Физиология сознания

Мы живем в беспрецедентную эпоху, когда «фабрику мышления» можно наблюдать в реальном времени. Как изменяется активность мозга, когда мы осознаем тот или иной процесс?

Самый прямой ответ на этот вопрос можно получить при сравнении реакций мозга на два идентичных сенсорных стимула, которые из-за внутренних флуктуаций – внимания, сосредоточенности, сна или бодрствования, движутся по разным субъективным траекториям. В одном случае мы сознательно воспринимаем стимул: мы можем говорить о нем и давать отчет о своих ощущениях. В другом случае стимул воздействует на органы чувств без участия сознания и продолжает свой путь внутри мозга, не приводя к качественному изменению нашего субъективного восприятия. Это подпороговый, или сублиминальный, стимул. Давайте представим самый распространенный пример такого стимула: кто-то обращается к нам, когда мы проваливаемся в сон. Слова быстро исчезают, но мы по-прежнему слышим звуки голоса.

Сначала посмотрим, как подпороговый образ отображается в мозге. Допустим, сенсорная информация в виде света поступает на сетчатку и преобразуется в электрохимические импульсы, которые передаются по аксонам в таламус, расположенный в самом центре мозга. Оттуда они поступают в первичную зрительную кору, расположенную в затылочной части мозга у основания шеи. Примерно через 170 миллисекунд после того, как зрительный стимул попадает на сетчатку, в зрительной коре мозга начинается волна активности. Эта задержка вызвана не только проводимостью нейронов, но и структурой состояния мозга, которое соответствует стимулу. Наш мозг в буквальном смысле живет прошлым.

Активация зрительной коры так хорошо передает свойства стимула: цвет, яркость, движение, – что в лабораторных условиях можно воссоздать изображение на основе схемы активности мозга. Самое удивительное, что это происходит даже в тех случаях, когда образ воспринимался на бессознательном уровне. Иными словами, образ какое-то время остается «записанным» в мозге, даже если соответствующая мозговая активность не отразилась в сознании. С помощью определенной технологии записанный образ можно реконструировать и воспроизвести. Таким образом, теперь мы в буквально смысле можем наблюдать бессознательное.

Поток мозговой активности, происходящий под порогом сознания, сходен с тем, который вызывает избранный стимул, способный достичь уровня сознательного нарратива. Это след бессознательного формирования условных реакций в мозге, схематично описанного Фрейдом. Но с точки зрения феноменологии и субъективного восприятия бессознательное сильно отличается от сознательного разума. Какие события в нашем мозге отделяют один процесс от другого?

Решение этой проблемы очень похоже на причину распространения пожаров и сообщений в Twitter. Некоторые сообщения циркулируют в локальном пространстве, так же как некоторые пожары ограничиваются небольшими участками леса. Но время от времени, в силу обстоятельств, изначально присущих объекту (содержание твита, интенсивность пожара), или внешних условий (времени суток в социальной сети, сырости почвы), огонь или твит могут охватить всю территорию. Они начинают активно распространяться, питая сами себя, становятся вирусными или неконтролируемыми.

Когда интенсивность нейронной реакции на стимул превышает определенный порог, примерно через 300 миллисекунд появляется вторая волна мозговой активности. Она не ограничивается отделами мозга, связанными с сенсорной природой стимула (зрительная кора для образов или слуховая кора для звуков) и распространяется по мозгу, как лесной пожар.

Если эта вторая мощная волна охватывает почти весь мозг, стимул становится осознанным. В противном случае этого не происходит. Мозговая активность оставляет отпечаток наподобие «цифровой подписи» сознания. Она позволяет определить, находится ли человек в сознании, проникнуть в его внутренний мир и узнать содержание его разума.

Волна мозговой активности, регистрируемая только при сознательных процессах, имеет такие характеристики:

(1) МОЩНАЯ. Состояние сильной активности распространяется по всему мозгу.

(2) СИНХРОНИЗИРОВАННАЯ И СОГЛАСОВАННАЯ. Мозг состоит из разных элементов, выполняющих конкретные функции. Когда стимул достигает сознания, все эти элементы синхронизируются.

(3) ОПОСРЕДОВАННАЯ. Как мозгу удается достичь мощной и согласованной активности между элементами, которые обычно функционируют независимо друг от друга? Что выполняет эту задачу? Для ответа снова прибегнем к аналогии с социальными сетями. Что делает информацию вирусной? В сети есть коммутаторы, или центры интернет-траффика, действующие как огромные распространители информации. К примеру, если Google дает конкретной информации приоритет в поиске, ее распространение резко возрастает.

В мозге есть как минимум три структуры, выполняющие эту роль:

(а) Лобная кора, которая осуществляет функции «диспетчерской вышки».

(б) Теменная кора, которая прокладывает динамично изменяющиеся маршруты между разными частями мозга. Она действует подобно железнодорожной стрелке, позволяющей поезду переходить с одного пути на другой.

(в) Таламус, который находится в центре мозга, связан со всеми отделами коры мозга и соединяет их друг с другом. При торможении таламуса движение информации в мозговой сети сильно нарушается, – как если бы однажды отключился Google, – и разные элементы коры мозга не могут синхронизировать свои функции, что приводит к исчезновению сознания.

(4) КОМПЛЕКСНАЯ. Лобная кора, теменная кора и таламус позволяют разным частям мозга действовать согласованно. Но насколько согласованной должна быть мозговая активность, чтобы функционировать эффективно? При полной дезорганизации обмен информациями между разными элементами становится невозможным. С другой стороны, при полной синхронности исчезают все иерархии и категории, поэтому функциональные модули и структуры, выполняющие специализированные функции, не могут сформироваться. В крайних состояниях абсолютной упорядоченности или хаотичности сознание исчезает.

Иными словами, синхронизация должна иметь промежуточный уровень сложности и упорядоченности. Это можно понять с помощью аналогии с музыкальной импровизацией: если она совершенно дезорганизована, получается какофония; если мелодия однородна и один инструмент похож на другой, все богатство музыки пропадает. Самое интересное происходит на промежуточном уровне между двумя этими состояниями, где согласованность между разными инструментами имеет определенную степень свободы. То же самое относится к сознанию.