Лестница жизни. Десять величайших изобретений эволюции

Я рассказал все это, чтобы показать: определенные повреждения головного мозга вызывают вполне закономерные нарушения. В том, что повреждения одной и той же области мозга вызывают одинаковые нарушения у разных людей, а также, если уж на то пошло, и у разных животных, пожалуй, нет ничего удивительного. В некоторых случаях такие повреждения сказываются на обработке информации, поступающей от органов чувств, приводя к развитию таких недугов, как акинетопсия — еще один странный синдром, при котором человек не может воспринимать движение и видит мир как будто в свете стробоскопы на дискотеке. Пациенту, страдающему акинетопсией, очень сложно оценить скорость движущихся машин или просто наполнить бокал вином, чтобы оно не перелилось через край. Повреждения других областей мозга приводят к изменениям собственно сознания. Пациенты, страдающие глобальной амнезией, ничего не помнят и не могут ничего планировать, осознавая только текущий момент. Пациенты, страдающие синдромом Антона, слепы, но отрицают это. Пациенты, страдающие анозогнозией, утверждают, что они здоровы, хотя на самом деле у них имеется то или иное серьезное нарушение, например паралич («Доктор, я просто отдыхаю»). Пациенты, страдающие болевой асимболией, чувствуют боль, но не испытывают связанных с ней неприятных эмоций: им не больно. А пациенты, страдающие слепозрением, не осознают, что они способны видеть (и это делает их действительно слепыми), но тем не менее могут правильно называть предметы, которые им показывают. Симптомы последнего синдрома, слепозрения, были выявлены и у макак, обученных определенным образом реагировать на тот или иной предмет, который они видели (или не видели). Причем это лишь одна из многих параллелей между механизмами работы сознания животных и людей, открытых новым поколением специалистов по экспериментальной психологии с помощью целого ряда остроумных опытов.

Как же необычны все эти нарушения! Однако результаты неврологических исследований, проведенных за последние сто с лишним лет, убедительно продемонстрировали их реальность, их закономерность и их внешние причины (повреждения определенных участков мозга). Столь же необычные нарушения могут возникать и при стимуляции определенных участков мозга с помощью электродов. Такие опыты проводились многократно, преимущественно несколько десятков лет назад, на сотнях пациентов, страдавших тяжелыми, неизлечимыми формами эпилепсии, которая в худших случаях может вызывать припадки, затрагивающие значительную часть мозга и приводящие к тяжелым судорогам и продолжительной потере сознания, а иногда даже к слабоумию или частичному параличу. Многие эпилептики, которым делали нейрохирургические операции, добровольно соглашались играть роль подопытных кроликов и во время операции, находясь в сознании, словесно описывали хирургу свои ощущения, возникающие при стимуляции различных участков мозга. Результаты этих исследований позволили выявить в мозге участки, стимуляция которых вызывает сильнейшую депрессию. Эта последняя, однако, сразу прекращается, если такой участок перестают стимулировать. Стимуляция других участков мозга вызывает видения или ощущение прослушивания музыкальных фрагментов. Стимуляция еще одной точки в мозге неизменно вызывает ощущение отделения от тела, так что пациенту кажется, что его душа парит под потолком.

Другие опыты, преследовавшие сходные цели, были проведены не так давно при помощи специального шлема, позволяющего стимулировать определенные участки мозга за счет направленных изменений слабого магнитного поля, не прибегая к хирургическому вмешательству. Об этом приборе много говорили в середине 90-х годов. Тогда Майкл Персинджер из Лаврентийского университета в Канаде провел опыты, в ходе которых стимулировал у испытуемых определенные участки височной доли коры головного мозга. Ученый обнаружил, что стимуляция этих участков надежно (у 80 % людей) вызывает мистические видения и ощущение присутствия в помещении Бога или даже дьявола. После этого использованный Персинджером прибор, конечно, не могли не назвать «шлемом Бога», хотя группа исследователей из Швеции и поставила под сомнение полученные с его помощью результаты. В 2003 году ведущие британской научно-популярной телепередачи «Хоризон» проявили неплохое чувство юмора, отправив известного атеиста Ричарда Докинза в Канаду, чтобы он испытал этот шлем на себе. Можно не сомневаться, что они были разочарованы, когда узнали, что у Докинза с помощью этого прибора не удалось вызвать никаких трансцендентальных ощущений. Персинджер смог объяснить этот результат, отметив, что Докинз также продемонстрировал низкий уровень чувствительности височной доли в ходе соответствующего психологического теста. Иными словами, религиозные участки его мозга активируются довольно плохо. Однако на известную писательницу Сьюзан Блэкмор, которая сама профессионально занимается экспериментальной психологией, «шлем Бога» произвел гораздо более сильное впечатление. «Когда я проходила в лаборатории Персинджера разработанные им процедуры, я испытала самые необычные ощущения за всю свою жизнь. Я буду сильно удивлена, если выяснится, что это всего лишь эффект плацебо», — сказала она. Кстати, сам Персинджер упорно доказывает, что физическая стимуляция мистического опыта не может служить аргументом против существования Бога: если Бог есть, то у человека так или иначе должен быть какой-то «материальный механизм для передачи сверхъестественного опыта».

Я хочу сказать, что структура нашего мозга, как и сознания, четко разделена на ряд специализированных областей. Мы совсем не осознаем работу всех этих внутренних механизмов. Этот вывод подтверждается и эффектами психотропных препаратов, которые тоже воздействуют на вполне конкретные компоненты мозга. Все галлюциногенные препараты, например ЛСД, псилоцибин (содержащийся в галлюциногенных грибах) и мескалин (содержащийся в некоторых кактусах), воздействуют на рецепторы определенного типа (серотониновые), имеющиеся у определенных клеток (пирамидальных нейронов) в определенных участках мозга (пятый слой коры больших полушарий). Как отмечает Кристоф Кох из Калифорнийского технологического института в Пасадене, подобные препараты вовсе не нарушают работу связей в мозге в целом. Многие антидепрессанты и антипсихотические средства тоже бьют в строго определенные мишени. Можно сделать вывод, что и сознание тоже возникает не как продукт работы «мозга в целом», подобно некоему полю, а представляет собой свойство сложной анатомии мозга, порождаемое одновременной слаженной работой сотрудничающих друг с другом участков, выполняющих специфические функции. Нельзя не признать, что по этому вопросу пока нет единого мнения даже среди специалистов по нейронауке, но ниже я попытаюсь обосновать сделанный здесь вывод.

Наше зрение гораздо сложнее, чем кажется, но мы не можем получить представление об его сложности путем интроспекции, то есть раздумий о том, как и что мы видим, и ни один мыслитель не сумел бы разобраться в механизме работы зрения, анализируя его логически. Наше сознание не имеет доступа к этому механизму. Люди даже не догадывались, до какой степени зрительная информация в мозге разбивается на составляющие, пока Дэвид Хьюбел и Торстен Визел из Гарварда не получили результаты начатых ими в 50-х годах XX века новаторских исследований, за которые в 1981 году они получили Нобелевскую премию (совместно с Роджером Сперри). Вводя микроэлектроды в мозг кошек, Хьюбел и Визел показали, что разные аспекты видимой картины вызывают активацию разных групп нейронов (нервных клеток). Теперь мы знаем, что информация о любом видимом изображении распределяется на тридцать или более каналов, так что некоторые нейроны посылают сигналы, например, лишь тогда, когда регистрируют край видимого объекта, движущийся в определенном направлении, вдоль диагональной, горизонтальной или вертикальной оси. Другие нейроны посылают сигналы в ответ на высокую или низкую контрастность, или глубину, или на определенный цвет, и так далее. Расположение каждой такой особенности в пространстве в пределах поля зрения тоже картируется, так что, например, темная горизонтальная линия в верхней части поля зрения запускает сигналы одной группы нейронов, а такая же линия в нижнем правом углу стимулирует другую группу нейронов.

На каждом этапе обработки зрительной информации зрительные области мозга чертят топографическую карту видимой части мира. Однако лишь впоследствии эта карта приобретает какой-либо смысл, вроде того, что ускользал от бедного профессора П. Чтобы обрести смысл («Ага! Это тигр!»), зрительная информация должна быть вновь сведена воедино. Это почти наверняка тоже происходит поэтапно: линии и цвета сводятся в полоски, по контурам определяется форма тела, и наконец, исходя из опыта, происходит узнавание крадущегося в зарослях тигра. Лишь последний этап этого процесса вообще представлен в сознании, а подавляющее большинство процессов, задействованных в обработке зрительной информации, всегда осуществляется бессознательно.

Как осколки картины собираются вместе? Этот вопрос в современной нейробиологии остается одним из самых интересных, и на него пока не удалось получить подробного ответа, который удовлетворил бы всех исследователей. Однако в общих чертах он ясен: нейроны посылают сигналы синхронно, и сигналы, поступающие одновременно, сводятся воедино. Все дело в точном согласовании во времени. Еще в конце 80-х годов Вольф Зингер и его коллеги из Института исследований мозга им. Макса Планка во Франкфурте-на-Майне сообщили об открытии ранее неизвестной разновидности мозговых волн, которые можно отслеживать на электроэнцефалограммах и которые впоследствии были названы гамма-ритмом [80] . Исследователи установили, что большие группы нейронов работают синхронно, следуя общему ритму, и посылают импульсы примерно каждые 25 миллисекунд, то есть, в среднем, примерно 40 раз в секунду, или с частотой в 40 герц (Гц). (На самом деле частота таких импульсов варьирует в пределах диапазона от 30 до 70 Гц, и это важно, но мы вернемся к этому позже.)

80

Этот ритм задается колебаниями электрической активности нейронов: если достаточно много нейронов возбуждается синхронно, их активность может регистрироваться на ЭЭГ. Когда нейрон возбуждается, снаружи в него стремительно поступают ионы натрия, и его мембрана деполяризуется, то есть электрическое напряжение на ней ослабевает. Если нейроны возбуждаются неупорядоченно, на ЭЭГ сложно что-либо отследить, но если деполяризация и последующая реполяризация множества нейронов в мозге происходят ритмично, на ЭЭГ наблюдаются мозговые волны. Ритм с частотой около 40 Гц означает, что многие нейроны возбуждаются синхронно, примерно каждые 25 миллисекунд.

Такие синхронизованные наборы сигналов и искал в то время Фрэнсис Крик. Добившись снискавших ему новую славу успехов в расшифровке генетического кода, Крик решил обратиться к проблеме сознания, обрушив на нее всю мощь своего интеллекта. Вместе с Кристофом Кохом он занимался поисками наборов сигналов, которые могли бы коррелировать с самим сознанием. Крик назвал такие сигналы нейронными коррелятами сознания.

Крик и Кох прекрасно знали, что значительная часть обработки зрительной информации осуществляется бессознательно. Это делает вопрос о природе сознания «все страньше и страньше». Вся информация от органов чувств поступаете мозг в форме нервных импульсов, но некоторые разновидности этих импульсов воспринимаются сознанием, так что мы узнаем, например, цвета или лица, в то время как другие разновидности (все те, что осуществляют обработку информации о линиях, контрастности, расстояниях и так далее) сознания не достигают. В чем же разница между ними?

Крик и Кох рассудили, что это невозможно узнать, не зная, какие разновидности нейронов связаны с сознательным восприятием, а какие нет. Им хотелось найти некую особую группу нейронов, которые начинают испускать сигналы в тот самый момент, когда испытуемый осознает что-либо (например, что он видит собаку), и незамедлительно выключались бы, когда его внимание переключается на что-то другое. Крик и Кох предположили, что сигналы нейронов, порождающие сознательное восприятие, должны чем-то отличаться от сигналов других нейронов. Нейронные корреляты сознания, поисками которых занялись эти исследователи, стали для нейронауки чем-то вроде Святого Грааля. Ритм сигналов, посылаемых с частотой около 40 Гц, привлек внимание Крика и Коха, потому что он мог указывать (и действительно указывает) на принцип, который мог лежать в основе искомой разницы. Нейроны, посылающие сигналы одновременно, в любой момент связаны друг с другом, даже если их разделяет большое расстояние. Все сигналы, идущие параллельно по разным цепям, могут успешно совмещаться на выходе благодаря их синхронности. В итоге сознание может обладать единством, меняясь со временем, как музыка множества инструментов оркестра, разные мелодические линии которой в любой момент связаны общей гармонией. Как сказал о музыке Томас С. Элиот, «пока она длится, вы сами — музыка».

Эта идея заманчива, но если подумать, она не так проста, как кажется. Принципиальная проблема состоит в том, что связывание информации должно происходить на множестве уровней, отнюдь не только в зрительной системе. Судя по всему, другие аспекты сознания работают точно так же. Возьмем, например, память. Нейрохимик Стивен Роуз в своей прекрасной книге «Устройство памяти» удивлялся, в какое недоумение его приводило то, что воспоминания рассеиваются, как дым, по всему мозгу: кажется, что они не «размещаются» ни в одном конкретном месте. Впоследствии он выяснил, что так происходит оттого, что они разбиваются на составляющие — точно так же, как зрительная информация. Например, проводя эксперименты с недавно вылупившимися цыплятами, пытавшимися клевать разноцветные бусины, Роуз убедился, что цыплята быстро обучались не пытаться клевать бусины определенного цвета, если они всегда были покрыты горьким веществом, но что память о горьких бусинах хранилась по частям: о цвете — в одном месте, о форме — в другом, о размерах — в третьем, о вкусе — в четвертом, и так далее. Для формирования связных воспоминаний все эти элементы требуется вновь соединить, как бы повторно испытывая запоминаемые ощущения. И действительно, недавние исследования показывают, что повторное совмещение составляющих памяти осуществляется за счет запуска сигналов того самого ансамбля нейронов, который реагировал на само запоминаемое ощущение.

Невролог Антонью Дамазью пошел еще дальше, вписав наше «я» в еще больший набор нейронных карт. Дамазью строго (некоторые считают, что слишком строго) различает эмоции и чувства. Эмоциями он называет ощущения преимущественно телесные: нервную дрожь, учащенное сердцебиение, потеющие ладони, широко раскрытые глаза, расширенные зрачки, искривленные губы и так далее. Все это бессознательные поведенческие реакции, во многом нам неподконтрольные и даже не всегда доступные нашему воображению — по крайней мере, для тех из нас, кто ведет спокойную жизнь современного горожанина. За те годы, что я занимался скалолазанием, было два или три случая, когда меня охватывал животный страх — пробирающая до костей эмоциональная реакция, приводившая меня в состояние глубокого шока. Я чувствовал запах собственного страха лишь однажды, но никогда его не забуду: очень неприятное ощущение. Дамазью считает, что все эмоции, даже более умеренные, имеют физическую, телесную природу. Но тело и психика не отделены друг от друга, а неразрывно связаны. Обо всех эмоциональных реакциях тела обратно в мозг поступают сигналы, так что малейшие изменения состояния тела непрерывно картируются в мозге одно за другим, орган за органом, система за системой. Значительная часть этого картирования происходит в древних отделах мозга, в том числе в мозговом стволе и среднем мозге, в нервных центрах, слабо изменившихся в ходе эволюции у всех позвоночных. Из результатов такого картирования и состоят чувства — психические отображения телесных эмоций. Как из таких нейронных карт (то есть, по сути, информации) возникает субъективное ощущение чувства — спорный вопрос, к которому мы вскоре вернемся.