НАУКА О МОЗГЕ НА ПУТИ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ СОЗНАНИЯ
ДОКЛАД ЧЛЕНА-КОРРЕСПОНДЕНТА РАН А.М. ИВАНИЦКОГО
Мы окружены материальным миром и сами принадлежим к нему, но живём мы в мире нашего сознания, наших ощущений, мыслей, чувств. Реальный мир и мир, воспринимаемый нами, не всегда одно и то же. Наша жизнь — это жизнь нашего сознания. Поэтому так важна проблема исследования сознания. Перед наукой о мозге стоит задача понять, как на основе движения нервных импульсов возникает то, что мы ощущаем внутри себя — мир наших мыслей и чувств. Мировые тенденции решения этой проблемы таковы, что большинство учёных сейчас исходят из того, что объяснение должно быть основано на законах физического мира, без привлечения каких-либо толкований, выходящих за рамки этого мира.
Мозговая основа субъективного опыта. Английский философ Д. Чалмерз [1] считает, что проблема "сознание и мозг" включает две задачи: сложную и простую. Сложная задача — понять, как на основе работы мозга, то есть, по сути, на основе движения электрических нервных импульсов, возникает субъективный опыт, внутренний мир человека. Более простая задача (на самом деле, тоже очень трудная) — понять, какие мозговые механизмы лежат в основе определённых когнитивных (познавательных) действий. Долгое время считалось, что решение первой (сложной) задачи — дело достаточно отдалённого будущего. Но, как часто бывает, будущее внезапно приблизилось, и решение проблемы методами естественных наук стало делом сегодняшнего дня. Главную роль здесь сыграл прогресс науки о мозге, включая создание методов изображения живого мозга, таких как позитронно-эмиссионная томография, функциональная магнитно-резонансная томография и многоканальная электроэнцефалография.
Феномен "внезапного приближения будущего" очень интересен. Он известен многим достаточно пожившим людям из их повседневного
опыта. Его можно сравнить с действием трансфокатора, то есть объектива с переменным фокусным расстоянием, использование которого даёт возможность одним движением рычажка на фотоаппарате далёкое сделать близким. Отличие состоит в том, что в случае с "приближающимся будущим" действие происходит не в пространстве, а во времени.
Сейчас предложено несколько подходов к объяснению того, как на основе мозговых процессов возникает субъективный опыт. Существенно, что эти подходы, как правило, не противоречат, а, скорее, дополняют друг друга, касаясь разных уровней и проявлений сознания. Первый из них восходит к известному высказыванию И.П. Павлова [2], который предположил, что сознание — это результат активности той области коры, которая находится в состоянии оптимальной возбудимости. Этот участок коры он считал творческим, в отличие от других её отделов, которые способны только к воспроизведению уже выработанных условных рефлексов. Павлов писал, что если бы мы могли видеть сквозь черепную коробку, то наблюдали бы причудливой формы перемещающееся по коре светлое пятно, которое и отражает область, связанную с сознанием. Отметим, что это единственное высказывание И.П. Павлова о возможных механизмах сознания, а в Указателе к академическому Полному собранию сочинений И.П. Павлова 1951 г., который вышел в свет в 1954 г. и насчитывает 86 страниц, слово "сознание" вообще отсутствует. Но самое удивительное, что теперь мы действительно видим "сквозь черепную коробку" и видим очень похожее на то, о чём говорил Павлов. Сходные взгляды значительно позднее были развиты в теории прожектора Ф. Крика и К. Коха [3]. Эти авторы считают, что в результате реверберирующих корково-таламиче-ских влияний создаются оптимальные условия
для анализа в данной области коры наиболее важной информации, поступающей к этому участку. Этот процесс напоминает луч прожектора, высвечивающего существенные объекты наблюдения. Усиленные таким образом процессы обработки информации и определяют содержание сознания.
Второй подход основан на поиске ключевой структуры мозга, ответственной за поддержание сознания. Этот подход представлен теорией центр-энцефалической системы У. Пенфилда [4], согласно которой ключевую роль в поддержании сознания играет ретикулярная формация, получающая коллатерали как от сенсорных, так и от двигательных путей, проходящих через ствол мозга. Благодаря этому ретикулярная формация поддерживает необходимый тонус высших мозговых центров. Перерезка мозга выше ствола переводит эти отделы в состояние сна. Современный подход к решению проблемы сознания через поиск ключевой структуры представлен в работах А. Дамасио [5]. Автор основывает свои построения на наблюдении над больными с поражениями различных отделов мозга. А. Дамасио выделяет три уровня сознания, которым соответствуют три уровня внутреннего "я" — важнейшего компонента сознания.
Первый, низший, уровень — это неосознаваемое "прото-я", функция которого заключается в отслеживании внутренней среды организма. Его обеспечивают некоторые ядра ствола, сома-тосенсорная кора, гипоталамус, инсула и базаль-ные отделы переднего мозга. Следующий уровень — "коренное (сердцевинное) я", которое осознаётся, но не вербализуется. Такое "я" отслеживает только сиюминутное "прото-я". Его структурную основу составляют верхние бугорки, таламус и поясная извилина. Структуры первого и второго порядка расположены близко к серединной плоскости мозга. Они относятся к филогенетически более древним образованиям и принимают участие в представительстве тела. Эти виды сознания не нарушаются при поражении височной коры и гиппокампа. Первичные сенсорные структуры ответственны только за одну модальность, и их поражение не влияет на сознание первых двух уровней. Наконец, третий уровень — "автобиографическое я", которое отслеживает все изменения "коренного я". На этом уровне осознаётся также прошлое и будущее, причём события прошлого могут эксплицитно (произвольно) извлекаться из памяти. При поражении гиппокампа эта способность утрачивается. В обеспечении сознания третьего уровня, помимо гиппокампа, принимают участие высшие отделы коры.
К группе гипотез о ключевой структуре мозга можно отнести и представления о ведущей роли центров речи в обеспечении сознания [6]. Эти взгляды опираются, в частности, на данные о том, что выход больных с травмами мозга из комы сов-
падает с установлением когерентных связей между речевыми центрами в височной (зона Вернике) и лобной (зона Брока) коре левого полушария. По П.В. Симонову, сознание — это со-знание, то есть совместное знание, обеспечиваемое вербальной и иными видами коммуникации с использованием абстрактных символов.
Некоторые авторы указывают также на связь сознания с определёнными мозговыми ритмами, главным образом с гамма-ритмом [7]. Показано, что данный ритм возникает в зрительной коре при рассматривании изображений, что, по мнению исследователей, обеспечивает объединение отдельных признаков объекта в целостный образ.
Перечисленные подходы предоставляют ценный материал для понимания мозговых основ сознания. В то же время они не отвечают на главный ("трудный", по Чалмерсу) вопрос: почему же при работе мозга возникает то, что мы ощущаем как мир внутренних, то есть субъективно переживаемых, феноменов. Попыткой приблизиться к поиску ответа на этот вопрос является четвёртый подход, который объясняет возникновение субъективного опыта особой организацией процессов мозга. Эта концепция будет рассмотрена более подробно, потому что она восходит, в частности, к моим работам [8, 9, 10] по теории информационного синтеза. Соответствующие исследования были проведены в 1970—1990-х годах, но есть смысл вернуться к ним в рамках обсуждаемой проблемы в связи с данными, опубликованными в последние годы.
Теория информационного синтеза была сформулирована на основе исследований мозговых механизмов ощущений. В эксперименте испытуемый решал задачу по различению интенсивности ощущений. Одновременно записывались вызванные потенциалы (ВП) на подаваемые сигналы и определялись психофизические показатели возникающих ощущений. Для определения последних была использована теория обнаружения сигнала [11], описывающая восприятие по двум параметрам: показателю сенсорной чувствительности и критерию решения, определяемому мотивацией. Затем рассчитывались корреляции между количественными показателями физиологии и психологии. Работа проводилась на двух анализаторах — зрительном и соматосенсорном, причём результаты в обоих случаях были принципиально сходны. Оказалось, что показатель сенсорной чувствительности коррелировал с ранними, сенсорными, волнами ВП. Наоборот, амплитуда поздних волн коррелировала с критерием решения. Эти результаты были, до известной степени, ожидаемы. Новизна заключалось в том, что амплитуда промежуточных волн ВП коррелировала с обоими перцептивными индексами, то есть эти волны отражали синтез на нейронах коры но-
вой сенсорной информации о поступившем сигнале со сведениями о его значимости.
Но самое интересное ожидало нас дальше. Оказалось, что латентность волн ВП, обнаруживших такую двойную корреляцию (около 150 мс), совпала со временем возникновения ощущений. Данные о том, что ощущение возникает значительно позднее прихода сенсорных импульсов в кору, получены ещё несколько десятилетий назад путём применения так называемой обратной маскировки [12]. Но наиболее точные измерения были проведены лишь недавно [13]. Маскирующий эффект при этом достигался применением транскраниального магнитного стимула. Полученные результаты указывали на то, что время появления ощущений составляет около 160 мс после предъявления зрительных изображений, что достаточно близко к латентности промежуточных волн ВП. Важно также, что маскирующий эффект достигался лишь при приложении магнитного импульса к зрительной коре, то есть там, где только и проявлялась двойная корреляция с перцептивными индексами.
Возник вопрос: что же происходит в мозге за это время? Иными словами, что обеспечивает переход физиологического процесса на психический уровень? Данные о генезе отдельных волн ВП и анализ литературы позволили прояснить картину. Ощущение возникает в результате кольцевого движения импульсов с активацией центро
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.