Алексей Алексенко: На что похоже сознание
«Возможно, сознание — продукт тщательно сбалансированного хаоса», — сообщает нам заголовок заметки в Scientific American, и вот такая лжеглубокомысленная муть — это, к сожалению, почти все, что мы пока можем сказать о сознании. Непонятно, что это такое, и даже неясно, как подступиться. Некоторые думают, что премудрые небеса специально поставили тут кордон, через который не может пробиться тварный разум. Ну правда же, как может человеческое сознание постигнуть, что есть человеческое сознание?! Это как самого себя за волосы из болота тянуть.
Другие — в их числе все ученые-нейробиологи — настроены более оптимистично. Конечно, говорят они, любой вопрос можно сформулировать так, что на него, к вящей славе Божией, невозможно будет ответить. Мальчик Петя может хоть всю жизнь сидеть в позе лотоса и размышлять, что же это за непостижимая тайна такая — Петино сознание. Это пример неплодотворного подхода к проблеме. С другой стороны, всегда можно найти подход попроще. К примеру, увидя на улице прибитого сосулькой Петю, мы сразу скажем, «в сознании» он (матерится и отряхивается) или «без сознания» (лежит и не реагирует на вопросы парамедиков). Тут никакой «загадки сознания» и в помине нет, все просто, как репа на блюде*.
В этом смысле сознание не отличается от любого другого явления природы, вроде цвета горошин или наличия крыльев у мухи. Ученый, да и неученый тоже, сразу видит, есть у мухи крылья или нет. Он может вывести мутантных мух без крыльев, потом найти, какой именно ген у них испорчен, какого белка не хватает, какая химическая реакция нарушена — глядишь, и распуталась вся история о том, что такое крылья и как они получаются. В принципе, так же можно действовать и с сознанием. Врачи ловко умеют выключать пациентам сознание (например, чтобы вставить зубные импланты под общим наркозом). Остается посмотреть, что именно меняется в мозгу в момент выключения сознания, на что там действует наркоз — и дело в шляпе.
Но вот тут и начинаются сложности. Мы сейчас можем напугать тех, кому предстоит хирургическое вмешательство... но вот что: врачи до сих пор не знают, как именно действует общий наркоз. Ясно, что все эти препараты угнетают активность мозга. Но «угнетать активность мозга» — это постепенный, количественный процесс. А сознание — вот оно есть, а вот раз — и его уже нету. И самый интересный момент — вот этот самый «раз» — оказывается, вообще невозможно уловить никаким медицинским прибором. Потому анестезиолог и разговаривает с вами или заставляет считать вслух, что нету у анестезиолога (да и вообще ни у кого нету) такого датчика, который бы объективно показывал, когда в вашей голове мигнет и погаснет огонек вашего «я».
Именно эту мутную нейробиологическую пучину и отправились исследовать храбрые ученые из немецкого Киля и бельгийского Льежа. Об их достижениях на этом поприще как раз и сообщает та самая заметка с дурным названием, с которой мы начали наш рассказ (кроме заголовка, там все нормально и внятно, кстати), а также их собственная научная статья.
Действовали они в точном соответствии с предложенной нами выше схемой. Испытуемых засунули в функциональный магниторезонансный томограф, который отслеживал области возбуждения у них в мозгах. На самом деле томограф замечает участки мозга, где усилен ток крови, но именно там и происходит самая активная пальба импульсами между нейронами. Тем временем испытуемым добровольцам ввели волшебный препарат пропофол — тот самый, которым обычно выключают пациентов для несложных операций, вроде исправления носовой перегородки или тех же стоматологических имплантов. Добровольцы постепенно отключились, а потом пришли в чувства, в то время как томограф фиксировал всю ту неразбериху, которая происходила в их мозгах.
На первый взгляд этот опыт не отличался от множества предшествующих экспериментов с вырубанием испытуемого и поиском нейронов, которые при этом отключаются. Если когда-то ученые еще надеялись найти волшебный маленький участок мозга, активность которого в точности соответствовала бы состояниям сознания «вкл» и «выкл», то эти мечты давно разбиты, нет такого участка. Вот и в этот раз у всех испытуемых, пробуждающихся от наркоза, активность в мозгах возрастала, но ни малейшего сходства в распределении активных зон не наблюдалось.
Однако на этот раз среди нейробиологов затесался физик, он же и инициатор исследования, Энцо Тальядзукки, который знал, что делать с данными, в которых свежий взгляд не находит никакого склада и лада. Он проанализировал все картинки с позиций математики. Есть трехмерный мозг, плюс четвертое измерение — время, в котором с мозгом происходят пертурбации. В этих четырех измерениях существует топологический объект — конфигурация связей между нейронами. Ну так вот: разница между сознанием и несознанкой в том, как мозг использует пространство всех возможных конфигураций этих связей.
Это сложно, ну так и никто и не ждал, что сознание — это что-то простое. Давайте еще раз на пальцах. Если вообще никакие нейроны не сообщаются между собой — это очень скучное состояние: тут возможна единственная конфигурация. Напротив, если все нейроны обмениваются импульсами — это, как ни странно, тоже очень скучно, и тоже может быть сделано единственным способом. А вот где-то посерединке между этими крайностями лежит степень взаимосвязанности нейронов, в которой число возможных конфигураций максимально. Где-то около этой точки — ребята из Киля предсказуемо назвали ее «критической» — и наступает то самое волшебное состояние «сознания», когда действие одурманивающей наркоты начинает выветриваться.
Тальядзукки утверждает, что тут происходит нечто похожее на «фазовый переход»: когда мы постепенно охлаждаем воду, она вдруг из жидкой превращается в твердую. Ровно так же мы постепенно увеличиваем число контактов между нейронами, и вдруг в этой мешанине внезапно вспыхивает: «Это я, Петя. Я проснулся, я живой!»
Модель, предложенная исследователями, далековата от того, чтобы по томограмме мозга уметь безошибочно распознать, в сознании пассажир или уже без. Речь идет лишь об отдельных признаках (signatures): число перекрывающихся областей возбуждения становится меньше, а их общая картинка не так быстро меняется во времени (как бы пробуксовывает, снова и снова возвращаясь к одним и тем же конфигурациям). Однако по сравнению с полным невежеством, царившим в этой области науки еще недавно, это не так уж мало. Тайну сознания это исследование, конечно, не раскрыло. Но, возможно, когда-нибудь поможет эффективнее выводить больных из комы, что тоже неплохо.
_________________
* Примечание: зануды скажут, что определить, в сознании ли прибитый сосулькой пешеход, иногда бывает не так уж и легко: может, он просто полностью парализован, а внутри все понимает? Такая проблема стоит перед врачами, имеющими дело с пациентами в «вегетативных» состояниях: пора ли выдергивать вилку из розетки или еще не пора? Однако это частный случай, который лишь доказывает общее правило: в обычной жизни мы все-таки легко отличаем человека в глубоком обмороке от человека бодрствующего. То есть критерии сознания, хоть и не стопроцентные, у нас существуют, и не надо ради философского глубокомыслия притворяться менее информированными, чем мы есть.