Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Наибольший интерес здесь представляет исследование, проведенное Хокваном Лау и его группой в Оксфордском университете. В ходе этого исследования были временно подавлены левая и правая префронтальные области90. На каждую дорсолатеральную префронтальную область приходилось по 600 импульсов на протяжении 20 секунд. Сначала импульсы поступили в левую область, затем в правую. Эта парадигма называется «тета-взрыв», поскольку импульсы целенаправленно нарушают тета-ритм (5 циклов в секунду) — одна из частот, которые мозг использует для передачи информации на большие расстояния. Двойная стимуляция тета-взрывом имела длительный эффект, схожий с лоботомией: передние доли были угнетены в течение 20 минут, а экспериментаторы получили возможность оценить воздействие тета-взрыва на восприятие.

Результаты были пугающие. С объективной точки зрения ничего не менялось: обработанные участники ничуть не хуже прежнего называли демонстрируемые им фигуры (ромб или квадрат, показанные почти на грани сознательного восприятия). Но когда участники рассказали о своих субъективных историях, оказалось, что там все было иначе. Они на несколько секунд утрачивали уверенность в суждениях. Они не могли определить, насколько хорошо они восприняли стимул, и субъективно ощущали, что зрение их обманывает. Они походили на зомби, какими их изображают философы, — хорошо воспринимали информацию, адекватно себя вели, но при этом были абсолютно лишены нормальной способности оценить, насколько успешно они справляются с задачей.

До подавления оценка видимости стимула, которую давали участники, коррелировала с объективной успешностью выполнения заданий: когда участники считали, что видели стимул, они, как все нормальные люди, могли с почти стопроцентной точностью определить, что это была за фигура, а если полагали, что стимула не видели, отвечали наугад. Однако при наступлении временной лоботомии эта корреляция исчезла. Как ни удивительно, но субъективное мнение участников утратило всякую привязку к их реальному поведению. Это в точности соответствует определению слепозрения — отсутствия связи между субъективным восприятием и объективным поведением. Это состояние, обычно наступающее при серьезных повреждениях мозга, можно теперь воспроизвести в любом нормальном мозгу, если вмешаться в деятельность левой и правой передних долей. Становится ясно, что в возникающих в коре петлях сознания эти области играют причинную роль.

Собрав воедино все факты, мы неизбежно приходим к редукционистскому выводу. Весь наш сознательный опыт — от звуков оркестра до запаха горелого тоста — происходит из одного и того же источника: из активности расположенных в мозгу крупных цепей, имеющих воспроизводимые нейронные автографы. В ходе сознательного восприятия группы нейронов координируются и подают сигнал вначале в локальных специализированных областях, а затем в разнообразных частях коры головного мозга. В конце концов активность охватывает значительную часть префронтальной и теменной долей, однако по-прежнему остается синхронизирована с областями сенсорного восприятия, которые включились первыми. На этом этапе мозг внезапно начинает работать слаженно и, по всей видимости, именно тогда и возникает осознанное восприятие.

В этой главе мы обнаружили ровным счетом четыре надежных автографа сознания — физиологические маркеры, которые указывают на включение сознательного восприятия. Первым делом осознанный стимул возбуждает интенсивную активность нейронов, ведущую к резкой массовой активации теменных и префронтальных цепей. Затем мы видим на ЭЭГ сопутствующую доступу в сознательное восприятие медленную волну под названием РЗ, которая возникает спустя целую треть секунды после появления стимула. Массовая активация сознания влечет за собой третий фактор: запоздалый и резкий взрыв высокочастотных колебаний. И наконец, многие области мозга отправляют, получают и синхронизируют сообщения, которые преодолевают большие расстояния; так возникает глобальная мозговая сеть.

Не исключено, что какие-то из этих событий являются не более чем эпифеноменами сознания, чем-то вроде паровозного свистка — свистеть-то он свистит, но на работе всего механизма это никак не сказывается. Выделение причинно-следственных связей методами нейробиологии — задача по-прежнему не из простых. Тем не менее ученые уже провели несколько невиданных доселе экспериментов, в ходе которых выяснилось, что вмешательство в работу высших цепочек коры головного мозга может разрушительно повлиять на субъективное восприятие, никак при этом не затрагивая процесс бессознательной обработки информации. Проводились также эксперименты с наведенными галлюцинациями — например, иллюзорными пятнами света или аномальным ощущением движения тела. Пока что эти исследования слишком примитивны, их недостаточно для получения подробной картины сознательного состояния, однако нет никаких сомнений в том, что то или иное состояние мозга возникает или исчезает под влиянием электрической активности нейронов.

В принципе мы, нейробиологи, верим в выдуманные философами «мозги в чанах» — идею, ярко изображенную в фильме 1999 года «Матрица». Стимулируя одни нейроны и подавляя другие, можно в любой момент создать галлюцинацию, в которой человек будет переживать любое из бесчисленного множества субъективных ощущений, что встречаются в его жизни. Нейронные лавины станут зачином ментальных симфоний.

Правда, современные технологии не могут пока потягаться с фантазией братьев Вачовски. Мы не способны контролировать миллиарды нейронов коры головного мозга, которые надо будет «зажечь», чтобы получить нейронный эквивалент запруженной автомобилями улицы Чикаго или заката на Багамах. Но разве это никогда не изменится? Лично я считаю, что у нас неплохие шансы. Современные биоинженеры, озабоченные необходимостью восстановить функции организма слепых пациентов, пациентов с параличом или болезнью Паркинсона, идут вперед и активно развивают нейротехнологии. В кору мозга лабораторных животных вживляют силиконовые чипы с тысячами электродов — и пропускная способность интерфейсов «мозг — компьютер» становится все больше.

Еще более поразительные успехи получены в последнее время в области оптогенетики — удивительной технологии, в которой для управления нейронами используется не электрический ток, а свет. Основы оптогенетики были заложены в день, когда в водорослях и бактериях были обнаружены светочувствительные молекулы, или опсины, преобразующие фотоны света в электрические сигналы — базовый язык нейронов. Ученым известно, какие гены управляют появлением опсинов, поэтому светочувствительные клетки можно получить с помощью генной инженерии. В мозг животного вводят вирус, который несет в себе эти гены, но передает их только определенной подгруппе нейронов, и в арсенале мозга появляются новые фоторецепторы. В самых глубинах коры мозга, в темных уголках, в норме нечувствительных к свету, луч лазера внезапно пробуждает всплеск нейронных пиков с точностью до миллисекунды.