Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Есть ли у нас еще более наглядные доказательства того, что нарушение анатомических структур сетей глобального рабочего пространства ведет к шизофрении? Да, есть. При диффузно-тензорной визуализации мы видим крупные аномалии длинных пучков аксонов, соединяющих между собой различные области коры. Особенно сильные нарушения наблюдаются в тканях мозолистого тела, связывающих два полушария; не менее тяжело страдают связи, соединяющие префронтальную кору с другими отдаленными областями коры, гиппокампа и зрительного бугра59. Это приводит к серьезным нарушениям связей в состоянии покоя: в период отдыха у пациентов с шизофренией префронтальная кора утрачивает функцию основного узла коммуникаций, а импульсы гораздо меньше связаны с функциональным целым, чем в нормальной ситуации60.

На микроскопическом уровне можно видеть, что огромные пирамидальные клетки дорсолатеральной префронтальной коры (уровни 2 и 3) с множественными дендритами, способными получать сотни синаптических соединений, у пациентов с шизофренией имеют значительно меньшие размеры. У них меньше шипиков — выростов на возбудительных синапсах; человеческий мозг в норме отличается крайне частым расположением этих шипиков. Подобная утрата связей вполне может быть основной причиной шизофрении. Собственно говоря, многие гены, которые при шизофрении оказываются повреждены, влияют на одну или обе основные системы молекулярной нейротрансмиссии — на рецепторы дофамина D2 и на глутаматные NMDA-рецепторы, которые играют основную роль в передаче возбуждения префронтальными синапсами и в их пластичности61.

Вот еще один интереснейший факт: взрослый человек может испытать напоминающий шизофрению психоз при приеме таких препаратов, как фенциклидин (более известный как РСР или ангельская пыль) и кетамин. Эти агенты блокируют нейротрансмиссию, причем именно в области возбуждающих синапсов NMDA-разновидности, которые, как нам сегодня известно, отвечают за передачу информации на большие расстояния в коре головного мозга сверху вниз62. В моей компьютерной модели сети глобального рабочего пространства синапсы NMDA играли важнейшую роль в массовой активации сознания, так как образовывали длинные петли, связывавшие между собой высокоуровневые области коры сверху вниз, после чего информация попадала к процессорам нижнего уровня, от которых исходил первоначальный импульс. Когда мы удалили из модели NMDA-рецепторы, всеобщая связанность резко упала и массовая активация не наступила63. Другие модели также свидетельствуют о том, что NMDA-рецепторы равно важны для медленного накопления фактов, лежащего в основе осознанного принятия решений64.

Таким образом, глобальная утрата связей сверху вниз может оказаться важным фактором, позволяющим объяснить появление негативных симптомов у больных шизофренией. Нарушение связей не затрагивает прямую передачу сенсорной информации, однако избирательно препятствует ее глобальной интеграции через петли, обеспечивающие связь сверху вниз и охватывающие большие расстояния. Получается, что у больных шизофренией абсолютно нормальным образом происходит прямая передача и обработка информации, в том числе способность к мелким операциям, провоцирующим сублиминальный прайминг. Однако у больных возникают проблемы с дальнейшим массовым возбуждением и распространением информации, а также страдают способность к сознательному мониторингу, вниманию сверху вниз, кратковременная память и сфера принятия решений.

А что же позитивные симптомы шизофрении — причудливые галлюцинации и бред? Нейробиологи-когнитивисты Пол Флетчер и Крис Фрит предложили исчерпывающее объяснение, построенное на идее нарушения распространения информации65. Как уже говорилось в главе 2, мозг работает как Шерлок Холмс, как сыщик, который извлекает максимум сведений из разнообразных поступающих данных, как сенсорных, так и социальных. Такого рода статистическое научение подразумевает двусторонний обмен информацией66: сенсорные регионы отправляют свои сообщения вверх по иерархии, а более высокие области отвечают, отправляя сверху вниз свои прогнозы; из этого складывается алгоритм научения, который постоянно используется для разъяснения странной информации, поступающей от органов чувств. Научение прекращается в тот момент, когда высокоуровневые репрезентации становятся столь точны, что сделанные предсказания полностью соответствуют данным, идущим снизу вверх. Получаемый мозгом на этом этапе сигнал об ошибке (то есть о разнице между прогнозом и наблюдаемыми сигналами) ничтожно мал, и, как следствие, удивляться становится нечему: входящий сигнал перестает быть сколь-либо интересным и уже больше не запускает процесс обучения.

А теперь вообразим, что в случае шизофрении количество поступающих сверху вниз сообщений сокращается ввиду повреждения длинных связей или дисфункции NMDA-рецепторов. Это, по утверждению Флетчера и Фрита, приводит к сильнейшему нарушению настройки механизмов статистического научения. Поступающая сенсорная информация не получает удовлетворительного объяснения. Сигналы ошибки продолжают и продолжают поступать, их воздействие влечет за собой бесконечную лавину возможных интерпретаций. Шизофреник постоянно чувствует, что чего-то недопонял, что в мире остается множество скрытых слоев смысла, глубинных уровней объяснений, которые только он может ощутить и просчитать. И тогда он принимается придумывать бесконечные неестественные интерпретации всего происходящего вокруг.

Посмотрим, например, как мозг шизофреника отслеживает движения тела. В норме, когда мы совершаем движение, прогнозирующий механизм обнуляет то, что мы чувствуем в результате. Таким образом, когда мы берем чашку с кофе, то не удивляемся ощущению тепла или тяжести в руке, поскольку все это было предсказуемо. Мы еще не успели сомкнуть пальцы, а моторные области мозга послали вниз, в сенсорные области прогноз о том, что сейчас они ощутят все сопутствующее захвату. Прогноз этот работает так хорошо, что когда мы берем чашку, то даже не осознаем прикосновения к ней, и сознавать происходящее начинаем лишь в случае, если прогноз оказался ошибочным — например, чашка, которую мы схватили, оказалась слишком горячей.

А теперь вообразите себе, что в вашем мире спускаемые вниз предсказания оказываются ошибочными постоянно. Чашка с кофе и та подводит: когда вы ее берете, то ощущения, которые испытываете, чуть-чуть отличаются от того, что ожидали. Вы начинаете гадать, кто или что влияет на ваши чувства. Еще очень странным делом кажется речь. Когда вы говорите, то можете слышать свой собственный голос — как забавно он звучит! Странности звучания все время привлекают ваше внимание, вы начинаете думать, что кто-то посторонний искажает вашу речь. Отсюда уже недалеко до того, чтобы поверить в голоса в собственной голове, а заодно и в то, что некие злые силы, может, ваши соседи, а может, агенты ЦРУ, захватили контроль над вашим телом и порушили вам всю жизнь. Вы постоянно замечаете вещи, которых другие не видят, и постоянно ищете породившие их причины — собственно, таково довольно точное описание шизофренической симптоматики.

Таким образом, представляется вполне вероятным, что шизофрения — это болезнь, связанная с нарушением длинных связей, передающих в мозгу сигналы и формирующих систему рабочего пространства сознания. Я, конечно, вовсе не хочу сказать, что больные шизофренией — зомби, лишенные сознания. Я просто полагаю, что при шизофрении больше всех прочих автоматических процессов страдает сознательная передача данных. Обычные болезни не решаются пересечь границу и атаковать нервную систему, а вот шизофрения вполне может поражать биологические механизмы, лежащие в основе длинных нейронных связей, идущих сверху вниз.