом решающем повороте.

 

Разгадать код сознания

 

В последние двадцать лет когнитивистика, нейробиология и нейровизуализация повели совместную эмпирическую атаку на тайну сознания. В результате проблема сознания перестала считаться сомнительной и превратилась в объект хитроумнейших исследований.

В этой книге я подробно расскажу о том, как загадка философии превратилась в лабораторный феномен. Преображению предшествовали три основных фактора: появление более точного определения сознания; открытие возможностей экспериментального манипулирования сознанием; изменение отношения к субъективным явлениям.

Слово «сознание» в том виде, в каком мы используем его в повседневной речи, перегружено самыми разными значениями и охватывает огромное количество сложных явлений. Таким образом, первым делом мы должны будем навести порядок в этой путанице и свести предмет наших исследований к определенному явлению, над которым мы и будем проводить детальные эксперименты. Нам предстоит понять, что современная наука, изучающая сознание, выделяет минимум три концепции: бодрствование — состояние, в котором пребывает неспящий человек и которое изменяется, когда мы засыпаем или просыпаемся; внимание — концентрация наших психических ресурсов на той или иной информации; и доступ в сознательный опыт — то, что происходит, когда мы осознаем полученную информацию и можем передать ее другим.

Я считаю, что под сознанием вообще принято понимать доступ в сознательный опыт — когда мы не спим, то можем осознавать практически все, на что решим обратить свое внимание. Бодрствование или внимание сами по себе ничего не решают. Когда мы бодрствуем и концентрируем внимание на чем-либо, мы иногда можем увидеть предмет и описать увиденное, а иногда — нет, потому что предмет мог иметь слишком неопределенные очертания или появиться совсем ненадолго, так что его было невозможно зафиксировать. В первом случае доступ в сознательный опыт присутствует, а во втором — нет (хотя, как мы еще увидим, наш мозг способен обрабатывать информацию неосознанно).

Современная наука о сознании дает доступу в сознательный опыт четкое определение и отличает его от бодрствования и внимания. Доступ в сознательный опыт можно даже изучать в лаборатории. Нам известны десятки способов, с помощью которых стимул пересекает границу между предсознательным и сознательным, между невидимым и видимым, и мы можем проследить, что изменяется в мозгу, когда совершается этот переход.

Доступ в сознательный опыт является ключом к более сложным формам сознательного опыта. В повседневной речи мы нередко объединяем свое сознание с чувством собственного «я», то есть соединяем в единое целое процесс создания картины мозгом и себя, рассматривающего со своего наблюдательного пункта мир вокруг. Сознание может быть рекурсивным: наше «я» может наблюдать за собой, комментировать собственную деятельность и даже знать, что оно чего-либо не знает. К счастью, даже эти высшие функции сознания можно исследовать с помощью эксперимента. У себя в лабораториях мы научились давать численную оценку чувствам и сообщениям, поступающим от «я» и относящимся как к окружающей среде, так и к самому «я». Мы можем даже манипулировать чувством собственного «я», и тогда человек переживает внетелесный опыт, а мы фиксируем состояние его мозга с помощью МРТ-сканера.

Некоторые философы по-прежнему считают, что ни одна из перечисленных выше идей не поможет нам в решении задачи. Суть проблемы, по их мнению, заключается в другом аспекте сознания, который они именуют «феноменологическим сознанием», то есть в присущем всем нам интуитивном ощущении эксклюзивности нашего внутреннего опыта, уникальности первичных ощущений (квалиа), например невероятной остроты зубной боли или неподражаемо зеленого цвета молодой листвы. Эти внутренние ощущения, утверждают философы, невозможно редуцировать, свести к научному описанию через нейроны; эти ощущения от природы личны, субъективны, и потому их невозможно полностью передать словами. Я с этим подходом не согласен и потому намерен доказать, что идея феноменологического сознания, существующего отдельно от доступа в сознательный опыт, абсолютно неверна и заставляет нас свернуть на скользкую дорожку дуализма. Начинать надо с простых вещей, то есть с доступа в сознательный опыт. Когда мы выясним, каким образом фрагмент сенсорной информации поступает к нам в мозг и обретает способность быть переданным другому человеку, неодолимая проблема неизъяснимости переживания исчезнет сама собой.

 

Видеть или не видеть

 

Доступ в сознательный опыт кажется явлением обманчиво простым: наш взгляд падает на предмет, и мы практически сразу знаем, что это такое, какова его форма и цвет. На самом же деле узнавание состоит из массы сложнейших действий, происходящих в мозгу и затрагивающих миллиарды нейронов, которые отвечают за зрение. Иногда для того, чтобы вступить в игру, сознанию требуется почти полсекунды. Как же проанализировать эту цепочку действий? Как понять, какие из них совершаются бессознательно и автоматически, а какие порождают осознанное чувство видения?

Вот тут и вступает в дело вторая составляющая современной науки о сознании: сегодня мы неплохо научились разбираться в механизмах сознательного восприятия, используя для этого эксперимент. В последние двадцать лет ученые-когнитивисты нашли огромное множество способов манипулирования сознанием. Достаточно чуть-чуть изменить условия эксперимента — и вот мы уже видим предмет или, наоборот, не видим. Мы можем показать слово так быстро, что участники исследования его не заметят. Мы можем придумать такую визуальную картинку, на которой некий предмет останется невидим потому, что в битве за внимание наблюдателя победят другие предметы. Мы можем отвлечь ваше внимание: любой фокусник знает, что, когда внимание и мысли зрителя обращены в другую сторону, даже самый явный жест останется незамеченным. Мы даже можем заставить ваш мозг творить чудеса: если показать каждому вашему глазу по картинке, мозг примется метаться туда-сюда — вы будете видеть сначала одну картинку, потом вторую, но обе одновременно не увидите ни за что.

Поступающий в сознание видимый образ может почти ничем не отличаться от невидимого, исчезающего в предсознательном забвении. Однако в мозгу разница между ними особенно усиливается, поскольку в конце концов вы сможете сказать только об одном из них, а о другом — нет. В том, чтобы выяснить, где и когда именно происходит это усиление, и заключается задача новой науки о сознании.

Ключевая идея, распахнувшая перед нами двери в считавшееся прежде недоступным святилище сознания, заключалась в создании экспериментальной стратегии минимального контраста между сознательным и предсознательным восприятием8. За годы работы мы с помощью экспериментов подобрали множество противоположностей, в которых одно состояние ведет к сознательному восприятию, а другое — нет. Страшная и ужасная загадка сознания свелась к экспериментальной расшифровке механизмов, с помощью которых мозг различает две пробы, то есть к гораздо более простой проблеме.