Продолжая размышлять над субъективной природой «разума» и «сознания», в 1995 году я написала «Путешествие в тайны разума», а в 2000 году – «Тайную жизнь мозга». Поскольку мы можем «потерять рассудок», но все же оставаться в сознании, мне показалось, что эти два термина не синонимичны и что осмысление разницы между ними способно помочь нам продвинуться вперед. Я пришла к выводу, что необходим некий Розеттский камень, билингвальная система, которая свяжет феноменологию и физиологию.
Идеальным кандидатом на эту роль стал не макромасштабный участок мозга, не микромасштабная группировка синапсов, а мезомасштабное явление, которое до 1990-х годов оставалось незамеченным: нейронные ансамбли. Ансамбли немного похожи на рябь, которую вызывает брошенный в воду камень: миллионы нейронов генерируют распространяющуюся активность в течение субсекундного временного интервала. Шкала в миллисекундах означает невозможность обнаружения ансамблей при помощи классических методов визуализации. Однако новые методы с применением потенциал-чувствительных красителей, которые напрямую отражают активность нейронов, позволяют исследовать нейронные ансамбли мозга в реальном времени.
Когда я писала «Тайную жизнь мозга», изучение нейронных ансамблей находилось еще в зачаточном состоянии, и я могла только предполагать, что они могут служить основным нейрональным коррелятом сознания. Но я мечтала перейти от теории к практике и исследовать нейронные ансамбли в своей собственной лаборатории; к счастью, трудности с поиском нужных людей и финансирования были не настолько непреодолимыми, как мне казалось. Летом 2001 года талантливый аспирант из нашей исследовательской группы, Эд Манн, отправился на стажировку в Японию и его радушно встретили в лаборатории доктора Ичикавы. Эд изучал там технику оптической визуализации, чтобы мы могли создать свою собственную лабораторию в Оксфорде. Большая удача, что высокоспециализированное оборудование и расходные материалы, необходимые для исследований, нам были обеспечены за счет гранта от Pfizer Ltd, а также поддержки Фонда Темплтона, Фонда науки о разуме и Европейского общества анестезиологии. То, что казалось далекой мечтой, стало реальностью, и за последние пятнадцать лет нам удалось проверить многие гипотезы и догадки.
«Один день из жизни мозга» – это далеко не исчерпывающий обзор исследований в области сознания, хотя здесь приводятся актуальные факты и гипотезы из сферы философии, психологии, неврологии и физики. И на этот раз, в отличие от «Тайной жизни мозга», мы будем рассматривать еще и множество реальных экспериментов.
Основная цель этой книги – познакомить читателя с новым междисциплинарным подходом к сознанию: идея состоит в том, что нейронные ансамбли можно рассматривать как центральный элемент модели, описание которой возможно с использованием как феноменологической, так и физиологической терминологии одновременно. Различные субъективные состояния сознания наилучшим образом иллюстрируются вовсе не строгими лабораторными экспериментами с надуманными сценариями, а теми сюжетами из жизни, с которыми мы все знакомы. Нам предстоит прожить один ничем не примечательный день и попытаться сопоставить конкретное субъективное состояние с объективно регистрируемыми процессами, протекающими внутри физического мозга.
Поскольку эта книга появилась благодаря тем данным, которые мы собрали при помощи оптических изображений, хочу поблагодарить тех, кто сотрудничал с нашей лабораторией на протяжении многих лет, а также авторов цитируемых публикаций. В частности, отмечу Скотта Бадина, который принимал активное участие в исследовании нейронных ансамблей. Также особой благодарности заслуживает доктор Франческо Фермани, физик-теоретик, у которого мы со Скоттом провели много приятных вечеров за бутылкой вина, пытаясь выйти за рамки эмпирических данных и взглянуть на сознание с точки зрения математического моделирования. Но особенно горячо я хочу поблагодарить доктора Яна Девоншира за неоценимую помощь при создании этой книги, за то, что представил и выверил литературные источники. Наконец, благодарю свою мать Дорис, которая внесла самый значимый вклад из всех: свою безусловную любовь. И теперь мы вновь возвращаемся к моему отцу, который дал мне и моему брату любознательность и мужество для поисков ответов на трудные вопросы. Хочется думать, что где бы он ни был, он знает, скольким я ему обязана.
В темноте
Предыстория
Сейчас раннее утро, но еще совсем темно. Ваш сердечный ритм замедлился до одного удара в секунду кровяное давление в данный момент – самое низкое за последние пятнадцать часов. Вы совершаете не более двенадцати вдохов в минуту, в то время как уровень глюкозы в крови находится на нижней границе. Мочевой пузырь и кишечник медленно наполняются, но этого еще недостаточно, чтобы потревожить ваш сон. В организме протекает множество физиологических процессов, но вы спите и не догадываетесь об этом. Ваш мозг в настоящее время каким-то образом препятствует проникновению в свою личную внутреннюю вселенную, она недоступна сейчас даже для вашего собственного тела. Удивительно, правда? Когда прозвенит будильник, вы снова станете собой. Но прямо сейчас, еще ненадолго, вы «мертвы для мира», вы в бессознательности.
Без сознания жизнь была бы ужасно похожа на смерть. Это неосязаемое внутреннее… что же это на самом деле? На протяжении веков наши предки пытались понять, как устроено это загадочное, но настолько привычное явление, которое мы принимаем как должное день за днем. В течение последних пятидесяти лет интерес к этому вопросу рос пропорционально темпам развития нейронауки. Но обширные познания о самых разных аспектах работы мозга не приблизили нас к раскрытию тайны сознания: как наш индивидуальный опыт, мысли, воспоминания могут воплощаться в форме химических взаимодействий и электрических вспышек?
Когда речь идет об амбициозных идеях на грани науки и фантастики, бросающих вызов законам физики, таких как путешествия во времени или создание вечного двигателя, вы не воспринимаете их всерьез. Но если, пусть даже гипотетически, некий гениальный изобретатель представит вам готовую технологию, вы примете ее как должное. Что же на самом деле докажет вам, что какой-то ученый или философ или даже писатель-фантаст пришел к окончательному пониманию субъективного опыта, который мы называем сознанием?
Может, гений, восторженно размахивающий распечатками сканирования мозга или стучащий указкой по математической формуле на меловой доске? Эти «доказательства», сколь бы гениальными они ни были, не станут убедительными, поскольку не учитывают то, как объективно наблюдаемые события трансформируются в бесценное ощущение личного опыта.
Еще в середине 80-х годов мы с философом Сьюзан Херли решили организовать серию семинаров в Оксфордском университете по различным аспектам разума и мозга. К сожалению, мы мало продвинулись в понимании того, какую роль в формировании сознания играют те или иные процессы, протекающие в мозге,[3] вероятно, не в последнюю очередь потому, что ни нейронаука, ни философия не имеют четкой базы, от которой можно было бы отталкиваться. Тем не менее семинары помогли выделить главную проблему, терзающую обе дисциплины: как объективно анализировать субъективное явление? К тому же мы обнаружили, что ничто не мешает нам вести плодотворные междисциплинарные дебаты по более узким, более конкретным вопросам. Например, может ли машина быть разумной? Какова эволюционная сила сознания? Как язык влияет на мышление?
Уже тогда был брошен вызов устоявшемуся делению на ментальное и физическое, поскольку нейронаука демонстрировала, как изменения в мозге, обусловленные, скажем, физическим повреждением, коррелируют с изменениями в субъективном личном опыте. По словам одного из участников конференции, Пола Сибрайта, «воспоминания, равно как и молекулы, являются физическими объектами, частью физической Вселенной, но этим объектам мы даем названия, отличные от тех, которые дает физика».
Это противоречие между объективным и субъективным казалось неразрешимым с тех пор, как великий философ Рене Декарт впервые поднял этот вопрос в семнадцатом веке, решив отделить сознание от биологического мозга. Эту концептуальную пропасть между восприятием от первого лица, формирующим индивидуальную току зрения в реальной жизни, и восприятием от третьего лица, которое является отличительной чертой научных экспериментов, трудно преодолеть. Когда мы описываем человека или любое животное как сущность, обладающую «перцептивными переживаниями» или «сознательными состояниями», речь идет об одних из ключевых признаков, которые отличают живое от неживого. Камню не присущи субъективные свойства, но восприятие – это прежде всего интерпретация, поэтому оно формирует субъективные свойства объекта. Например, присваивая тот или иной цвет. Это кажется довольно очевидным для нас при взгляде от первого лица, но смещая перспективу в сторону объективной науки, мы оказываемся в некотором затруднении. Мы можем говорить о состоянии мозга, которое, в свою очередь, может быть сведено к вспышкам активности нейронов и колебаниям концентраций химических веществ, но трудно понять, как этот нейробиологический водоворот связан с особенностями сознания, столь очевидными для нас в собственном повседневном опыте: кусочек шоколада медленно тает во рту, солнечный свет греет и заставляет щуриться, музыка навевает воспоминания. Цель путешествия, которое мы собираемся совершить в этой книге, – понять, какие процессы протекают в биологическом мозге, когда мы наслаждаемся едой, чувствуем опьянение после пары бокалов вина, мечтаем, гуляем на открытом воздухе или сидим целый день в офисе.
На протяжении дня различные факторы приводят к огромному разнообразию состояний мозга, обусловленных, по большому счету, лишь тем, что та или иная группа