Интуитивно мы все, кажется, понимаем, что это.
Когда мы слышим, что кто-то потерял сознание, мы представляем себе человека, который отключился от внешнего мира, не слышит и не видит нас. Старшие поколения представляют себе при этом ватку с нашатырным спиртом, более молодые – сцены из сериала («Мы его теряем!»), когда парамедики укладывают раненого героя на носилки и надевают ему на лицо кислородную маску.
«Пришел в сознание» – тоже понятно. Открыл глаза, говорит или как-то иначе дает понять, что он здесь, с нами.
А есть еще измененное сознание, меняют его определенные вещества или недостаток кислорода. С этим мы тоже знакомы, даже иногда испытывали сами. Кому не приходилось вслед за героем культовой кинокомедии с удивлением слушать о том, как он вел себя накануне, и даже допускать, что средневековую часовню тоже разрушил он.
Что же происходит с нами во всех этих случаях?
«Сознание – феномен комплексный, и понять, как оно работает, – это все равно, что собрать кубик Рубика: когда вы смотрите на одну поверхность и понимаете то, как она организована, перенести это знание на весь кубик будет ошибочным решением. Разрешить головоломку можно только рассматривая все измерения», – говорит в комментарии популярному изданию Medical News Today доктор Зируй Хуанг, доцент отделения анестезиологии Школы медицины Мичиганского университета, исследующий феномен сознания.
Измерений сознания много, но вот главные три
Первое из них – бодрствование. Это состояние физиологической активности нервной системы, являющееся противоположностью сна, который предназначен для отдыха этой системы. У взрослых людей бодрствование и сон – два основных физиологических состояния.
Второе – осознанность, то есть непрерывное отслеживание текущих переживаний, включая восприятия, мысли и чувства.
Третье – сенсорная организация, которая интегрирует восприятия и более абстрактные представления, сплетая их воедино и создавая бесшовное полотно отраженной реальности.
В действительности эти три аспекта невозможно разделить, изолировать друг от друга, как нельзя собрать по отдельности каждую из граней кубика Рубика, а затем соединить их. В определенный момент времени действует каждый из аспектов, но действует по-разному.
В состоянии бодрствования сознание человека демонстрирует высокий уровень осознанности, а в процессе засыпания бодрствование и осознанность постепенно снижаются.
Интересный факт: и осознанность, и физиологическая активность мозга на уровне бодрствования возвращаются в быстрой фазе сна. В это время мы видим яркие выразительные сны, в которых мы реагируем на то, что в них происходит, думаем, испытываем чувства, «действуем», однако весь этот чувственный опыт никак не связан с внешними стимулами, оторван от своеобразных понятий-якорей, которые в состоянии бодрствования удерживают нас в реальности.
Фазы сна
Принято делить сон на две основные фазы – медленный (NREM – non-rapid eye movement) и быстрый (REM – rapid eye movement, то есть фаза быстрого движения глаз). Медленная фаза занимает около 75% от всего времени сна.
В состоянии измененного сознания у человека сохраняется нормальный уровень бодрствования, а вот сенсорная организация снижена, что и является причиной разного рода галлюцинаций.
Люди в коме или под наркозом имеют уровни бодрствования и осознанности ниже, чем в быстрой фазе сна. Существует также гибридное состояние сознания, когда человек проходит через обычные циклы сна и бодрствования, просыпаясь, открывает глаза, но не демонстрирует никаких признаков осознанности.
Нейронные корреляты приоткрывают занавес
Для того чтобы понять, как работает сознание, ученые ищут так называемые нейронные корреляты, то есть определенные паттерны активности мозга в зависимости от того, в каком состоянии он находится.
Такие техники исследования, как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и электроэнцефалография (ЭЭГ) позволяют ученым увидеть паттерны активности мозга, соответствующие разным состояниям.
Первое, что заметили ученые: в разных состояниях сознания меняется активность такой части мозга, как таламус, а параллельно с ней – активность нейронной сети пассивного режима работы мозга.
Сеть пассивного режима работы мозга
Это нервная сеть взаимодействующих участков головного мозга, активная в состоянии, когда человек не занят выполнением какой-либо задачи, связанной с внешним миром, а, напротив, бездействует, мечтает, погружен в себя.
Таламус работает как переключатель между состояниями сна и бодрствования, в то время как сеть пассивного режима представляет собой ряд связанных между собой областей в коре мозга, которые вовлечены в такое измерение, как осознанность.
При психических заболеваниях исследователи наблюдают нарушение синхронизации активности значимых зон коры мозга, а в некоторых случаях и их физическое повреждение. Оба фактора влияют на связь коры мозга и его более глубоких структур, таких как таламус.
Новый подход к измерению таких параметров сознания, как бодрствование, осознанность и сенсорная организация, предложили исследователи Мичиганского университета под руководством доктора Хуанга.
Ученые проанализировали градиенты (вектора) возрастания и снижения активности от участка к участку мозга и обнаружили, что снижение и повышение активности происходят не только в строго определенных областях и сетях мозга, но и распространяется на другие зоны.
Например, при засыпании снижение активности сетей происходило от зрительного центра и центров пассивного режима мозга к сетям, вовлеченным в функцию внимания.
Доктор Хуанг считает, что на базе новых данных полученных его командой, можно будет разработать инструмент для определения того, в каком состоянии сознания находится человек, если он не может сообщить об этом. Эта информация может оказаться критически важной в медицинской практике для спасения жизни пациента.
Крепкий орешек
Любознательный читатель, возможно, уже недоумевает: ну хорошо, определили мы нейронные корреляты, врачи получат инструменты для диагностики промежуточных состояний сознания или психических расстройств, но ведь мы так и не поняли, как мозговая активность трансформируется в сознание? Как нечто материальное и поддающееся фиксации и даже измерению создает нечто идеальное, от осознания человеком потребности срочно перекусить до осознания им же необходимости поддержать ближнего?
В 1995 году австралийский философ Дэвид Чалмерс назвал вопрос о сознании «трудной проблемой», и эта формулировка была подхвачена учеными, в том числе русскоязычными. Правда, русское выражение не кажется нам особенно меткой формулировкой.
Дело в том, что hard problem по-английски – это не только «трудная проблема», но и «твердая», «крепкая», то, что мы называем «крепкий орешек». Из-за твердой скорлупы, его трудно расколоть: здесь намек и на твердую и чрезвычайно прочную черепную коробку, внутри которой находится загадочный человеческий мозг.
Ученые предлагают множество теорий.
Одна из самых популярных – теория глобального нейронального рабочего пространства (Global neuronal workspace theory). Она представляет сознание как глобальную сеть, опутывающую мозг и обеспечивающую взаимодействие между независимыми мозговыми процессами. В рабочее пространство поступают сообщения от конкурирующих между собой когнитивных модулей, специализирующихся на анализе и обработке сенсорной информации определенного типа. Доступ к сознанию получает та информация, которая доминирует в настоящий момент, и именно она формирует текущее содержание сознания.
Факт, что способ интерпретации сигналов, поступающих из действительности, зависит от того, какая именно информация получает доступ к рабочему пространству, хорошо демонстрирует, например, восприятие зрителем происходящего на сцене. В разные моменты времени мы замечаем разные ее участки, в наше рабочее пространство попадает то, что ярче подсвечено.
То же самое относится и к оптическим иллюзиям, когда одно и то же изображение интерпретируется нашим мозгом по-разному. Самые знаменитые из них – куб Неккера и ваза Рубина.
Популярна и теория интегрированной информации (Integrated Information Theory), которая считает, что трудная проблема является таковой только в том случае, если исходить из первичности мозга и задаваться вопросом, каким образом он порождает сознание.
В противоположность этому, теория интегрированной информации считает сознание фундаментальной характеристикой реальности, которой, по мысли ее авторов, обладают и предметы, нам лишь нужно научиться измерять разные уровни сознания.
Эта теория получила широкое освещение в научных изданиях, однако среди нейробиологов и философов ее сторонники остаются в меньшинстве.
Теория схемы внимания (Attention Schema Theory) была разработана известным американским нейробиологом Майклом Грациано, профессором психологии и нейробиологии Принстонского института нейробиологии.
Грациано предположил, что схема внимания подобна схеме тела. Так же, как мозг конструирует упрощенную модель тела, чтобы отслеживать и контролировать его движения, мозг конструирует упрощенную модель внимания, чтобы контролировать эту функцию.
Именно наличие способности контролировать собственное внимание приводит человека к осознанию того, что он имеет такую внутреннюю сущность, как сознание.
В комментарии Medical News Today профессор Грациано критикует теории глобального нейронального рабочего пространства и интегрированной информации. Их нельзя даже называть теориями сознания, считает он, они ведь не объясняют его, а только описывают. При этом профессор отнюдь не претендует на то, что его собственная теория раскалывает крепкий орешек.
Удастся ли ученым когда-нибудь справиться с этой трудной проблемой? Видимо, не исключено, что человеческое сознание так и останется для нас чем-то загадочным, если не сказать мистическим.
Источник:
How does the human brain create consciousness, and why?
Коллажи Дмитрия Петрова
