Освободить внутреннюю бабочку Если у кого-либо и оставались сомнения относительно того, могут ли пациенты в вегетативном состоянии иметь сознание, следующая статья, опубликованная в весьма уважаемом журнале New England Journal of Medicine, полностью эти сомнения развеяла21. Авторы статьи доказали, что с помощью нейровизуализации можно создать канал связи с пациентом, пребывающим в вегетативном состоянии. Весь эксперимент был удивительно прост. Вначале исследователи повторили опыт Оуэна с воображением. Пятидесяти четырем пациентам с нарушениями сознания предложили вообразить, что они играют в теннис или приходят к себе домой. Пятеро из пятидесяти четырех продемонстрировали при этом выраженную активность мозга. Четверо из этих пациентов находились в вегетативном состоянии. Одного из них пригласили на второй сеанс МРТ. Перед каждым сканированием пациенту задавали личный вопрос, например: «У вас есть брат?» Пациент не мог ни двигаться, ни говорить, однако Мартин Монти и его сотрудники просили дать ответ в уме. «Если вы хотите сказать “да”, — говорили они, — вообразите, что играете в теннис. Если хотите сказать “нет”, вообразите тогда свою квартиру. Начинайте, когда мы скажем “отвечайте”, и заканчивайте, когда услышите “расслабьтесь” ». Эта хитроумная стратегия дала отличные плоды (рис. 30). После пяти вопросов из шести наблюдалась выраженная активность в одной из двух прежде выявленных сетей мозга. (После шестого вопроса активности не было, поэтому ответ не был засчитан.) Исследователи не знали верных ответов, однако, сравнив данные мозговой активности с информацией, полученной от семьи пациента, они очень обрадовались, увидев, что ответы на все пять вопросов были даны правильные. Рисунок 30. Некоторые пациенты, внешне демонстрирующие признаки вегетативного состояния, при выполнении сложных умственных задач показывают практически нормальную активность мозга, а следовательно, можно предположить, что они находятся в сознании. Пациент в верхней части рисунка не мог ни двигаться, ни говорить, однако корректно отвечал на заданные ему вопросы, активизируя для этого различные участки мозга. Чтобы ответить «нет», он должен был представить, будто входит к себе в квартиру, а «да» — вообразить, что играет в теннис. Когда пациента спросили, звали ли его отца Томас, участки мозга, отвечающие за пространственное ориентирование, активировались так же, как у здорового человека, то есть ответ (соответствующий действительности) был «нет». При этом пациент не демонстрировал никаких признаков способности к коммуникации, а также признаков сознания, и потому считалось, что он пребывает в вегетативном состоянии. На снимке хорошо видны имеющиеся у него обширные поражения мозга Прервемся на секунду и вообразим себе все, что следует из этих поразительных открытий. В мозгу пациента сохранилась в целости длинная цепь психических процессов. Во-первых, пациент понял вопрос, выбрал правильный ответ и в течение нескольких минут перед сканированием держал его в уме. Для этого у него должно было сохраниться полноценное понимание речи, долгосрочная и рабочая память. Во-вторых, пациент по собственной воле следовал инструкциям, полученным от исследователя, то есть в качестве «да» воображал себе игру в теннис, а в качестве «нет» — ориентацию в воображаемом пространстве. Следовательно, пациент по-прежнему был способен перенаправлять информацию по произвольно выбранному набору модулей мозга, а это само по себе может означать, что глобальное нейронное рабочее пространство осталось незатронуто. И наконец, пациент последовал полученным инструкциям в требуемый момент и с готовностью отвечал «да» или «нет» пять сканирований подряд. Способность к целенаправленному вниманию и переключению с одной задачи на другую говорит о сохранении центральной системы управления. Фактов, конечно, пока маловато, и какой-нибудь требовательный статистик мог бы сказать, что вопросов должно было быть не пять, а двадцать, однако вывод о том, что пациент обладает сознанием и волевым разумом, напрашивается сам собой. Этот вывод ставит под угрозу принятое сегодня среди клиницистов деление пациентов на категории и заставляет нас взглянуть в глаза непростой правде: некоторые пациенты в вегетативном состоянии имеют лишь соответствующие внешние признаки. Бабочка сознания все еще бьется о стены скафандра, даже если дотошные исследователи-клиницисты ее не замечают. Новости об исследованиях Оуэна быстро были подхвачены средствами массовой информации. К сожалению, сделанные им открытия зачастую бывали неверно поняты. Один из глупейших выводов, сделанных журналистами, был таков: коматозные пациенты находятся в сознании. Да ничего подобного! Исследователи работали только с пациентами в вегетативном состоянии и в состоянии минимального сознания, а пациентов, пребывающих в коме, не трогали. Но даже и тогда результаты теста были удовлетворительны лишь для малой доли опрошенных (10—20 процентов), то есть, по-видимому, состояние «суперпсевдокомы» встречается сравнительно редко. На самом деле точных цифр мы не знаем, ведь тесты с использованием нейровизуализации асимметричны. Когда мы получаем положительный ответ, то почти наверняка можем говорить о наличии сознания; если же ответ был дан отрицательный, это может означать, что пациент находился в сознании, но не смог дать правильный ответ по целому ряду причин, в том числе из-за глухоты, речевых нарушений, низкого уровня активного внимания или неспособности к удержанию внимания. Интересно, что отвечали на вопросы исследователей только пациенты, страдавшие от травмы мозга. Все прочие пациенты, лишившиеся сознания в результате серьезного инсульта или дефицита кислорода, не выказывали способности выполнить задание — возможно, потому, что у них, как в случае с Терри Шайво, массово и необратимо пострадали нейроны коры головного мозга. Короче говоря, «чудо» обнаружения сохранного сознания в теле пациента в вегетативном состоянии происходило в очень ограниченном количестве совершенно определенных случаев. Использовать его как довод в пользу неограниченного искусственного поддержания жизни всех пребывающих в коме пациентов было бы крайне неразумно. Еще больше удивления вызывает тот факт, что тест не смогли пройти тридцать из тридцати одного пациента в состоянии минимального сознания. При тестировании без применения средств нейровизуализации все эти пациенты время от времени демонстрировали признаки сохранной волевой сферы и сознания, однако по какой-то жестокой иронии все, кроме одного, не смогли ясно доказать их наличие во время теста с нейровизуализацией. Почему? Кто знает… Быть может, тест пришелся на момент, когда активное внимание у них было снижено. Быть может, оказавшись в странном шумном аппарате МРТ, они не смогли сконцентрироваться. Быть может, их когнитивные функции были слишком слабы для такой сложной задачи. Выводов можно сделать как минимум два: во-первых, клинический диагноз «состояние минимального сознания» ни в коем случае не означает, что разум пациента совершенно сохранен; во-вторых, тест Оуэна на воображение, по всей вероятности, оставляет за бортом значительные проявления сознания. Все это означает, что теста, с помощью которого можно будет точно проверить наличие сознания, у нас не будет никогда. Этичнее всего будет разработать целый ряд таких тестов, а потом посмотреть, какие из них позволят установить связь со внутренней бабочкой пациента. В идеальном мире эти тесты должны быть значительно проще, чтобы пациентам не приходилось представлять себе игру в теннис. Кроме того, тесты следовало бы повторять множество раз в разные дни, чтобы не упустить ускользающей искры сознания пациента в псевдокоме. К сожалению, фМРТ для этих целей совершенно не подходит, потому что требует использования сложного и дорогого оборудования, которое, как правило, используют один-два раза максимум. Как заметил сам Адриан Оуэн, «очень тяжело открыть канал коммуникации с пациентом, но не иметь возможности немедленно дать ему и его семье возможность общаться на постоянной основе»22. Даже второго пациента Оуэна, подававшего явные признаки произвольного реагирования, удалось проверить на томографе всего один раз, после чего он вновь вернулся в тюрьму закованного в псевдокому тела. Понимая всю необходимость скорейшего разрешения этой тяжелой задачи, несколько исследовательских команд принялись за разработку интерфейсов «мозг — компьютер», чтобы можно было использовать значительно более простую технологию электроэнцефалограммы, аппаратура для которой дешева, имеется во всех клиниках и требует лишь усиления электрических сигналов с поверхности головы23. К сожалению, на ЭЭГ трудно уловить, когда человек в своем воображении играет в теннис, а когда будто бы входит в собственную квартиру. Поэтому в ходе одного исследования ученые предложили пациентам гораздо более простую инструкцию: «Всякий раз, как услышите сигнал, вообразите, будто вы сжимаете правую руку в кулак, а затем расслабляете ее. Вообразите себе все ощущения, связанные с работой мускулов, как если бы вы на самом деле совершали это движение»24. В ходе другого исследования пациенты должны были вообразить, что шевелят пальцами ног. Пока пациенты воображали эти движения, исследователи искали на ЭЭГ выраженные колебания активности моторной коры. Для каждого пациента с помощью компьютеризированного алгоритма машинного обучения вычленялись сигналы, связанные именно с воображаемым сжатием кулака или именно с шевелением пальцев ног. И для трех из шестнадцати пациентов в вегетативном состоянии техника сработала, хотя при этом она слишком ненадежна и не позволяет полностью исключить вероятности случайного попадания25. (Даже при исследовании здоровых, находящихся в сознании участников метод сработал лишь в девяти случаях из двенадцати.) Нью-йоркская группа исследователей под руководством Николаса Шиффа провела еще один тест, в ходе которого пятеро здоровых волонтеров и трое пациентов должны были вообразить, будто плавают либо входят в свою квартиру26. И снова тест дал вроде бы надежные результаты, однако на слишком малых числах, не позволивших дать окончательный ответ. Несмотря на все свои недостатки, коммуникация на основе ЭЭГ на сегодня является наиболее многообещающим направлением дальнейших исследований27. Многие инженеры охотно примут вызов и предпримут попытку состыковать компьютер с мозгом. Для этого создаются все более сложные системы. В большинстве своем они пока основаны на направлении взгляда и на зрительном внимании (для многих пациентов это представляет трудности), однако в настоящее время разработчики достигли определенного прогресса в декодировании слухового внимания и моторных образов. Бок о бок с ними шагает игровая индустрия, использующая облегченные беспроводные средства записи. Парализованным пациентам можно хирургически ввести электроды прямо в кору головного мозга. С помощью присоединенного к электродам аппарата пациент с квадриплегией сумел усилием мысли управлять рукой робота28. Возможно, если электроды будут размещены в языковой области коры, в один прекрасный день речевой синтезатор преобразует то, что хотел бы сказать пациент, в самую настоящую речь29. Перед исследователями открылось множество путей. Теперь ученые могут разрабатывать не только более совершенные коммуникационные устройства для пациентов в псевдокоме, но и новые средства для выявления остаточного сознания. В таких передовых клинических исследовательских центрах, как, например, Coma Science Group (Льеж, Бельгия) под руководством Стивена Лори, интерфейсы «мозг — компьютер» уже вовсю используются в ходе стандартных тестов, проводимых над всеми поступающими в центр пациентами в вегетативном состоянии. Могу предположить, что через двадцать лет никого не удивит парализованный человек в псевдокоме, усилием воли управляющий своей инвалидной коляской. Новые методы выявления сознания Несмотря на то что я отдаю должное передовым исследованиям Адриана Оуэна, как теоретик я пребываю в печали. Для того чтобы пройти предложенный Оуэном тест, пациент, безусловно, должен находиться в сознании, однако методы проверки трудно увязать с какой-либо конкретной теорией сознания. Тест требует использования языка, памяти и воображения, однако есть множество вариантов, при которых наделенный сознанием пациент его все же не пройдет. Нельзя ли придумать тест попроще, эдакую лакмусовую бумажку, которая сразу покажет, есть у человека сознание или нет? Благодаря развитию технологий нейровизуализации мы выявили целый ряд автографов сознания. Нельзя ли следить за их появлением и на основании этого говорить о наличии или отсутствии сознания у пациента? Вдобавок ко всему этот простейший тест, основанный на четкой теории, мог бы помочь в решении другой сложной задачи — выяснить, обладают ли какой-нибудь разновидностью сознания маленькие дети, недоношенные новорожденные и даже крысы или обезьяны. В 2008 году мы с моими коллегами Тристаном Бекинштайном, Лайонелом Наккашем и Мариано Сигманом обедали на юге Парижа, в Орсе. На этом достопамятном обеде я задал один простой вопрос: если бы нам нужно было создать простейший детектор сознания, с чего бы мы начали? Мы быстро пришли к выводу, что в основе детектора должен лежать электроэнцефалограф — самый простой и дешевый инструмент нейровизуализации. Кроме того, мы решили, что детектор должен использовать звуковые стимулы, поскольку слух у большинства пациентов сохранен, в то время как зрение нередко страдает. Решение использовать слуховой канал оказалось сопряжено с некоторыми проблемами, поскольку найденные нами автографы сознания проявлялись в первую очередь при экспериментах со зрением. Тем не менее мы были уверены, что на основании уже открытых принципов доступа в сознательный опыт мы сможем сделать выводы и для слуха. Мы решили использовать наиболее очевидный автограф, проявлявшийся практически в каждом эксперименте, а именно большую волну РЗ, указывающую на синхронизированную массовую активацию мозговой сети корковых областей. Вызвать волну РЗ с помощью слуха необычайно просто. Представьте себе, что вы слушаете негромкую симфоническую музыку, и тут вдруг у кого-то звонит телефон. При этом неожиданном звуке ваше внимание переключается, вы осознаете произошедшее, и в мозгу у вас поднимается большая волна РЗ30. В нашей разработке мы решили использовать серию регулярно повторяющихся звуков: бип-бип-бип-бип… В какой-то момент на смену этим звукам внезапно приходил резкий и низкий гудок: у-у-у. Если слушатель бодрствует и при этом сохраняет внимание, внезапный гудок неизменно вызывает у него волну типа РЗ — наш автограф сознания. Для того чтобы убедиться, что мозг реагирует не на силу или какую-либо иную характеристику звука, мы отдельно провели ряд тестов, в которых использовали звуки наоборот — гудение, «у-у-у», было фоновым звуком, а «бип» вторгался внезапно. Таким образом мы доказали, что волна РЗ была связана исключительно с появлением маловероятного в сложившемся контексте звука. Правда, тут у нас возникает одна трудность. Внезапный и нетипичный звук вызывает не только волну РЗ, но и серию более ранних реакций мозга, свидетельствующих, как нам известно, о бессознательной обработке стимула. Всего через 100 миллисекунд после появления нежданного звука слуховая зона коры уже генерирует обширную реакцию на неожиданность. Эта реакция известна как «реакция на рассогласование» или «негативность рассогласования» (сокращенно НР), поскольку она проявляется в виде отрицательного напряжения в верхней части головы31. Проблема заключается в том, что НР не относится к автографам сознания; это всего лишь автоматическая реакция на неожиданный звук, который раздается, когда человек уделяет внимание чему-то иному, погружен в собственные мысли, читает, смотрит кино или даже спит или пребывает в коме. В нашу нервную систему встроен бессознательный детектор всего нового. Чтобы быстро засечь непохожий на другие звук, он без помощи сознания сравнивает имеющийся стимул с прогнозами, построенными на основании предыдущих звуков. Такого рода прогнозированием мозг занимается постоянно: практически в каждом участке коры, вероятно, имеется простая цепочка нейронов, занятых прогнозированием и сравнением32. Действуют они автоматически, а включение нашего внимания и сознания зависит только от результатов их работы. Получается, что в качестве автографа сознания парадигма выявления нетипичного не годится: мозг может прореагировать на новый звук, даже если хозяин мозга при этом пребывает в коме. Реакция НР указывает лишь на то, что слуховая зона коры достаточно функциональна, чтобы зафиксировать новое явление, но не позволяет сделать выводы о наличии сознания33. Она принадлежит к числу ранних сенсорных операций, сложных, однако не требующих наличия сознания. Следовательно, нам с коллегами предстояло проверить дальнейшую деятельность мозга, а именно: начнется ли затем указывающее на наличие сознания лавинообразное нарастание нейронной активности? Мы придумали новую разновидность теста на неожиданность, в которой специально провоцировали появление более поздней и сознательной реакции на новизну. Для этого мы попробовали поменять местами локальную и глобальную новизну. Представьте себе, будто слышите последовательность из пяти звуков, последний из которых не похож на другие: бип-бип-бип-бип-у-у-у. Реагируя на последний, отличный от всех прочих звук, ваш мозг выдаст сначала НР, а затем РЗ. Теперь повторим эту последовательность звуков еще и еще раз. Ваш мозг быстро привыкнет к тому, что после нескольких «бип» идет «у-у-у» — на уровне сознания всякая неожиданность исчезнет. Тем не менее последний, отличный от прочих звук все равно будет вызывать реакцию HP. Очевидно, встроенное в слуховую зону коры устройство распознавания новизны большим умом не отличается и, не замечая общих закономерностей, близоруко ожидает после каждого «бип» еще один «бип», всякий раз удивляясь, когда вместо этого вдруг звучит «у-у-у». Интересно, что волна РЗ в этом плане куда умнее. Она внимательно следит за осознанием, и, как только человек замечает, что за четырьмя «бип» всегда следует «у-у-у», и перестает удивляться несоответствию, — волна РЗ исчезает. Когда сознательное ожидание будет сформировано, мы можем нарушить его, изредка подавая пять одинаковых звуков подряд: бип-бип-бип-бип-бип. Это редкое отклонение от плана опять-таки вызовет волну РЗ. И смотрите, как интересно получается: мозг воспринимает цепочку из абсолютно одинаковых звуков как нечто новое и необычное, но только потому, что эта последовательность отличается от последовательности, которая была зарегистрирована в рабочей памяти. Цель достигнута: мы можем получить чистую волну РЗ без примеси ранних бессознательных реакций. Мы можем даже усилить РЗ, если попросим испытуемого считать последовательности, которые не похожи на остальные. Намеренные подсчеты значительно усиливают наблюдаемую волну РЗ и превращают ее в легко различимый маркер (рис. 31). Увидев эту волну, мы можем достаточно уверенно заключить, что пациент находится в сознании и способен следовать данным ему инструкциям. Рисунок 31. С помощью локально-глобального теста можно выявить наличие остаточного сознания у травмированных пациентов. Тест заключается в том, что испытуемому много раз подряд проигрывают одну и ту же последовательность из пяти звуков. Если пятый звук отличается от предыдущих четырех, слуховые области выдают «сигнал несоответствия» — автоматическую реакцию на новизну, причем реакция эта происходит бессознательно и даже в тех случаях, когда пациент пребывает в глубоком сне или в коме. Если же человек находится в сознании, мозг быстро приспосабливается к повторяющейся мелодии, и, когда привыкание будет сформировано, реакция на новизну возникает в случае отсутствия непохожей на все остальные ноты в конце. Важно отметить, что такого рода высокоуровневая реакция возникает только у пациентов, находящихся в сознании. Она несет с собой все автографы сознания, в том числе волну Р3 и синхронную активацию обширных теменной и префронтальной областей коры На практике этот локально-глобальный тест вполне справляется с задачей. Мы с моей командой без труда фиксировали глобальную волну РЗ у всех здоровых людей даже после очень краткой записи. Похоже, волна возникает лишь в случаях, когда участник эксперимента собран и сознает правила проведения эксперимента34. Когда его отвлекают, предложив выполнить одновременно другое, связанное со зрением задание, слуховая волна РЗ пропадает. Когда участник раздумывает о своем, волна РЗ наблюдается лишь у тех, кто по окончании эксперимента может сообщить, какова была последовательность звуков и каким образом она была нарушена. Участники, не заметившие последовательности, волны РЗ не имели. Сеть областей, активируемых при глобальном нарушении последовательности, также указывает на массовую активацию сознания. С помощью ЭЭГ, фМРТ и внутричерепных записей эпилептических пациентов мы пришли к выводу, что сеть глобального рабочего пространства включается всякий раз при появлении глобального нарушения последовательности. Когда мы слышим нарушенную последовательность, активность мозга выходит за пределы слуховой зоны коры и перекидывается на обширные рабочие цепи билатеральной префронтальной коры, передней поясной коры, теменной и даже затылочной областей. Это означает, что информация об изменении звуковой последовательности передается в рамках глобальной нейронной рабочей сети и далее, а следовательно, поступает в сознание. Будет ли этот тест работать в клинических условиях? Станут ли пациенты, обладающие сознанием, реагировать на глобальную новизну в слуховой области? Первоначальные наши исследования, в которых принимали участие восемь пациентов, оказались достаточно успешны35. У всех четырех пациентов в вегетативном состоянии реакция на глобальное нарушение последовательности отсутствовала, зато у троих из четверых обладателей минимального сознания она наличествовала (позже к этим троим пациентам вернулось сознание). После этого мой коллега Лайонел Наккаш принялся на потоке применять этот тест в больнице Сальпетриер (Париж), и результаты у него были весьма неплохие36. Если аппаратура фиксировала глобальную реакцию, пациент, по-видимому, обладал сознанием. Из двадцати двух пациентов в вегетативном состоянии только двое демонстрировали глобальную волну РЗ, причем в последующие несколько дней у этих пациентов произошло некоторое восстановление минимального сознания. Таким образом, можно предположить, что во время теста они уже обладали сознанием, так же как обладали им пациенты Оуэна, реагировавшие на полученные инструкции. В отделении интенсивной терапии наш локально-глобальный тест порой помогает спасать жизни. Так, однажды в больнице находился некий молодой человек, который впал в кому в результате страшной автомобильной аварии и пребывал в этом состоянии три недели подряд. Он ни на что не реагировал и имел столько осложнений, что врачи задумались над тем, не прекратить ли им лечение. При этом мозг пациента по-прежнему демонстрировал сильную реакцию на глобальные нарушения последовательности. Что, если молодой человек застрял в какой-то переходной псевдокоме и оказался не в состоянии дать знать о том, что у него сохранилось сознание? Лайонел убедил врачей в том, что в течение нескольких дней у пациента может произойти улучшение состояния… и что же — спустя некоторое время сознание к нему вернулось полностью. Более того, общее состояние молодого человека улучшилось настолько, что в настоящее время он ведет практически нормальный образ жизни. Объяснить принципы работы этого теста позволяет глобальная теория рабочего пространства. Для того чтобы зафиксировать повторяющуюся последовательность, участник теста должен сохранить эти пять звуков у себя в памяти и сравнить их со следующей последовательностью, которая прозвучит более чем секунду спустя. Как мы уже говорили в главе 3, способность удерживать информацию в памяти на протяжении нескольких секунд — отличительная черта наделенного сознанием разума. В ходе нашего теста эта функция проявляется дважды: мозг должен объединить отдельные звуки в общий рисунок, а затем сравнить несколько таких рисунков. Кроме того, наш тест затрагивает следующий уровень обработки данных. Какие нужно проделать операции, чтобы решить, что последовательность совершенно одинаковых звуков «бип» является на самом деле чем-то неожиданным? Слыша стандартную последовательность «бип-бип-бип-бип-у-у-у», наш мозг привыкает к тому, что последний звук отличается от других. В слуховых областях после этого звука поступает сигнал первого порядка, сообщающий о чем-то неожиданном, однако система второго порядка прогнозирует именно вариант с «у-у-у»37. В тех редких случаях, когда вместо этого звучит пять «бип» подряд, система второго порядка очень удивляется. Неожиданность заключается в отсутствии неожиданности. Наш тест выполняет свои функции потому, что с его помощью мы обходим детектор неожиданности первого порядка и переходим сразу на этап второго порядка, тесно связанный с глобальной массовой активацией, префронтальной корой, а следовательно, с сознанием. На связи — кора головного мозга Сегодня у нашей исследовательской группы накопилось достаточно историй об успехах, чтобы утверждать, что наш локально-глобальный тест действительно выявляет наличие сознания. Тем не менее тест этот еще далеко не совершенен. У нас было слишком много ложных отрицательных результатов — тест не показывал наличия сознания у пациентов, которые позже выходили из комы и к которым возвращалось полноценное сознание. Мы немного выиграли за счет обработки наших данных посредством сложного алгоритма машинного обучения38. Этот инструмент напоминает Гугл и позволяет проверять мозг на наличие любых реакций на глобальную неожиданность, даже если эти реакции необычны и прежде нигде не встречались. И все-таки примерно у половины пациентов, которые находятся в состоянии минимального сознания или к которым вернулись коммуникативные способности, мы не смогли зафиксировать какую-либо реакцию на нестандартные последовательности. Статистика называет это случаем высокоспецифичности при слабой чувствительности. Проще говоря, наш тест так же асимметричен, как тест Оуэна: если мы получаем положительный результат, то можем почти наверняка сказать, что у пациента сознание сохранилось; если же результат оказывается отрицательным, мы не можем сделать вывод о том, что сознание отсутствует. Объяснить эту низкую чувствительность можно несколькими возможными причинами. Не исключено, что наши записи ЭЭГ содержат слишком много шумов — в конце концов, не так-то легко получить четкий сигнал, когда пациент лежит на больничной койке в окружении всевозможных электронных приборов или не может стоять спокойно или смотреть в одну точку. Вполне вероятно, что некоторые наши пациенты находятся в сознании, но не могут понять, что от них требуется. Их мозг поражен так тяжело, что они не в силах сосчитать нарушения звука или заметить их — или даже просто сконцентрироваться на этих звуках более чем на несколько секунд. Тем не менее психическая жизнь этих пациентов не прекращается. Если наша теория верна, это значит, что их мозг по-прежнему способен распространять глобальную информацию в коре на большие расстояния. Как же это отследить? В конце первого десятилетия XXI века Марселло Массимини из Университета Милана пришла одна хитроумная идея на сей счет39. В нашей лаборатории для выявления сознания использовался мониторинг проникновения сенсорного сигнала в мозг, а Массимини предложил использовать внутренний стимул. А давайте запустим электрическую активность прямо в коре головного мозга, подумал он. Это будет как импульсный сигнал локатора — интенсивный стимул проникнет в кору и в зрительный бугор, а сила и длительность порожденного им эха покажут нам, сообщаются ли между собой области, через которые он проходит. Если активность достигнет отдаленных областей и если сигнал долгое время будет блуждать туда-обратно, можно будет говорить о возможном наличии у пациента сознания. При этом, что примечательно, самому пациенту не придется даже обращать внимание на стимул или в чем-то разбираться. Пациент может даже не знать, что кто-то с помощью импульса проверяет состояние отдаленных участков коры его мозга. Для реализации своей идеи Массимини воспользовался сложным сочетанием двух технологий: ТМС и ЭЭГ. Как уже говорилось в главе 4, при транскраниальной магнитной стимуляции кору головного мозга стимулируют с помощью магнитного потока, направляя разряд на помещенную возле головы катушку. ЭЭГ, как уже известно читателю, представляет собой старый добрый способ записи волн мозга. Фокус, произведенный Массимини, заключался в том, чтобы «пощупать импульсом» кору с помощью ТМС, а потом использовать ЭЭГ, чтобы записать распространение активности мозга, которая начнется в результате импульса. Для этого требовались особые усилители, которые быстро восстановятся после интенсивного тока, генерированного с помощью ТМС, и спустя всего несколько миллисекунд отобразят точную картину распространения активности. В настоящее время метод Массимини дает потрясающие результаты. Поначалу Массимини исследовал с его помощью здоровых людей, находившихся в состоянии бодрствования, сна и под анестезией. В период отсутствия сознания импульс ТМС вызывал лишь краткую очаговую активность, которая прекращалась спустя примерно 200 миллисекунд. Когда же участник эксперимента находился в сознании или даже предавался мечтам, тот же самый импульс вызывал в мозгу сложную цепочку активности. Место подачи стимула, по-видимому, роли не играло: в какой бы точке он ни попал в кору, в мозгу сразу же начиналась сложная и длительная реакция, явственно свидетельствовавшая о наличии сознания40. Это наблюдение вполне согласуется с тем, что наблюдали мы с моей командой во время сенсорной стимуляции: если сигналы распространяются по охватывающей весь мозг сети более 300 миллисекунд, это говорит о наличии сознания. Затем Массимини перешел к наиболее важной части эксперимента и испытал свою аппаратуру на пяти пациентах в вегетативном состоянии, пяти — в состоянии минимального сознания и двух — в псевдокоме41. Цифры невелики, но результат был стопроцентный: все находящиеся в сознании пациенты продемонстрировали длительную и сложную реакцию на поданный в кору импульс. За состоянием пяти пациентов в вегетативном состоянии следили в течение нескольких месяцев после эксперимента. В течение этого времени трое из них перешли в категорию минимального сознания и постепенно вернули себе часть коммуникативных возможностей. Это были те самые три пациента, у которых наблюдались сложные сигналы мозга. В полном соответствии с моделью глобального рабочего пространства, характер продвижения этих сигналов по префронтальной и височной коре служил особенно достоверным индикатором уровня сознания пациента. Поймать спонтанную мысль Так ли полезен тест Массимини, станет ли он стандартным клиническим средством для проверки наличия сознания у пациентов — покажет будущее. Пока что самое удивительное в этом тесте то, что он всегда срабатывает. Правда, он опять-таки требует сложной аппаратуры, а далеко не у каждой больницы имеется ЭЭГ-система высокой плотности, способная поглотить мощные сигналы, генерируемые транскраниальным магнитным стимулятором. Теоретически здесь должно быть гораздо более простое решение. Если гипотеза глобального рабочего пространства верна, тогда даже в темноте, в отсутствие какой-либо внешней стимуляции, находящийся в сознании человек продемонстрирует явственно различимый автограф церебральных коммуникаций через большие расстояния. Постоянный поток активности мозга должен охватить префронтальную и теменную доли и генерировать периоды синхронных колебаний в отдаленных уголках мозга. Эта активность должна сопровождаться повышенной электрической активностью, особенно на средних (бета) и высоких (гамма) частотах. При такой трансляции на большие расстояния должно потребляться большое количество энергии. Нельзя ли просто засечь эту энергию? На самом деле нам давно уже известно, что, когда человек теряет сознание, скорость обмена веществ в тканях мозга падает — это можно измерить с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Сканер ПЭТ — это сложный детектор высокоэнергетических гамма-лучей, который можно использовать для того, чтобы измерить, сколько глюкозы (химического источника энергии) поглощается в той или иной части тела. Делается это так: пациенту вводят помеченные радионуклидом частицы глюкозы, а затем с помощью сканера отслеживают пики распада радиоактивного вещества. Пики возникают именно там, где мозг потребляет глюкозу. Результаты поражают: у здорового человека под воздействием анестезии или глубокого сна потребление глюкозы в коре головного мозга падает на 50 процентов. Аналогичное снижение потребления энергии характерно также для комы и для вегетативного состояния. В начале 1990-х команда Стивена Лори в Льеже получила поразительные изображения аномалий мозгового метаболизма, наблюдающихся у пациентов в вегетативном состоянии (рис. 32)42. Рисунок 32. Бессознательному состоянию, сопряженному с медленным сном, анестезией или вегетативным состоянием, соответствует снижение скорости обмена веществ во фронтальной и теменной коре. Активность может снижаться и в других областях, однако именно в областях, составляющих глобальное нейронное рабочее пространство, потребление энергии при потере сознания резко падает, причем опыт можно воспроизвести Следует заметить, что в разных областях мозга усвоение глюкозы и кислородный обмен веществ падают по-разному. Потеря сознания, по всей видимости, влечет за собой подавление активности билатеральных областей префронтальной и теменной коры, а также таких средних структур мозга, как поясная область и предклинье. Эти области почти полностью совпадают с нашей сетью глобального рабочего пространства и имеют наибольшее количество кортикальных проекций — еще одно подтверждение того, что эта система рабочего пространства особенно важна для сознательного опыта. На строение и обмен веществ в других областях сенсорной и моторной коры потеря сознания, даже полная, может никак не повлиять43. Так, если у пациента в вегетативном состоянии случайным образом меняется выражение лица, в передних моторных зонах его мозга при этом наблюдается обычная для таких случаев активность. За прошедшие двадцать лет был зафиксирован случай, когда пациент произносил случайные слова, делая это явно неосознанно и без какой-либо связи с происходящим вокруг. Нейронная активность и метаболизм наблюдались у него лишь в небольших изолированных областях коры в языковой зоне левого полушария. Конечно, случайной активности такого рода было недостаточно для достижения сознательного состояния — тут потребовалась бы более обширная сеть. К сожалению, одного наличия процессов обмена веществ в мозгу мало, чтобы с уверенностью говорить о наличии или отсутствии остаточного сознания. У некоторых вегетативных пациентов сохраняется практически нормальный кортикальный метаболизм; по всей видимости, в их случае травма затрагивает лишь верхние структуры промежуточного мозга, но не кору. И наоборот (что еще важнее), у многих пациентов в вегетативном состоянии после частичного восстановления и перехода в состояние минимального сознания нормальный обмен веществ оказывается нарушен. Сравнивая изображения мозга до и после восстановления, мы можем видеть, что в областях рабочего пространства потребление энергии возросло, но ненамного. Возможно, обмен веществ не может восстановиться из-за необратимого повреждения коры. Но даже самые подробные изображения травм, полученные с помощью лучших аппаратов для МРТ, не дают полного ответа44 и не позволяют вычленить абсолютно надежные признаки наличия сознания. Одних лишь отображений обмена веществ или строения мозга недостаточно для того, чтобы точно зафиксировать лежащий в основе сознания нейронный обмен информацией. Стремясь получить более совершенный детектор наличия остаточного сознания, мы с моими коллегами Жаном Реми Кингом, Джакобо Ситтом и Лайонелом Наккашем вернулись к идее использования элементарного ЭЭГ в качестве маркера кортикальной коммуникации45. Команда Наккаша сделала почти 200 записей с высокой плотностью, сняв данные с 256 электродов, следящих за электрической активностью мозга вегетативных пациентов, пациентов в состоянии минимального и полного сознания. Можно ли использовать эти данные для того, чтобы точно определить, какие объемы информации циркулируют в коре? Порывшись в научных работах, Ситт — гениальный физик и одновременно компьютерщик и психиатр — предложил великолепную идею. Он разработал программу для быстрого получения численного показателя под названием «взвешенный показатель символической трансинформации», который был разработан для оценки количества информации, которой обмениваются между собой два участка мозга46. Когда в эту программу ввели данные наших пациентов, пациенты в вегетативном состоянии оказались выделены в совершенно отдельную от всех группу (рис. 33). По сравнению с пациентами, находящимися в сознании, у вегетатиков обнаружилось значительное снижение информационного обмена. Это особенно ярко проявилось, когда мы стали использовать для проведения анализа пары электродов, введенных на расстоянии минимум 7—8 сантиметров друг от друга, — как мы уже знаем, передача информации на большие расстояния является отличительным свойством наделенного сознанием мозга. С помощью еще одного направленного критерия мы обнаружили, что обмен информацией идет в двух направлениях: специализированные области в задней части мозга передавали информацию в универсальные области теменной и префронтальной коры и получали от них ответные сигналы. Рисунок 33. Наличие информационного обмена на больших расстояниях в пределах коры — отличный показатель наличия сознания у пациентов с мозговыми нарушениями. Чтобы получить это изображение, мы произвели электроэнцефалографическое исследование и записали сигналы мозга с 256 электродов почти у 200 пациентов, находившихся как в сознании, так и в бессознательном состоянии. Для каждой пары электродов (на рисунке они отображены в виде дуги) мы вычислили математический показатель объема информационного обмена между соответствующими областями мозга. У пациентов в вегетативном состоянии наблюдался значительно более низкий объем информационного обмена, нежели у пациентов в сознании и контрольных субъектов. Это открытие вполне соответствует основному положению теории глобального рабочего пространства: важнейшей функцией сознания является информационный обмен. Дальнейшие исследования показали, что те немногие пациенты, которые, пребывая в вегетативном сознании, демонстрировали большие объемы информационного обмена, имели больше шансов прийти в сознание в течение нескольких дней или месяцев