Мозговая сеть Зачем же мозг генерирует синхронные нейронные колебания? Возможно, синхронность способствует передаче информации40. В нейронных дебрях, что раскинулись в коре головного мозга, разносятся хаотичные сигналы миллионов клеток, и потерять небольшую группу активных нейронов в этой путанице совершенно немудрено. Но если нейроны этой группы зазвучат в унисон, они будут услышаны и передаваемая ими информация полетит дальше. Возможно, именно поэтому возбуждающим нейронам приходится подавать свои импульсы в строгой последовательности — так важное сообщение может быть передано дальше. По сути, синхронность создает канал для коммуникации между удаленными друг от друга нейронами41. Нейроны, совершающие колебания одновременно, получают общее окно возможностей и могут получать сигналы друг от друга. Синхронность, которую мы наблюдали в наших макроскопических записях, может указывать на происходящий на микроскопическом уровне обмен информацией между нейронами. Что касается сознательного опыта, то тут особую важность могут иметь обстоятельства, в которых обмен происходит не только между двумя соседствующими областями, но и между самыми разными областями коры головного мозга. Так нейроны всего мозга начинают действовать согласованно, в единении. Эта идея получила подтверждение, когда несколько групп ученых обнаружили, что четвертым автографом сознательного восприятия является массовая синхронизация электромагнитных сигналов в коре головного мозга42. Этот автограф, как и предыдущий из перечисленных, возникает спустя некоторое время. Примерно 300 миллисекунд спустя после появления изображения начинается синхронизация удаленных электродов — но только если изображение было воспринято сознательно (рис. 21). Синхронность, спровоцированная бессознательно воспринятым изображением, длится недолго и наблюдается только в задней части мозга, то есть там, где происходит не требующая сознания деятельность. Сознательное же восприятие порождает связь между самыми отдаленными участками мозга и провоцирует активный взаимный обмен сигналами, именуемый мозговой сетью43. Частота, на которой возникает эта сеть, в разных исследованиях была разной, однако, как правило, для возникновения сети требуется самая малая частота бета-ритма (13—30 герц) или тета-ритма (3—8 герц). Можно предположить, что низкие несущие частоты наиболее удобны для преодоления серьезных задержек, связанных с передачей информации на расстояние в несколько сантиметров. Рисунок 21. Синхронизация ряда удаленных друг от друга областей мозга, объединяющихся таким образом в глобальную «мозговую сеть», является четвертым автографом сознания. Примерно через треть секунды после того, как человек увидит лицо (сверху), происходит синхронизация электрических сигналов мозга. (Каждая прямая соответствует высокосинхронизированной паре электродов.) Высокочастотные колебания гамма-ритма (более 30 герц) происходят синхронно, а следовательно, соответствующие области обмениваются сообщениями на высокой скорости, используя для этого сеть связей. Точно так же во время сознательного восприятия слова (внизу) причинно-следственная связь свидетельствует о массивном обоюдонаправленном росте активности в удаленных друг от друга областях коры, особенно во фронтальной ее части. Если же участник эксперимента не видит лицо или слово, возникающая синхронизация невелика и ограничена локальной областью Пока что нам неизвестно точно, сколько миллионов сигналов нейронов, распределенных во времени и пространстве, нужно, чтобы создать сознательную репрезентацию. Данные все чаще указывают на то, что простого частотного анализа тут недостаточно, хотя, конечно, во многих случаях этот математический инструмент бывает полезен. Но возникающие в мозгу колебания, как правило, не имеют одной строго заданной частоты. Активность нейронов складывается в ритмы, которые могут изменяться так и сяк, идти с разной частотой и при этом синхронизироваться с ритмами самых удаленных уголков мозга. Более того, одна частота может быть «скрыта» в другой: высокочастотный ритм может включаться в определенный момент низкочастотных флюктуаций44. Для того чтобы разобраться в этих сложных закономерностях, нам потребуются какие-то новые математические инструменты. Так, мы с моими коллегами использовали для записи мозговой активности методику под названием «анализ причинности по Грейнджеру». Она была создана в 1969 году британским экономистом Клайвом Грейнджером для того, чтобы определять, когда два временных ряда — например, два экономических показателя — будут взаимосвязаны таким образом, чтобы один можно было объявить причиной другого. Недавно эта методика нашла свое применение и в нейробиологии. В мозгу настолько все тесно взаимосвязано, что причинно-следственные связи представляют важный, но сложный вопрос. Вот, например, правда ли, что возбуждение идет снизу вверх, от сенсорных рецепторов к интегративным корковым центрам более высокого уровня? Или же часть этого процесса идет также и сверху вниз, и из высокоуровневых областей поступают вниз сигналы, воздействующие на наше сознательное восприятие? Физиологические каналы для передачи информации снизу вверх и сверху вниз в коре головного мозга есть. Каналы связи между отдаленными участками мозга допускают передачу информации в любую сторону, причем каналы для связи сверху вниз значительно преобладают. Но мы пока почти ничего не знаем о том, зачем это нужно и связано ли это как-то с сознанием. Анализ причинности по Грейнджеру позволил нам пролить немного света на этот вопрос. Возьмем два ограниченных по времени сигнала и спросим: действительно ли один сигнал идет раньше другого и определяет его показатели в будущем? По Грейнджеру, сигнал А является «причиной» сигнала В в том случае, если прошлые состояния А позволяют определить нынешнее состояние сигнала В лучше, чем прошлые состояния сигнала В сами по себе. Следует заметить, что эта формулировка отнюдь не исключает наличия обоюдной причинно-следственной связи: А может влиять на В, и одновременно В может влиять на А. Когда мы с коллегами использовали эту методику для обработки информации с вживленных в мозг датчиков, обнаружилось, что анализ причинности по Грейнджеру прекрасно объясняет динамику возбуждения сознания45. В частности, во время показов видимых изображений мы наблюдали массовый рост обоюдонаправленных причинно-следственных связей в мозгу. Происходил этот «взрыв причинности» опять-таки примерно 300 миллисекунд спустя. К тому времени подавляющее большинство наших датчиков было захвачено обширной сетью со сложными взаимоотношениями, причем информационный поток в этой сети был направлен в основном от зрительной коры к фронтальной доле мозга, однако и в обратную сторону, сверху вниз, шел тоже. Объяснить существование волны, идущей снизу вверх, можно чисто интуитивно: сенсорная информация должна последовательно пройти по всем зонам коры; ее путь начинается от первичной зрительной коры и ведет ко все более абстрактной репрезентации стимула. Но вот зачем нам волна, идущая в обратном направлении? Можно предположить, что это либо сигнал внимания, служащий для усиления усвоения информации, либо сигнал подтверждения — простая проверка соответствия входящей информации ее текущей репрезентации на более высоком уровне. Самое полное объяснение звучит так: мозг переходит в состояние «распределенного аттрактора», то есть в нем возбуждается целый ряд областей, которые в течение короткого времени поддерживают устойчивую передачу сигналов в обоих направлениях. При демонстрации сублиминальных изображений ничего подобного не происходило и всеохватывающего возбуждения мозговой сети не наблюдалось. Максимум, что удалось обнаружить, — промежуточный период возникновения причинно-следственных связей в вентральной зрительной коре, да и он длился лишь немногим больше 300 миллисекунд. Интересно, что в течение этого времени преобладали причинные сигналы, идущие сверху вниз. Выглядело все так, будто передние области бомбардируют запросами сенсорные области, но те не подают соответствующих сигналов, и потому сознательное восприятие так и не включается. Переломный момент и то, что ему предшествует Итак, давайте подытожим, что нам известно на данный момент. Сознательное восприятие возникает вследствие волны активности нейронов, которая перехлестывает через край и вызывает обширное возбуждение. Осознанный стимул запускает лавину нейронной активности, которая нарастает и передает возбуждение все новым областям, объединяя их в общую структуру. Это связанное с сознанием состояние начинается спустя примерно 300 миллисекунд после появления стимула, и, пока оно сохраняется, передние области мозга получают информацию о сенсорных раздражителях снизу вверх, но сами при этом отправляют большие объемы данных в противоположном направлении, сверху вниз, во множество различных областей. В итоге возникает мозговая сеть, состоящая из синхронизированных областей, а определенные характеристики деятельности этих областей оказываются автографами сознания: тут и распространение активности, особенно во фронтальной и теменной долях, и волна РЗ, и усиление гамма-ритма, и обширная массированная синхронизация. С помощью метафоры достигшей своего пика лавины мы можем разобраться в некоторых противоречиях, возникающих, когда мы задаемся вопросом: а когда именно происходит в мозгу сознательное восприятие? Мои данные, как и данные множества моих коллег, указывают на то, что оно проявляется довольно поздно, примерно через треть секунды после начала зрительной стимуляции. Но в некоторых лабораториях были обнаружены различия между осознанным и неосознанным восприятием, наблюдавшиеся гораздо раньше — иногда спустя всего 100 миллисекунд46. Может быть, это ошибка? Отнюдь. Располагая достаточно чувствительными приборами, мы нередко можем отследить мельчайшие изменения мозговой активности, предшествующие началу всеобщей массовой активации. Но говорят ли эти различия о появлении сознания? Нет. Во-первых, их не всегда удается отследить — на сегодняшний день мы имеем множество прекрасных экспериментов, в ходе которых использовались совершенно идентичные видимые и невидимые стимулы, однако единственным признаком, коррелировавшим с наличием сознательного восприятия, было позднее всеобщее возбуждение47. Во-вторых, структура ранних изменений не соответствует изменениям, наблюдаемым, когда испытуемый сообщает о наступлении сознательного восприятия — так, например, при маскировке первоначальные реакции нарастают линейно в зависимости от длительности стимула, в то время как субъективное восприятие имеет нелинейные характеристики. И наконец, все происходящее на ранних этапах сопровождается лишь незначительным усилением в случае демонстрации осознанных стимулов на фоне сильнейшей сублиминальной активности48. Эти мелкие изменения ничего не значат: мы всего лишь делаем вывод, что массовая активация происходит и тогда, когда человек сообщает, что ничего не заметил. Так почему же зрительная активность на ранних этапах в некоторых экспериментах становится средством прогнозирования осознанности? Скорее всего, случайные флюктуации возрастающей активности повышают вероятность того, что спустя некоторое время в мозгу произойдет массовая активация. В среднем положительные флюктуации склоняют дело к сознательному восприятию — как снежный ком, с которого начинается лавина, или знаменитая бабочка, от взмаха крыльев которой рождается ураган. Мы не знаем наверняка, сойдет ли лавина, — это вопрос вероятностей; точно так же нельзя определить заранее, приведет ли каскадная активность мозга к возникновению сознательного восприятия: один и тот же стимул иногда будет воспринят, а иногда останется незамеченным. Чем же различаются эти две ситуации? Непредсказуемые изменения в возбуждении нейронов иногда соответствуют входящему стимулу, а иногда играют против него. Если взять средние результаты нескольких тысяч экспериментов, в которых сознательное восприятие то наступало, то нет, эти небольшие помехи будут выделяться на общем фоне и дадут статистически значимый эффект. При прочих равных, в случае когда человек видит изображение, первоначальная зрительная активация оказывается на волосок сильнее, чем в тех случаях, когда он его не видит. Однако предполагать, что на этом этапе мозг уже достиг сознательного состояния, будет так же неверно, как и утверждать, что первый ком снега — это уже лавина. Некоторые эксперименты свидетельствуют даже о корреляции сознательного восприятия с сигналами мозга, записанными до появления зрительного стимула49. Это уж совсем странно: разве может активность мозга содержать маркер сознательного восприятия стимула, если стимул этот еще только будет показан через несколько секунд? Это что, предвидение? Да нет, конечно. Мы просто наблюдаем исходные условия, которые в среднем повышают вероятность лавинообразного пробуждения сознания в мозгу. Мы помним, что активность мозга непостоянна и сопровождается флюктуациями. Какие-то флюктуации помогают нам воспринимать необходимый целевой стимул, а какие-то снижают способность сконцентрироваться на задаче. Приборы для нейровизуализации сегодня достаточно чувствительны, чтобы улавливать сигналы, которые возникают еще до появления стимула и говорят о готовности коры к восприятию. В результате, когда мы постфактум усредняем полученные данные, уже зная о том, что сознательное восприятие имело место быть, то обнаруживаем, что эти начальные события входят в число факторов, указывающих на сознательное восприятие. И все же они не являются непременным фактором. Сознательное восприятие возникает позже, когда возникшие ранее влияния и поступающие данные складываются и дают на выходе масштабное возбуждение. Наблюдения эти позволяют сделать один важный вывод: нужно научиться отличать факторы, коррелирующие с наличием сознания, от истинных автографов сознания. Поиск имеющихся в мозгу механизмов сознательного опыта нередко описывают как поиск нейронных структур, коррелирующих с сознанием, однако это описание в корне неверно. Корреляция не равна причине, поэтому одной корреляции еще недостаточно. С сознательным восприятием коррелирует масса разновидностей деятельности мозга — в том числе, как мы только что убедились, флюктуации, которые возникают прежде появления стимула и потому с точки зрения логики не могут быть результатом его кодирования. Нам же нужна не просто любая статистическая связь между активностью мозга и сознательным восприятием, но систематически возникающий автограф сознания, присутствующий всякий раз при наступлении сознательного восприятия, отсутствующий, когда этого восприятия нет, и кодирующий весь субъективный опыт, о котором сообщает человек. Декодировать осознанную мысль Давайте снова сыграем в адвоката дьявола. Что, если глобальная массовая активация действует как предупредительный сигнал, как сирена, которая заводится всякий раз, как мы что-то заметим? Что, если она не имеет никакого отношения к подробностям нашего сознательного мышления? Что, если это просто внезапное возбуждение всех структур мозга, никак не связанное с реальным содержанием субъективного опыта? На самом деле, в стволовой части мозга и в зрительном бугре имеется множество универсальных ядер, которые, по всей видимости, сигнализируют о том, что требует нашего внимания. Вот, например, голубое пятно — кластер нейронов, расположенных в стволовой части мозга и отвечающих за доставку нейротрансмиттера норэпинефрина, который поступает в различные участки коры головного мозга в стрессовой ситуации, требующей внимания. Выброс эпинефрина может происходить одновременно с осознанием воспринимаемого зрительного образа, а некоторые исследователи утверждают даже, что именно этим бывает вызвана высокая волна РЗ, фиксируемая прикрепленными к коже датчиками во время доступа в сознательный опыт50. Сигнал, который испускают норэпинефриновые нейроны, может не иметь отношения собственно к сознанию — просто неспецифический разряд, необходимый для бдительности, но не несущий мельчайших отличительных черт, из которых складывается ткань нашей сознательной психической жизни51. Назвать этот сигнал средством пробуждения сознания — все равно что перепутать шлепок брошенной под дверь воскресной газеты с текстом новостей, которые в ней напечатаны. Но как же тогда отделить истинный код сознания от сопутствующих ему бессознательных бантиков и рюшечек? В принципе это не так уж сложно. Нужно всего лишь отыскать в мозгу нейронную репрезентацию, которая поддается декодированию и на сто процентов совпадает с нашим субъективным восприятием52. Искомый код сознания должен включать в себя исчерпывающие данные об опыте субъекта, ровно с тем количеством деталей, какое воспринимает сам человек. Он должен оставаться глух ко всему, что человек не заметил, даже если это что-то физически присутствовало при восприятии. И наоборот, он должен включать в себя субъективное содержание осознанного восприятия, даже если человек воспринимает иллюзию или галлюцинацию. Наконец, он должен соответствовать субъективному восприятию видимого сходства/несходства: если мы видим ромб и квадрат как две разные фигуры, а не одну, повернутую на сорок пять градусов, то именно это должно быть прописано в создаваемой мозгом сознательной репрезентации. Код сознания должен отличаться крайней стабильностью: не меняться, когда мы полагаем, что мир стабилен, но немедленно поддаваться изменениям, как только стабильность будет нарушена. Это условие значительно ограничивает нас в поиске автографа сознания, поскольку почти наверняка исключает из области поиска первичные сенсорные области. Когда мы идем по коридору, стена проецируется на сетчатку в виде постоянно меняющегося изображения, однако мы безразличны к этому движению и считаем, что комната неподвижна. Движение присутствует во всех имеющихся у нас первичных зрительных областях, но мы его не замечаем. Наш взгляд мечется туда-сюда по три-четыре раза в секунду, и спроецированный на сетчатку образ окружающего нас мира скачет вместе с глазом. К счастью, мы не замечаем этой головокружительной пляски, от которой недолго было бы заполучить морскую болезнь; наше восприятие сохраняет стабильность. Даже когда мы глядим на движущуюся цель, нам не кажется, что фон, на котором мы ее наблюдаем, движется в противоположном направлении. Следовательно, скрытый в коре головного мозга код сознания должен отличаться той же стабильностью. Используя орган восприятия движения во внутреннем ухе и прогнозы, связанные с моторными командами, мы каким-то образом ухитряемся вычесть из картины мира наше собственное движение и воспринимаем все нас окружающее как неизменное целое. И только когда мы специально обходим эти предупредительные моторные сигналы — например, перемещаем глаз, аккуратно касаясь его пальцем, — только тогда мир приходит в движение. Умение не замечать лишнего движения, порожденного нашими собственными перемещениями, — лишь один из множества примеров того, как мозг вычищает из сознательного «краткого доклада» все лишнее и ненужное. Благодаря его неустанной работе мы видим мир как единое целое, а не как мешанину из сигналов, достигающих наших органов чувств. Так, когда мы смотрим телевизор, картинка на экране меняется по 50-60 раз в минуту, причем эксперименты показывают, что эти незаметные вроде бы изменения достигают первичной визуальной коры и ее нейроны начинают подавать сигналы с той же частотой53. К счастью, мы не воспринимаем эти ритмичные колебания, поскольку поступающая в зрительные области в огромных количествах подробнейшая информация достигает нашего сознания в отфильтрованном виде. Результаты экспериментов подтверждают: первичная зрительная кора содержит уйму закодированной информации, но мы эту информацию не воспринимаем54. При этом нельзя утверждать, что наше сознание практически слепо: на самом деле оно выполняет роль активного наблюдателя, в значительной степени изменяющего и трансформирующего образы, которые к нему поступают. В области сетчатки и участков коры, которые первыми принимаются за обработку изображения, центральная часть поля зрения превосходит периферийную: нейронов, отвечающих за восприятие в центральной области, значительно больше, чем нейронов, отвечающих за зрение на периферии. И все-таки нам не кажется, будто мы видим мир через огромное увеличительное стекло, да и лицо или буква, которые мы пытаемся рассмотреть, в размерах не вырастают. Сознание без устали исполняет функцию стабилизатора восприятия. В качестве последнего примера огромной разницы между поступающими сенсорными данными и тем, что из них делает наше сознание, возьмем цвет. Почти все чувствительные к цвету колбочки расположены по центру глаза, на периферии их мало, но мы все равно воспринимаем цвет даже на краю поля зрения. Мы не шагаем по черно-белому миру, любуясь тем, как расцветают краски на вещах, на которые мы обращаем наш взгляд. Все, что мы осознаем, мы видим в полном цвете. На сетчатке, там, где пролегает зрительный нерв, у нас имеется огромное «слепое пятно», но на нашей картине мира нет никакой черной дыры. Все это говорит нам о том, что первичные зрительные реакции не могут содержать в себе кода сознания. Для того чтобы мозг сложил пазл восприятия и получил стабильную картину мира, нужно очень много работы. Возможно, именно поэтому автограф сознания появляется так поздно: кора головного мозга просто не успевает разобраться во всей этой мозаике и выстроить устойчивую картинку быстрее чем за треть секунды. Если это действительно так, тогда на этом этапе деятельность мозга должна включать в себя все данные о нашем сознательном опыте — код всего, о чем мы успели подумать. Если бы мы могли прочесть этот код, то могли бы во всех подробностях ознакомиться с внутренним миром человека, в том числе с его субъективным восприятием и иллюзиями. Фантастика? Отнюдь. Нейробиолог Квиан Квирога и его израильские коллеги Ицхак Фрид и Рафи Малах сумели записать сигналы отдельных нейронов человеческого мозга, и таким образом открыли дверь в сознательное восприятие55. Ученые обнаружили нейроны, которые реагируют лишь на конкретные изображения, места или людей и подают сигнал лишь при наличии сознательного восприятия. Полученные в ходе эксперимента данные свидетельствуют против неспецифической интерпретации. Во время массовой активации мозг возбуждается не весь. В работу вступают только вполне определенные кластеры нейронов, причем форма и расположение этих кластеров явственно говорит о субъективном содержании сознания. Но как записать работу нейронов, сокрытых глубоко в мозгу? Я уже рассказывал, что современные нейрохирурги, работая с эпилептиками, вживляют им электроды прямо в мозг. Как правило, эти электроды достаточно велики и записывают без разбора все сигналы, поступающие от тысяч клеток. Но нейрохирург Ицхак Фрид, опираясь на более ранние работы в этой области56, создал крайне чуткие небольшие электроды, специально предназначенные для записи сигналов отдельных нейронов57. В мозгу человека, как и в мозгу большинства животных, нейроны коры обмениваются отчетливыми электрическими сигналами, или «пиками» — такое название они получили за то, что на осциллоскопе отображаются в виде сильнейших всплесков электрического потенциала. Возбуждающие нейроны, как правило, выдают несколько пиков в секунду, причем каждый сигнал быстро перемещается по аксону и достигает как ближних, так и дальних целей. Благодаря смелым экспериментам Фрида мы получили возможность в течение нескольких часов или даже дней записывать все пики, выдаваемые отдельным нейроном, причем сам пациент при этом находится в полном сознании и ведет нормальный образ жизни. Когда Фрид с коллегами поместили электроды в переднюю височную долю, то сразу же обнаружили интереснейшую вещь. Оказалось, что отдельные нейроны человеческого мозга могут быть крайне избирательны и реагировать на конкретное изображение, имя или даже концепцию. Ученые демонстрировали пациенту сотни изображений лиц, мест, предметов и слов, но каждый конкретный нейрон, как правило, реагировал на одно-два из них. Один нейрон вообще реагировал только на фотографии Билла Клинтона!58 За прошедшие годы выяснилось, что нейроны человеческого мозга избирательно реагируют на самые разные фотографии, в том числе изображения членов семьи, знаменитых зданий (здание Оперы в Сиднее, Белый дом) и даже телевизионных знаменитостей вроде Дженнифер Энистон и Гомера Симпсона. Примечательно, что зачастую те же самые нейроны реагировали и на надписи: один и тот же нейрон мог подать сигнал и при появлении надписи «Опера в Сиднее», и при появлении фотографии этого знаменитого на весь мир здания. Подумать только, теперь мы можем вслепую сунуть в мозг электрод, прислушаться к сигналам нейронов и отыскать клетку, которая голосует за Билла Клинтона! Получается, что, когда мы что-то видим, в мозгу на это реагируют миллионы клеток. Можно предположить, что, взятые все вместе, нейроны передней височной доли образуют сложный внутренний код для людей, мест и других запоминающихся концепций. Каждому конкретному изображению, тому же портрету Клинтона, соответствует особый рисунок активных и неактивных нейронов. Кодируются все явления так точно, что можно научить компьютер угадывать, что видит человек, исходя из того, какие нейроны у него в мозгу посылают сигнал, а какие молчат59. Из этого следует, что данные нейроны реагируют на конкретный зрительный образ крайне избирательно, но при этом их реакция неизменна. Испускаемые ими разряды не подают сигнала к массовой активности, не несут информации о мириадах изменений, а лишь отмечают суть демонстрируемого изображения, предлагая нам ту самую стабильную репрезентацию, которая могла бы использоваться для кодирования сознательных мыслей. Так имеют ли эти нейроны какое-либо отношение к сознательному опыту их хозяина? Да. Важно знать, что многие нейроны передней височной доли испускают сигнал только в том случае, если человек воспринимает определенное изображение сознательно. В одном из экспериментов эти изображения маскировали с помощью бессмысленной мазни и демонстрировали их так быстро, что многие изображения оставались незамеченными60. После каждого показа пациент сообщал, смог ли он распознать изображение. Большая часть нейронов его мозга выдавала пики только в тех случаях, когда пациент утверждал, что видел изображение. Открыто демонстрируемые изображения были полностью идентичны сублиминальным, однако для срабатывания клетки требовалось не объективное наличие стимула, а субъективное его восприятие. На рис. 22 изображена клетка, подающая сигнал при появлении изображения Всемирного торгового центра. Этот нейрон активизируется, лишь когда пациент сознательно воспринимает изображение. Если изображение было замаскировано и распознать его было невозможно, пациент сообщает, что не видел ничего, и клетка не реагирует. Субъективное восприятие играло ведущую роль даже при наличии фиксированной длительности объективной физической стимуляции — когда одно и то же изображение показывали в течение строго определенного времени. Когда длительность демонстрации изображения была установлена точно на грани восприятия, участник сообщал о том, что видел картину, примерно в половине случаев — и пики сигналов приходились именно на те разы, когда присутствовало сознательное восприятие. Реакция клетки воспроизводилась настолько точно, что, подсчитав пики, можно было точно указать, в каких случаях участник воспринимал изображение сознательно, а в каких — нет. Коротко говоря, по объективному состоянию мозга можно было судить о субъективном состоянии сознания. Рисунок 22. За сознательное восприятие образов отвечают отдельные нейроны, которые подают сигнал, только когда мы осознанно воспринимаем определенное изображение. В этом примере нейрон передней височной доли демонстрирует избирательную реакцию на изображение Всемирного торгового центра, однако практически исключительно в случае, если изображение было увидено осознанно. При увеличении времени показа сознательное восприятие происходит чаще. Нейрон подает сигнал только в случае, когда человек может сообщить, что видел картину (эти случаи помечены стрелкой). Нейрон действует избирательно и редко реагирует на иные образы, например на человеческое лицо или на пизанскую башню. Поздняя устойчивая его активация указывает на совершенно определенный образ, воспринимаемый сознательно. Взятые вместе, миллионы нейронов такого рода кодируют все, что мы видим Но если нейроны передней височной области сигнализируют о наличии сознательного восприятия, они должны испускать сигналы независимо от того, какие манипуляции мы проделываем с сознанием. И действительно, Фрид с коллегами обнаружил, что срабатывание этих нейронов коррелирует с эпизодами сознательного восприятия и в других парадигмах, не включающих в себя использование маски, — например, при бинокулярной конкуренции. «Клетка Билла Клинтона» подавала сигнал всякий раз, когда один из глаз видел Клинтона, но немедленно затихала, как только другому глазу предлагали конкурирующее изображение шахматной доски, и образ Клинтона вытеснялся из сознания61. Изображение Клинтона по-прежнему поступало на сетчатку глаза, но с субъективной точки зрения было вытеснено конкурирующим образом, и вызванная им активность не достигала высших корковых центров, в которых формируется сознание. Взяв средние данные для случаев, когда участники видели изображение, и отдельно для случаев, когда не видели, Квиан Квирога с сотрудниками получили картину уже известной нам массовой активации. Всякий раз, когда участник осознанно наблюдал изображение, клетки передней височной доли спустя примерно треть секунды начинали посылать сильные сигналы, причем продолжалось это в течение значительного времени. Но разные образы пробуждают активность в разных клетках, и потому эти сигналы не следует рассматривать как простое возбуждение в мозгу — скорее следует сказать, что мы наблюдаем содержание сознания. Совокупность активных и бездействующих клеток образует внутреннее кодовое обозначение для содержания субъективного восприятия. Этот код сознания обладает явственной стабильностью и может быть воспроизведен: всякий раз, когда пациент думает о Билле Клинтоне, в мозгу активируются одни и те же клетки. Собственно говоря, ему достаточно даже просто представить портрет бывшего президента Клинтона, и клетки активируются, несмотря на отсутствие какой-либо объективной внешней стимуляции. Преобладающее большинство нейронов передней височной доли обладает той же избирательностью и так же реагирует на реальные и воображаемые образы62. Кроме того, можно активировать эти клетки с помощью воспоминаний. Так, одна клетка, срабатывавшая, когда пациент смотрел мультфильм про Симпсонов, подавала сигнал всякий раз, когда тот же самый пациент в полной темноте вспоминал увиденное. Впрочем, хотя отдельные нейроны и следят за всем, что мы видим и воспринимаем, было бы ошибкой предположить, что одной-единственной клетки достаточно для пробуждения сознательной мысли. Можно догадываться, что осознанная информация распространяется мириадами клеток. Вообразите себе несколько миллионов нейронов в ассоциативных областях коры мозга. Каждый нейрон занят кодированием фрагмента увиденного. Синхронно подаваемые этими нейронами сигналы в совокупности дают макроскопический мозговой потенциал, который достаточно сильно выражен, чтобы его уловили обычные электроды, помещенные в мозг или даже на поверхность черепа. Сигнал одной клетки на таком расстоянии не уловить, однако сознательное восприятие мобилизует огромные группы нейронов, и потому конфигурация высоких электрических потенциалов зрительной коры позволяет с некоторой степенью уверенности определить, видит человек лицо или здание63. Точно так же можно определить и местоположение, и даже количество предметов, информация о которых хранится у человека в краткосрочной памяти, — достаточно ознакомиться с характером медленных мозговых волн в теменной коре64. Код сознания стабилен и сохраняется на протяжении достаточно большого времени, и потому для его расшифровки можно применять даже фМРТ — методику довольно грубую, усредняющую показатели миллионов нейронов. В одном из недавних экспериментов пациенту показывали лицо или дом, а затем, фиксируя всплеск активности в передней части вентральной височной доли, определяли, что именно пациент увидел65. Важно, что характер активности оставался одинаков на протяжении множества показов, в то время как при демонстрации сублиминальных изображений такого устойчивого рисунка не наблюдалось. Вообразите, что вас уменьшили, сделали меньше миллиметра ростом и отправили в кору головного мозга. Вокруг — тысячи нейронных сигналов. Как выделить из них те сигналы, пики которых свидетельствуют о сознательном восприятии? А вот как: ищите такие наборы пиков, которые имеют три отличительные особенности: они стабильны на протяжении времени, воспроизводятся снова и снова при следующих показах и не меняются, не реагируют на поверхностные изменения, если эти изменения не затрагивают сути. Этим критериям соответствует, в частности, деятельность нейронов коры задней части поясной извилины — высокоуровневой области, отвечающей за интеграцию и расположенной на средней линии теменной коры. Нейроны этой области подают сигналы под воздействием зрительных стимулов, и сигналы эти стабильны до тех пор, пока объект остается неподвижен, даже если при этом движутся глаза66. Более того, нейроны этой области настроены отслеживать местоположение объектов в реальном мире, то есть, даже если мы будем осматриваться и глядеть в разные стороны, уровень подачи сигналов останется прежним. Нетривиальная, прямо скажем, задача — ведь изображение в первичной зрительной коре смещается и все же, добравшись до задней части поясной извилины, каким-то образом стабилизируется. Область задней части поясной извилины, где расположены клетки, отвечающие за неизменность местоположения объекта, тесно связана с так называемой парагиппокампальной извилиной (она находится близ гиппокампа), в которой размещаются «клетки места»67. Эти нейроны посылают сигнал всякий раз, когда животное занимает определенное место в пространстве — допустим, оказывается в северо-западном углу знакомой комнаты. Клетки места тоже очень мало реагируют на разнообразные сенсорные изменения и способны подавать связанные с определенным местом сигналы, даже когда животное передвигается по комнате в полной темноте. Самое интересное заключается в том, что нейроны реагируют на то место, в котором, как думает животное, оно находится. Если мы внезапно переменим цвет пола, стен и потолка и таким образом «телепортируем» крысу, заставив ее думать, будто она перенеслась в другую знакомую ей комнату, клетки места в ее гиппокампе некоторое время будут колебаться между двумя интерпретациями, а потом начнут подавать сигналы, соответствующие воображаемой комнате68. Декодирование нейронных сигналов в этой области зашло так далеко, что, изучив общий рисунок сигнала нервных клеток, ученые могут сказать, где находится (или думает, что находится) животное, причем даже если оно в это время спит и видит сон об этом месте. Не исключено, что через несколько лет мы сможем расшифровывать подобные абстрактные коды в мозгу человека и таким образом проникнем в его мысли. Короче говоря, современные нейрофизиологи распахнули тайный ящик сознательного опыта. При наличии сознательного восприятия мы можем записывать протекающую в разных областях мозга нейронную активность, которая уникальна для каждого образа или понятия. Клетки выдают сигнал в том и только в том случае, если человек сообщает, что видел образ, причем неважно, реальный или воображаемый. Каждому осознанному образу, по всей видимости, соответствует воспроизводимый рисунок активности нейронов, который сохраняет стабильность от полусекунды и более до тех пор, пока человек видит этот образ. Кстати о галлюцинациях Что, все? Поиски автографов сознания закончились хеппи-эндом? Вообще-то нет. Надо соблюсти еще один критерий: чтобы ту или иную активность мозга можно было считать автографом сознания, она должна не просто сопутствовать соответствующему содержимому сознания, но и быть несомненной причиной, помещающей это содержимое в фокус нашего осознания. Прогноз прост: если бы мы могли вызвать определенный вид мозговой активности, то тем самым получили бы возможность провоцировать соответствующее состояние мозга. Если бы какой-нибудь стимулятор а-ля «Матрица» мог запустить в мозгу точно такую же нейронную активность, какая происходила, когда мы наблюдали закат, мы увидели бы этот самый закат во всех деталях, то есть пережили бы полноценную, неотличимую от реальности галлюцинацию. Может показаться, что до такого подробного воссоздания состояния мозга нам еще очень далеко, но нет: именно этим мы и занимаемся каждую ночь. Спящий человек неподвижен, но разум его несется вдаль, так как мозг выдает упорядоченные пики, несущие с собой вполне определенное ментальное содержание. На записях нейронной активности, происходящей во время сна у крыс, видно, как возбуждаются то одни, то другие нейроны коры и гиппокампа, причем возбуждение это имеет прямую корреляцию с тем, что происходило с животным в течение дня69. Что до людей, то содержание их сна можно предсказать по активности корковых нейронов в последние несколько секунд перед пробуждением70. Так, если активность наблюдается в области, отвечающей за распознавание лиц, проснувшись, человек сообщит, что ему снились люди. Эти потрясающие открытия позволяют установить связь между состоянием нейронов и психики, однако говорить о причинах и следствиях пока не приходится. Одна из самых сложных задач, стоящих перед нейробиологами, именно такова: доказать, что тот или иной рисунок деятельности мозга является причиной того или иного ментального состояния. Практически все неинвазивные методики нейровизуализации позволяют говорить о корреляции, но не о причине и следствии, поскольку сводятся к пассивному наблюдению за корреляцией мозговой активности и ментального состояния. Правда, мы все-таки располагаем двумя методиками безопасной стимуляции человеческого мозга, причем безопасным и обратимым образом. Мозговую активность у здоровых участников эксперимента мы можем возбудить с помощью метода транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Этот метод был впервые открыт в начале XX века71, а распространился позже, с появлением современных технологий72, и сегодня используется повсеместно (рис. 23). Работает он так. На верхнюю часть головы человека помещают электромагнитную катушку. Аккумуляторная батарея внезапно пропускает по катушке сильный разряд электрического тока. Возникает магнитное поле, которое проникает в голову и провоцирует разряд в «перспективной точке» коры головного мозга. Как гласит инструкция по технике безопасности, методика совершенно безболезненна и сопровождается лишь щелкающим звуком и — изредка — неприятным подергиванием мускулатуры. С помощью ТМС можно простимулировать практически любую область коры здорового мозга с точным соблюдением любых сроков. Рисунок 23. Транскраниальная магнитная стимуляция используется для вмешательства в работу человеческого мозга и для воздействия на сознательный опыт. Первыми эту методику предложили С.П. Томпсон (1910, слева) и С.И. Магнуссон и Х.С. Стивенс (1911, посредине). Сегодня метод ТМС значительно упростился и обходится дешевле (справа). Под воздействием создаваемого аппаратурой магнитного поля в коре головного мозга возникает электрический импульс, который может нарушить процесс восприятия или даже породить иллюзорный опыт, например заставить человека «увидеть» вспышку света. Эксперименты такого рода служат доказательством существования причинно-следственной связи между активностью мозга и сознательным опытом Еще большей точности позволяет добиться стимуляция нейронов посредством электродов, помещенных в мозг. Конечно, этот вариант используется только с больными эпилепсией, болезнью Паркинсона или двигательными расстройствами — во всех этих случаях врачи все чаще вживляют в мозг электроды для диагностики. С согласия пациента на эти провода можно подать небольшой разряд тока, синхронизировав его со внешними стимулами. Можно даже подать разряд во время хирургической операции. Болевых рецепторов в мозгу нет, и потому электрическая стимуляция не наносит вреда и может очень помочь в выявлении особо важных участков, к которым нельзя подпускать скальпель — например, областей, отвечающих за речь. Во многих больницах мира эти жутковатые эксперименты во время операции успели стать обычным делом. Пациент лежит на операционном столе, кусок черепа вскрыт, но человек остается в сознании и подробно описывает свои ощущения всякий раз, когда подается небольшой разряд в строго определенный участок мозга.