Мозг и сознание - Кэролайн Уилльямс

Имплантат, который направит нашу свободу воли?

Представьте мир, в котором вы думаете о чем-то, и это происходит. Например, в тот самый момент, когда вы понимаете, что хотите чашку чая, чайник закипает.

Теперь, когда разработан мозговой имплантат, способный декодировать намерения человека, это становится возможным. И уже позволило человеку, парализованному ниже шеи, контролировать роботизированную руку с беспрецедентной плавностью.

Но возможные последствия выходят далеко за пределы протезирования. Поместив имплантат в область мозга, ответственную за намерения, ученые изучают, может ли деятельность мозга принимать будущие решения – даже прежде, чем человек осознает их. Результаты этих исследований могут изменить наше понимание свободы воли.

Ричард Андерсен из Калифорнийского технологического института Пасадены разработал имплантат для Эрика Сорто, который не мог пошевелить своими конечностями после травмы спинного мозга, произошедшей более десяти лет назад. Идея заключалась в том, чтобы дать ему возможность управлять автономной роботизированной рукой, регистрируя активность в его задней теменной коре – части мозга, задействованной при планировании движений.

Два крошечных электрода, имплантированных в заднюю теменную кору Эрика Сорто, фиксировали активность сотен отдельных нейронов. После некоторого обучения компьютер смог сопоставить паттерны активности с намеренными движениями Сорто. Как только эту информацию о нейронах собрали, компьютер перевел намерения Сорто в движения роботизированной руки. Это позволило ему контролировать скорость и траекторию движения руки, чтобы он мог пожать руку, сыграть в «камень, ножницы, бумага» и выпить пиво в своем собственном темпе.

Этот прорыв порождает соблазн использовать декодирование мозгового эквивалента других намерений для управления окружающей средой. Например, можно ли идентифицировать паттерн, соответствующий желанию посмотреть фильм, чтобы затем включился телевизор?

Исследуя осуществимость этого, команда Андерсена попросила человека с аналогичным имплантатом сыграть в версию дилеммы заключенного, где игроки могут либо сотрудничать, либо предавать друг друга. Команда смогла предсказать решение испытуемого, основываясь на нейронной активности, зафиксированной имплантатом. Это показало, что даже более абстрактные решения, в данном случае – такие как намерение донести на гипотетического партнера, действительно можно декодировать по активности задней теменной коры.

Андерсен верит, что с течением времени парализованный человек сможет представить себе, как делает чашку кофе, и гуманоидный робот автоматически выполнит это действие. Он также надеется, что однажды этого смогут достичь с использованием неинвазивных методов, таких как регистрация активности мозга с помощью гарнитуры ЭЭГ, а не вживляя в мозг электроды.

Уже сейчас чудеса сознания должны быть совершенно очевидны. Но горькая правда заключается в том, что все, что может идти хорошо, также может и пойти не так. Исследования предлагают новое понимание природы нарушений работы сознания, которое может способствовать лечению самых тяжелых ментальных расстройств.

Что идет не так?

Сложность устройства нашего сознания приводит к разным формам расстройства сознания. В некоторых случаях они могут быть связаны с переменами в уровне сознания – это так называемые измененные состояния сознания, например расстройства сна, когда грань между сном и бодрствованием размывается. Или гораздо более тяжелые, при которых вследствие травмы головного мозга полностью пропадает сознательный контроль. В других случаях расстройства обусловлены нарушениями в организации содержания сознания: наших знаний, опыта или воспоминаний. Иногда же проблема – связать эти ощущения и воспоминания в единое физическое и психическое чувство собственного «я».

Понимание того, что именно «идет не так» в каждом из этих случаев, может помочь нам не только лучше постичь природу сознания, но и научиться выходить из таких состояний сознания, каких никто из нас себе не пожелал бы.

Нарушения уровня сознания

Хотя со стороны бывает сложно выяснить содержание чужого сознания, обычно мы считаем, что способны достаточно надежно судить о состоянии сознания другого человека – проще говоря, различать, все ли «дома» или нет. В медицине же врачи используют шкалу комы Глазго для количественного измерения сознания, определяя степень, в которой пациент способен реагировать и отвечать на стимулы.

Состояния сознания и основные его расстройства очень различаются по наличию/отсутствию поведенческих признаков бодрствования и наличию/отсутствию осознанности. Так, например, вегетативное состояние отличается от комы большей степенью бодрствования, а у легкого сна, в отличие от глубокого, выше оба этих параметра.

Расстройства сна

Возможно, самым известным и захватывающим расстройством сна является нарколепсия, которую в конце XIX века впервые описал французский доктор Жан-Батист Эдуард Желино. Нарколепсия – это расстройство бодрствования, характеризующееся двумя основными симптомами. Во-первых, это чрезмерная дневная сонливость, приводящая к неконтролируемым приступам засыпания в самые неожиданные моменты (во время еды, экзамена, беседы и даже секса). Во-вторых, катаплексия – наиболее часто вызываемое смехом состояние, при котором человек теряет мышечный тонус и может даже упасть. Среди других симптомов сонный паралич – неприятное переживание пробуждения с осознанием невозможности пошевелиться, а также гипнагогические галлюцинации – яркие, подобные сну, образы, возникающие при засыпании.

Это необычное сочетание симптомов, по-видимому, связано с недостатком нейромедиатора гипокретина, открытого в 1998 году. Это синтезируемое в гипоталамусе, небольшой области в центре мозга, химическое вещество передается к скоплениям нейронов, регулирующих цикл сна – бодрствования. Недостаток гипокретина приводит к неустойчивому состоянию сознания, при котором мозг неконтролируемо переключается между сном и бодрствованием. Кроме этого, при нарколепсии, характеризующейся наибольшим количеством сновидений, быстрый сон (REM-фаза) готов выстрелить в любой момент, внезапно и неожиданно наступая в течение дня. В норме во время быстрого сна тело парализовано, что препятствует двигательной активности во сне. Катаплексия – это REM-паралич, вторгающийся в бодрствование, в то время как сонный паралич является его продолжением в бодрствовании.

Некоторые другие расстройства сна можно понять с точки зрения аномального перекрытия трех основных состояний сознания: бодрствования, быстрого сна и медленного сна (см. главу 8, чтобы узнать больше о сне).

Потеря сознания

Другие расстройства уровня сознания могут полностью лишить человека человеческих переживаний.

Кома – это расстройство, которое затрагивает как бодрствование, так и осознанность. У человека в коме отсутствуют цикл сна – бодрствования, признаки осознания себя и окружающей среды, а также движения, помимо рефлекторных. Различные виды комы могут возникать либо из-за диффузных нарушений работы обоих полушарий мозга, как при черепно-мозговой травме, либо при очаговых повреждениях центральной активирующей системы мозга, верхних отделов ствола мозга и таламуса.