Ваш мозг в сознании

Книга: Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной

Как «выглядит» сознание в мозге? Мы уже много знаем про физические, или нейронные связи сознания – и можем ответить на этот вопрос. Один из способов изучить сознание – посмотреть на изменения, которые происходят, когда сознание уменьшается или отсутствует (например, когда люди находятся в невменяемом состоянии, без признаков сознания).

Сканы мозга показывают, что у таких людей обычно поврежден таламус – ретрансляционный узел, расположенный в самом центре мозга (см. рис. 6.1). Также часто обнаруживается повреждение связей между таламусом и префронтальной корой – участке в передней части мозга, в целом отвечающем за сложные мыслительные процессы.

Префронтальную кору также рассмотрели с помощью другого метода – сканирования мозга, пока люди находились без сознания при общем наркозе. По мере того как внимание гаснет, ряд участков деактивируется, и самый заметный из них – боковая префронтальная кора.

Исследования оказались бесценны, так как сократили зону поиска участков мозга, которые активны, когда мы бодрствуем, хотя так и не известно, что происходит в мозге, когда мы, например, смотрим на красный цвет.

Рис. 6.1. Обители сознания

Видеть красный

Бесполезно просить человека, лежащего в аппарате для сканирования мозга, разглядывать что-нибудь красное, потому что, как нам известно, зрительные стимулы (и вообще любые стимулы органов чувств) порождают значительную бессознательную активность мозга. Как обойти эту проблему?

Одно из решений – зафиксировать стимулы на самом пороге внимания, когда они не всегда воспринимаются – еле слышный шум или мелькание на экране слова слишком быстро и незаметно. Если человек не видит слово сознанием, то активируется только тот участок мозга, который непосредственно связан с соответствующими органами чувств, например, со зрительной корой. Но если человек замечает слова или звуки, в действие вступят несколько участков. Это боковая префронтальная кора и задняя теменная кора, которая тоже связана со сложными мыслительными процессами высокого уровня и расположена в верхней задней части мозга.

Хотя таламус есть у многих животных, у других видов два участка коры, задействованные в сознании, совсем не так велики и не столь развиты, как у людей. Это подтверждает общую догадку, что в царстве животных возможны различные виды сознания, но наша его разновидность – нечто совершенно особенное.

Три участка мозга, задействованные в человеческом сознании, – таламус, боковая префронтальная и задняя теменная кора – имеют одну общую особенность: у них больше связей друг с другом и с остальным мозгом, чем у любого другого участка. Многие нейроученые предполагают, что именно сведение информации воедино – отличительная черта сознания. Например, когда я общаюсь с другом в пабе, я переживаю этот опыт не как ряд разрозненных элементов, а как единое целое: внешний вид друга, звук голоса, знание имени, любимого сорта пива и т. д. сливается в один объект – человека.

Как мозг соединяет все эти части информации из разных участков? Согласно основной гипотезе, соответствующие нейроны синхронно разряжаются множество раз в секунду. Этот эффект отображается на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в виде колебаний мозговых волн. Похоже, признаком сознания является ультрабыстрая форма этих волн, начинающихся в таламусе и распространяющихся по коре головного мозга.

Одна из самых известных попыток превратить экспериментальные данные в теорию сознания известна как модель глобального нейронного рабочего пространства. Она предполагает, что данные, поступающие от органов чувств, сначала обрабатываются неосознанно, главным образом в участках мозга, отвечающих за ощущения. Они проявляются в осознанном внимании, только если провоцируют деятельность префронтальной и теменной коры, когда эти участки соединяются ультрабыстрыми импульсами.

Модель связывает сознание со сложными задачами, часто требующими соединения многих ниточек знания. Такая точка зрения прекрасно согласуется с фактом, что при выполнении новых или сложных задач в нашей боковой префронтальной и задней теменной коре активность значительно увеличивается, а когда мы совершаем знакомые или повторяющиеся действия – снижается.

Главный соперник модели глобального рабочего пространства – математическая теория интегрирования информации, в которой сознание просто соединяет вместе данные и получает в итоге больше, чем сумму слагаемых. Эта идея может объяснить, почему моя встреча с другом в пабе воспринимается не просто набором сенсорной информации, а гораздо бóльшим. Модель применима и к человеку, и к интернету: ее создатели смело заявляют, что теоретически возможно вычислить уровень сознания любой системы обработки информации – будь то мозг человека, мозг крысы или компьютер. Для этого нужно знать структуру системы: сколько узлов она содержит, как они взаимосвязаны и т. д.

К сожалению, расчет предполагает невероятное количество вычислений, растущее в геометрической прогрессии по мере увеличения числа узлов, и новейшие суперкомпьютеры не могут выполнить его в разумные сроки даже для простого круглого червя, у которого около 300 нейронов. Возможно, в будущем задача упростится и станет более удобной.

На первый взгляд, математическая теория (см. «phi-фактор» ниже) сильно отличается от глобального нейронного рабочего пространства – например, она игнорирует анатомию мозга. Но обе модели показывают, что сознание предполагает комбинирование информации, и обе рассматривают наиболее плотно соединенные участки сети обработки данных. Общие основы отражают значительный прогресс в этой области.

Мы еще не решили трудную проблему сознания и не знаем, каким образом кучка нейронов генерирует опыт восприятия красного цвета. Но во многом беспокойство о трудной проблеме – это просто очередная версия дуализма, видение сознания как чего-то совершенно мистического и необъяснимого с научной точки зрения. Сколько раз на протяжении истории мы думали, что тот или иной загадочный феномен объясняется сверхъестественными причинами! Так считали про умственные заболевания и даже про подъем дрожжевого теста, но в итоге находили научное объяснение. Разумно предположить, что если продолжать решать «легкие» проблемы, мы в итоге обнаружим, что не осталось и трудных.

Phi-фактор

Возможно, лучший способ понять математическую теорию интегрирования – это сравнить мозг с цифровой камерой. Нам кажется, что на экране цельное изображение, но фотоаппарат обрабатывает множество отдельных пикселей, совершенно независимых друг от друга; он никогда не сводит эту информацию и не ищет связи или схемы. Иначе говоря, у фотоаппарата очень низкая степень интеграции, или «phi», как это назвал создатель теории Джулио Тонони из Висконсинского университета в Мэдисоне. Но мозг, в отличие от фотоаппарата, постоянно создает связи между каждым битом поступающей информации, поэтому у него высокий «phi».

«Теперь, с этой экспериментальной теорией, я мог вернуться к нейробиологии: любое связанное с сознанием место должно иметь высокий уровень phi, а в других системах он должен отсутствовать», – говорит Тонони.

С теорией совпадают некоторые признанные анатомические открытия. Мы знаем, что кора головного мозга крайне важна для сознательного опыта – любые ее повреждения влияют на психическую жизнь. Мозжечок же не обязателен для сознательного внимания, и это было некоторой загадкой, потому что в нем нейронов в два с лишним раза больше, чем в коре головного мозга.

Загадка решилась, когда Тонони проанализировал с помощью своей теории эти два участка: возможно, кора головного мозга и содержит меньше нейронов, но ее клетки хорошо соединены друг с другом. Они способны удерживать большие объемы данных и интегрировать их в единую цельную картину – уровень phi очень высок. Мозжечок больше похож на фотоаппарат: он содержит больше нейронов, но меньше соединений, а значит цельной картины нет – другими словами, уровень phi низкий.

«Я изучал сознание в течение 25 лет, и теория Джулио самая многообещающая, – говорит Кристоф Кох из Калифорнийского технологического института в Пасадене. – Вряд ли на этом можно поставить точку, но теория идет в правильном направлении – делает прогнозы. Она выводит сознание из царства абстрактной метафизики».

Теория Тонони также может объяснить, что происходит, когда мы засыпаем или находимся под анестезией – ученый экспериментально показал, что когда наше сознание угасает, уровень phi в коре головного мозга падает.

Назад: 6 Сознание

Дальше: Существует ли бессознательное?