Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Нейропсихологи Майкл Познер и Тим Шаллис предположили, что информация становится осознана всякий раз, когда происходит ее репрезентация в рамках этой высокоуровневой управляющей системы. Сегодня мы знаем, что это предположение не вполне верно: как уже известно из главы 3, даже сублиминальный, неувиденный стимул способен частично запустить некоторые подавляющие и регулирующие функции системы контроля и управления11. И все же любая информация, достигшая сознательного рабочего пространства, обретает способность весьма глубоко и эффективно управлять всеми нашими мыслями. Управляющее внимание — это лишь одна из многих систем, куда поступают данные из глобального рабочего пространства. В результате выходит, что все, что мы осознаем, способно направлять наши решения и намеренные действия, а также порождать чувство, будто бы эти решения и действия находятся под контролем. Системы речи, долгосрочной памяти, внимания, волевая сфера — все это части внутреннего круга взаимосвязанных механизмов, между которыми идет обмен осознанной информацией. Благодаря этой архитектуре рабочего пространства все, что мы осознаем, может быть произвольно перенаправлено в нужную точку и превратиться в тему высказывания, в узелок в памяти, переместиться в центр внимания или стать основой для следующего добровольного действия.

Вместе с психологом Бернардом Баарсом я верю, что сознание, по сути, сводится к функциям рабочего пространства: оно делает актуальную информацию общедоступной и передает ее в самые разные системы мозга. В принципе эти функции вполне можно воспроизвести на небиологической основе, задействовав, например, компьютер на кремниевых платах. Однако на самом деле все совершаемые сознанием операции далеко не тривиальны. Мы до сих пор не знаем точно, каким образом мозг их выполняет или как заставить искусственный механизм проделать то же самое. Компьютерная программа устроена жестко, модульно: каждая операция сводится к тому, что машина получает те или иные данные и преобразовывает их в соответствии со строгими правилами, после чего выдает строго определенную информацию. Речевой процессор может в течение какого-то времени удерживать фрагмент информации (например, абзац текста), но компьютер как единое целое не способен решить, важен ли этот фрагмент информации с глобальной точки зрения, равно как не способен донести его до других программ. Вот и получается, что компьютер мыслит узко. В работе он близок к совершенству, однако информация в пределах одного модуля, пусть сколь угодно умного, не может быть передана другим. Для обмена информацией у компьютерных программ есть разве что такой рудиментарный механизм, как область обмена данными, да и то происходит этот обмен под контролем разумного deus ex machina — человека.

А вот кора головного мозга, в отличие от компьютера, решила эту проблему и освоила модульный набор процессоров и гибкую систему маршрутизации. В коре существует масса участков, каждый из которых выполняет конкретные процессы. Существуют, например, целые области, состоящие исключительно из нейронов, распознающих лица и реагирующих, лишь когда на сетчатку поступит изображение лица12. В теменной и моторной коре есть участки, отвечающие за конкретные моторные функции или за те части тела, которые их выполняют. Есть сектора, занимающиеся еще более отвлеченными понятиями и кодирующие наши знания, связанные с числами, животными, предметами и глаголами. Если теория рабочего пространства верна, сознание могло возникнуть именно затем, чтобы соединить эти модули между собой. Посредством глобального нейронного рабочего пространства информация может свободно поступать в модульные процессоры мозга. Эта глобальная доступность информации и есть то, что мы субъективно ощущаем как наличие сознания13.

Схема эта дарует очевидные эволюционные преимущества. Модульная структура полезна потому, что различные области знаний требуют различных настроек коры головного мозга: цепочки, отвечающие за ориентацию в пространстве, выполняют одни операции, а цепочки, занимающиеся распознаванием пейзажей или хранением в памяти событий прошлого, — совсем другие. Однако для принятия решений зачастую необходимы бывают данные сразу из нескольких источников. Представьте себе слона в саванне. Слон хочет пить. Он выживет, если доберется до следующего источника. Решение идти вперед, к отдаленной, невидимой еще точке, может быть основано на наиболее эффективном использовании доступной информации, в том числе ментальной карте пространства, зрительном распознавании приметных деревьев и троп, а также памяти о том, как в прошлом ему удавалось или не удавалось найти воду. Жизненно важные долгосрочные решения, под влиянием которых животному предстоит пуститься в тяжелейшее путешествие под палящим африканским солнцем, следует принимать на основании всех имеющихся источников данных. Сознание могло развиться (миллиарды лет назад) именно затем, чтобы беспрестанно черпать из всех источников любую информацию, какая только может потребоваться для удовлетворения наших текущих потребностей14.

Как следует из этих эволюционных доводов, сознание подразумевает связность. Для гибкого обмена информацией требуется особая нейронная архитектура, которая свяжет отдаленные друг от друга специализированные области коры в согласованную структуру. А есть ли у нас в мозгу подобная структура? Еще в конце XIX века испанский гистолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль, исследовавший строение мозга, заметил, что у мозговых тканей есть одна любопытная особенность. В отличие от кожи, клетки которой напоминают плотно уложенные детали мозаики, мозг состоит из чрезмерно удлиненных клеток, или нейронов. Нейроны снабжены длинными отростками-аксонами до нескольких метров длиной — ничего подобного ни у каких других клеток не встречается. Один-единственный нейрон моторной коры головного мозга может протянуть свои аксоны до самого позвоночника, чтобы командовать конкретными мускулами. Что еще интереснее, Кахаль обнаружил, что клетки, воздействующие на удаленные от них участки, расположены в коре довольно плотно (рис. 25) и образуют тонкий слой, выстилающий собой поверхность обоих полушарий мозга. Находящиеся в коре головного мозга нервные клетки пирамидальной формы зачастую дотягивались аксонами до задней части мозга или до другого полушария. Взятые вместе, эти аксоны образовывали плотные волокна ткани, складывающиеся в кабеля, насчитывающие по нескольку миллиметров в диаметре и имеющие до нескольких сантиметров в длину. Сегодня мы можем наблюдать эти переплетающиеся волокна тканей живого мозга на магнитно-резонансных томограммах.

Рисунок 25. Длинные нейронные связи могут способствовать существованию глобального нейронного пространства. Известный специалист по анатомии нервной системы Сантьяго Рамон-и-Кахаль, который в XIX веке препарировал человеческий мозг, уже тогда заметил, что нейроны коры головного мозга велики, имеют пирамидальную форму и аксонами дотягиваются до самых дальних уголков мозга (слева). Нам известно, что эти длинные связи используются для передачи сенсорной информации в насыщенную огромным количеством связей сеть теменных, височных и префронтальных областей (справа). Если эти связи будут нарушены, может возникнуть пространственное игнорирование, то есть утратится способность сознавать увиденное в той или иной части пространства