Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли

С появлением методов нейровизуализации в исследовании сознания произошел прорыв. Теперь мы могли видеть, как именно работает мозг, когда фрагмент информации поступает в сознание, и как изменяется работа мозга во время бессознательной обработки данных. Сравнивая эти два состояния, мы смогли получить то, что я зову автографом сознания: маркер, однозначно указывающий на сознательное восприятие стимула. В этой главе я опишу четыре автографа сознания. Сублиминальный стимул способен к глубокому проникновению в кору головного мозга, однако, когда он переходит грань восприятия, активность мозга резко возрастает и перекидывается на прочие области мозга, вызывая внезапное раздражение теменной и префронтальной структур (автограф номер один). На электроэнцефалограмме доступу в сознательный опыт соответствует запоздалая и медленно нарастающая волна P3 (автограф номер два). Проявляется она спустя целую треть секунды после воздействия стимула: наше сознание не поспевает за внешним миром. Поместив глубоко в мозг электроды, позволяющие отслеживать работу мозга, мы можем получить еще два автографа: запоздалый и резкий взрыв высокочастотных колебаний (автограф номер три) и синхронизацию информационного обмена между удаленными друг от друга областями мозга (автограф 4). Все эти факторы являются однозначными признаками процесса сознательной обработки данных.

Метафора Пруста — это свежий наряд для поизносившегося клише, представляющего человеческий разум как крепость. Сидя за воздвигнутыми им стенами, скрытые от испытующих взглядов, мы можем свободно думать обо всем, о чем нам будет угодно. Наше сознание — недоступное прочим святилище, в котором наш разум может бродить на свободе, в то время как коллеги, друзья и супруги думают, будто мы внимаем их словам. Джулиан Джейнс изображает это убежище как «тайный театр безмолвных монологов и опережающих советов, невидимое обиталище всех настроений, мечтаний и тайн, неиссякаемый источник разочарований и открытий». Да под силу ли ученым проникнуть в эту твердыню?

Но прошло каких-нибудь два десятка лет, и немыслимое свершилось. В 90-е годы XX века мы научились видеть сквозь череп: японский исследователь Сейдзи Огава с коллегами изобрел метод функциональной магнитно-резонансной томограммы (фМРТ), мощнейшее и притом безвредное решение, позволяющее наблюдать за работой мозга без какого-либо вторжения в организм¹. Функциональная МРТ построена на изменениях тока крови в сосудах. Когда активность нейронной цепочки возрастает, нейроглиальные клетки вокруг этих нейронов улавливают всплеск синаптической активности и быстро открывают местные артерии, стремясь таким образом компенсировать возросшее потребление энергии. Две-три секунды спустя кровоток усиливается и принимается снабжать работающие цепочки кислородом и глюкозой. Возрастает количество красных кровяных телец, несущих молекулы гемоглобина со связанным кислородом. Главное достоинство фМРТ заключается в том, что теперь мы можем распознать физические характеристики молекулы гемоглобина на расстоянии: гемоглобин без кислорода работает как маленький магнит, а гемоглобин с кислородом — нет. Аппарат для магнитно-резонансной томографии представляет собой огромный магнит, улавливающий мельчайшие колебания магнитных полей; по этим колебаниям можно воссоздать картину недавней активности нейронов на каждом участке тканей мозга.

Функциональная МРТ отображает работу человеческого мозга с миллиметровым разрешением и может обновлять данные несколько раз в секунду. К сожалению, с помощью фМРТ мы не можем проследить за длительностью нейронной реакции, однако сегодня существуют и другие технологии, позволяющие точно определить время появления электрического заряда в синапсах — и череп для этого вскрывать опять-таки не надо. Ученые доработали старую добрую электроэнцефалограмму (ЭЭГ) — методику записи мозговых волн, которую изобрели еще в 1930-е, — и получили мощнейший аппарат на 256 электродов, позволяющий получать высококачественную цифровую запись деятельности сразу всего мозга с миллисекундным разрешением. Потом, в 1960-е, была изобретена новая, еще более эффективная технология магнитоэнцефалограммы (МЭГ), дающая исключительно точное изображение мельчайших магнитных колебаний, сопутствующих электрическим импульсам в нейронах коры головного мозга. И ЭЭГ, и МЭГ записать очень просто — пациенту либо прикладывают к голове небольшие электрические клеммы (ЭЭГ), либо размещают вокруг головы высокочувствительные детекторы магнитных полей (МЭГ).

Имея в своем распоряжении фМРТ, ЭЭГ и МЭГ, мы получили возможность от начала и до конца проследить за тем, что происходит в мозгу, когда визуальный стимул следует от сетчатки до самых глубин фронтальной коры. Сочетая этот инструментарий с техниками когнитивной психологии, мы можем заглянуть в сознание по-новому. Как уже говорилось в главе 1, в ходе экспериментов было найдено немало стимулов, обеспечивающих оптимальный контраст между сознательным и бессознательным состоянием. Воспользовавшись технологией маскировки или невнимания, мы можем сделать любое изображение невидимым для глаза. Мы можем даже поместить его на самую грань восприятия, так, чтобы человек видел его лишь половину времени, и разница между видимостью и невидимостью была связана исключительно с субъективным восприятием. В лучших экспериментах ученым удалось точно уравновесить стимул, задачу и ее выполнение. В результате сознание превратилось в одну из переменных, поддающихся манипулированию экспериментальным путем: в одном случае участник эксперимента видит изображение, а в другом — нет.

Итак, остается лишь выяснить, что изменяется в мозгу под влиянием сознания. Существуют ли особые цепочки, возбуждающиеся лишь тогда, когда для выполнения задания требуется сознание? Возможно, сознательное восприятие вызывает в мозгу какие-то особые изменения, волны, колебания? Маркеры такого рода, если бы нам удалось их отыскать, можно было бы использовать как автограф сознания. Наличие этих процессов в мозгу указывало бы на причину так же однозначно, как подпись под документом указывает на личность подписавшего: есть автограф — безусловно присутствует сознательное восприятие.

В этой главе мы увидим, что несколько автографов сознания обнаружить все же удалось. Расколоть тайну сознания помогли методы нейровизуализации.

Лавина сознания

В 2000 году израильский ученый Каланит Грилл-Спектор, работавшая тогда в Институте Вейцмана (Тель-Авив), провела простой эксперимент с маской². Участникам эксперимента показывали некое изображение, причем демонстрация шла очень быстро, от ¹/₁₅ до ¹/₈ секунды, а вслед за изображением показывали еще одно, скрытое. В результате одни изображения участникам заметить удавалось, а другие — нет; все зависело от того, был ли преодолен порог сознательного восприятия. Ответы участников на графике дали красивую кривую: изображения, демонстрировавшиеся менее 50 миллисекунд, рассмотреть было очень трудно, а изображения, находившиеся на экране 100 миллисекунд или дольше, становились видимыми.

Затем Грилл-Спектор просканировала визуальную кору головного мозга участников (просканировать весь мозг в то время было не так-то просто) и обнаружила четкое разделение процессов. Первичные визуальные области активизировались независимо от участия сознания. Возбуждение первичной визуальной коры и областей вокруг нее наступало в связи с любым изображением, независимо от того, насколько хорошо оно было замаскировано. А вот в высших зрительных структурах коры, в области веретенообразной извилины и затылочно-височной латеральной области, наблюдалась тесная корреляция: мозговая активность имелась у тех, кто сообщал, что видел изображение. Эти области мозга связаны с разделением объектов на категории, например лица, предметы, слова, места, и с созданием постоянных их образов. По всей видимости, когда возбуждение достигало этого уровня, изображение переходило в разряд осознанных.

Примерно в то же время я вел аналогичные эксперименты с восприятием замаскированных слов³. У меня на сканере отображались те области мозга, которые активировались всякий раз, когда участник смотрел на слова, демонстрируемые чуть ниже или чуть выше порога сознательного восприятия. Результаты были получены однозначные: даже в высших зрительных областях веретенообразной извилины состояние активности может наступать в отсутствие сознания. Собственно говоря, без участия сознания могут производиться даже довольно абстрактные умственные операции, требующие участия не самых базовых участков височной и теменной долей — тут и распознание слов «пианино» и «ПИАНИНО» как одного и того же слова, и узнавание цифры 3 и слова «три» как одного и того же числа⁴.

И все-таки, когда порог сознания был перейден, я заметил, что состояние высших зрительных центров резко изменилось. Их активность серьезно возросла. В области, отвечающей за распознавание букв (области визуального образа слова) активность выросла в 12 раз! Мало того, в дело включились многие другие области, молчавшие, пока слово было замаскировано и невидимо для сознания. Области эти относятся к лобной и теменной долям и попадаются даже в глубине передней части поясной извилины, посередине между полушариями (см. рис. 16).

Рисунок 16. Первым автографом сознательного восприятия является интенсивное возбуждение различных областей мозга, в том числе билатеральной префронтальной и теменной. Если слово замаскировано и уходит в сублиминальную область (верхний рисунок), активируются специализированные цепочки, отвечающие за чтение, однако если то же самое слово будет увидено, активность в теменной и префронтальной долях значительно возрастет. Точно так же происходит активация слуховых областей, когда звук не воспринят сознанием (нижний рисунок), однако тот же самый звук, будучи замечен на сознательном уровне, вызывает обширную активность в нижней теменной и префронтальной коре

Измерив размах этой активности, мы обнаружили, что фактор амплификации, отличающий сознательную обработку информации от бессознательной, последовательно изменяется на протяжении всего пути зрительного импульса. Когда импульс впервые достигает коры головного мозга (зрительной коры), активность, пробужденная незамеченным словом, достаточно сильна и ее можно без труда отследить. Однако когда импульс идет дальше в кору, под воздействием маски он начинает утрачивать силу. Сублиминальное восприятие можно сравнить с волной прибоя — она высоко вздымается, находясь вдалеке, но у берега ее хватает лишь на то, чтобы лизнуть ваши ноги⁵. А вот сознательное восприятие в той же терминологии можно сравнить с цунами или, пожалуй, с лавиной, это больше подходит, потому что сознательная активация не теряет, а набирает силу, как ком снега, который, скатываясь с горы, постепенно вырастает и превращается в лавину.

Чтобы наглядно это продемонстрировать, я в ходе эксперимента показывал слова в течение всего 43 миллисекунд, так, чтобы сетчатка получила минимальный импульс. Тем не менее активация начиналась и продолжалась в случае сознательного восприятия — нарастала и нарастала до тех пор, пока не вызывала обширную активность во многих областях. Активация этих областей шла крайне согласованно: возникающие во всех областях волны вздымались и падали одновременно. Это позволяло предположить, что задействованные участки держат друг с другом связь и подкрепляют друг друга до тех пор, пока возбуждение не превратится в несущуюся лавину. Если изображения были восприняты сознательно, синхронность оказывалась значительно выше, что могло указывать на важную роль корреляции активности для сознательного восприятия⁶.

В ходе этих несложных экспериментов был найден первый автограф сознания: распространение сенсорной активности в мозге, набирающее силу и захватывающее различные регионы префронтальной и теменной долей. Этот автограф не раз удавалось воспроизвести, причем не только посредством зрительного восприятия. Вообразите, например, что вас поместили в аппарат для фМРТ, но внутри в нем очень шумно. Время от времени вы слышите в наушниках какой-то другой, мгновенно затухающий звук. Вы не знаете, что звук этот специально подобран так, чтобы вы могли расслышать только половину. Так выглядит идеальный способ сравнения сознательного и бессознательного восприятия, только на сей раз — для слухового восприятия. И результат все так же очевиден: неосознаваемые звуки активируют только ту часть коры, которая расположена вокруг первичной слуховой области, в то время как при осознанном восприятии звука активность мозга растет лавинообразно и прорывается в нижнюю теменную и префронтальную области (рис. 16)⁷.

В качестве третьего примера возьмем моторику. Допустим, вам предложено делать движение всякий раз, когда вы видите определенное изображение, однако, если изображению будет предшествовать условный сигнал, двигаться не следует⁸. Это типичная задача на подавление реакции: вы должны сознательно контролировать себя, чтобы подавить сильное стремление к доминантной реакции, требующей двигаться, хотя по условию двигаться не следует. А теперь вообразим себе, что в половине случаев сигнал «не двигаться» подается ниже уровня сознательного восприятия. Как послушаться команду, которую не воспринимаешь? Как ни странно, мозг ваш с этой невозможной задачей вполне справляется. Даже когда сигнал подавался на сублиминальном уровне, реакция участников была слегка замедленной — по-видимому, мозг способен подавлять импульсы отчасти без помощи сознания (мы уже видели это в главе 3). На изображениях, полученных с помощью нейровизуализации, показано, что сублиминальное подавление исходит из двух областей, связанных с контролем над моторными командами: пресупплементарной моторной зоны и передней островковой доли. Наличие сознательного восприятия меняет всю картину и тут: когда участник эксперимента видит сигнал «не двигаться», активность в этих управляющих движением областях почти удваивается и охватывает значительно большее количество областей в теменной и префронтальных долях (рис. 17). С этой парой мы уже хорошо знакомы: внезапная активация данных областей постоянно возникает в качестве воспроизводимого автографа сознательного восприятия⁹.

Рисунок 17. Нейронные цепи, отвечающие за сознательные или бессознательные действия, совпадают лишь частично. Невидимый сигнал «не двигаться» достигает нескольких специализированных областей мозга, например передней островковой доли и пресупплементарной моторной зоны (пре-СМЗ), которые отслеживают и контролируют нашу моторику (правая колонка). Тот же сигнал, будучи видим, активизирует значительно больше областей теменной и префронтальной долей — те из них, что отвечают за произвольный контроль

Когда сойдет лавина

Магнитно-резонансная нейровизуализация — великолепный инструмент для локализации возбуждения в мозгу; но вот точное время активации с ее помощью определить, к сожалению, невозможно. МРТ не позволяет нам оценить, насколько быстро и в каком порядке активируются различные области мозга, когда мы осознаем тот или иной стимул. Для того чтобы точно хронометрировать лавину сознания, у нас есть такие великолепные инструменты, как электро- и магнитоэнцефалография (ЭЭГ и МЭГ). Испытуемому на кожу прикрепляют несколько электродов или же помещают вокруг головы датчики магнитного поля — и вот мы уже можем следить за работой мозга с точностью до миллисекунды.

В 1995 году мы с Клэр Сэрджент провели скрупулезнейшее ЭЭГ-исследование и первыми произвели хронометраж процесса доступа в сознательный опыт¹⁰. Мы проследили за тем, что происходит в мозгу с одинаковыми изображениями, если одно из них человек воспринимает сознательно, а другого словно бы и вовсе не видит (рис. 18). Мы использовали феномен моргания внимания — если человека ненадолго отвлечь, то он перестает воспринимать стимул, находящийся прямо у него под носом. Мы с Сэрджент просили участников отмечать, когда на экране появится слово, но, чтобы немного отвлечь их от задачи, перед каждым словом показывали последовательность букв, которые надо было назвать. Чтобы запомнить буквы, участникам приходилось на некоторое время сконцентрироваться, и в итоге они нет-нет да и упускали слово, которое должны были отметить. Чтобы понять, в какой момент внимание у них просело, после каждой демонстрации мы просили участника с помощью курсора сообщить, что он видел. Участник движениями курсора мог показать, что не видел никакого слова вовсе, или уловил несколько букв, или увидел почти все слово, или все слово целиком.

Рисунок 18. Медленные положительные волны в верхней и задней части головы — второй автограф сознательного восприятия. В этом эксперименте мы демонстрировали слова в момент моргания внимания, то есть как раз тогда, когда участник отвлекался на другую задачу. В результате участники пропускали слова в половине случаев и говорили, что не видели их. Отследить судьбу увиденных и неувиденных слов позволила запись мозговых волн с помощью расположенных на полове датчиков. Первая реакция зрительной коры во всех случаях была одинакова, однако примерно через 200 миллисекунд ситуация начинала развиваться по-разному в зависимости от того, было слово осознано или нет. Только в случае, если участник осознавал слово, волна активности нарастала и достигала префронтальной коры и ряда других ассоциативных областей, а затем возвращалась в зрительные области. Эта обширная активность фиксировалась в верхней части головы как высокое положительное напряжение — волна РЗ

Мы с Сэрджент возились с настройками до тех пор, пока одно и то же слово не удавалось перевести из осознанных в неосознанные и обратно. Когда настройка была завершена, участники в половине случаев сообщали, что отлично видели слово, а в другой половине случаев — что никакого слова и в помине не было. Когда речь заходила о том, что им удалось воспринять осознанно, половинчатых ответов не бывало: участник либо видел слово, либо не видел. Случаи частичного восприятия слова были редки¹¹.

Записи, сделанные с помощью аппаратуры, показывали, что мозг перестраивался внезапно и очень быстро, вдруг начинал видеть и осознавать невидимое. В самом начале, в первичной зрительной области, уровень активности был одинаков независимо от того, было слово видимым или невидимым. Как и любые зрительные стимулы, осознаваемые и неосознаваемые слова провоцировали появление в задней части зрительной коры сплошного потока мозговых волн. Эти волны называются Р1 и N1 — то есть первая обладает положительным потенциалом, и между пиками проходит около 100 миллисекунд, а у второй потенциал отрицательный, и максимума она достигает за 170 миллисекунд. Обе этих волны отражают продвижение зрительной информации от первичных зрительных областей к высшим, причем, похоже, на начальном этапе продвижение абсолютно не связано с сознанием. Может участник назвать слово или нет — активность мозга равно выражена и интенсивна. Итак, в зрительную кору слово поступает независимо от того, может потом участник его назвать или нет.

Но проходит еще несколько сотых секунды, и характер активности резко изменяется. Где-то между 200 и 300 миллисекундами, если считать с начала процесса, активность мозга падает, если слово было воспринято бессознательно, и продолжает распространяться по направлению к передним отделам мозга, если слово было осознано. Примерно 400 миллисекунд спустя разница становится просто огромной: вызвать интенсивную активность в левой и правой фронтальных долях, в передней поясной коре и в теменной коре может только осознанно воспринятое слово. Спустя полсекунды с небольшим вновь возбуждаются зрительные области в задней части мозга, в том числе первичная зрительная кора. Эту обратную волну наблюдали многие исследователи, однако мы до сих пор не знаем, что она собой представляет — может быть, закрепившееся воспоминание об осознанной зрительной репрезентации¹².

Переход из бессознательного в сознательное происходит поразительно быстро, особенно если учесть, что исходные стимулы в случае осознанного и неосознанного восприятия были абсолютно идентичны. Менее чем через одну десятую долю секунды, между 200 и 300 миллисекундами с момента появления стимула, приборы зафиксировали переход от абсолютно идентичной реакции к диаметрально противоположным вариантам развития ситуации. Выглядело это так, словно поначалу оба слова активизировали зрительную кору одинаково, однако в случае сознательного восприятия волна активности нарастала, прорывалась в лобные и теменные структуры и внезапно захватывала значительную часть коры. В случае же неосознанного восприятия, напротив, волна так и оставалась в тыльных системах, и не затронутое ею сознание не получало информации о случившемся.

Впрочем, бессознательная активность угасала не сразу. Волны бессознательного еще с полсекунды бродили в пределах левой височной доли, в областях, отвечающих за понимание значения слова. В главе 2 мы видели, что при моргании внимания смысл оставшихся невидимыми слов бывает активирован¹³. В височной доле происходит бессознательная интерпретация, но сознательное восприятие возникает, лишь когда эта интерпретация распространяется в пределах лобной и теменной долей.

Лавине сознания сопутствует простой маркер, который можно легко отследить с помощью прикрепленных к голове электродов. Волна высокого напряжения возникает в этой области исключительно в случае осознанного восприятия. Начинается волна примерно спустя 270 миллисекунд, а пика достигает между 350 и 500 миллисекундами. Она неспешна, обширна, ее называют волной РЗ (потому что после появления стимула она дает третий положительный пик) или Р300 (потому что она начинается примерно через 300 миллисекунд)¹⁴. Ее напряжение составляет всего несколько микровольт — в миллион раз меньше, чем у простой пальчиковой батарейки. Тем не менее с помощью современных усилителей мы можем измерить и этот всплеск электрической активности. Многочисленные эксперименты показывают, что эту волну легко можно зафиксировать всякий раз, когда мы внезапно получаем доступ к осознанному объекту восприятия¹⁵.

Если мы внимательно рассмотрим полученные данные, то обнаружим, что эволюция волны РЗ объясняет и то, почему участники не видели показанного нм слова. На самом деле в нашем эксперименте было две волны РЗ. Первая возникла при демонстрации исходной последовательности букв — эта последовательность должна была отвлечь внимание испытуемого и всегда воспринималась осознанно. Вторая волна возникала, когда участник видел показанное ему слово. Но что интересно: две этих волны постоянно влияли друг на друга. Если первая волна РЗ была большой и длинной, то вторая с высокой вероятностью вообще не появлялась — именно это и происходило в случае, когда участник с высокой вероятностью не замечал показанного слова. Доступ в сознательный опыт действовал под девизом «или-или»: если мозг был долгое время занят первой последовательностью цифр и демонстрировал длинную волну РЗ, он не в состоянии был одновременно с этим запомнить второе слово. Осознание одного совершенно исключало осознание другого.

Рене Декарт был бы доволен: он первым подметил, что «мы не можем уделять равное внимание нескольким вещам одновременно» — он объяснял эти ограничения механикой, утверждая, что шишковидная железа может отклоняться либо в одну, либо в другую сторону. Если не считать этого небольшого анатомического заблуждения, Декарт был прав: наше сознание не может активизироваться по двум направлениям одновременно и потому мы в каждый момент времени получаем не больше одного «ломтика» осознанности. Когда префронтальная и теменная доли совместно обрабатывают первый стимул, они не могут разом взять и заняться вторым. Сам факт концентрации на первом стимуле зачастую не позволяет нам воспринять второй. Порой мы его, правда, все-таки воспринимаем, но в этом случае волна РЗ идет с большим запозданием¹⁶. Это тот самый «рефракторный период», с которым мы уже сталкивались в главе 1: чтобы второй стимул мог достигнуть сознания, ему приходится ждать, пока оно закончит с первым.

Запаздывание осознания

Из всего этого следует одна важная вещь: мы осознаем неожиданные события с большим отставанием от реальности. Мало нам того, что мы осознаем лишь крохотную долю поступающих со всех сторон сенсорных сигналов; но даже с этим запаздываем где-то на треть секунды. В этом смысле наш мозг похож на астронома, наблюдающего за сверхновой звездой. Скорость света — величина конечная, и вести от далеких звезд идут к нам миллионы лет. Вот и человеческий мозг собирает факты так медленно, что информация, которую мы относим к осознанному «настоящему», на самом деле успевает устареть минимум на треть секунды. Длительность этого периода может быть даже больше половины секунды — если поступающие данные так незначительны, что могут преодолеть порог сознательного восприятия лишь после долгой аккумуляции. (Это можно сравнить с тем, как астрономы фотографируют на долгой выдержке, чтобы чувствительная фотопластина аккумулировала слабый свет звезд)¹⁷. А если голова занята чем-то другим, то, как мы уже видели, осознание может откладываться еще дольше. Вот почему нельзя говорить по телефону за рулем — если ваше сознание отвлечено чем-то другим, замедляются даже такие рефлекторные действия, как удар по тормозам при виде стоп-сигналов впереди идущей машины¹⁸.

Мы не замечаем границ своего внимания и не сознаем, насколько сильно наше субъективное восприятие отстает от объективной реальности. Впрочем, чаще всего это и неважно. Прекрасный закат или выступление симфонического оркестра не станут хуже оттого, что на самом деле краски, которые мы видим, поблекли, а услышанные ноты — отзвучали полсекунды назад. Находясь в состоянии пассивного восприятия, мы не слишком переживаем о том, когда же на самом деле звучали эти ноты. И даже когда действующей стороной становимся мы сами, мир вокруг изменяется достаточно медленно, и реакции нашего запаздывающего сознания нам в целом хватает. Но попытка действовать «в реальном времени» показывает нам, насколько медленно мы воспринимаем происходящее. Любой пианист, исполняющий аллегро, знает, что не следует даже пытаться контролировать каждый пляшущий по клавишам палец — сознание попросту не поспевает за его танцем. Хотите воочию убедиться в том, как медленно вы осознаете мир? Попробуйте сфотографировать что-нибудь быстрое и непредсказуемое, например как ящерица высовывает язык. К тому времени как ваш палец нажмет на кнопку, действие, которое вы хотели запечатлеть, давно уже завершится.

К счастью, наш мозг располагает изящными механизмами для компенсации задержки. Во-первых, мы частенько полагаемся на бессознательный «автопилот». Как заметил еще Декарт, человек отдергивает палец от огня прежде, чем ощутит боль. Наши глаза и руки реагируют в срок потому, что ими руководят самые разнообразные сенсорно-моторные цепи, которые обладают быстрой реакцией и действуют за пределами сознания. Эти цепи могут подчиняться сознательному намерению, когда мы, например, намеренно подносим палец к пламени свечи. Но само действие далее происходит неосознанно, и, если цель внезапно переместится, палец мгновенно последует за ней, не дожидаясь, пока мы заметим изменения¹⁹.

Вторым механизмом компенсации подтормаживающего осознания является прогнозирование, предвосхищение. Практически во всех сенсорных и моторных областях человеческого мозга имеются механизмы темпорального научения, прогнозирующие события в окружающем мире. Когда события предсказуемы, эти механизмы занимаются составлением точных прогнозов, благодаря которым мы быстрее воспринимаем событие, когда оно наконец свершится. К сожалению, когда происходит что-то непредсказуемое — например, мгновенная вспышка света, — мы неверно определяем время события. Если взять точку, движущуюся с заданной скоростью, то при вспышке всегда будет казаться, что эта точка находится позади своего реального местоположения²⁰. Эффект «отставания вспышки» (предсказуемый стимул мы всегда воспринимаем скорее, нежели непредсказуемый) явственно показывает нам, как длинны и извилисты пути, ведущие в твердыню сознания.

Мы осознаем, насколько сильно отстает от реальности наше сознание, только когда механизм прогнозирования в мозгу не срабатывает. Если вам доводилось ронять стакан с молоком, вы знакомы с этим не понаслышке: мгновение — и вы понимаете, что сознание не поспевает за происходящим и остается лишь горевать о собственной медлительности.

Восприятие ошибки, как, собственно, и восприятие любого другого физического явления, состоит из двух этапов: сначала бессознательная оценка, затем сознательное возбуждение. Предположим, вас попросят сознательно управлять своим взглядом: как только блеснет свет, вы должны будете отвести глаза. А получится, скорее всего, так: когда блеснет свет, вы отведете глаза не сразу, потому что сначала вспышка притянет ваш взгляд, и только потом вы посмотрите в сторону. И что интересно — вы можете даже не подозревать о том, что совершили ошибку. Порой в ходе эксперимента вам может показаться, что вы отвели глаза немедленно, но на самом деле это будет не так. А проследить за кодированием ошибки в мозгу нам поможет энцефалограмма²¹. В первый миг, одну пятую часть секунды, кора головного мозга реагирует на осознанные и неосознанные ошибки одинаково. Расположенный в поясной извилине автопилот замечает, что движение не соответствует плану и инструкции, и сейчас же подает сигнал ошибки — даже если ошибка останется неосознанной²². Как и прочие сенсорные реакции, эта первоначальная будет происходить неосознанно и зачастую так и останется незамеченной. Однако когда мы полностью осознаем, что поступили неверно, мозг выдаст следующую реакцию, сильную, с положительным потенциалом. Ее можно зафиксировать электродами, расположенными в верхней части черепа. Реакция эта имеет собственное название — «позитивность ошибки» (error positivity, сокращенно PE), однако на практике она неотличима от уже знакомой нам волны РЗ, возникающей при осознанном восприятии сенсорного воздействия. Следовательно, осознанное восприятие действий и осознанное восприятие ощущений очень схожи между собой, а волна РЗ снова оказывается в роли автографа мозга, ведущего сознательную оценочную деятельность, — причем сохраняется этот автограф довольно долго, даже когда вызвавшее его событие завершится²³.

Выделяем момент осознания

Читатель-скептик может усомниться: а вправду ли мы сумели отыскать уникальный автограф доступа в сознательный опыт? Вдруг наблюдаемое возбуждение теменной и префронтальной областей, а также волна РЗ объясняются чем-то другим? В последние 10 лет нейробиологи постоянно усложняли эксперименты, стремясь взять под контроль все возможные факторы, которые могли бы повлиять на картину. К окончательному выводу высокий суд пока еще не пришел, но некоторые остроумные эксперименты все же позволяют достаточно убедительно отделить сознательное восприятие от других сенсорных и моторных явлений. Что же это за эксперименты?

Наличие сознательного восприятия несет с собой массу последствий. Всякий раз, когда мы осознаем происходящее, перед нами открывается бесчисленное множество вариантов дальнейших действий. Мы можем рассказать о случившемся словами или жестами. Можем сохранить его в памяти, а потом вспомнить снова. Можем оценить его или действовать, исходя из него. Но все это может случиться лишь после момента осознания — а потому все перечисленные действия трудно отделить от доступа в сознательный опыт. Есть ли в мозговой активности, наблюдаемой при сознательном восприятии, какие-либо особенности, характерные именно для ситуации доступа в сознательный опыт?

Чтобы ответить на этот сложный вопрос, мы с моими коллегами-исследователями бросили все силы на подготовку экспериментов, которые объединяли бы в себе работу с сознательным и бессознательным. Изначально мы попросили участников экспериментов действовать одинаково в обоих случаях. Так, в ходе эксперимента с морганием внимания участники вначале должны были запомнить увиденные буквы, а потом решить, видели ли они слово или нет²⁴. А решить, что он не видел слова, человеку так же трудно или даже труднее, чем решить, что он это слово видел. Ответы «видел» или «не видел» участники давали одним и тем же способом — нажимая на правую или на левую клавишу. Но ни одним из этих факторов невозможно было объяснить большую волну РЗ с сильной активацией теменных и префронтальных областей, возникавшую при демонстрации видимых слов, но отсутствовавшую, когда слова оставались невидимыми.

Правда, адвокат дьявола может возразить, что, когда человек видит слово, в этот же миг у него в мозгу запускается целая серия процессов, а когда «не видит», то и реакции такой острой быть не может, поэтому надо подождать до конца исследования и только тогда решать, видел участник что-то или не видел. Вдруг наблюдаемая разница в активности связана с естественным ослабеванием реакции в течение времени?

Хоквон Лау и Ричард Пассингем опровергли это предположение с помощью хитроумного эксперимента²⁵. Они воспользовались удивительным феноменом слепозрения. Как мы уже видели в главе 3, демонстрируемые в течение короткого промежутка времени сублиминальные изображения для человека невидимы, однако могут возбуждать кору головного мозга, и возбуждение это временами достигает моторной коры. В результате участники адекватно реагируют на предмет, которого, как они считают, не видели, — отсюда название «слепозрение». Лау и Пассингем придумали, как с помощью этого эффекта уравнять объективную моторную деятельность в случае осознанного и неосознанного восприятия: в обоих случаях участники проделывали совершенно одинаковые вещи. Но даже и при этом минимальном контроле осознанное видение вызывало более сильное возбуждение левой стороны префронтальной коры. Участники эксперимента были здоровы, однако те же результаты были получены и для пациента G.Y., страдающего классической разновидностью слепозрения и выказавшего полноценное раздражение теменной и префронтальной областей при демонстрации осознаваемого изображения²⁶.

Ну и что, скажет адвокат дьявола, ну уравняли вы реакции, так ведь теперь у вас осознанные и неосознанные стимулы не совпадают. Вот уравняйте сразу и стимулы, и реакции, чтоб совпадало все, кроме субъективного восприятия осознанного видения. Только тогда я и впрямь поверю, что вы поймали настоящий автограф сознания.

Думаете, это невозможно? Как бы не так. Работая над докторской диссертацией, израильский психолог Моти Солти вместе со своим руководителем Домиником Лами сумел выполнить эту задачу и доказал, что волна РЗ является автографом доступа в сознательный опыт²⁷. Фокус был прост: фрагменты эксперимента были поделены на группы на основании ответов участников. Солти включал вспышку в виде световой решетки в одной из четырех возможных точек и сразу после этого задавал участнику два вопроса: 1) где была вспышка; 2) вы видели или просто угадали? На основе этих данных Солти с легкостью поделил фрагменты эксперимента на четыре группы. Имелась многочисленная группа: «видел, ответил правильно», в которой участники эксперимента видели вспышку и, конечно, давали правильный ответ. Но благодаря феномену слепозрения возникла и другая большая группа: «не видел, ответил правильно» — участники этих испытаний утверждали, что ничего не видели, но тем не менее давали правильный ответ.

Вот он, идеальный эксперимент: один и тот же стимул, одна и та же реакция, но часть участников видела вспышку, а другая часть — нет. Данные ЭЭГ свидетельствовали о том, что на раннем этапе, в течение примерно 250 миллисекунд, активность мозга у всех участников наблюдалась абсолютно одинаковая. Разница между двумя группами исследований заключалась только в одном: у тех, кто осознавал, что видел вспышку, волна РЗ через 270 миллисекунд становилась значительно больше, чем у тех, кто отметил вспышку неосознанно. Волна имела не только характерную амплитуду, но и специфический рисунок: неосознанный стимул возбуждал небольшую волну с положительным потенциалом в задней части теменной коры, и волна эта, по всей видимости, говорила об идущей бессознательной обработке данных, позволяющей дать правильный ответ. Однако на левую и правую фронтальные доли возбуждение переходило только в случае наличия осознанного восприятия.

Солти сам решил выступить в роли адвоката дьявола и задался вопросом о том, нельзя ли объяснить полученные им результаты с помощью смешанных экспериментов, когда ответы давались бы наугад, а иногда наблюдалась бы волна РЗ нормального типа. Однако анализ показал, что эта альтернативная модель несостоятельна. При сублиминальной демонстрации стимула у испытуемых действительно наблюдалась постфактум небольшая волна РЗ, однако она была слишком мала, имела слишком малую амплитуду и сильно запаздывала, а потому ничем не походила на волны, наблюдаемые при осознаваемой демонстрации стимула. Волна эта свидетельствовала разве только о том, что в экспериментах с сублиминальным изображением лавина активности в мозгу успевала начаться, но быстро сходила на нет и угасала, не успев возбудить сколь-либо серьезную волну РЗ. При процессах, соответствующих исключительно сознательному восприятию, наблюдалась только полноценная волна РЗ, распространявшаяся по префронтальной коре в обе стороны.

Массовая активация сознания

Стоит нам получить какие-то неожиданные данные, как мозг сейчас же развивает бурную деятельность. Мы с коллегами назвали это его свойство «глобальной массовой активацией»²⁸. Вдохновил нас на это название канадский нейрофизиолог Дональд Хебб, который первым проанализировал деятельность групп нейронов и в 1949 году написал об этом бестселлер «Организация поведения»²⁹. Хебб очень наглядно объяснил, как возбуждение передается по цепочке от одного нейрона к другому и вскорости может вылиться в массовую синхронизированную деятельность — это похоже на зрительный зал, который после первых одиноких хлопков вдруг срывается во всеобщую овацию. Как охваченные восторгом зрители вскакивают с мест и разражаются аплодисментами, заражая своим энтузиазмом окружающих, так и большие пирамидальные нейроны, расположенные в верхних слоях коры мозга, передают свое возбуждение обширной аудитории нейронов-приемников. Мы с коллегами предположили, что глобальная массовая активация происходит тогда, когда передаваемое возбуждение переходит порог и начинает подпитывать само себя: одни нейроны возбуждают другие, а те, в свою очередь, передают возбуждение обратно³⁰. В итоге мы имеем взрыв активности: тесно связанные между собой нейроны срываются в устойчивое состояние высокоуровневой активности и превращаются, по выражению Хебба, в «совокупность клеток», где носится туда-сюда один и тот же импульс.

Этот коллективный феномен напоминает то, что физики зовут «фазовым переходом», а математики — «бифуркацией»: внезапная, практически дискретная метаморфоза физической системы. Пример фазового перехода из жидкого состояния в твердое — вода, которая замерзает и превращается в лёд. В самом начале наших раздумий о сознании мы с коллегами заметили, что многие свойства сознательного восприятия вполне укладываются в концепцию фазового перехода³¹. Вода замерзает только при наступлении определенных условий; так же и стимулы — краткие остаются неосознанными, а долгие становятся видимыми. У большинства самоподпитывающихся физических систем имеется переломная точка, в которой происходит или не происходит (под влиянием случайной помехи или шума) крупная метаморфоза. Вряд ли мозг является исключением из правил, подумали мы.

Можно ли утверждать, что осознанный стимул запускает фазовый переход в мозгу и мощно воздействует на активность коры, «замораживая» области мозга в согласованную структуру? Как это доказать? Чтобы докопаться до истины, мы с Антуаном Дель Кулем придумали простой эксперимент³². Мы постоянно изменяли некий физический параметр демонстрации, так, чтобы он менялся как меняется температура медленно остывающей в склянке воды. Затем мы стали изучать субъективные отчеты и объективные маркеры мозговой активности, выискивая ситуации, в которых разные участки мозга действовали бы с перерывами, а потом внезапно выдавали сильнейшую активность, как при выраженном фазовом переходе.

В ходе эксперимента мы показывали участникам цифру, которая оставалась на экране в течение всего одного кадра (16 миллисекунд), затем — пустое пространство и, наконец, маску, в роли которой выступал случайный набор букв. Длительность демонстрации пустого пространства мы все время понемногу меняли, на 16 миллисекунд за раз. Что же сказали участники? Изменялось ли так же постепенно их восприятие? Нет — в полном соответствии с условиями фазового перехода они могли находиться только в одном состоянии. Если пробел становился больше, они могли видеть цифру, но если пробел был краток, тогда они видели только буквы, служившие маской. Момент смены состояния был явственно выражен. Восприятие работает нелинейно: при удлинении паузы цифра не становилась всякий раз чуть более видима (участники не сообщали, что видят ее лучше и лучше), а просто в какой-то момент из невидимой делалась видимой или наоборот (сначала вижу, потом — нет). Неосознанное восприятие менялось на осознанное при задержке примерно в 50 миллисекунд³³.

Обнаружив это, мы взялись за ЭЭГ и стали выяснять, какие скачкообразные изменения происходили в мозгу, когда он реагировал на замаскированные цифры. И на этот раз все снова свелось к волне РЗ. Все, что было до нее, либо не изменялось вместе со стимулом, либо если уж изменялось, то совсем не совпадало с субъективной оценкой участников.

Так, мы обнаружили, что пауза между цифрой и буквами не оказывает значительного влияния на первоначальную реакцию зрительной коры, о которой свидетельствуют волны Р1 и N1. Это, впрочем, никого не удивило, ведь во всех случаях мы показывали одну и ту же цифру на протяжении одного и того же отрезка времени, а значит, первый этап ее проникновения в мозг и должен был происходить одинаково, независимо от того, сознавал участник эксперимента, что видит цифру, или нет.

Возникающие далее волны в левой и правой зрительных областях тоже не менялись. Степень зрительной активации росла пропорционально длительности демонстрации цифры на экране до появления маски. Мимолетно продемонстрированная цифра могла проникать в мозг до тех пор, пока этот процесс не пресекала маска из букв. Поэтому получалось, что длительность и размеры мозговых волн менялись в строгом соответствии с тем, сколько времени проходило между показом цифры и наложением маски из букв. Эта пропорциональность реакции никак не сочеталась с ответами участников, утверждавших, что они либо видели цифру, либо нет. По-видимому, волны были слишком слабы и не могли достичь сознания участников. На этом этапе сильная активность сохранялась даже тогда, когда люди утверждали, что не видели никаких цифр.

Но когда срок появления маски достиг 270 миллисекунд от начала демонстрации цифры, на ЭЭГ внезапно отобразилась массированная вспышка (см. рис. 19). В ходе экспериментов, участники которых сообщали, что видели цифру, волны мозга вдруг приобретали иной характер, а активность нарастала лавинообразно, быстро и мощно. Силу этого взрыва невозможно было объяснить крохотным изменением длительности паузы перед появлением маски. Так мы получили прямое доказательство того, что доступ в сознательный опыт связан с фазовым переходом в динамике нейронных сетей.

Рисунок 19. Сознательное восприятие внезапно и резко изменяет характер поздней активности мозга — у физиков это называется «нелинейный фазовый переход». В этом эксперименте мы показывали цифру, а затем, после паузы, длительность которой могла быть разной, — набор букв, служивший маской. По мере увеличения длительности паузы активность зрительной коры постепенно возрастала. Однако сознательное восприятие возникало внезапно: когда длительность паузы достигала примерно 50 миллисекунд, цифра внезапно становилась видимой. Вновь появлялась поздняя волна Р3 — автограф осознанного восприятия. А примерно через 300 миллисекунд после появления цифры внезапно включались некоторые области коры мозга, в том числе передние доли, причем включались они все разом и только когда участник эксперимента сообщал, что увидел цифру

Появление осознанности выражалось в волне, которая очень напоминала все ту же РЗ: высокое положительное напряжение в верхней части головы. Источником этого напряжения была одновременная активация большой цепочки, охватывающей ряд областей в левой и правой затылочной, теменной и префронтальной долях. Мы демонстрировали цифру лишь с одной стороны, но тем сильнее было наше удивление, когда обнаружилось, что активность нарастала в обоих полушариях совершенно синхронно и симметрично. Стало ясно, что сознательное восприятие значительно усиливает ту слабую активность, которая возникает поначалу в качестве реакции на быструю вспышку. На пике обработки информации многие области мозга выдают синхронную реакцию и тем самым сигнализируют о включении сознательного восприятия.

В глубинах сознания

Впрочем, эксперименты, с которыми мы покуда имели дело, слабо связаны с реальными событиями, происходящими у нас в мозгу. Функциональная МРТ и отслеживание электрической активности мозга с помощью электродов позволяют нам составить очень условное представление о работе мозга. Правда, недавно исследования в области вспышек сознания получили новый поворот: пациентам с эпилепсией электроды стали вживлять напрямую в мозг, а мы благодаря этому получили возможность непосредственно наблюдать за деятельностью коры головного мозга. Моя команда взяла этот метод на вооружение сразу, как только он появился, и стала использовать его для того, чтобы проследить, что происходит в мозгу с видимым или невидимым для человека словом³⁴. Результаты нашей работы, а также работы других исследователей говорят в пользу концепции лавины, за которой следует массированная глобальная активация³⁵.

В ходе одного исследования мы объединили данные, полученные от десяти пациентов, и решили составить картину постепенного проникновения слова в кору головного мозга³⁶. Электроды были размещены на всем протяжении зрительного канала, и мы могли наблюдать за переходом стимула с одного этапа на другой и соотносить эти этапы с тем, видел ли пациент изображение или нет. На начальном этапе активность в обоих случаях была схожа, но очень скоро результаты при работе с видимыми и невидимыми изображениями начали различаться между собой. Спустя примерно 300 миллисекунд разница достигла гигантских размеров. В случае если участник эксперимента не видел изображение, активность прекращалась так быстро, что фронтальная область практически не успевала вступить в дело. Если же изображение было видимым, активность во фронтальной области многократно усиливалась. За какую-то треть секунды крохотное различие разрасталось во вспышку «все или ничего».

Используя очаговые электроды, мы могли выяснить, как далеко распространяется осознанный стимул. При этом следует помнить, что точки вживления электродов были выбраны с тем, чтобы отслеживать происходящее во время эпилептических припадков, и к целям нашего исследования отношения не имели. И все же почти в 70 процентах случаев данные свидетельствовали о том, что сознательно воспринимаемые слова имеют большое влияние, в то время как для бессознательно воспринимаемых слов эта цифра составила всего 25 процентов. Вывод прост: неосознанная информация не выходит за пределы небольших участков мозга, в то время как осознанная еще долго распространяется по самым разным участкам коры.

Помимо всего прочего, при введении электродов непосредственно в мозг мы имеем уникальную возможность хронометрировать происходящее в коре. Электрофизиологи различают множество различных ритмов сигнала ЭЭГ. Мозг бодрствующего человека выдает массу разнообразных электрических флюктуаций, которые принято различать по интервалу частоты; называть эти волны принято греческими буквами. В бестиарии мозговых волн есть альфа-ритм (8—13 герц), бета-ритм (13—30 герц) и гамма-ритм (от 30 герц и выше). Попав в мозг, стимул воздействует на текущие флюктуации, снижает или иным образом изменяет их активность и навязывает новые частоты. Проанализировав воздействие стимула на ритмы мозга, мы смогли по-новому взглянуть на автографы сознательного возбуждения.

Всякий раз, показывая участнику эксперимента видимое или невидимое слово, мы наблюдали в мозгу всплеск активности гамма-ритма. В первые 200 миллисекунд после появления слова мозг усиливал электрические флюктуации этого высокочастотного ритма — как правило, это говорит о возбуждении нейронов. Если слово было невидимым, этот всплеск гамма-ритмов угасал, а если видимым — сохранялся. Четкая разница была заметна уже спустя 300 миллисекунд. Аналогичное явление наблюдали Рафи Малах и его коллеги в Институте Вейцмана (см. рис. 20)³⁷. Сильный скачок мощности гамма-ритма, начинающийся спустя 300 миллисекунд после появления стимула, можно считать третьим автографом сознательного восприятия.

Рисунок 20. За сознательным восприятием быстро показанного изображения следует длительный всплеск высокочастотной активности, то есть третий автограф сознания. Изредка в верхнюю часть коры мозга эпилептикам вводят электроды, которые воспринимают лавинообразную активность мозга, возникающую вслед за демонстрацией изображения. Если испытуемый не мог увидеть изображение, наблюдался только кратковременный всплеск высокочастотной активности вентральной зрительной коры. Если же испытуемый видел изображение, лавина усиливалась и достигала этапа, на котором происходила единомоментная активация. Сознательному восприятию сопутствовал длительный всплеск высокочастотной электрической активности, свидетельствующей о сильном возбуждении локальных нейронных цепочек

Эти результаты позволили по-новому взглянуть на старую гипотезу, касающуюся значения колебаний в 40 герц для сознательного восприятия. Еще в 1990-е годы нобелевский лауреат Фрэнсис Крик вместе с Кристофом Кошем высказал предположение о том, что сознанию должны сопутствовать колебания в мозгу, имеющие частоту примерно в 40 герц (25 колебаний в секунду) и свидетельствующие об обмене информацией, который идет между корой головного мозга и зрительным бугром. Сегодня мы знаем, что эта гипотеза абсолютно верна — даже бессознательный стимул может инициировать высокочастотную активность, причем не только на частоте в 40 герц, но и во всем спектре гамма-ритма³⁸. Впрочем, пусть вас не удивляет, что высокочастотные колебания возникают как при сознательной, так и при бессознательной обработке информации: эти колебания можно наблюдать практически в любой группе активных нейронов коры мозга всякий раз, когда возбуждение нейронов под воздействием внешних факторов организуется в высокочастотные ритмические колебания³⁹. При этом наши эксперименты показали, что подобная активность получает сильнейшую поддержку в период массовой активации сознания. Следовательно, можно сделать вывод о том, что автографом сознательного восприятия является не просто наличие гамма-ритма, а его усиление на позднем этапе.

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.

Эти исследования дают потрясающие результаты. Эксперименты со стимуляцией человеческого мозга и мозга обезьян-приматов показали наличие прямого причинного отображения, существующего между состоянием нейронов и сознательным восприятием. Одна лишь стимуляция нейронных цепей в отсутствие каких-либо событий объективной реальности способна вызвать сознательное субъективное ощущение, содержание которого будет зависеть от того, какая цепочка была затронута при стимуляции. Так, транскраниальная магнитная стимуляция зрительной коры в полной темноте создает у пациента ощущение света, так называемый зрительный фосфен: сразу после разряда перед глазами у пациента появляется неяркое пятно света, местоположение которого зависит от точки стимуляции. Перемещаем электромагнитную катушку вбок, к области MT/V5, отвечающей за движение, и ощущение вдруг меняется: теперь участник эксперимента сообщает, что чувствует стремительное движение. Таким же образом можно вызвать и цветовые ощущения.

Фиксируя данные нейронной активности, мы давно установили, что каждый параметр зрительного образа имеет привязку к определенному участку зрительной коры. Нейроны, находящиеся в различных секторах затылочной коры, реагируют на форму, движение или цвет. Исследования с использованием стимуляции показывают причинно-следственную связь между активностью этих нейронов и соответствующими ощущениями. Направленный разряд в любое место этой области даже в отсутствие реального образа способен вызвать небольшой всплеск осознания таких свойств, как освещенность или цвет.

Вводя электроды в мозг, можно добиться еще более направленной стимуляции⁷³. Подадим разряд на электрод, расположенный над вентральной областью зрительной коры — участком, отвечающим за распознавание лиц, — и у человека возникнет субъективное ощущение, будто он увидел лицо. Сдвигаемся вперед, стимулируем переднюю височную долю — и у пациента возникают сложные воспоминания из прошлого. Так, один пациент ощутил запах подгоревшего хлеба, а другой услышал, как играет симфонический оркестр. У некоторых пациентов наблюдались еще более сложные и невероятно яркие состояния, напоминающие сон: люди видели, как они рожают, дрожат от страха, когда смотрят фильм ужасов, или возвращались к эпизоду из собственного детства, который их память воспроизводила с точностью, достойной Пруста. Канадский нейрохирург Уилдер Пенфилд, первым отважившийся на проведение подобных экспериментов, пришел к выводу, что в микроцепочках нашей коры хранятся спящие воспоминания о крупных и мелких событиях нашей жизни и что стимуляция мозга помогает эти воспоминания пробудить.

Результаты систематических исследований заставляют предположить, что каждый участок коры головного мозга хранит информацию определенного рода. Возьмем островок — область в глубине коры, скрывающуюся под фронтальной и височной долями. Стимуляция островка может повлечь за собой массу неприятных ощущений, в том числе чувство удушья, жара, жжения, покалывания, перегрева, тошноты или падения⁷⁴. Переместим электрод глубже под поверхность коры, к субталамическому ядру, и тот же самый разряд немедленно вызовет депрессию — человек начнет плакать и всхлипывать, заговорит монотонным голосом, примет униженную позу, а мысли ему в голову полезут самые мрачные. Пощекочем определенные участки теменной доли — и у пациента возникнет ощущение головокружения и даже странное чувство, будто он вышел из тела и парит под потолком, разглядывая оттуда себя самого⁷⁵.

Если вы еще хоть сколько-то сомневались в том, что источником всего происходящего в психике является деятельность мозга, примеры эти положат конец сомнениям. Стимулируя мозг, мы можем спровоцировать практически любые ощущения, от оргазма до дежавю. Впрочем, этот факт не является доводом в пользу причинных механизмов сознания. Возникшая в точке стимуляции активность нейронов немедленно перекидывается на другие цепи, и с причинностью становится уже не разобраться. Правда, недавние исследования позволяют предположить, что в самом начале спровоцированная активность бессознательна, и сознание возникает, лишь когда активность охватит отдаленные регионы теменной и префронтальной коры головного мозга.

Возьмем, например, поразительную диссоциацию, о которой сообщил недавно французский нейробиолог Мишель Демюрже⁷⁶. Во время операции он стимулировал премоторную область коры пациентки сравнительно слабым разрядом; пациентка при этом пошевелила рукой, однако отрицала это (рука находилась вне ее поля зрения). Когда же Демюрже стимулировал нижнюю область ее теменной коры, пациентка сообщила о сознательном желании пошевелиться, а когда разряд был повышен, уверенно заявила, что пошевелила рукой при том, что на самом деле оставалась совершенно неподвижна.

Из этого можно сделать важный вывод: не все цепи в мозгу одинаково важны для сознательного опыта. Активация периферийных сенсорных и моторных цепей совсем не обязательно связана с возникновением сознательного опыта. А вот области более высокого уровня, расположенные в височной, теменной и префронтальной коре, теснее связаны с сознательным опытом, о котором может сообщить пациент, поскольку их стимуляция может породить чисто субъективные галлюцинации, не имеющие никакого отношения к объективной реальности.

Следующим шагом логично будет разработать осознаваемые и неосознаваемые стимулы, которые имели бы минимум различий, простимулировать мозг и посмотреть, какова будет разница между результатами. Лондонские нейробиологи Пол Тейлор, Винсент Уолш и Мартин Аймер пошли по проторенному пути и воспользовались транскраниальной магнитной стимуляцией первичной визуальной коры, с помощью которой вызывали у участников эксперимента зрительные фосфены — световые галлюцинации, возникающие исключительно за счет активности в коре головного мозга⁷⁷. Однако при этом они сделали умный ход: понемногу изменяли силу импульса до тех пор, пока участник не стал сообщать о том, что видит пятно света примерно в половине случаев. Затем ученые замерили активность, возникающую при подаче порогового сигнала в мозг, и записали ЭЭГ пациента, миллисекунду за миллисекундой, в различные моменты после начала стимуляции.

Результаты оказались очень красноречивы. Поначалу спровоцированная активность не имела никакого отношения к сознанию, и на протяжении 160 миллисекунд деятельность мозга шла одинаково независимо от того, видел участник пятно света или нет. Лишь после этого на поверхности головы можно было уловить нашу старую знакомую, волну РЗ, которая была значительно интенсивнее в случаях, когда участник видел свет. Правда, наступала волна раньше обычного (спустя примерно 200 миллисекунд), поскольку магнитный импульс, в отличие от светового стимула, не проходил начальные этапы обработки зрительной информации, и потому сознание включалось на одну десятую секунды быстрее.

Таким образом, стимуляция мозга демонстрирует причинно-следственную связь между активностью коры головного мозга и сознательным опытом. Стимулируя магнитным импульсом зрительную кору, мы можем вызвать у пациента зрительные ощущения даже в полной темноте. Правда, связь эта непрямая: для возникновения сознательного опыта одного локального возбуждения мало — прежде чем индуцированная активность достигнет сознания, она должна распространиться по отдаленным уголкам мозга. И вот опять в роли причины возникновения сознательного восприятия у нас выступает заключительный этап возбуждения, когда активность распространяется на высшие корковые центры и способствует возникновению сети возбуждения, охватывающей весь мозг. Во время возникновения этой сети сознания нейронная активность возникает в самых разных областях мозга и зачастую возвращается в сенсорную кору, объединяя таким образом нейронные фрагменты воспринимаемого изображения. Только тогда мы начинаем ощущать, что видим.

Уничтожить сознание

Мы можем создать осознанное восприятие — не значит ли это, что мы можем его и уничтожить? Если мы полагаем, что всем своим сознательным опытом обязаны последнему этапу активации глобальной сети нейронов, тогда достаточно будет пресечь эту активацию — и осознанного восприятия как не бывало? Эксперимент опять-таки в принципе прост. Покажите участнику зрительный стимул, совершенно точно воспринимаемый им сознательно, а потом с помощью электрического импульса вырубите дальнейшее включение сети, поддерживающей сознание. В этом случае участник должен будет заявить, что вообще не видел никакого стимула — то есть что он не осознал, что видел. Или пусть импульс, к примеру, не просто сводит на нет глобальную активность нейронов, а подменяет ее какой-нибудь другой. В этом случае участник эксперимента должен будет сообщить, что осознал нечто привнесенное с помощью замещающей активности, то есть его субъективный опыт не будет иметь ничего общего с реальным положением дел.

Это все, конечно, очень уж похоже на фантастику, но все-таки несколько вариантов этого эксперимента уже было проведено, и небезуспешно. В одном из вариантов исследователи использовали двойной транскраниальный магнитный стимулятор, способный отправлять импульс в два разных региона мозга, как одновременно, так и по отдельности. Рецепт был прост: сначала подать электрический импульс в область MT/V5, отвечающую за движение, убедиться, что этот импульс провоцирует сознательное ощущение визуального движения; затем подать второй импульс, к примеру в первичную зрительную кору. И представьте себе — вторым импульсом исследователи полностью ликвидировали ощущение видения, которое должен был вызвать первый импульс. Этот результат означает, что сам по себе изначальный импульс не способен спровоцировать появление сознательного опыта: возникшая активность должна пройти весь путь и вернуться в первичную зрительную кору, и только после этого наступит осознание⁷⁸. Сознание возникает в петле: источником сознательного опыта является вспыхивающая там и сям нейронная активность, циркулирующая по сети наших кортикальных связей.

Что еще поразительнее, так это то, что сочетание корковой стимуляции с реальными зрительными образами может породить небывалые иллюзии. Так, если мы быстро покажем картинку, а спустя одну пятую секунды простимулируем зрительную кору, образ картинки возникнет снова, и участник сообщит, что видел ее во второй раз — следовательно, через 200 миллисекунд после первого появления картинки ее образ все еще оставался в зрительной коре⁷⁹. Эффект бывает особенно силен, если человека просят запомнить, что изображено на картинке. Результаты заставляют предположить, что, когда мы удерживаем образ в памяти, наш мозг в буквальном смысле слова поддерживает его в импульсах нейронов зрительной коры ниже порога сознания и, получив соответствующий стимул, в любой момент готов проиграть запись снова⁸⁰.

Насколько велика мозговая сеть, в которой зарождается сознание? По мнению голландского нейрофизиолога Виктора Ламма, всякий раз, когда две области образуют локальную петлю — например, область А передает в область Б, а затем область Б передает в область А, — этого уже достаточно для возникновения в некотором виде сознания⁸¹. Активность в этой петле идет туда-обратно, и получается «возвратный процесс», возврат информации в ту самую цепь, откуда она берет свое начало. «Можно даже сказать, что сознание — это возвратный процесс», — пишет Ламм⁸². С его точки зрения, любая нейронная петля несет в себе частицу сознания. Впрочем, лично я сомневаюсь в его правоте. В коре головного мозга есть множество замкнутых петель: нейроны передают информацию назад и вперед по сетям самых разных размеров — от крошечных миллиметровых цепочек до крупных, достигающих нескольких сантиметров «шоссе». Было бы по меньшей мере странно, если бы все эти петли, даже самые мелкие из них, были достаточно велики, чтобы нести в себе частицу сознания⁸³. Мне кажется, что куда вероятнее другой вариант: активность, идущая сначала в одну, а затем в другую сторону, является необходимым, но не достаточным условием для возникновения сознательного опыта. Код сознания возникает лишь в петлях, охватывающих большие расстояния и располагающихся в префронтальной и теменной областях.

Какова же тогда роль небольших локальных петель? Можно предположить, что они необходимы для бессознательных зрительных операций, посредством которых мы складываем разрозненные фрагменты в единую картину⁸⁴. Рецептивное поле зрительного нейрона очень невелико, и потому нейрон не может немедленно зафиксировать общие свойства изображения, например наличие крупной тени (как в иллюзии с тенью на рис. 10). Чтобы эти общие свойства были восприняты, требуется взаимодействие множества отдельных нейронов⁸⁵.

Так откуда же берется сознание, из локальных петель или из глобальных? Некоторые ученые считают, что из локальных, поскольку под воздействием анестезии они исчезают⁸⁶, однако этот довод неубедителен: возможно, идущая в обоих направлениях активность относится к числу свойств, первыми исчезающих в волнах омывающих мозг анестетиков, и это скорее следствие, а не причина утраты сознания.

Если мы попробуем внести изменения в мозговую активность, использовав для этого тонкие методики стимуляции мозга, получится совсем другая история. Покажем изображение, а спустя примерно 60 миллисекунд погасим работу локальных петель в пределах первичной визуальной коры — и это не только скажется на сознательном восприятии, но и, что еще важнее, нарушит бессознательную обработку информации⁸⁷. Слепозрение — способность точно угадывать визуальную информацию, поданную на сублиминальном уровне, — исчезает вместе с осознанным зрением. Это наблюдение означает, что, когда активность циркулирует по петле, ранние этапы обработки информации в коре головного мозга связаны не только с сознательным восприятием. Они связаны и с бессознательной деятельностью, то есть просто задают мозгу соответствующий курс, который лишь гораздо позже выльется в сознательное восприятие.

Если мои представления верны, тогда сознательная оценка должна возникать из дальнейшей активации множественных синхронизируемых регионов теменной и префронтальной коры, а следовательно, погашение этой активности будет иметь далеко идущие последствия. Множество исследований, в ходе которых на активность мозга здоровых людей воздействовали с помощью ТМС, показали, что стимуляция теменных или фронтальных областей может повлечь за собой временную невидимость. Эффект практически любых видов стимуляции, позволяющих сделать изображение невидимым — маски, слепоты невнимания, — значительно усиливается кратким возбуждением левой или правой теменной области⁸⁸. Так, при подавлении теменной области человек перестает видеть неяркое, но все же вполне заметное цветовое пятно⁸⁹.

Наибольший интерес здесь представляет исследование, проведенное Хокваном Лау и его группой в Оксфордском университете. В ходе этого исследования были временно подавлены левая и правая префронтальные области⁹⁰. На каждую дорсолатеральную префронтальную область приходилось по 600 импульсов на протяжении 20 секунд. Сначала импульсы поступили в левую область, затем в правую. Эта парадигма называется «тета-взрыв», поскольку импульсы целенаправленно нарушают тета-ритм (5 циклов в секунду) — одна из частот, которые мозг использует для передачи информации на большие расстояния. Двойная стимуляция тета-взрывом имела длительный эффект, схожий с лоботомией: передние доли были угнетены в течение 20 минут, а экспериментаторы получили возможность оценить воздействие тета-взрыва на восприятие.

Результаты были пугающие. С объективной точки зрения ничего не менялось: обработанные участники ничуть не хуже прежнего называли демонстрируемые им фигуры (ромб или квадрат, показанные почти на грани сознательного восприятия). Но когда участники рассказали о своих субъективных историях, оказалось, что там все было иначе. Они на несколько секунд утрачивали уверенность в суждениях. Они не могли определить, насколько хорошо они восприняли стимул, и субъективно ощущали, что зрение их обманывает. Они походили на зомби, какими их изображают философы, — хорошо воспринимали информацию, адекватно себя вели, но при этом были абсолютно лишены нормальной способности оценить, насколько успешно они справляются с задачей.

До подавления оценка видимости стимула, которую давали участники, коррелировала с объективной успешностью выполнения заданий: когда участники считали, что видели стимул, они, как все нормальные люди, могли с почти стопроцентной точностью определить, что это была за фигура, а если полагали, что стимула не видели, отвечали наугад. Однако при наступлении временной лоботомии эта корреляция исчезла. Как ни удивительно, но субъективное мнение участников утратило всякую привязку к их реальному поведению. Это в точности соответствует определению слепозрения — отсутствия связи между субъективным восприятием и объективным поведением. Это состояние, обычно наступающее при серьезных повреждениях мозга, можно теперь воспроизвести в любом нормальном мозгу, если вмешаться в деятельность левой и правой передних долей. Становится ясно, что в возникающих в коре петлях сознания эти области играют причинную роль.

Вещь мыслящая

Собрав воедино все факты, мы неизбежно приходим к редукционистскому выводу. Весь наш сознательный опыт — от звуков оркестра до запаха горелого тоста — происходит из одного и того же источника: из активности расположенных в мозгу крупных цепей, имеющих воспроизводимые нейронные автографы. В ходе сознательного восприятия группы нейронов координируются и подают сигнал вначале в локальных специализированных областях, а затем в разнообразных частях коры головного мозга. В конце концов активность охватывает значительную часть префронтальной и теменной долей, однако по-прежнему остается синхронизирована с областями сенсорного восприятия, которые включились первыми. На этом этапе мозг внезапно начинает работать слаженно и, по всей видимости, именно тогда и возникает осознанное восприятие.

В этой главе мы обнаружили ровным счетом четыре надежных автографа сознания — физиологические маркеры, которые указывают на включение сознательного восприятия. Первым делом осознанный стимул возбуждает интенсивную активность нейронов, ведущую к резкой массовой активации теменных и префронтальных цепей. Затем мы видим на ЭЭГ сопутствующую доступу в сознательное восприятие медленную волну под названием РЗ, которая возникает спустя целую треть секунды после появления стимула. Массовая активация сознания влечет за собой третий фактор: запоздалый и резкий взрыв высокочастотных колебаний. И наконец, многие области мозга отправляют, получают и синхронизируют сообщения, которые преодолевают большие расстояния; так возникает глобальная мозговая сеть.

Не исключено, что какие-то из этих событий являются не более чем эпифеноменами сознания, чем-то вроде паровозного свистка — свистеть-то он свистит, но на работе всего механизма это никак не сказывается. Выделение причинно-следственных связей методами нейробиологии — задача по-прежнему не из простых. Тем не менее ученые уже провели несколько невиданных доселе экспериментов, в ходе которых выяснилось, что вмешательство в работу высших цепочек коры головного мозга может разрушительно повлиять на субъективное восприятие, никак при этом не затрагивая процесс бессознательной обработки информации. Проводились также эксперименты с наведенными галлюцинациями — например, иллюзорными пятнами света или аномальным ощущением движения тела. Пока что эти исследования слишком примитивны, их недостаточно для получения подробной картины сознательного состояния, однако нет никаких сомнений в том, что то или иное состояние мозга возникает или исчезает под влиянием электрической активности нейронов.

В принципе мы, нейробиологи, верим в выдуманные философами «мозги в чанах» — идею, ярко изображенную в фильме 1999 года «Матрица». Стимулируя одни нейроны и подавляя другие, можно в любой момент создать галлюцинацию, в которой человек будет переживать любое из бесчисленного множества субъективных ощущений, что встречаются в его жизни. Нейронные лавины станут зачином ментальных симфоний.

Правда, современные технологии не могут пока потягаться с фантазией братьев Вачовски. Мы не способны контролировать миллиарды нейронов коры головного мозга, которые надо будет «зажечь», чтобы получить нейронный эквивалент запруженной автомобилями улицы Чикаго или заката на Багамах. Но разве это никогда не изменится? Лично я считаю, что у нас неплохие шансы. Современные биоинженеры, озабоченные необходимостью восстановить функции организма слепых пациентов, пациентов с параличом или болезнью Паркинсона, идут вперед и активно развивают нейротехнологии. В кору мозга лабораторных животных вживляют силиконовые чипы с тысячами электродов — и пропускная способность интерфейсов «мозг — компьютер» становится все больше.

Еще более поразительные успехи получены в последнее время в области оптогенетики — удивительной технологии, в которой для управления нейронами используется не электрический ток, а свет. Основы оптогенетики были заложены в день, когда в водорослях и бактериях были обнаружены светочувствительные молекулы, или опсины, преобразующие фотоны света в электрические сигналы — базовый язык нейронов. Ученым известно, какие гены управляют появлением опсинов, поэтому светочувствительные клетки можно получить с помощью генной инженерии. В мозг животного вводят вирус, который несет в себе эти гены, но передает их только определенной подгруппе нейронов, и в арсенале мозга появляются новые фоторецепторы. В самых глубинах коры мозга, в темных уголках, в норме нечувствительных к свету, луч лазера внезапно пробуждает всплеск нейронных пиков с точностью до миллисекунды.

С помощью оптогенетики нейробиологи могут избирательно активировать или подавлять деятельность любых цепей в мозгу⁹¹. С помощью этой техники удалось даже разбудить спящую мышь — для этого ученые стимулировали ей гипоталамус⁹². Вскоре оптогенетика поможет нам возбуждать еще более дифференцированные состояния мозговой активности и таким образом на ровном месте создавать то или иное осознанное ощущение. Следите за новостями — в следующие 10 лет нас, по всей видимости, ожидают новые открытия в области нейронных кодов, которые управляют нашей психической жизнью.