участок мозга отвечающий за сознание
В Гарварде считают, что нашли физический центр человеческого сознания
Карта связей мозга человека
В течение многих сотен или даже тысяч лет люди пытаются понять, что такое сознание. Где располагается «я» каждого человека? Представители древних цивилизаций считали по-разному. Кто-то говорил, что «я» находится в животе, еще кто-то утверждал, что сознание человека размещается в сердце или вообще находится в неких космических сферах (не в нынешнем понимании космоса, вовсе нет). Чуть позже в этом стали «подозревать» мозг. Выяснить, где все же располагается сознание человека и понять, что это такое, означает понять и природу человека. Что такое «я», сознание и личность каждого человека — все еще вопрос. Но вот области мозга, которые отвечают за то, чтобы человек находился в сознании, похоже, найдены.
Что касается мыслительного процесса, осознания себя, долгое время считалось, что за это отвечает лишь кора головного мозга, какая-то ее часть или вся кора в целом. Гарвардские ученые высказали мнение, что в этом процессе принимают участие два определенных участка коры головного мозга. Система из мозгового ствола и этих двух участков, говорят специалисты, и является физическим центром сознания человека.
Для того, чтобы убедиться в этом, команда ученых изучила истории болезней и состояние 36 пациентов с поражениями ствола головного мозга. 12 пациентов из обследованных находятся в коме, а 24 — в сознании. Исследователи просканировали мозговые стволы пациентов для того, чтобы понять, какая область повреждена у тех людей, кто находится в коме и какая — у тех, кто в сознании.
Как оказалось, у 10 из 12 обследованных пациентов, впавших в кому, повреждена небольшая область мозгового ствола (rostral dorsolateral pontine tegmentum). У 24 пациентов, находящихся в сознании эта область не повреждена. Для того, чтобы узнать, какие другие части мозга с ней соединены, гарвардские ученые внимательно изучили карту мозга (коннектом) здорового человека. Как оказалось, с указанной частью ствола связано две области коры мозга. Речь идет об островковой доле (островке) и передней части поясной извилины коры головного мозга.
Затем специалисты изучили изображения, полученные при помощи магнитно-резонансной томографии (МРТ) мозга 45 пациентов, находящихся в коме в вегетативном состоянии. Это состояние, которое характеризуется отсутствием возможности к самопроизвольной ментальной активности (декортикация) из-за обширных повреждений или дисфункции полушарий головного мозга с сохранением деятельности диэнцефальной области и ствола мозга, сохраняющие вегетативные и двигательные рефлексы. Выяснилось, что у всех пациентов нарушена связь указанных долей коры головного мозга с мозговым стволом.
Авторы исследования понимают, что результаты их работы требуют неоднократной проверки и призывают независимые команды исследователей изучить их работу для того, чтобы убедиться в справедливости выводов или же опровергнуть их.
Если выводы справедливы, это, возможно, поможет возвращать к жизни пациентов, которые находятся в вегетативном состоянии. «Если мы правы, возможно, однажды мы разбудим кого-то, кто сейчас находится в перманентном вегетативном состоянии? Это очень важный вопрос», — говорит руководитель исследования.
Физики пытаются построить сеть из активных центров мозга, а также выяснить иерархию этой сети, определив ее ядро
Около недели назад по схожей теме была опубликована работа ученых-физиков из университета имени Бар-Илана в Израиле. Эта команда решила использовать теорию сетей для того, чтобы определить степень зависимости мозга человека объединять данные и вести сознательную активность от структуры нейронов коры головного мозга. Для этого ученые просканировали при помощи все того же МРТ серые области коры мозга человека. Белое вещество тоже просканировали, но уже при помощи диффузионной спектральной томографии.
После этого израильские физики решили использовать методику сетевого анализа (k-shell-разложения) для определения того, благодаря чему появляется сознание. Общепринятая гипотеза о появлении сознания сейчас гласит, что для появления сознания мозг должен объединить различную информацию из разных областей своей сети. По мнению профессора Джулио Тонони из Висконсинского университета, как только объем объединенной мозгом информации превышает определенный лимит, то появляется сознание.
Ученые из Израиля планируют изучить связи всего мозга, а не только коры. Это, по их мнению, позволит понять, как совместная работа нейронов приводят к созданию сети и появлению сознания. Причем ответ на этот вопрос специалисты надеются при помощи физики и математики.
Ученые выяснили, какой участок мозга отвечает за сознание
Ученые из Института Аллена по изучению мозга (США) обнаружили у мышей три необычно длинных нейрона, охватывающих практически все участки мозга, отвечающие за восприятие внешних сигналов и поведение. По мнению нейробиологов, эти связи могут стать ключом к разгадке тайны формирования сознания.
Как сообщает журнал Nature, руководитель института Кристоф Кох еще несколько лет назад предположил, что сознание «живет» в области мозга под названием клауструм (Claustrum, ограда). Это тонкая (толщиной около 2 миллиметров) пластинка, состоящая из серого вещества и расположенная под корой больших полушарий в глубине белого вещества. Она есть как у человека, так и у многих других млекопитающих, при этом ее функции до сих пор не ясны.
Пытаясь разобраться в этом вопросе, Кох и его коллеги подкармливали мышей препаратом, активировавшим специфические гены в нейронах клауструма. В результате в некоторых из них выработался зеленый флуоресцентный белок, распространившийся по всей длине нейронов. Затем ученые сделали 10 тысяч снимков мозга мыши в поперечном сечении, а потом с помощью компьютера создали 3D-реконструкцию пути этих светящихся клеток.
В итоге выяснилось, что три нейрона охватывают сразу оба полушария мозга, а один из них буквально опоясывает орган наподобие венца. При этом нейроны подключены к большей части внешних частей мозга, которые принимают сенсорную информацию и регулируют поведение. По мнению Коха, это подтверждает, что клауструм регулирует входящую информацию и ответную реакцию на нее и формирует сознание.
Нейроны и нейромедиаторы
Химические цепочки
Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. «Химический язык» нашей нервной системы состоит из отдельных «слов», роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).
Любой нейрон может получать большое количество химических сообщений, как положительных, так и отрицательных («работай» или «стоп»), от других нейронов, которые его окружают. Эти сообщения могут конкурировать или «сотрудничать», между собой, заставляя нейрон отвечать специфическим образом. Поскольку все эти события происходят в течение очень короткого времени (считаные доли секунды), очевидно, что медиатор должен быть удален из синаптического пространства очень быстро, чтобы те же самые рецепторы могли работать снова и снова. И это удаление может происходить тремя способами. Молекулы нейромедиатора могут быть захвачены назад в то нервное окончание, из которого они были выделены, и этот процесс получил название «обратный захват» («reuptake»); нейромедиатор может быть разрушен специфическими ферментами, находящимися в готовности недалеко от рецепторов на поверхности нейрона; или активное вещество может просто рассеяться в окружающую область мозга, и быть разрушено там.
Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств
Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
Серотонин
Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.
В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название «синдром дефицита внимания с 
гиперактивностью» (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.
Наркотическое вещество, известное как «экстази» или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период «депрессии» продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.
Дофамин
Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.
С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.
Гамма-аминомасляная кислота
Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды «стоп». Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного «тормоза», входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.
Гормоны
Химическое взаимодействие
Ученые нашли область мозга, где прячется человеческое сознание
Нейрофизиологи, бьющиеся над разгадкой тайн человеческого мозга, вплотную приблизились к ответу на один из главных вопросов: где спрятано и как отключается наше сознание?
Эксперименты по стимулированию и блокированию различных участков мозга насчитывают не одно десятилетие, однако никогда раньше ученым не удавалось искусственно отключить сознание, воздействуя нужным образом на нужный участок. Десять лет назад появилось предположение, что за функционирование сознания — плавный поток мыслей, ощущений и эмоций — отвечает маленькая часть мозга, называемая оградой (клауструм).
Эта тонкая (около 2 мм) пластинка серого вещества в каждом из двух полушарий, расположенная снаружи от чечевицеобразного вещества конечного мозга.
Первыми его участие в работе сознания предположили нейрофизиологи Френсис Крик и Кристоф Кох, которые считали, что этот орган должен связывать все наши внутренние и внешние ощущения.
Доказать их правоту помог случай, произошедший с 54-летней женщиной, страдающей неизлечимой формой эпилепсии. Доктор Мохаммад Кубейси из Университета Джорджа Вашингтона ввел в мозг женщины небольшие электроды, чтобы выяснить, где именно рождаются ее припадки. Один из электродов был помещен рядом с оградой, где электроды никогда не устанавливали. Когда доктор подал на электрод ток высокой частоты, женщина потеряла сознание.
Она перестала читать вслух, тупо уставилась в потолок, не отвечала на звуковые и визуальные раздражители, ее дыхание замедлилось.
Как только воздействие заканчивалось, женщина приходила в себя, не помня о потере сознания.
«Отключать» пациентку стало интересно, судя по тому, что в статье их журнала Epilepsy & Behavior, описывающей результаты эксперимента, говорится, что искусственная потеря сознания происходила «в каждом из десяти раз».
Чтобы удостовериться, что воздействие отключает сознание, а не приводит к потере речи (афазии) или способности двигаться, женщину перед подачей тока просили повторять одно и то же слово и щелкать пальцами.
Если бы стимуляция парализовала участок мозга, отвечающий за движения или речь, женщина мгновенно прекращала бы двигаться или говорить. Однако в эксперименте речь ее становилась все медленнее, а движения — плавными, пока она полностью не теряла сознание.
Поскольку ни до, ни после опытов женщина не испытывала припадков, ученые не считают, что потеря сознания была с ними связана.
Доктор Кубейси уверен, что эксперимент доказал, что клауструм действительно играет ключевую роль в нашем сознании. «Я бы сравнил это с движением машины. За ее движение на дороге отвечает множество вещей: бензин, трансмиссия, двигатель, — однако есть единственный замок зажигания, которым вы приводите в движение все это. Поскольку сознание — сложный процесс, обеспечиваемый множеством структур и сетей, мы нашли ключ его пониманию», — пояснил доктор.
Так как похожие пульсации наблюдаются у пациентов в мозге во время эпилептических припадков, ученые попробуют возвращать сознание людей во время припадка, воздействуя на ограду током более низкой частоты.
Энил Сет, нейрофизиолог из Университета Суссекса, предостерегает от поспешных выводов на основе единственного результата. Поскольку женщине для купирования припадков ранее была удалена часть гиппокампа, мы не можем считать ее мозг «нормальным», считает врач.
Где находится сознание: история вопроса и перспективы поиска
Furqat Palvanzade
Эрик Кандель — один из ведущих специалистов в области нейронаук в мире. Преодолев свое юношеское увлечение психоанализом, он расширил область своих исследований при помощи точных науках — биологии и физиологии. Впоследствии Кандель получил Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов работы синапсов. «Теории и практики» начинают сотрудничество с издательством Corpus и публикуют отрывок из книги ученого «В поисках памяти».
Разобраться в сознании — сложнейшая из всех задач, стоящих перед наукой. В справедливости этого утверждения можно убедиться, рассмотрев карьеру Фрэнсиса Крика — возможно, самого одаренного и влиятельного из биологов второй половины XX века. После Второй мировой войны, когда Крик начал заниматься биологией, считалось, что перед наукой стоят два великих неразрешимых вопроса: что отличает живое от неживого и какова биологическая природа сознания. Вначале Крик обратился к более простому вопросу об отличии живой материи от неживой и занялся исследованием природы гена. В 1953 году, всего после двух лет совместной работы, он и Джим Уотсон помогли науке разгадать эту тайну. Как Уотсон впоследствии писал в своей книге «Двойная спираль», «во время обеда Фрэнсис залетел в паб “Орел”, чтобы рассказать всем, кто сидел достаточно близко, чтобы его услышать, что мы открыли тайну жизни». За следующие два десятилетия Крик помог науке расшифровать генетический код и разобраться в том, как на ДНК синтезируется РНК, а на РНК — белок.
В 1976 году, когда ему было шестьдесят, Крик обратился к оставшейся научной загадке — биологической природе сознания. Ею он занимался до конца своей жизни в сотрудничестве с Кристофом Кохом — молодым специалистом по вычислительной нейробиологии. Крик приложил к исследованию этого вопроса весь оптимизм и незаурядный интеллект. Именно благодаря ему научное сообщество, которое ранее игнорировало этот вопрос, теперь сосредоточилось на проблеме сознания. Но за тридцать лет непрерывной работы Крику удалось продвинуться в изучении природы сознания лишь ненамного. Более того, некоторые ученые и философы, занимающиеся психикой, до сих пор находят сознание непостижимым и склоняются к мнению, что его никогда не удастся объяснить в биологических терминах. Они сомневаются в принципиальной возможности узнать, как биологическая система, биологическая машина может что-то чувствовать. Еще большие сомнения вызывает у них вопрос, как она может размышлять о самой себе.
Идеи Декарта легли в основу представления о том, что поведение осуществляется при посредничестве мозга и доступно для научного исследования, однако психика, то есть душа, священна и как таковая не должна и не может быть предметом научного анализа.
Эти вопросы не новы. Впервые в истории западной мысли их сформулировал Гиппократ в V веке до нашей эры, а после него Платон, основатель афинской академии. Гиппократ был первым врачом, отбросившим суеверия и положившим в основу своих представлений данные клинических наблюдений. Он доказывал, что все психические процессы возникают в мозгу. Платон, отвергавший наблюдения и эксперименты, считал, что единственная причина, по которой мы можем думать о самих себе и о своем смертном теле, состоит в том, что у нас есть нематериальная и бессмертная душа. Идея бессмертной души впоследствии вошла в христианскую философию и была разработана Фомой Аквинским в XIII веке. Фома Аквинский и последующие религиозные мыслители утверждали, что душа (источник сознания) не только отлична от тела, но и имеет божественное происхождение.
В XVII веке Рене Декарт разработал концепцию, согласно которой человек имеет двойственную природу: у него есть тело, состоящее из материальной субстанции, и нематериальная душа. Душа получает от тела сигналы и может влиять на его действия, но сама она состоит из нематериальной субстанции, присущей из всех живых организмов только людям. Идеи Декарта легли в основу представления о том, что действия, такие как прием пищи или ходьба, а также сенсорное восприятие, потребности, влечения и даже простые формы обучения осуществляются при посредничестве мозга и доступны для научного исследования, однако психика, то есть душа, священна и как таковая не должна и не может быть предметом научного анализа.
Примечательно, что эти идеи XVII века были по-прежнему в ходу и в 80-е годы XX века. Карл Поппер, великий философ науки, и Джон Экклс, нейробиолог и нобелевский лауреат, всю жизнь были сторонниками дуализма. Они соглашались с Фомой Аквинским, что душа бессмертна и независима от мозга. Британский философ науки Гилберт Райл называл эту концепцию души «призраком в машине».
Сегодня большинство философов, занимающихся психикой, согласно: то, что мы называем сознанием, порождается материальным мозгом, но не все согласны с Криком, что к сознанию в принципе применим научный подход. Некоторые, например Колин Макгинн, полагают, что сознание вообще невозможно изучить, потому что само устройство мозга накладывает ограничения на когнитивные способности человека. По мнению Макгинна, человеческий разум может оказаться просто не способен решать некоторые проблемы. Другой крайней точки зрения придерживаются такие философы, как Дэниэл Деннетт, отрицающий само существование этой проблемы. Деннетт доказывает, примерно так, как это делал столетием ранее Джон Хьюлингс Джексон, что сознание представляет собой не отдельную функцию мозга, а совокупность результатов разных вычислительных процессов, происходящих в участках коры высшего порядка, связанных с поздними этапами обработки информации.
Наконец, такие философы, как Джон Серль и Томас Нагель, занимают промежуточную позицию и считают, что сознание представляет собой вполне определенный набор биологических процессов. Эти процессы доступны для изучения, но мы пока мало продвинулись в этом направлении, потому что они очень сложны и составляют нечто большее, чем сумма своих частей. Таким образом, сознание намного сложнее, чем какая-либо функция мозга, в которой нам удалось разобраться. Серль и Нагель приписывают сознанию как состоянию две особенности: единство и субъективность. Единство как свойство сознания отражает тот факт, что мы воспринимаем свои ощущения как единое целое. Все наши сенсорные модальности сливаются в единый, связный, сознательный опыт. Поэтому, когда я подхожу к розовому кусту в ботаническом саду в поместье Уэйв-Хилл, я чувствую тонкий аромат цветов и одновременно воспринимаю их красный цвет и форму и при этом вижу этот розовый куст на фоне реки Гудзон и утесов хребта Пэлисейдс на другом берегу. Воспринимаемый мной образ будет цельным не только в этот момент, но и через две недели, когда мне захочется совершить мысленное путешествие во времени и восстановить его в памяти. Несмотря на то что чувства обоняния и зрения связаны с разными органами и что каждый из них использует собственные, отдельные проводящие пути, эти пути сходятся в мозгу так, что я воспринимаю единую, цельную картину.
С единством сознания связана сложная проблема, но, возможно, она разрешима. Это единство иногда может распадаться. У пациентов, у которых хирургическим путем отделены друг от друга два полушария мозга, есть как бы два сознания, каждое из которых воспринимает собственную единую картину мира.
Со второй особенностью сознания — субъективностью — связана более сложная научная проблема. Каждый из нас живет в мире уникальных ощущений, которые для нас более реальны, чем ощущения других. Мы воспринимаем свои мысли, настроения и чувства непосредственно, в то время как опыт других людей мы способны оценить лишь опосредованно, с помощью зрения или слуха. Поэтому мы можем задаться следующим вопросом. Совпадают ли ваша реакция на синий цвет, который вы видите, или запах жасмина, который вы чувствуете, и смысл, который все это имеет для вас, с моей реакцией на синий цвет, который я вижу, и запах жасмина, который я чувствую, и со смыслом, который все это имеет для меня?
Проблема касается не только восприятия как такового. Вопрос здесь не в том, видим ли мы очень похожие оттенки одного и того же голубого цвета. Это сравнительно просто узнать, регистрируя сигналы отдельных нервных клеток в зрительной системе каждого. Мозг воспроизводит наше восприятие объекта, но, судя по всему, и сам воспринимаемый объект (например, синий цвет или нота до первой октавы на фортепиано) обладает соответствующими физическими свойствами, такими как длина волны отражаемого света или частота издаваемого звука. Вопрос же касается значения этих цвета и звука для каждого из нас. Мы пока не разобрались, как электрическая активность нейронов обеспечивает тот смысл, который мы приписываем данному цвету или звуку. Тот факт, что сознательный опыт каждого человека уникален, поднимает вопрос, возможно ли выделить какие-либо объективные особенности сознания, общие для всех нас. Если наши чувства в итоге порождают ощущения, которые целиком и полностью субъективны, то мы, согласно этой аргументации, не можем прийти ни к какому общему определению сознания, основанному на личном опыте.
«Единство как свойство сознания отражает тот факт, что мы воспринимаем свои ощущения как единое целое. Все наши сенсорные модальности сливаются в единый, связный, сознательный опыт»
Нагель и Серль показывают сложность объяснения субъективной природы сознания в биологических терминах на следующем примере. Представим себе, что в определенном участке мозга, про который известно, что он играет важную роль в работе сознания, мы научились регистрировать электрическую активность нейронов, в то время как испытуемый выполняет некоторое задание, требующее сознательного внимания. Предположим, что мы нашли клетки, в которых возникает потенциал действия, когда я осознанно вижу красные цветы на розовом кусте в поместье Уэйв-Хилл. Тем самым мы сделали первый шаг в изучении сознания, а именно нашли для восприятия данного объекта то, что Крик и Кох назвали нейронными коррелятами сознания. Для большинства это будет большим шагом вперед, потому что он указывает на материальную единицу, связанную с сознательным восприятием. После этого мы можем пойти дальше и поставить новые эксперименты, чтобы определить, сливаются ли такие корреляты в единое связное целое, то есть объединяют ли они образ розового куста с образами реки Гудзон и утесов на другом ее берегу. Но Нагель и Серль считают, что это наиболее простая из двух проблем сознания. Более сложная — вторая загадка, загадка субъективного опыта.
Как получается, что я реагирую на образ красной розы определенными, характерными для меня чувствами? Или, если рассмотреть другой пример, какие основания считать, что, когда мать смотрит на своего ребенка, сигналы, передаваемые нейронами в участке коры ее мозга, связанном с восприятием лиц, отвечают за эмоции, которые она испытывает, и за ее способность вспомнить эти эмоции и образ своего ребенка?
Мы пока еще не знаем, даже в самых простых случаях, как сигналы отдельных нейронов обеспечивают субъективную составляющую осознанного восприятия. Более того, Серль и Нагель утверждают, что у нас пока нет даже подходящей теории того, как объективное явление, такое как электрические сигналы в мозгу, может обеспечивать субъективный опыт, такой как ощущение боли. А поскольку современная наука есть редукционистское, аналитическое
представление о сложных явлениях, а субъективная природа сознания не поддается упрощению, такая теория пока находится для нас вне пределов досягаемости.
Согласно Нагелю, наука не может взяться за изучение сознания, не внеся в свою методологию существенных изменений, которые позволят ученым выявлять и анализировать элементы субъективного опыта. Эти элементы, скорее всего, представляют собой базовые компоненты работы мозга (подобно тому как атомы и молекулы представляют собой базовые компоненты вещества), но мы пока не можем представить ту форму, в которой они существуют. Нагель утверждает, что проблема связана не с редукцией, к которой постоянно прибегает наука. Наука может без труда объяснить, как свойства определенной разновидности вещества возникают из объективных свойств составляющих его молекул. Но у науки нет правил, которые позволили бы объяснить, как субъективные свойства сознания возникают из объективных свойств нейронов, связанных друг с другом.
При этом Нагель доказывает, что полное отсутствие у нас представлений об элементах субъективного опыта не должно мешать находить нейронные корреляты сознания и правила, которые связывают явления сознания с процессами, происходящими с клетками мозга. Более того, только накопление такой информации и может позволить нам придумать, как редуцировать нечто субъективное, сведя его к материальному и объективному. Но, чтобы прийти к теории, которая подкрепит такую редукцию, нам придется вначале открыть элементы субъективного сознания. Это открытие, по словам Нагеля, будет достижением огромной значимости, потребует революции в биологии и, скорее всего, полной трансформации научной мысли.
Большинство нейробиологов, занимающихся исследованиями сознания, ставят перед собой намного более скромные цели, чем предполагает этот величественный план. Они не стремятся произвести революцию в научной мысли и не ждут такой революции. Хотя им приходится преодолевать трудности, связанные с экспериментальным определением явлений сознания, они не видят в этих трудностях препятствий для любых экспериментальных исследований сознания в рамках существующих моделей. Нейробиологи считают, и в этом с ними согласен Серль, что им удалось достичь немалых успехов в выяснении нейробиологической природы восприятия и памяти, даже не принимая во внимание индивидуальный опыт. Например, когнитивная нейробиология продвинулась в выяснении нейронных основ восприятия синего цвета, не задаваясь вопросом, как на один и тот же синий цвет реагирует каждый из нас.
Но в сложной проблеме сознания — механизме возникновения субъективного опыта из нейронной активности — нам пока не удалось разобраться. Крик и Кох доказывали, что, когда мы решим простую задачу (проблему единства сознания), мы сможем экспериментально манипулировать нейронными системами для решения сложной.
Проблема единства сознания представляет собой вариант проблемы связывания, впервые сформулированной в ходе исследований зрительного восприятия. Неотъемлемая часть того субъективного удовольствия, которое я испытываю, когда смотрю на розы в поместье Уэйв-Хилл, состоит в том, как вид и запах этих роз связываются друг с другом, совмещаясь с видом Гудзона, утесов на его берегу и других компонентов воспринимаемой мной картины. Существование каждого из этих компонентов обеспечивается разными участками зрительной, обонятельной и эмоциональной систем моего мозга. Единство моего сознательного опыта предполагает, что этот процесс связывания должен как-то соединять друг с другом и интегрировать разные участки. Чтобы сделать первый шаг на пути к решению простой проблемы сознания, нужно задаться вопросом, локализовано ли единство сознания (которое, как мы считаем, достигается за счет нейронных систем, обеспечивающих избирательное внимание) в одном или немногих местах. Если так, то это дало бы нам возможность манипулировать единством сознания биологическими методами.
Ответ отнюдь не очевиден. Джеральд Эдельман, один из ведущих теоретиков проблем мозга и сознания, доказывал, что нейронный аппарат, обеспечивающий единство сознания, скорее всего, широко разбросан по коре и таламусу. В результате, как утверждал Эдельман, маловероятно, что мы сможем найти сознание в небольшом наборе нейронных коррелятов. Крик и Кох, напротив, полагали, что у единства сознания окажутся прямые нейронные корреляты, потому что в его механизме, вероятно, задействован особый набор нейронов, обладающих специфическими молекулярными или нейроанатомическими признаками. Они доказывали, что эти нейронные корреляты, по-видимому, требуют лишь небольшого числа нейронов, работающих подобно прожектору, направляющему луч избирательного внимания. По их мнению, наша первоначальная задача состоит в том, чтобы выяснить, где именно в мозгу располагается этот небольшой набор нейронов, активность которых лучше всего коррелирует с единством сознательного опыта, а затем выявить нейронные цепи, в состав которых входят эти нейроны.
«В самом деле, нейроанатомические связи ограды удовлетворяют требованиям, которые можно предъявить дирижеру: они способны связывать и координировать работу различных участков мозга, необходимых для единства сознательного опыта»
Но как нам найти небольшую популяцию нейронов, которая может обеспечивать единство сознания? Каким критериям должны удовлетворять эти нейроны? В своей последней статье (которую Крик продолжал править по дороге в больницу за несколько часов до смерти 28 июля 2004 года) Крик и Кох выдвинули предположение, что участком, обеспечивающим единство нашего опыта, может быть так называемая ограда — прослойка мозговой ткани, расположенная под корой. Об ограде мало известно, не считая того, что она связана почти со всеми сенсорными и моторными участками коры, а также с миндалевидным телом, играющим важную роль в работе эмоций, и обменивается со всеми этими структурами информацией. Крик и Кох сравнили ограду с дирижером, управляющим оркестром. В самом деле, нейроанатомические связи ограды удовлетворяют требованиям, которые можно предъявить дирижеру: они способны связывать и координировать работу различных участков мозга, необходимых для единства сознательного опыта.
Идея, которой был так увлечен Крик в конце жизни (что ограда играет роль центра внимания — места, в котором различные компоненты восприятия связываются воедино), была последней из ряда выдвинутых им важных идей. Колоссальный вклад Крика в науку (двойная спираль ДНК, природа генетического кода, открытие информационной РНК, механизм синтеза последовательности аминокислот белка на матрице информационной РНК и введение биологии сознания в свои права) ставит его в один ряд с Коперником, Ньютоном, Дарвином и Эйнштейном. Но его глубокое, сохраненное на всю жизнь увлечение наукой и существованием разума разделяют многие представители научного сообщества. Такая увлеченность характерна для науки в лучших ее проявлениях.
Поскольку об ограде было известно так мало, Крик хотел основать институт, который занимался бы изучением ее функций. В частности, он хотел выяснить, включается ли ограда, когда бессознательное, подпороговое восприятие определенного раздражителя органами чувств человека переходит в осознанное ощущение.
Один из примеров таких переходов, заинтересовавших Крика и Коха, касается бинокулярной конкуренции. В этом примере человеку одновременно показывают два изображения (скажем, вертикальные и горизонтальные полоски) таким образом, что каждый его глаз видит только один набор полосок. Мозг испытуемого может совместить эти изображения, и тогда испытуемый скажет, что видел решетку, но обычно люди видят то одно, то другое изображение, так что вертикальные и горизонтальные полоски спонтанно сменяют друг друга. Используя магнитно-резонансную томографию, Эрик Лумер и его коллеги из Университетского колледжа Лондона установили, что, когда осознанное внимание человека переключается с одного образа на другой, у него происходит активация определенных участков лобной и теменной долей коры. Эти участки играют особую роль в концентрации осознанного внимания на объектах, обладающих определенным положением в пространстве. Префронтальная кора и задняя часть теменной коры, судя по всему, ретранслируют решение, какое из воспринимаемых зрительной системой изображений усилить, что приводит к появлению соответствующего образа в сознании. В связи с этим люди с повреждениями префронтальной коры с трудом переключаются с одного изображения на другое в экспериментах с бинокулярной конкуренцией. Крик и Кох могли бы предположить, что участки лобной и теменной коры при этом подчиняются ограде, которая и переключает внимание с одного глаза на другой и составляет в единое целое изображение, поступающее в сознание от каждого глаза.
Из вышесказанного ясно, что проблема сознания еще очень далека от решения. Но благодаря усилиям Эдельмана, с одной стороны, и Крика и Коха — с другой, в нашем распоряжении теперь есть две конкретные проверяемые теории, которые стоят того, чтобы исследовать их в дальнейшем.