Человеческий мозг удивителен, но далеко не все в нем столь уж необычно. Компьютеры могут считать быстрее нас, записывающие устройства могут точнее воспроизводить прошлое, у собак острее нюх, у птиц лучше с пением... Мы по-настоящему замечательны не тем, что мы делаем (в конце концов, полностью парализованный, немой человек остается человеком), а тем, что происходит у нас в головах — богатствами нашего высокоразвитого сознания. Можно долго путешествовать по мозгу, но так и не встретить сознание. Например, бихевиористам удавалось занимать господствующие позиции в психологии на протяжении большей части XX века, даже не признавая, что сознание вообще существует. Но теперь на место бихевиористской одержимости строгой объективностью пришел бурный интерес к субъективным ощущениям, занимающим немало умов в философии и науке. По отношению к сознанию (и, по аналогии, к психике в целом) мыслители разделяются на две большие школы. Согласно представлениям одной, сознание есть некое сверхъестественное качество, недоступное нашему пониманию. По сути, это картезианский дуализм — представление о том, что духовный мир есть нечто отдельное от материального мира, в котором существует наш мозг. Согласно представлениям другой школы, сознание есть продукт активности мозга, одно из качеств материального мира, которое можно изучать и, в конечном счете, объяснять, не обращаясь к сверхъестественному. Те, кто решил пытаться объяснить сознание (а не объявлять его непостижимой тайной), сталкиваются с целым рядом вопросов. Есть ли у сознания особое предназначение — или оно лишь побочный продукт сложной нервной системы? Состоит ли оно из единого непрерывного потока — или наше ощущение непрерывности и единства не более чем иллюзия? Если бы можно было извлечь все информационное содержимое живого мозга и сохранить его где-либо отдельно от тела (например, на флэшке), будет ли эта информация включать сознание? Если да, то какая ее часть? Какие байты данных можно будет отправить в корзину, когда мы будем восстанавливать на основе этой информации своего дедушку, если мы хотим, чтобы он смог наслаждаться виртуальным существованием? У нас пока нет окончательных ответов на эти вопросы, зато есть некоторые ключи. В частности, удивительные открытия, помогающие во всем этом разобраться, нам приносит поиск нейронных основ сознания — этого философского камня картирования мозга. В нашем распоряжении масса данных, указывающих на то, что сознание возникает из активности коры больших полушарий и что для той разновидности сознания, в состав которой входит восприятие себя как личности, требуется активация коры лобных долей больших полушарий. Спросите себя: “Где конкретно, по моим ощущениям, сосредоточено мое ‘я’?” Большинство в ответ на этот вопрос укажет на переносицу. Именно там располагается префронтальная кора — область лобных долей, особенно тесно связанная с генерированием сознания. Этот отдел отвечает также за сознательное восприятие эмоций и способность к сосредоточению. Но самое важное — он наделяет смыслом мир и нашу жизнь. Симптомы шизофрении, депрессии, маниакального синдрома и синдрома дефицита внимания вызваны главным образом расстройствами лобных долей. На наш постоянно растущий объем знаний об этом отделе мозга, а также о веществах, за счет которых он работает, мы возлагаем основные надежды на возвращение людей, страдающих этими расстройствами, к нормальной жизни. Кора лобных долей — это именно та часть мозга, которая росла в ходе превращения древних гоминид в современных людей. У человека она составляет около 28 % коры головного мозга — гораздо больше, чем у какого-либо другого животного. Задняя область лобной доли занята отделами мозга, которые позволяют нам совершать физические действия. В их число входит часть языковой зоны Брока, осуществляющей произнесение слов, и моторная кора, управляющая движениями. Непосредственно перед моторной корой располагается полоска премоторной коры — она же дополнительная моторная область (ДМО). Именно здесь заранее репетируются намеренные действия. Премоторная кора — важный ориентир на нашей карте. Она отделяет чувствующую и действующую часть коры от области, которая отвечает за самые впечатляющие достижения человека: творческую работу с концепциями, планирование и прогнозирование будущего, отбор мыслей и воспринимаемых предметов, которым следует уделить внимание, и игнорирование всех прочих, построение единой картины окружающего мира и, самое главное, наделение воспринимаемого смыслом. а) Орбитофронтальная кора подавляет неуместные действия, освобождая нас оттирании своих побуждений и позволяя откладывать немедленное получение удовольствия ради долговременной выгоды. б) Дорсолатеральная префронтальная кора содержит то, что у нас “на уме”, создавая на основе всего этого различные планы и концепции. Кроме того, по-видимому, именно эта область выбирает, что нам делать. в) Вентромедиальная ощущает эмоции и придает смысл тому, что мы воспринимаем. г) Передняя поясная кора помогает концентрировать внимание и “улавливать” свои собственные мысли. Если двинуться чуть вперед от полоски премоторной коры, мы попадем в префронтальную кору. Это единственная часть коры, свободная от постоянного труда по обработке сенсорной информации. Она не занимается такими приземленными вещами как ходьба, вождение машины, приготовление кофе или сенсорное восприятие ничем не примечательной окружающей среды. Все это прекрасно делается и без участия префронтальной коры. Пока мы пребываем в равнодушном состоянии, премоторная кора работает вхолостую. Но когда происходит что-нибудь не то или когда мы отвлекаемся от грез и начинаем по-настоящему мыслить, префронтальная кора оживает, и мы вылетаем на просторы сознания, как поезд из туннеля. Кора лобных долей связана многочисленными нейронными путями почти со всеми другими областями коры, а также с лимбической системой. Эти связи двусторонние: они не только передают в лобные доли информацию из глубин мозга, но и посылают обратно сигналы от лобных долей. Для работы лобным долям необходим приток информации, но слишком мощный поток из глубин может подавлять активность на поверхности, и наоборот, мощный поток сигналов с поверхности может подавлять активность в глубине. Если попросить человека сосредоточить все внимание на зрительных ощущениях (например, тщательно их классифицируя), его лобные доли на время отключаются. И наоборот, если человек полностью концентрирует внимание на самом себе, а не на окружающем мире, у него замолкают отделы мозга, ответственные за сенсорные ощущения1. Благодаря этим “качелям” внезапный поток эмоций может остановить ход мыслей, а выполнение трудного когнитивного задания может притупить эмоции. Именно поэтому в минуты ужаса в голове может (хотя бы ненадолго) не остаться никаких мыслей, и именно поэтому сложные расчеты рекомендуют молодым мужчинам в качестве средства продления полового акта. Осознание, восприятие, самосознание, внимание, размышление — все это отдельные компоненты сознания, и качества нашего опыта меняются в зависимости от того, какие из них присутствуют и в какой степени. Этот процесс немного напоминает метод цветной печати, при котором полное изображение получается за счет наложения друг на друга слоев разного цвета. Вначале возникает одноцветное изображение, затем добавляется второй цвет и увеличивается разрешение, затем добавляется третий цвет, и изображение становится еще отчетливее, и так далее. На определенном этапе пятна краски складываются в картинку, и в конце, даже если цветов всего пять, такая картинка может содержать тысячи оттенков. Для ее получения, разумеется, необходимо множество процессов, предшествующих печати. В частности, полученный каким-либо образом исходный рисунок, текст или фотоснимок должен быть передан на печать посредством цифрового кода (в компьютерной системе) или гравировки на металлических пластинах. В аналогичных процессах у нас в мозге, предшествующих работе сознания, задействовано множество нейронных систем во всех отделах мозга. Однако подобно тому, как окончательное печатное изображсние может быть получено на странице лишь из нескольких цветовых составляющих, то проницательное, многогранное сознание, которым наслаждаются нормальные здоровые люди, по-видимому, может создаваться активностью сравнительно немногих участков мозга. Верховная роль лобных долей в работе сознания была установлена в ходе исследований повреждений мозга не одно десятилетие назад. Случаи, подобные тому, что произошел с Финеасом Гейджем, заставляли предположить, что разные части лобных долей отвечают за разные качества нашего сознания, такие как самосознание, личная ответственность, целеустремленность. Несмотря на это, пока в распоряжении ученых не оказались методы функциональной нейровизуализации, было трудно представить, что такие расплывчатые понятия удастся привязать ко вполне определенным группам нервных клеток. Тем не менее, по-видимому, это так, и за недолгую историю своего применения данные методы показали собственную исключительную успешность в деле локализации центров нашего мозга, лежащих в основе самых возвышенных психологических состояний. Хотя сознание порождает именно кора, его функционирование требует притока информации со всего мозга. В частности, для работы сознания необходимы ствол, средний мозг и таламус, входящие в состав системы, которая направляет и контролирует сознательную концентрацию внимания, распределяя нейромедиаторы между разными отделами коры. У пациентов, пребывающих в состоянии глубокой комы, иногда наблюдается активность только в этих областях, и хотя ее недостаточно для работы сознания, она может вызывать жутковатые подобия сознательного поведения. Например, глаза такого пациента могут следить за движущимися объектами, так что кажется, будто он следит за окружающими. Пациент может хвататься за предметы и кривиться в ответ на булавочный укол. Все эти действия чисто рефлекторны, но производят глубоко гнетущее впечатление. Некоторые специалисты утверждают, что возникновение сознания именно в коре нельзя считать окончательно установленным фактом, и они правы. Все имеющиеся у нас данные просто не опровергают это предположение: несмотря на множество известных случаев, когда люди утверждали, что испытывали какие-либо ощущения в состоянии клинической смерти (например, во время хирургических операций), не известно ни одного случая, когда человек, лишенный функциональной коры, демонстрировал бы какие-либо формы поведения, указывающие на работу сознания. Предположение, что для сознательных ощущений необходима кора больших полушарий, лежит в основе многих этических решений, принимаемых в современной медицине, в том числе касающихся отключения систем жизнеобеспечения людей с поврежденным мозгом и извлечения органов для пересадки из тел, которые еще дышат. Если будет установлено, что это предположение ошибочно, это закроет ряд сложных вопросов из известной своей зыбкостью области морали и выставит в весьма неприглядном свете принципы, принятые сегодня в медицинской практике. К счастью, новейшие исследования не принесли результатов, которые указывали бы на то, что в этой области требуется пересмотр выводов. Что должно произойти в мозге, чтобы был нанесен первый цветной слой картинки нашего сознания? Ключ к ответу на этот вопрос дает изучение так называемого слепозрения, которое оказалось настоящим подарком исследователям, позволив им изучать происходящее на самой кромке сознания. Слепозрение проявляется в неосознанном восприятии зрительных стимулов. В остальном люди, страдающие этим расстройством, обладают вполне нормальным сознанием, что позволяет им рассказывать о том, каково это, когда такая важная функция как зрение осуществляется неосознанно. Это выглядит примерно так, как если бы находящийся в полном сознании мозг читал бы мысли другого, пребывающего не в полном сознании. Информация от глаз поступает преимущественно в зону V1 — первичную зрительную кору, расположенную в затылочной части мозга и отвечающую за сознательное восприятие видимого мира. Другой нейронный путь, меньшего размера, ведет от глаз напрямую в зону V5, и именно он, по-видимому, позволяет некоторым слепым людям все-таки воспринимать движения. Эту разновидность слепоты называют слепозрением. Считается, что слепозрение впервые привлекло к себе внимание на полях сражений Первой мировой войны, где было замечено, как ослепленные солдаты пригибались под пулями, хотя и сами не знали, почему они это делают. С тех пор данное явление было исследовано у целого ряда пациентов. Некоторую степень слепозрения можно вызывать и у людей с нормальным зрением, подавляя активность первичной зрительной коры (зоны V1) посредством транскраниальной магнитной стимуляции. Зрительная информация обычно поступает вначале именно в первичную зрительную кору, где начинается ее обработка, приводящая к осознанному зрительному восприятию. Если временно вывести эту область коры из строя, испытуемый теряет нормальную способность видеть и утверждает, что не видит ничего. Но лабораторные тесты показывают, что испытуемый при этом может, например, хватать рукой движущийся объект, корректируя свои действия по ходу его движения2. Однако чаще всего слепозрение изучают в опытах с людьми действительно полностью или частично слепыми из-за повреждений зоны Vv Ее нейроны организованы так, что каждый отвечает только за свою часть поля зрения. Если в результате повреждения некоторые из нейронов гибнут, занятая ими область поля зрения становится (или начинает казаться) слепым пятном. Ларри Вайскранц из Оксфордского университета, первым экспериментально исследовавший слепозрение, обнаружил, что пациентам, получившим такие повреждения, нередко удается точно указывать на объект, движущийся в пределах слепой области поля зрения, хотя осознанно они этого объекта не видят. Позже он выяснил, что такие пациенты нередко могут назвать также форму и ориентацию такого объекта в пространстве. Вот какой разговор произошел между исследователем и испытуемым после эксперимента, в ходе которого испытуемый всякий раз успешно определял положение символа, демонстрируемого на слепом участке поля зрения. Ученый. Вы знали, насколько хорошо справляетесь с заданием? Пациент. Нет, не знал, потому что я ничего не видел. Ни черта не видел. Ученый. А вы можете сказать, как вы угадывали? Что позволяло вам определять, горизонтально он расположен или вертикально? Пациент. Не могу, потому что я ничего не видел. Как угадывал, понятия не имею. Ученый. Значит, вы действительно не знали, правильно ли вы угадываете? Пациент. Да7. Слепозрение, наблюдаемое у людей, по-видимому, связано с работой примитивной системы зрительного восприятия, которая когда-то (у наших далеких предков) поставляла зрительную информацию в подкорковые области мозга, ответственные за концентрацию внимания и запуск уместных реакций организма на внешние раздражители. Эта система была полностью поглощена практическими задачами организации поведения этих животных и сама по себе не регистрировала ничего из того, что требовало незамедлительных реакций. Судя по всему, она была похожа на систему, работу которой можно наблюдать, например, у яшериц. Все, что не находится вблизи ящерицы, по-видимому, не воспринимается ее зрительной системой. Ящерица, вероятно, даже не видит мух, летающих где-то в дальнем углу, а видит только мух, до которых можно дотянуться языком. Кроме того, неподвижные объекты воспринимаются ящерицей не так, как подвижные, потому что неподвижный объект обычно не сулит ни еды, ни угрозы. Зрительная система ящериц предназначена исключительно для выживания и не должна помогать им восхищаться творчеством Пикассо. То же самое относилось и к зрительной системе наших древних предков. Сознательное восприятие Что должно произойти в мозге, чтобы ощущение стало осознанным? Исследования с помощью функциональной томографии показывают, что когда человек осознает то или иное сенсорное ощущение, у него в мозге наблюдается одна и та же отчетливая конфигурация активности, отличная от той, что сопровождает неосознанную регистрацию таких же сенсорных стимулов3. Судя по всему, до появления осознанных ощущений в мозге уже должен возникнуть некоторый уровень активности, причем большое число нейронов должно возбуждаться синхронно. Эта синхронность “связывает” друг с другом отдельные элементы сенсорного ощущения, обеспечивая его восприятие. Например, чтобы у нас сложилось ощущение, что мы смотрим на закат, у нас в мозге должны синхронно возбуждаться нейроны в областях, отвечающих за восприятие красного цвета и круглой формы, а также за извлечение из памяти воспоминаний о других закатах и самого слова “закат”. По-видимому, минимальная частота возбуждения нейронов, позволяющая работать сознанию, составляет около 40 Гц (то есть 40 раз в секунду)4. Внимание Судя по всему, главная предпосылка сознательных ощущений — концентрация внимания. Нервная система изначально возникла как сигнализация организма, и настороженность можно рассматривать как особый механизм, обеспечивающий повышенную эффективность работы мозга в минуты опасности. Если мозг замечает внешний стимул, который может свидетельствовать об угрозе (скажем, шорох в кустах), то ретикулярная активирующая система (скопление нейронов, расположенное в основании мозга) выделяет волну адреналина, проходящую по всему мозгу. Это приводит к подавлению всей необязательной активности, в связи с чем настороженный мозг выглядит очень спокойным. Активность тела также подавляется: сердцебиение замедляется, а дыхание становится неглубоким и негромким. Пока мозг остается настороже, ожидая событий, на которые потребуется реагировать, в нем поддерживается активность в верхних холмиках четверохолмия, боковой части подушки таламуса и коре теменных долей. Эти области связаны с концентрацией внимания и ориентацией. Как только повод для реакции появляется, в мозге активируется соответствующая область, и уровень ее активности оказывается выше, чем был бы без предварительного состояния настороженности. Внимание необходимо для мышления, а также для осознания своих ощущений. Наш мозг постоянно сканирует окружающую среду в поисках сенсорных стимулов. Осуществляется это во многом за счет системы автоматических механизмов, работающих в стволе. Даже люди, пребывающие в хроническом вегетативном состоянии, демонстрируют движения глаз, составляющие одно из проявлений работы этой системы. Повреждения верхних холмиков четверохолмия могут вызывать окуломоторную апраксию — расстройство, при котором человек теряет способность следить глазами за чем-либо и становится функционально слепым. Повреждения коры теменных долей, в свою очередь, могут приводить к нарушению способности отрывать взгляд от какого-либо видимого объекта. Концентрация внимания обеспечивается боковой частью подушки таламуса, работа которой напоминает работу прожектора, луч которого падает на определенный стимул. Сосредоточившись на этом стимуле, боковая часть подушки передает информацию о нем лобным долям, которые обеспечивают концентрацию и поддержание внимания. Внимание требует сочетания трех элементов: возбуждения, ориентации и концентрации. Возбуждение зависит от особой группы структур среднего мозга (составляющего верхнюю часть ствола) — так называемой ретикулярной активирующей системы. В середине ствола мозга расположены нейроны, обладающие необычайно длинными дендритами, протянутыми как вверх, так и вниз. Некоторые из них даже достигают коры больших полушарий. Одни из этих нейронов отвечают за сознание. Сотрясение мозга часто связано с нарушениями работы данной системы, а серьезные ее повреждения могут приводить к тому, что человек навсегда погружается в кому. Другие управляют циклом сна и бодрствования. Третьи обеспечивают управление уровнем активности мозга. Их стимуляция вызывает выброс нейромедиаторов, запускающих активацию нейронов по всему мозгу. Известно, что два из этих нейромедиаторов, дофамин и норадреналин, оказывают особое возбуждающее действие на префронтальную кору. Стимуляция этой группы нейронов ретикулярной системы вызывает появление на ЭЭГ альфа-ритма — колебаний электрической активности с частотой 20-40 Гц, связанных с состоянием настороженности. Ориентация осуществляется нейронами верхних холмиков четверохолмия и коры теменных долей. Верхние холмики обращают глаза к новому зрительному стимулу, в то время как теменная кора отменяет концентрацию внимания на предыдущем стимуле. Воспринимается ли тот или иной стимул сознательно или бессознательно, отчасти зависит от того, подготовлен ли мозг заранее к обращению внимания на данный стимул. Повышенная активность дорсолатеральной префронтальной коры, занимающейся направлением внимания, и внутритеменной коры, занимающейся “связыванием” поступающей информации, по-видимому, приводит мозг в состояние повышенной готовности к сознательному восприятию. Так, испытуемые, у которых наблюдался именно такой характер активности мозга, незамедлительно реагировали на прикосновение к кисти своей руки, в то время как у испытуемых, чей мозг находился в ином состоянии, точно такое же прикосновение оставалось незамеченным5. Дефицит внимания Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) представляет собой расстройство, для которого характерны недостаток концентрации, сокращенный объем внимания и повышенная физическая активность. Такой диагноз обычно ставят детям, многие из которых настолько непоседливы, что обычные игры и методы обучения оказываются для них непригодны. Исследования с помощью функциональной томографии наглядно показывают, что дети, страдающие этим расстройством, демонстрируют также неврологические нарушения, с которыми почти наверняка связаны особенности их поведения. Лимбическая система у таких детей работает на полную мощность, но области коры, ответственные за концентрацию внимания, контроль над непроизвольными порывами и восприятие составных стимулов, отличаются сниженной активностью. Хотя СДВГ традиционно считали детской болезнью, в последнее время симптомы этого расстройства, включающие неспособность к планированию, упорядочиванию и сосредоточенности, все чаще наблюдают и у взрослых. Около 70 % людей, демонстрирующих эти симптомы в детстве, продолжают демонстрировать их и во взрослом возрасте, и исследования взрослых, в детстве страдавших СДВГ, показывают, что в исполнительных областях мозга у них содержится меньше соединительной ткани, чем у здоровых людей6. Фармакологические методы лечения СДВГ основаны на стимуляции этих недостаточно активных областей, помогающей мозгу концентрировать внимание. Препараты класса амфетаминов, повышающие уровень возбуждающих нейромедиаторов в коре, позволяют сокращать дефицит внимания. Вызываемая ими нейронная активность подавляет работу лимбической системы, способствуя замещению действий мыслями и обеспечивая более управляемое и целенаправленное поведение. Рабочая память Когда-то память считали чем-то вроде простой библиотеки с долговременным хранилищем (где содержатся воспоминания детства и тому подобное) и кратковременным хранилищем (где информация содержится лишь до тех пор, пока потребность в ней не отпадает). Но впоследствии благодаря совершенствованию экспериментальных методов стало ясно, что между воспоминанием и мыслью нет четкой разграничительной линии. Поэтому в оборот постепенно вошел еще один термин, описывающий сознательную переработку ощущений, воспоминаний и представлений: рабочая память. Профессор Алан Бэддели из Бристольского университета разработал модель рабочей памяти, основанную на трех составляющих: · Центральный исполнитель — осуществляет координацию информации, поступающей из разных источников, направляет способность концентрировать и переключать внимание, упорядочивает поступающие материалы и извлечение из памяти старых воспоминаний и объединяет информацию, поступающую через одну из двух временных систем хранения; · Визуально-пространственная матрица — содержит изображения; · Фонологическая петля — содержит акустическую и лингвистическую информацию. Исследования, проводившиеся в Отделении когнитивной нейробиологии фонда “Уэллком траст” при Университетском колледже Лондона, показали, что эти три составляющие отчетливо проявляются в активности, наблюдаемой в мозге испытуемых при выполнении когнитивных заданий. Совместная работа этих трех нейронных систем позволяет нам удерживать в сознании важную поступающую информацию, одновременно соединяя ее с имеющимися у нас знаниями, чтобы вырабатывать план действий, уместный в текущей ситуации. Опыты по изучению слепозрения показали, что пациенты, которым оно свойственно, могут отмечать не только движения не воспринимаемых осознанно объектов. Один из самых “способных” среди таких пациентов умеет улавливать также форму и цвет предметов, даже распознавать выражения “невидимых” лиц8. Причем зрение — не единственное чувство, которое может работать и осознанно, и бессознательно. Вслед за слепозрением были открыты и такие явления как “слепоосязание” и даже “слепообоняние”.