Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Еще большей точности позволяет добиться стимуляция нейронов посредством электродов, помещенных в мозг. Конечно, этот вариант используется только с больными эпилепсией, болезнью Паркинсона или двигательными расстройствами — во всех этих случаях врачи все чаще вживляют в мозг электроды для диагностики. С согласия пациента на эти провода можно подать небольшой разряд тока, синхронизировав его со внешними стимулами. Можно даже подать разряд во время хирургической операции. Болевых рецепторов в мозгу нет, и потому электрическая стимуляция не наносит вреда и может очень помочь в выявлении особо важных участков, к которым нельзя подпускать скальпель — например, областей, отвечающих за речь. Во многих больницах мира эти жутковатые эксперименты во время операции успели стать обычным делом. Пациент лежит на операционном столе, кусок черепа вскрыт, но человек остается в сознании и подробно описывает свои ощущения всякий раз, когда подается небольшой разряд в строго определенный участок мозга.

Эти исследования дают потрясающие результаты. Эксперименты со стимуляцией человеческого мозга и мозга обезьян-приматов показали наличие прямого причинного отображения, существующего между состоянием нейронов и сознательным восприятием. Одна лишь стимуляция нейронных цепей в отсутствие каких-либо событий объективной реальности способна вызвать сознательное субъективное ощущение, содержание которого будет зависеть от того, какая цепочка была затронута при стимуляции. Так, транскраниальная магнитная стимуляция зрительной коры в полной темноте создает у пациента ощущение света, так называемый зрительный фосфен: сразу после разряда перед глазами у пациента появляется неяркое пятно света, местоположение которого зависит от точки стимуляции. Перемещаем электромагнитную катушку вбок, к области MT/V5, отвечающей за движение, и ощущение вдруг меняется: теперь участник эксперимента сообщает, что чувствует стремительное движение. Таким же образом можно вызвать и цветовые ощущения.

Фиксируя данные нейронной активности, мы давно установили, что каждый параметр зрительного образа имеет привязку к определенному участку зрительной коры. Нейроны, находящиеся в различных секторах затылочной коры, реагируют на форму, движение или цвет. Исследования с использованием стимуляции показывают причинно-следственную связь между активностью этих нейронов и соответствующими ощущениями. Направленный разряд в любое место этой области даже в отсутствие реального образа способен вызвать небольшой всплеск осознания таких свойств, как освещенность или цвет.

Вводя электроды в мозг, можно добиться еще более направленной стимуляции73. Подадим разряд на электрод, расположенный над вентральной областью зрительной коры — участком, отвечающим за распознавание лиц, — и у человека возникнет субъективное ощущение, будто он увидел лицо. Сдвигаемся вперед, стимулируем переднюю височную долю — и у пациента возникают сложные воспоминания из прошлого. Так, один пациент ощутил запах подгоревшего хлеба, а другой услышал, как играет симфонический оркестр. У некоторых пациентов наблюдались еще более сложные и невероятно яркие состояния, напоминающие сон: люди видели, как они рожают, дрожат от страха, когда смотрят фильм ужасов, или возвращались к эпизоду из собственного детства, который их память воспроизводила с точностью, достойной Пруста. Канадский нейрохирург Уилдер Пенфилд, первым отважившийся на проведение подобных экспериментов, пришел к выводу, что в микроцепочках нашей коры хранятся спящие воспоминания о крупных и мелких событиях нашей жизни и что стимуляция мозга помогает эти воспоминания пробудить.

Результаты систематических исследований заставляют предположить, что каждый участок коры головного мозга хранит информацию определенного рода. Возьмем островок — область в глубине коры, скрывающуюся под фронтальной и височной долями. Стимуляция островка может повлечь за собой массу неприятных ощущений, в том числе чувство удушья, жара, жжения, покалывания, перегрева, тошноты или падения74. Переместим электрод глубже под поверхность коры, к субталамическому ядру, и тот же самый разряд немедленно вызовет депрессию — человек начнет плакать и всхлипывать, заговорит монотонным голосом, примет униженную позу, а мысли ему в голову полезут самые мрачные. Пощекочем определенные участки теменной доли — и у пациента возникнет ощущение головокружения и даже странное чувство, будто он вышел из тела и парит под потолком, разглядывая оттуда себя самого75.

Если вы еще хоть сколько-то сомневались в том, что источником всего происходящего в психике является деятельность мозга, примеры эти положат конец сомнениям. Стимулируя мозг, мы можем спровоцировать практически любые ощущения, от оргазма до дежавю. Впрочем, этот факт не является доводом в пользу причинных механизмов сознания. Возникшая в точке стимуляции активность нейронов немедленно перекидывается на другие цепи, и с причинностью становится уже не разобраться. Правда, недавние исследования позволяют предположить, что в самом начале спровоцированная активность бессознательна, и сознание возникает, лишь когда активность охватит отдаленные регионы теменной и префронтальной коры головного мозга.

Возьмем, например, поразительную диссоциацию, о которой сообщил недавно французский нейробиолог Мишель Демюрже76. Во время операции он стимулировал премоторную область коры пациентки сравнительно слабым разрядом; пациентка при этом пошевелила рукой, однако отрицала это (рука находилась вне ее поля зрения). Когда же Демюрже стимулировал нижнюю область ее теменной коры, пациентка сообщила о сознательном желании пошевелиться, а когда разряд был повышен, уверенно заявила, что пошевелила рукой при том, что на самом деле оставалась совершенно неподвижна.

Из этого можно сделать важный вывод: не все цепи в мозгу одинаково важны для сознательного опыта. Активация периферийных сенсорных и моторных цепей совсем не обязательно связана с возникновением сознательного опыта. А вот области более высокого уровня, расположенные в височной, теменной и префронтальной коре, теснее связаны с сознательным опытом, о котором может сообщить пациент, поскольку их стимуляция может породить чисто субъективные галлюцинации, не имеющие никакого отношения к объективной реальности.

Следующим шагом логично будет разработать осознаваемые и неосознаваемые стимулы, которые имели бы минимум различий, простимулировать мозг и посмотреть, какова будет разница между результатами. Лондонские нейробиологи Пол Тейлор, Винсент Уолш и Мартин Аймер пошли по проторенному пути и воспользовались транскраниальной магнитной стимуляцией первичной визуальной коры, с помощью которой вызывали у участников эксперимента зрительные фосфены — световые галлюцинации, возникающие исключительно за счет активности в коре головного мозга77. Однако при этом они сделали умный ход: понемногу изменяли силу импульса до тех пор, пока участник не стал сообщать о том, что видит пятно света примерно в половине случаев. Затем ученые замерили активность, возникающую при подаче порогового сигнала в мозг, и записали ЭЭГ пациента, миллисекунду за миллисекундой, в различные моменты после начала стимуляции.

Результаты оказались очень красноречивы. Поначалу спровоцированная активность не имела никакого отношения к сознанию, и на протяжении 160 миллисекунд деятельность мозга шла одинаково независимо от того, видел участник пятно света или нет. Лишь после этого на поверхности головы можно было уловить нашу старую знакомую, волну РЗ, которая была значительно интенсивнее в случаях, когда участник видел свет. Правда, наступала волна раньше обычного (спустя примерно 200 миллисекунд), поскольку магнитный импульс, в отличие от светового стимула, не проходил начальные этапы обработки зрительной информации, и потому сознание включалось на одну десятую секунды быстрее.