Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Возьмем обработку речевой информации. Младенцев звуки речи просто зачаровывают. По-видимому, узнавать речь они начинают еще во внутриутробном периоде, поскольку даже новорожденные отличают предложения, произнесенные на родном языке их матери, от предложений на иностранном языке7. Ребенок усваивает речь так быстро, что многие величайшие ученые, от Дарвина до Хомски и Пинкера, утверждали, что у человека имеется особый орган, «устройство усвоения речи», который развивается только у человека и отвечает за изучение языка. Мы с моей женой Гислейн Деан-Ламберц проверили эту идею самым непосредственным образом, с помощью МРТ заглянув в мозг младенцам, слушавшим разговор на родном языке матери8. Мы делали снимки активности мозга каждые три секунды, а спеленутые двухмесячные малыши в это время лежали на удобных матрасах и слушали речь из наушников, блокировавших исходивший от машины шум.

Мы поразились, обнаружив, насколько активен был их мозг, причем первичными слуховыми областями дело не ограничивалось. В работу вступала вся сеть, объединявшая различные области коры головного мозга (рис. 34). Рисунок активности складывался в хорошо известную нам схему и очерчивал классические языковые области, которые у младенцев находились в точности там же, где и у взрослых. Восприятием речи занимались височная и фронтальная языковые области левого полушария, а другие стимулы аналогичной сложности, например музыка Моцарта, поступали в области правого полушария9. На язык реагировал даже центр Брокá, располагающийся в левой части нижней префронтальной коры. Уже у двухмесячных детей эта область была достаточно зрелой, чтобы проявлять активность. Позже обнаружилось, что она относится к числу наиболее рано созревающих областей префронтальной коры головного мозга ребенка и наряду с некоторыми другими областями отличается наилучшими связями10.

Рисунок 34. У бодрствующего маленького ребенка префронтальная кора уже проявляет активность. Двухмесячные младенцы слушали предложения, произнесенные на языке матери, а деятельность их мозга в это время подвергалась сканированию с помощью фМРТ. Звуки речи активировали обширную речевую сеть, в том числе заднюю нижнюю фронтальную область, известную как центр Брокá. Когда запись проигрывали задом наперед и речь становилась мало узнаваема, активность заметно падала. В период бодрствования у детей также активировалась префронтальная кора правого полушария. Деятельность этой области также связана с сознанием, поскольку, когда ребенок засыпал, активность падала

Измерив скорость активации с помощью МРТ, мы подтвердили, что языковая сеть ребенка работает, но только гораздо медленнее, чем сеть взрослого человека, особенно в области префронтальной коры11. Быть может, именно эта замедленность и мешает возникновению сознания? Что, если ребенок обрабатывает речь в «зомби-режиме» или как человек в коме — бессознательно реагируя на новые звуки? Тот факт, что у внимательно слушающего двухмесячного младенца при восприятии языка активируются те же корковые сети, что и у взрослого человека, еще ни о чем не говорит, поскольку мы знаем, что значительная часть этой сети (за исключением, возможно, центра Брокá) способна активироваться без участия сознания, например во время анестезии12. Но вместе с тем мы своим экспериментом доказали, что у младенцев имеются зачатки вербальной кратковременной памяти. Когда мы повторяли одно и то же предложение через четырнадцать секунд, двухмесячные участники эксперимента демонстрировали узнавание13: при втором прослушивании центр Брокá становился значительно активнее, чем при первом. Детям было всего по два месяца, но в мозгу у них уже закрепился один из основных признаков сознания: способность в течение нескольких секунд удерживать информацию в кратковременной памяти.

Не менее важно было и то, что реакция младенцев на речь различалась в зависимости от того, бодрствовали они или спали. Слуховая область зрительной коры включалась всегда, однако дорсолатеральную префронтальную кору активность захватывала, только когда ребенок не спал; у спящих детей мы в этой области наблюдали лишь сглаженную кривую (рис. 34). Таким образом, можно заподозрить, что префронтальная кора, этот важнейший узел рабочего пространства у взрослых, уже играет важнейшую роль в работе сознания у бодрствующих младенцев.

Еще более выраженное свидетельство того, что дети нескольких лет от роду обладают сознанием, можно получить с помощью локально-глобального теста, о котором шла речь в главе 6, — теста, который используется для поисков остаточного сознания у взрослых пациентов в вегетативном состоянии. Он прост: пациенты слушают повторяющиеся последовательности звуков, например «бип-бип-бип-бип-у-у-у», а мы фиксируем активность их мозга с помощью ЭЭГ. Изредка последовательность нарушается, и в конце вместо «у-у-у» появляется другой звук, например «бип». Если эта неожиданность вызывает глобальную волну РЗ, которая охватывает всю префронтальную кору и связанные с ней зоны рабочей области, весьма вероятно, что у пациента наличествует сознание.

Участнику теста не нужно ничего знать, не нужно уметь говорить или следовать инструкциям. Тест так прост, что его можно проводить на детях (или на любых животных). Выслушать цепочку звуков способен любой ребенок, и, если его мозг достаточно умен, он уловит соответствующие закономерности. Связанные с различными событиями импульсы фиксируются у детей первых месяцев жизни. Беда только в том, что от слишком однообразного теста дети устают и начинают нервничать. Чтобы проверить наличие у них этого автографа сознания, моя жена Гислейн, по профессии нейропедиатр и специалист по вопросам младенческого познания, адаптировала наш локально-глобальный тест для своих задач. У нее получилось мультимедийное шоу, в котором симпатичные рожицы произносили последовательности гласных: «аа-аа-аа-ээ». Дети с удовольствием следили за болтливыми меняющимися рожицами, а мы, завладев детским вниманием, с радостью обнаружили, что уже в два месяца от роду мозг младенца выдает глобальную сознательную реакцию на неожиданные изменения — то есть нашли еще один автограф сознания14.

Большинство родителей не удивятся тому, что их двухмесячный ребенок уже показывает высокие результаты тестов на наличие сознания, однако наши тесты показывают, что детское сознание имеет одно важное отличие от взрослого: мозг младенца работает значительно медленнее, чем мозг взрослого человека. Каждый этап обработки информации занимает непропорционально много времени. На то, чтобы зафиксировать смену гласной и выдать неосознанную реакцию на несоответствие, мозгу младенцев, которых мы исследовали, требовалась треть секунды. На крупные изменения их префронтальная кора реагировала целую секунду — втрое-вчетверо медленнее, чем у взрослого человека. Следовательно, мозг ребенка первых недель жизни представляет собой функциональное глобальное рабочее пространство, только очень уж медленное.

Мой коллега Сид Куидер повторил наш опыт и обнаружил все то же, что и мы, но с новыми подробностями. Куидер экспериментировал со зрением и выбрал для эксперимента способность к распознаванию лица — еще одну область, в которой даже новорожденный младенец демонстрирует врожденные способности15. Маленькие дети обожают лица и с самого рождения волшебным образом норовят к ним повернуться. Этот естественный тропизм Куидер использовал для того, чтобы выяснить, действует ли на детей визуальная маска и совпадает ли их порог сознательного восприятия с аналогичным порогом у взрослых. Маскировочную парадигму, которую мы использовали при изучении осознанного зрения у взрослых, он адаптировал для пятимесячных детей16. Детям то быстро, то медленно показывали симпатичное лицо, а сразу после этого — некрасивый почерканный рисунок, игравший роль маски. Видели ли младенцы лицо? Сознавали ли они увиденное?