О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний - Маркус Дю Сотой

На следующем этапе эксперимента мне следовало заснуть. По достижении «четвертой стадии» глубокого сна экспериментаторы должны были применить ТМС к той же точке моего мозга для стимуляции того же участка. По существу, ТМС возбуждает те же нейроны, включает те же выключатели, чтобы можно было увидеть, как изменяется структура возникающей сети при переходе мозга из сознательного состояния в бессознательное. К сожалению, эта часть эксперимента оказалась для меня слишком сложной. Я сплю невероятно чутко. И все эти электроды, покрывающие мою голову, в сочетании с пониманием того, что кто-то собирается обстреливать мой мозг импульсами, как только я задремлю, не особенно способствовали погружению в глубокий сон. Несмотря на то что я весь день отказывал себе в кофе, я так и не сумел зайти дальше «первой стадии» – неглубокого, беспокойного сна.

Поэтому мне пришлось удовольствоваться данными другого пациента, которому удалось уснуть в таких не способствующих расслаблению условиях. Результаты были поразительными. Электрическая активность не распространяется по всему мозгу, как в сознательном состоянии. Создается впечатление, что сеть отключена. Начался прилив, соединения разорвались, и любая активность стала крайне локализованной. Из этого можно сделать тот интересный вывод, что сознание может возникать в результате сложной интеграции мозга, что оно может быть порождено взаимосвязанными логическими вентилями, которые управляют тем, как возбуждение одного набора нейронов вызывает возбуждение других нейронов. В частности, из этого результата следует, что сознание связано с тем, как сеть организует передачу информации в обоих направлениях между нейронами, возбужденными воздействием ТМС, и остальными частями мозга.

Когда я так и не смог заснуть в лаборатории, Тонони отвел меня в свой кабинет, обещая возместить мое кофейное голодание идеальным эспрессо, который он варит на своей драгоценной итальянской кофемашине. Но, кроме того, он хотел показать мне что-то еще. Когда мы сели, вдыхая восхитительный аромат свежемолотых кофейных зерен, он протянул мне лист бумаги, на котором была записана какая-то формула.

Это сразу меня заинтересовало. Математические формулы действуют на меня, как звонок на собаку Павлова. Покажите мне математическую формулу, и я немедленно попадусь на крючок и примусь ее расшифровывать. Но эта формула была мне незнакома.

– Это мой коэффициент сознания.

Сознание в математической формуле… Как я мог устоять?

Тонони объяснил, что в результате своей работы над сетевым поведением, соответствующим сознательному состоянию мозга, он развил новую теорию сетевых систем, которые он считает обладающими сознанием. Эта теория называется теорией интегрированной информации, ТИИ, и в ней есть математическая формула, которая позволяет измерить степень интеграции и неприводимости той или иной сети, которая, по его мнению, является ключевым элементом образования самосознания. Эта величина, обозначаемая Ф (то есть буквой «фи», 21-й буквой греческого алфавита), дает нам меру, которую можно применить как к машинам, подобным моему смартфону, так и к человеческому мозгу, и позволяет в перспективе разработать численный математический подход к тому, что образует мое «Я». По словам Тонони, чем больше значение Ф, тем в большей степени данная сеть обладает сознанием. Мне кажется, что надежда получить математическое уравнение, объясняющее, как и почему я становлюсь «мной», больше всего приводит в возбуждение математическую сторону моей личности.

Сознательный мозг кажется сходным с сетью, обладающей высокой степенью связности и обратной связи. Возбуждение нейронов в одной части такой сети приводит к каскаду перекрестных проверок и передачи информации по всей системе. Если сеть состоит из одних лишь изолированных островков, она, по-видимому, не обладает сознанием. Таким образом, коэффициент сознания Тонони определяет, насколько такая сеть превосходит простую сумму своих составляющих.

Но Тонони считает, что важна природа такой связности целого. Самого наличия высокой связности сети еще недостаточно. Если нейроны начинают возбуждаться асинхронно, это, судя по всему, не приводит к возникновению сознательного опыта. Так, собственно, ведет себя мозг в состоянии глубокого сна. Противоположную крайность представляют собой эпилептические приступы, приводящие к потере сознания и часто сопровождающиеся чрезвычайно синхронным возбуждением нейронов по всему мозгу. Поэтому кажется существенным наличие широкого спектра дифференцированных состояний. В структуре сети не должно быть чрезмерного количества симметричных конструкций, так как они могут вызвать неспособность различать разные опыты. Если сделать сеть слишком связной, она будет реагировать одним и тем же образом на любые – совершенно разные – ситуации.

Этот коэффициент пытается определить одну из необыкновенных черт нашего сознательного опыта – способность мозга интегрировать широчайший диапазон входящих сигналов, которые получает наш организм, и свести их в единый опыт. Сознание нельзя разбить на несколько независимых опытов, переживаемых по отдельности. Когда я смотрю на свою красную игральную кость, я не переживаю несколько независимых опытов: опыт бесцветной кубической формы и опыт бесформенного красного цвета. Коэффициент сознания также должен дать численное выражение того, насколько больше информации генерирует система в целом, чем если бы она была разделена на отдельные, разъединенные части, как это происходит с мозгом во время глубокого сна.

Тонони и его сотрудники построили интересную компьютерную модель «мозга», состоящего из восьми нейронов, соединенных разным образом, чтобы посмотреть, в какой из возможных сетей можно получить наибольшее значение Ф. Согласно полученным ими результатам, для этого нужно, чтобы каждый из нейронов был соединен с остальной сетью схемой, отличающейся от схем остальных нейронов. Но в то же время нужно обеспечить возможность распространения по такой сети максимального количества информации. Таким образом, если представить себе разделение сети на две отдельные части, такие части должны иметь возможность обмена информацией друг с другом. Речь идет об интересном процессе поиска оптимального баланса между чрезмерной связностью с уменьшением дифференциации между разными нейронами и увеличением различий ценой сокращения возможностей передачи информации каждым из них.

Но не менее важна и природа такой связности. Тонони создал две функционально эквивалентные сети, на выходе которых получаются одни и те же сигналы; однако в одной из них значение Ф велико, так как информация распространяется в сети в обоих направлениях, а другая сеть имеет низкое значение Ф, поскольку сеть устроена так, что информация может передаваться только вперед (нейроны не имеют возможности обратной связи). Тонони считает это примером зомби-сети, то есть сети, которая выдает на выходе такую же информацию, что и первая сеть, но не обладает самосознанием. Одну из этих сетей невозможно отличить от другой по одним лишь исходящим из нее результатам. Но процесс создания этих результатов зомби-сетью имеет качественные отличия, которые и измеряются коэффициентом Ф. Тонони считает, что зомби-сеть не имеет своего внутреннего мира.