Тайная жизнь мозга. Как наш мозг думает, чувствует и принимает решения Сигман Мариано

Сейчас появилась возможность читать и исследовать наши мысли, расшифровывая схемы мозговой активности. Например, можно определить, находится ли в сознании пациент, пребывающий в вегетативном состоянии. Мы также можем исследовать сны и узнавать, действительно ли они были такими, как мы их помним, или же это пересказ, сочиненный нашим мозгом после пробуждения. Кто просыпается, когда пробуждается сознание? Что происходит в этот момент?

Подобно времени и пространству, сознание – это то, с чем мы все хорошо знакомы, но затрудняемся определить. Мы ощущаем сознание и чувствуем его в других людях, но почти невозможно объяснить, из чего оно состоит. Оно так неуловимо, что многие обращаются к разным формам дуализма, придумывая нефизическую и непространственную сущность, олицетворяющую собой сознательный разум.

Лавуазье и жар сознания

Один из лучших французских ученых был гильотинирован восьмого мая 1794 года отрядами Максимилиана Робеспьера после обвинения в измене. Антуану Лавуазье было пятьдесят лет, и среди его богатого наследия остался «Начальный учебник химии», которому было суждено изменить мировой экономический и общественный порядок.

В зените промышленной революции паровой мотор стал двигателем экономического прогресса. Теплофизика, которая до тех пор была предметом интеллектуального любопытства, заняла в нем центральное место. Предприниматели той эпохи стремились улучшить производительность паровых механизмов. Опираясь на исследования Лавуазье, Николя Леонар Сади Карно в своих изощренных «Размышлениях о движущей силе огня» схематично описал принцип идеальной тепловой машины.

С высоты наших современных знаний мы видим нечто эксцентричное в этом научном эпосе, напоминающем нынешнюю ситуацию с человеческим сознанием. Лавуазье и Карно не имели ни малейшего понятия о том, что такое тепло. Хуже того, они застряли в промежутке между мифами и ошибочными концепциями. К примеру, они считали тепло флюидом под названием флогистон, который перетекает от более теплого тела к более холодному. Сейчас нам известно, что тепло – это следствие возбужденного состояния молекул вещества. Для людей, сведущих в этом предмете, идея теплового флюида выглядит ребяческой и почти абсурдной.

Что подумают будущие специалисты в области сознания о наших теперешних идеях? Современная нейронаука достигла уровня понимания где-то на полпути между Лавуазье и Карно. Паровые машины изменили мир XVIII века почти так же, как компьютеры и «мыслящие машины» изменяют наш мир. Будут ли эти новые машины наделены чувствами? Будут ли они иметь собственную волю, понятия, цели и желания? Будут ли они обладать сознанием? Как это было с теплом в XVIII веке, наука должна обеспечить быстрые ответы для понимания природы сознания и ее фундаментального субстрата, о котором мы до сих пор практически ничего не знаем.

Психология в предыстории нейронауки

Мне нравится думать о Зигмунде Фрейде как о Лавуазье в исследованиях сознания. Великая догадка Фрейда состоит в том, что сознательное мышление – это лишь верхушка айсберга и что человеческий разум является надстройкой на вершине подсознания. Сознательно мы можем только оценивать выводы, итоги и действия, которые совершаются мощным параллельным устройством подсознательной мысли. Фрейд совершил это открытие вслепую, наблюдая отдаленные и косвенные проявления сознания. В наши дни подсознательные мозговые процессы можно наблюдать в реальном времени с высоким разрешением.

Масса работ Фрейда и почти все его интеллектуальное наследие основаны на концепциях психологии. Но с течением времени он также сформулировал нейрофизиологическую теорию умственных процессов. Такая последовательность логична. Для понимания дыхания пульмонолог анализирует работу бронхиол и причины их воспаления.

Наблюдение структуры и функционирования сплетений нейронов головного мозга – естественный путь для желающих разобраться в природе человеческой мысли.

Зигмунд Фрейд, блестящий профессор-невропатолог и основатель психоанализа, в одном из первых трудов, посмертно опубликованном под названием «Проект научной психологии», назвал свою цель: «Создание психологии – естественной науки с объяснением психических процессов как количественных состояний, определяемых видимыми материалами нервной системы». Он добавил, что частицами, составляющими психическое вещество, являются нейроны. Эта последняя догадка, о которой известно немногим, подтверждает великолепную интуицию Фрейда.

В последние годы XIX века состоялась жаркая дискуссия между двумя учеными: Сантьяго Рамон-и-Кахалем и Камилло Гольджи. Кахаль утверждал, что мозг состоит из взаимосвязанных нейронов. Гольджи, напротив, полагал, что мозг имеет ретикулярное строение, наподобие непрерывной сети. Эта эпическая научная баталия разрешилась с помощью микроскопа. Великий экспериментатор Гольджи изобрел технику окрашивания (ныне известную как «метод Гольджи»), чтобы видеть ранее невидимые вещи. Красящее вещество добавляло контраст серым краям на сером фоне мозговой ткани, делало их видимыми под микроскопом и яркими, как золото. Кахаль пользовался той же методикой. Но он был чрезвычайно умелым и наблюдательным рисовальщиком, и там, где Гольджи видел сплошной континуум, Кахаль замечал совсем другое: отдельные частицы (нейроны), которые едва соприкасались. Хотя эти заклятые соперники сокрушили образ науки как мира объективных истин, они вместе получили первую Нобелевскую премию по физиологии. Это один из прекрасных примеров торжества науки, когда две противоборствующие идеи сходятся в получении высшей награды.

С тех пор прошло много лет. Появились гораздо более мощные микроскопы, и теперь мы знаем, что Кахаль был прав. Его работа легла в основу нейронауки, которая изучает нейроны и орган, состоящий из этих нейронов, со всеми идеями, мечтами, словами, желаниями, стремлениями, решениями и воспоминаниями, которые они производят. Но когда Фрейд начал «Проект научной психологии» и обрисовал модель мозга как сети взаимосвязанных нейронов, дискуссия между ретикулярной и нейронной гипотезами была еще далека от разрешения.

Фрейд понимал, что для естественной науки о мышлении еще не сформировались подходящие условия, поэтому сам он вряд ли смог бы развивать идеи своего «Проекта». Но мы, наследующие его работы, больше не движемся вслепую и можем принять эстафету. Возможно, настало время для Проекта по созданию психологии, основанной на биологии мозга.

Фрейд, работающий во мраке

В своем «Проекте» Фрейд создал схему первой в истории науки нейронной сети. Эта сеть воплотила в себе сущность более изощренных моделей, которые сегодня имитируют мозговую архитектуру сознания. Она состояла из трех типов нейронов – фи, пси и омега, – функционировавших как гидравлическое устройство.

Фи (Ф) – это сенсорные нейроны, образующие жесткие контуры, которые создают стереотипные реакции, такие как рефлексы. Фрейд предсказал свойство этих нейронов, которое сегодня подтверждено массой экспериментальных доказательств: они живут в настоящем. Ф-нейроны срабатывают быстро, поскольку имеют проницаемые оболочки, высвобождающие давление вскоре после его получения. Таким образом они кодируют полученный стимул и почти мгновенно «забывают» о нем. Фрейд заблуждался в том, что касается физической природы передачи сигнала: нейроны работают на электричестве, а не на гидравлике. Но принцип почти тот же: нейроны первичной зрительной коры в биофизическом смысле характеризуются быстрой зарядкой и разрядкой.

Ф-нейроны также следят за состоянием нашего внутреннего мира. К примеру, когда тело регистрирует обезвоживание, они создают ощущение жажды. То есть эти нейроны передают задачу, своего рода raison d’tre[45] – в данном случае необходимость в поиске воды, но они не обладают памятью или сознанием.

Затем Фрейд представил другой тип нейронов, названный пси () – нейронами. Они способны создавать воспоминания и позволяют нейронной сети отстраняться от непосредственно происходящих событий. -нейроны имеют непроницаемые оболочки, в которых отдельно накапливается и хранится история наших ощущений.

Сейчас нам известно, что работа нейронов теменной и лобной коры, отвечающих за рабочую память (например, когда вы в течение нескольких секунд запоминаете чей-то адрес или номер телефона), совпадает с предположением Фрейда. Правда, вместо непроницаемой оболочки они поддерживают активность через механизм обратной связи, позволяющий восстанавливать заряд, который они непрерывно теряют. Однако долговременная память (например, детские воспоминания) устроена совсем не так, как предполагал Фрейд.

Это сложный механизм, но в основном память сохраняется в схемах нейронных связей и в их структурных изменениях, а не в динамике электрического заряда. Это создает гораздо более стабильную и менее энергоемкую систему.

Фрейд оказался провидцем, предвосхитив другую головоломку. Сознание основано на предыдущем опыте и представлениях о будущем, поэтому оно не может быть подключено к системе Ф-нейронов, которая систематизирует только непосредственные события. А поскольку содержимое сознания – проще говоря, наши мысли – постоянно изменяется, то оно не может соответствовать системе -нейронов, которая не изменяется со временем. Тогда, с явным раздражением, Фрейд описал новый тип, который он назвал омега () – нейронами. Эти нейроны, как и нейроны памяти, могут накапливать заряд со временем и организовываться в эпизоды. Гипотеза Фрейда состояла в том, что активация этих нейронов связана с осознанием, что они могут объединять события во времени и перескакивать (наподобие игры в классики) между состояниями в ритме внутренних часов.

Мы убедимся, что такие часы действительно существуют в нашем мозге и организуют сознательное восприятие как последовательность кадров в киносъемке.

Как мы узнаем в конце главы, существование этих часов может объяснить любопытную и распространенную иллюзию, которую не мог увидеть Фрейд: к примеру, почему, когда мы наблюдаем за автогонками, иногда кажется, что колеса вращаются в обратном направлении?

Свобода воли встает с кушетки

Одна из самых мощных идей в нейронной теории Фрейда была лишь слегка обозначена в его «Проекте». Ф-нейроны (ощущения) активируют -нейроны (память), которые, в свою очередь, активируют -нейроны (осознание, awareness). Иными словами, осознание возникает в подсознательных, а не в сознательных нейронных контурах. Эта схема лежит в основе трех взаимосвязанных идей, сыгравших решающую роль в исследовании сознания.

(1) Почти вся психическая активность является бессознательной.

(2) Бессознательное – истинный двигатель наших поступков.

(3) Сознательный разум воспринимает и, до определенной степени, распоряжается сигналами, поступающими от бессознательного. Таким образом, не сознание – подлинный автор наших осознанных действий. Но оно способно редактировать, видоизменять и цензурировать их.

Через сто лет эта триада наполнилась реальным содержанием благодаря экспериментам на мозге, описывающим и подвергающим сомнению понятие свободы воли. Существует ли иной выбор, когда мы принимаем решение? Или все уже предопределено и у нас есть лишь иллюзия контроля?

Свобода воли вышла на научную сцену в начале 1980-х годов, после основополагающего эксперимента, проведенного Бенджамином Либетом. Первая хитрость заключалась в том, чтобы ограничить свободу выражения и свести ее к рудиментарной форме: человек выбирал, когда нажать кнопку. Получалось элементарное действие: да или нет. Это простая и минимальная степень свободы, но все же это свобода. В конце концов, каждый из нас волен нажать на кнопку, когда захочет. Или нет?

Либет понял, что для ответа на эту принципиально важную загадку ему придется одновременно регистрировать три параметра.

Во-первых, тот момент, когда испытуемый, предположительно свободный в своих действиях, считает, что он принял решение. Представьте, что вы стоите на трамплине и размышляете, стоит ли нырнуть в бассейн. Процесс может быть долгим, но есть четко определенный момент, когда вы решаете прыгнуть. Заменив головокружительный трамплин обычной кнопкой, Либет с помощью высокоточного хронометра регистрировал момент, когда участники считали, что принимают решение нажать на нее. Это измерение отражает субъективную убежденность – историю о нашей свободной воле, которую мы себе рассказываем.

Либет также регистрировал мышечную активность участников, чтобы точно определить, когда они пользовались своей предполагаемой свободой и нажимали на кнопку. Он обнаружил небольшой промежуток (около 1/3 секунды) между моментом, когда они считали, что приняли решение, и нажатием. Это логично отражает скорость передачи моторного сигнала, необходимого для того, чтобы выполнить действие. Для измерения активности мозга он использовал электроэнцефалограмму (ЭЭГ); несколько маленьких электродов, прикрепленных к коже головы.

Выдающееся открытие Либета было совершено при измерении этого третьего параметра. Он обнаружил след мозговой активности, позволивший ему определить момент, когда участники принимали решение нажать кнопку. След появлялся за полсекунды до того, как они осознавали свое намерение. Это была первая демонстрация в истории науки, когда наблюдатель смог зарегистрировать мозговую активность для предсказания намерений другого человека – иными словами, для того, чтобы читать его мысли.

Эксперимент Либета открыл целую область исследований, породившую бесчисленное количество новых вопросов, подробностей и возражений. Здесь мы рассмотрим лишь три вопроса. Первые два легко решаются, а третий открывает путь к сфере, в которой мы еще знаем очень мало.

Основное критическое соображение (высказанное самим Либетом и другими учеными, продолжившими его работу) состоит в том, что момент принятия решения не всегда бывает ясным. Кроме того, его метод допускал определенную неточность при регистрации. Второе возражение состоит в том, что принятию решения предшествует процесс подготоки. Человек может принять позу ныряльщика еще до того, как решит нырнуть в бассейн. Многие из нас уходят с трамплина, так и не совершив прыжок. Возможно, Либет на самом деле наблюдал за подготовительной работой мозга перед принятием решения.

Эти два возражения снимает современный вариант эксперимента, проведенный Джоном Диланом Хайнесом в 2008 году. Он добавил два тонких, но решающих отличия. Прежде всего, точность измерения была улучшена благодаря использованию магнитного резонанса вместо электроэнцефалограммы с меньшим количеством каналов, что обеспечило высокую четкость расшифровки состояний мозга.

Во-вторых, участники получили больше свободы действий: теперь они могли выбирать между двумя кнопками. Это позволило Хайнесу отличить выбор (левая или правая кнопка) от действия (момент нажатия одной из кнопок).

С добавлением второй кнопки и появлением новой технологии поиск бессознательного источника нашего вроде бы свободного и осознанного принятия решений стал гораздо более эффективным. На основе паттерна активности участков лобной коры появилась возможность расшифровать содержание решения за десять секунд до того, как человек чувствовал, что принимает его. Область мозга, размечающая наши будущие действия, очень велика, но включает участок, лежащий спереди и посередине, с которым мы уже знакомы: поле Бродмана № 10, координирующее внутренние состояние с внешним миром. Иными словами, когда человек действительно принимает решение, он не знает, что фактически оно уже было принято несколько секунд назад.

Более трудная проблема, связанная с экспериментом Либета, – понимание того, что происходит, если кто-то осознанно решает нажать кнопку, но затем намеренно останавливается. Иными словами, сознание не обладает ни возможностью, ни свободой воли, чтобы запустить выполнение действия, – это задача бессознательного. Но когда действие становится наблюдаемым, сознание может изменить или вообще остановить его. В данном сценарии сознание выступает в роли своеобразного предварительного просмотра наших действий, чтобы фильтровать и корректировать их.

Если кто-то в эксперименте Либета решил нажать на кнопку, а затем изменил свое мнение, можно наблюдать ряд мозговых процессов. Первый процесс определяет намерение действия, которое не будет осуществлено. Второй включает систему мониторинга и цензурирования, управляемую другой структурой в лобной коре мозга, о которой мы уже упоминали, – передней поясной извилиной.

Можно ли сказать, что осознанное решение остановить действие тоже берет начало в бессознательном источнике? Насколько мне известно, это остается загадкой. Суть проблемы обрисована в стихотворении Борхеса о шахматных фигурах:

Бог движет игроком, который двигает фигуру.

Но что за Бог, стоящий за спиной у Бога,

Организует план в пыли времен, средь снов и упований?

В этом бесконечном повторении намерений, управляющих другими намерениями (решение нырнуть в бассейн, колебание и решение остановиться, потом другое решение, которое успокаивает страх, чтобы могло осуществиться первое решение…), возникает замкнутая петля – способность мозга наблюдать за собой. И, как мы увидим дальше, вполне возможно, что эта петля лежит в основе концепции сознания.

Толкователь сознания

Два полушария мозга соединены мощной структурой нейронных волокон – мозолистым телом. Оно похоже на систему мостов, направляющих движение транспорта между двумя половинами города, разделенного рекой; без мостов город окажется расколотым надвое. Без мозолистого тела полушария мозга изолированы друг от друга. Несколько лет назад с целью избавления от некоторых видов эпилепсии, устойчивых к фармакологическому лечению, пациентов подвергали каллозотомии – хирургической процедуре, в ходе которой полушария мозга оказывались отделены друг от друга. Эпилепсия – в определенной мере проблема взаимосвязанности мозга, которая приводит к циклам нейронной активности, взаимно подкрепляющим друг друга. Каллозотомия прерывает движение токов внутри мозга и представляет собой драматичный, но эффективный способ прекращения этих циклов, а значит, и эпилептических припадков.

Что происходит с языком, эмоциями и решениями тела, управляемого двумя полушариями, когда они теряют связь друг с другом? Обстоятельный ответ, позволяющий понять распределение функций между полушариями, в 1981 году принес Роджеру Сперри Нобелевскую премию, которую он разделил с Торстеном Визелем и Дэвидом Хьюбелом. Вместе со своим учеником, Майклом Газзанигой, Сперри совершил необыкновенное открытие, которое, как и эксперимент Либета, изменило наше понимание того, как работает сознание и как мы конструируем реальность.

Без мозолистого тела информация, доступная одному полушарию, оказывается недоступной для другого. Поэтому каждое полушарие создает свое описание реальности, причем оба варианта существуют в одном теле. Правое полушарие видит только левую половину мира и контролирует левую часть тела, и наоборот. Кроме того, некоторые когнитивные функции во многом сводятся к работе одного полушария. Типичные примеры – язык (левое полушарие) и способность рисовать и представлять объект в пространстве (правое полушарие). Поэтому, если пациентам с разделенными полушариями показывают предмет, который находится на левой стороне их зрительного поля[46], они могут нарисовать его, но не могут назвать. Если объект находится на правой стороне их зрительного поля, он может быть назван, но не изображен.

Великим открытием Сперри стало понимание того, как наше сознание создает описание мира. Представьте следующую ситуацию: пациентам с разделенными полушариями дают инструкцию на левой стороне их зрительного поля: например, что они получат вознаграждение, если поднимут бутылку воды. Поскольку эта инструкция представлена в левом поле, она доступна лишь для правого полушария. Пациент поднимает бутылку. Потом в другое полушарие поступает вопрос, почему он это сделал. Каким будет ответ? С точки зрения левого полушария, которое не видело инструкцию, правильным ответом будет «Не знаю». Но пациенты поступают по-другому: они выдумывают подходящую историю. Они находят причины и говорят, что им захотелось пить или что они хотели налить воды кому-то другому.

Левое полушарие сочиняет правдоподобную историю с целью оправдать действие пациента, так как реальный мотив поступка для него недоступен. Поэтому сознательный разум выступает не только в роли ведущего, но и в роли толкователя, сочинителя истории, задним числом объясняющей наши часто необъяснимые поступки.

«Представлементы»: свобода самовыражения

Наверное, самый поразительный аспект этих вымышленных историй, сочиняемых пациентами с разделенными полушариями, – они не являются умышленными фальсификациями ради того, чтобы скрыть неведение. Истории правдивы для тех, кто их выдумывает. Способность сознания выступать в роли интерпретатора и сочинять события проявляется гораздо чаще, чем мы думаем.

Группа шведов из Лунда, неподалеку от Истада, где сыщик Курт Валландер[47] по-своему работает с загадками разума, придумала более зрелищный вариант эксперимента с интерпретацией. Эти шведы не только ученые, но и фокусники. Они хорошо знают, как повлиять на выбор зрителей, чтобы те поверили в иллюзии во время представления, и заставить их думать, будто они приняли совершенно свободное решение в ходе эксперимента. Такой способ проверки свободы воли – аналог проекта Либета в области шоу-бизнеса.

Эксперимент, или фокус (здесь это одно и то же), выглядит так: людям показывают две карточки с лицами разных женщин. Они должны решить, какая из женщин более привлекательна, а потом, глядя на фото, обосновать свой выбор. На первый взгляд, все очень просто. Но иногда ученый, одновременно выступающий в роли фокусника, дает участнику не ту карточку, которую тот выбрал. Экспериментатор использует ловкость рук, чтобы подмена осталась незамеченной. И тогда происходит нечто необыкновенное. Вместо того чтобы сказать: «Извините, я выбрал другую карточку», большинство участников начинает приводить аргументы в пользу выбора, которого они не совершали. Они прибегают к выдумкам; наш мозг опять сочиняет ретроспективную историю для объяснения неизвестных ему событий.

В Буэнос-Айресе мы с моим коллегой Андрешем Резником придумали комбинацию фокусов и научного исследования для проведения наших собственных «представлементов» – представлений-экспериментов. Мы с Андрешем изучали психологическое принуждение – основополагающее понятие мастерства иллюзии, которое почти противоположно свободе воли. В нем используются хитроумные инструменты, вынуждающие зрителей видеть или делать то, чего хочет фокусник. В своей книге «Свобода самовыражения» великий испанский иллюзионист Дани Да Ортис подробно объясняет, как фокусники используют речь, взгляд и походку. Во время «представлемента», когда ученый-фокусник спрашивает зрителей, выбрали ли они карту, «которую на самом деле хотели выбрать», он следует строго определенному сценарию для изучения нашего восприятия, памяти и процесса принятия решений.

Пользуясь этими инструментами, мы доказали то, что известно любому иллюзионисту: зрители понятия не имеют, что их к чему-то принуждают, и убеждены в полной свободе своего выбора. Впоследствии они сочиняют истории – иногда весьма причудливые – для объяснения и оправдания решений, которых никогда не принимали.

Затем мы перенесли этот эксперимент со сцены в лабораторию и провели электронный вариант фокуса с принуждением. Мы показывали участникам серию карт в очень быстрой последовательности. Одна из них демонстрировалась с небольшой задержкой. Эта перемена оставалась незамеченной для участников, но почти в половине случаев заставляла их выбирать «навязанную» карту.

Преимущество этого лабораторного эксперимента в том, что, пока участники наблюдают за мелькающей колодой и делают свой выбор, мы можем наблюдать за расширением их зрачков – автономной неосознанной реакцией, которая, помимо всего прочего, обозначает степень внимания и сосредоточенности. Вместе с этим мы обнаружили признаки различия между свободным и вынужденным выбором. Когда человек выбирает «навязанную» карту, то примерно через одну секунду после решения его зрачки расширяются почти в четыре раза. Иными словами, тело знает, когда выбор был вынужденным, но сам наблюдатель не осознает этого. Наши глаза – более надежный индикатор истинной причины решения, чем наши мысли.

Эти эксперименты касаются старой философской дилеммы ответственности и в определенной степени ставят под вопрос упрощенное представление о свободе воли. Но они ни в коей мере не опровергают это представление. Мы не знаем, где и как зарождается «подсознательный импульс» Либета. На данном этапе мы можем лишь строить догадки, как делал Лавуазье со своей теорией теплового флюида.

Прелюдия к сознанию

Круг сознания

Эти три феномена предполагают общую исходную точку. Когда выполняется действие, мозг не только посылает сигнал в моторную кору, управляющую движением глаз и рук, но и заранее предупреждает себя о необходимости дальнейшей адаптации. Он делает это для того, чтобы «стабилизировать камеру», распознавать внутренние голоса как свои собственные. Этот механизм называется эфферентным копированием; так мозг наблюдает за собой и проводит мониторинг своих действий.

Мы уже видели, что мозг – источник бессознательных процессов, которые иногда проявляются в двигательной активности. Незадолго до осуществления они становятся видимыми для самого мозга, который идентифицирует их как собственные. У такого вида «мозговой подписи» есть последствия. Они наступают, когда наши глаза движутся, когда мы не можем пощекотать себя или мысленно узнаем собственный голос. В самых общих чертах можно считать этот механизм нашим внутренним протоколом обмена данными.

Здесь применима полезная аналогия. Когда компания решает приступить к запуску нового товара, она сообщает об этом в разные подразделения, чтобы они могли координировать процесс: в отдел маркетинга, отдел продаж, отдел контроля качества, отдел по связям с общественностью и так далее. Если внутренние коммуникации (механизм эфферентного копирования) плохо работают, то возникают нестыковки. К примеру, отдел снабжения отмечает уменьшение запасов сырья и гадает о причине, так как не знает о запуске нового товара. Сходным образом, из-за недостатка внутренней информации наш мозг создает правдоподобный сценарий, объясняющий положение вещей. В этой аналогии можно увидеть метафору шизофрении – иллюзии возникают из-за недостатков внутреннего протокола обмена данными.

Разумеется, это умозрительный пример, ведь компания не осознает себя. Предпосылка для сознания возникает, когда мозг начинает направлять информацию о своих знаниях и состоянии в свои разные отделы. Эта дискуссия станет более конкретной в будущем, когда мы сконструируем аппараты, проявляющие все свойства сознания. Будем ли мы считать их разумными? Какие права и обязанности они получат?

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.

Расшифровка сознания

В июле 2005 года женщина впала в кому после автомобильной аварии. После необходимых процедур, включая хирургическое вмешательство с целью уменьшить внутричерепное давление из-за многочисленных кровоизлияний, к ней много дней не возвращалось сознание. Иногда женщина непроизвольно открывала глаза. У нее сохранились циклы сна и бодрствования и некоторые рефлексы. Но она не подавала знаков, указывавших на осознанную реакцию. Все эти факторы соответствовали диагнозу вегетативного состояния[51]. Оставался ли шанс, что, вопреки всем клиническим признакам, у пациентки сохранилась богатая психическая жизнь, а ее субъективное внутреннее восприятие сходно с восприятием человека в полном сознании? Как узнать об этом? Как исследовать психическую жизнь разума, если человек не может передать свои мысли?

В общем и целом, психические состояния людей – счастье, желание, скука, усталость, ностальгия – выражаются в их жестах, словах или звуках, которые они издают. Речь позволяет более или менее осмысленно делиться нашими внутренними состояниями, будь то любовь, желание, боль, особые воспоминания или образы. Но если вы не можете выразить свое внутреннее состояние, например во время сна, то человек остается замкнутым в себе. Пациенты в вегетативном состоянии никак не выражают свои мысли и чувства, поэтому раньше было логично полагать, что они лишены сознания.

Но все изменилось. Свойства сознательной активности мозга, которые мы перечислили выше, позволяют объективно судить о том, обладает ли человек характерными признаками сознания. Они действуют как инструмент для расшифровки и интерпретации психического состояния людей, что особенно важно, когда других способов нет: например, для пациентов в вегетативном состоянии.

Наблюдая за воображением

Примерно через семь месяцев после автомобильной аварии врачи провели исследование пациентки с использованием функциональной магниторезонансной томографии. Активность ее мозга при прослушивании различных фраз была сравнима с активностью мозга здорового человека. Самое интересное, что ее реакция оказывалась более ярко выраженной, если фраза была двусмысленной. По-видимому, мозг боролся с этой двойственностью, что указывало на активную работу мысли. Возможно, на самом деле женщина не находилась в вегетативном состоянии? Наблюдений за ее мозгом было недостаточно для однозначного ответа на такой важный вопрос. Во время глубокого сна или под анестезией, когда считается, что человек находится в бессознательном состоянии, мозг тоже особым образом реагирует на фразы и звуки. Можно ли точнее обнаружить характерные признаки активного сознания?

Когда здоровый бодрствующий человек представляет, что он играет в теннис, то сильнее всего активируется часть мозга, известная как дополнительная моторная зона (ДМО, SMA). Эта часть контролирует движение мышц[52]. С другой стороны, когда человек представляет, как он ходит по своему дому (все мы способны мысленно проследить маршрут на карте: линию железной дороги, расположение городских улиц, тропинки, адреса друзей, бабушек и так далее), то активируется система, включающая главным образом парагиппокамп и теменную кору.

Это явление можно использовать для ограниченной, но эффективной расшифровки мыслей. Больше не нужно спрашивать человека, о чем он думает – об игре в теннис или о прогулке по дому. Достаточно расшифровать схему его мозговой активности. Мы практически можем читать мысли, хотя бы на уровне двоичного кода, обозначающего прогулку или игру в теннис. Этот инструмент приобретает особенно важное значение, когда нельзя спросить прямо или человек не может ответить на наши вопросы.

Может ли двадцатитрехлетняя женщина в вегетативном состоянии представлять подобные ситуации? В январе 2006 года британский ученый Адриан Оуэн и его коллеги попросили пациентку представить, как она играет в теннис, потом – как она ходит по своему дому, и снова теннис. Эти просьбы чередовались несколько раз.

Ее мозговая активность оказалась такой же, как у здорового человека. Поэтому можно было с разумной вероятностью предположить, что у пациентки активное воображение, а следовательно, и осознанные мысли, о чем не могли догадаться ее врачи, опираясь на клинические наблюдения.

Тот момент, когда женщине удалось пробиться через непроницаемую оболочку, много месяцев скрывавшую ее мысли, когда Оуэн и его коллеги прочитали их в ее сознании, стал важной вехой в истории человеческого общения.

Оттенки сознания

Эксперимент с вопросами о теннисе и прогулке по дому имел даже большее значение, чем можно было предположить. Это был способ общения: ограниченный, но эффективный.

На его основе мы можем создать нечто вроде азбуки Морзе. Каждый раз, когда ты хочешь сказать «да», представь, что ты играешь в теннис. Когда хочешь сказать «нет», представь, что ты гуляешь по дому. Таким образом группа Оуэна впервые установила канал общения с другим пациентом в вегетативном состоянии, которому было 29 лет. Когда его спросили, зовут ли его отца Александром, активировалась дополнительная моторная зона, которая соответствовала игре в теннис и в данном случае означала утвердительный ответ. Потом его спросили, зовут ли его отца Томасом, и активировался парагиппокамп, что соответствовало прогулке по дому и в установленном коде общения означало «нет». Пациенту задали пять вопросов, на которые он правильно ответил с помощью этого метода. Но он не ответил на шестой вопрос.

Исследователи утверждали, что он, вероятно, не слышал вопроса или заснул. Разумеется, это очень трудно определить при вегетативном состоянии. И все же результат эксперимента показывает огромный потенциал этого окна в ранее недоступный мир, хотя и вызывает определенный скептицизм.

Последнее замечание, на мой взгляд, – актуальное и необходимое предупреждение о «нарушенном звене» коммуникации, искажающем действительность. Попытки общения с такими пациентами выглядят многообещающе, но остаются крайне рудиментарными. Возможно, нынешние ограничения удастся преодолеть с помощью технологии, но было бы заблуждением верить или убеждать других в наличии сознания, сходного по форме или содержанию с сознанием нормального человека. Возможно, это гораздо более запутанное и беспорядочное состояние распавшегося, фрагментированного разума. Откуда нам знать?

Мы с Тристаном Бекинштейном, моим другом и спутником во многих предприятиях, решили заняться этим вопросом. Наш подход был почти минималистским: мы старались определить минимум поведения, характерного для сознания. Мы нашли решение в эксперименте, проведенном Ларри Сквайром, великим нейробиологом и исследователем памяти, который адаптировал классические опыты Павлова.

Эксперимент выглядел так. Человек смотрит фильм Чарли Чаплина и слышит последовательность тонов: бип – бууп, бип – бип-бууп… Один тон высокий, другой низкий. Каждый раз, когда звучит низкий тон[53], секунду спустя человек ощущает слега раздражающее дуновение воздуха в глаза.

Около половины участников выявили закономерность: низкий тон сопровождается дуновением воздуха. Другие не поняли взаимосвязи и не усвоили правила игры. Они могли описать оба тона и досадный порыв воздуха, но не видели никакой связи между ними. Лишь те, кто осознанно описывал закономерность, приобрели условный рефлекс и закрывали глаза после низкого тона, избавляясь от раздражающего дуновения.

Результаты Сквайра кажутся бесхитростными, но они весьма показательны. Крайне простая процедура устанавливает минимальный тест (тест Тьюринга) на наличие сознания. Она соединяет то, что мы хотим узнать (обладают ли сознанием пациенты в вегетативном состоянии), и то, что мы можем измерить (реакция моргания). Пациенты в вегетативном состоянии способны моргать, так что мы с Тристаном сможем определить наличие у них сознания.

Я помню этот момент, один из немногих в моей научной карьере, когда я испытал восторг открытия: в Париже мы с Тристаном обнаружили, что пациент способен учиться точно так же, как люди в полном сознании. Но потом, повторяя процедуру, мы убедились, что лишь трое из тридцати пяти пациентов, прошедших тестирование, проявляют эту остаточную форму сознания.

В течение многих лет мы совершенствовали экспериментальную процедуру, чтобы больше узнать, какое представление о реальности могут иметь «вегетативные» пациенты с признаками сознания. Для этого Тристан усовершенствовал эксперимент со звуками; теперь участникам предстояло догадаться что дуновение воздуха предшествует разным словам из одной семантической категории. Для установления такой связи недостаточно осознания: пациентам нужно было обратить внимание на слова. То есть рассеянные пациенты учились гораздо медленнее.

Так мы смогли исследовать сосредоточенность внимания у «вегетативных» пациентов и обнаружили, что их процесс обучения очень похож на обучение рассеянных людей. Наверное, это лучшая метафора для работы разума «вегетативных» пациентов с признаками сознания: непостоянство мышления, которое находится в очень неустойчивом, менее внимательном и разобщенном состоянии.

У сознания много характерных признаков. Их можно использовать в разных сочетаниях для определения его наличия или отсутствия, но все аргументы «за» и «против» нельзя считать решающими или окончательными. Если лобные доли и таламус пациента работают нормально, если его мозговая активность находится на среднем уровне согласованности, если определенные стимулы генерируют синхронную реакцию нейронов и примерно через 300 миллисекунд образуется мощная волна мозговой активности; кроме того, если у пациента наблюдаются следы воображения и способность к обучению, требующему участия сознания, – так вот, если все эти признаки присутствуют одновременно, то вполне вероятно, пациент находится в сознании. Если же наблюдаются лишь некоторые из них, вероятность уменьшается. Сочетание всех этих инструментов остается лучшим на сегодня средством для объективного диагноза наличия сознательной деятельности.

Обладают ли младенцы сознанием?

Исследование разума взрослых открывает окно в таинственный мир мышления новорожденных детей. Как развивается сознание до того, как ребенок получает возможность проявить его в виде жестов и немногочисленных слов?[54]

Новорожденные обладают гораздо более изощренной и абстрактной организацией мышления, чем можно представить. Как мы убедились в главе 1, они способны формировать числовые и нравственные понятия. Но этот процесс мышления может оставаться неосознанным и мало что говорит нам об их субъективных ощущениях в ходе развития. Осознают ли младенцы то, что происходит с ними: воспоминания, любимых людей, чувство печали? Или же они просто проявляют рефлексы и бессознательное мышление?

Это совершенно новая область исследований. Одной из первых к ней решила подступиться моя подруга и давняя коллега по профессии Гилен Деаэн-Ламбертц. Она выбрала простую стратегию наблюдения за тем, соответствует ли мозговая активность младенцев характерным признакам, указывающим на сознательное мышление у взрослых. Эта стратегия похожа на эксперимент, который проводился с целью понять, как сознательные процессы отличаются от бессознательных в мозге взрослого человека.

В возрасте пяти месяцев формирование первой волны мозговой реакции практически завершается. Эта волна соответствует обработке визуальных стимулов независимо от того, происходит ли это на сознательном или неосознанном уровне. Зрительная кора младенца уже может распознавать лица и делает это так же быстро и уверенно, как и взрослые люди.

Вторая волна, связанная исключительно с осознанным восприятием, изменяется в процессе развития. В возрасте одного года она практически сложилась и по форме сходна с восприятием взрослого человека, но с одним важным отличием: она гораздо медленнее. Вместо 300 миллисекунд она консолидируется примерно через одну секунду после распознавания лица, как будто сознание ребенка работает с небольшой задержкой. Это похоже на интернет-трансляцию футбольного матча, когда мы слышим, как наши соседи у телевизора кричат «Гол!», прежде чем сами видим это.

Задержка реакции значительно сильнее выражена у пятимесячных младенцев. Задолго до того как они начинают говорить или ползать и едва могут сидеть, младенцы уже обладают мозговой активностью, указывающей на резкую и продолжительную реакцию, которая сохраняется даже после исчезновения внешнего импульса.

Пока это лучшее доказательство того, что младенцы осознают видимый мир. Их сознание слабо фокусируется на четких образах, оно наверняка более сумбурное, медленное и неуверенное, но тем не менее это сознание. По крайней мере, об этом свидетельствует состояние их мозга.

Здесь наука вступает на совершенно неизвестную до сих пор территорию: субъективное мышление младенцев. Речь не о том, что они способны делать, наблюдать и помнить, на что реагировать, а о чем-то более личном и скрытом от чужих глаз – о содержании их сознания.

Состояние сознания младенца или человека в вегетативном состоянии больше не определяется нашими догадками. Теперь мы располагаем инструментами, которые помогают нам в реальном времени наблюдать за работой «фабрики мышления». Эти инструменты позволяют преодолеть самые таинственные и непроницаемые преграды одиночества.

Мы по-прежнему очень мало знаем о материальной основе сознания, – точно так же, как раньше естествоиспытатели мало знали о теплофизике. Но, как ни удивительно, несмотря на недостаток знаний, мы уже умеем манипулировать сознанием: включать и выключать, читать и распознавать его.

Измененные состояния сознания

Они лежат на диване. Тихим, монотонным голосом он рассказывает ей сказку, которую рассказывал уже тысячу раз. Он выдыхает воздух, который заставляет вибрировать его голосовые связки. Звук модулируется его нёбом, губами и языком. Менее чем за тысячную долю секунды эта звуковая волна достигает уха его дочери. Звук превращается в движение на барабанной перепонке. Это движение активирует рецепторы на верхушках волосковых клеток – чуда биомеханики, которое преобразует вибрации воздуха в электрические импульсы. С каждым колебанием этих клеток открываются микроскопические каналы в мембранах, через которые проникают ионы. Они создают электрический ток, распространяющийся по слуховой коре, чья нейронная активность кодирует слова, которые девочка, как всегда, повторяет шепотом. Слова, звучавшие тихим отцовским голосом, оживают в ее уме как волшебная история, которую она уже тысячу раз слышала раньше.

Теперь она дышит глубже, зевает и потягивается. Она засыпает. Он продолжает рассказывать сказку, не меняя тона, ритма и громкости звука. Звук распространяется, как и раньше, и достигает барабанной перепонки его дочери, вызывая колебания волосковых клеток и посылая ионные токи, активирующие ее слуховую кору. Все как прежде, но она больше не создает историю в уме и не повторяет слова шепотом. Или нет? Куда попадают слова, которые мы слышим во сне?

Тристан Бекинштейн решил изучить этот вопрос и придумал простой эксперимент, идеально подходящий для засыпания. Повторение слов – игра из детства. Это отличается от нашего представления о лабораторном эксперименте; дело происходит в постели, где человек слушает монотонный убаюкивающий голос: слон, стул, стол, белка, страус… Каждый раз, когда произносится название животного, участник должен пошевелить правой рукой, а если это предмет мебели – то левой рукой. Это легко, но действует завораживающе. Вскоре реакции становятся прерывистыми. Иногда они сильно замедляются и, наконец, исчезают. Дыхание человека все глубже, и электроэнцефалограмма показывает синхронное состояние, означающее, что он уже спит. Слова продолжают звучать по инерции, как в отцовской сказке, когда он предполагает, что дочь слушает его во сне.

Наблюдая следы, оставляемые голосом при переходе ко сну, Тристан обнаружил, что в спящем мозге голос превращается в слова, и эти слова обретают смысл. Более того, мозг продолжает ту же игру: участок, который управляет движением правой руки, каждый раз активируется при упоминании животного, а участок, управляющий движением левой руки, активируется при упоминании предмета домашней обстановки, как было установлено правилами эксперимента.

У сознания есть рубильник «включено/выключено». Во сне, в коматозном состоянии или под анестезией он выключает сознание. В некоторых особенно тяжелых случаях сознание отключается резко и полностью. В других ситуациях, например, при переходе ко сну, оно постепенно тускнеет, перемежаясь со вспышками осознания. Когда переключатель включен, то активность мозга, соответствующая состояниям сознания, проявляется в разных формах. К примеру, мы видели, что сознание очень маленьких детей действует в другом масштабе времени, а больные шизофренией не способны распознать, что голоса, звучащие у них в голове, принадлежат им самим.

Ночные слоны

Можно рассматривать сны как плодородную почву для стимуляции ума без участия тела. Рассогласование между телом и разумом происходит в буквальном смысле: во сне тормозится работа моторных нейронов, с помощью которых мозг управляет мышцами, поэтому химия мозга во сне отличается от бодрствования.

Обычно возвращение к бодрствующему состоянию, для которого характерно организованное осознанное мышление, идет синхронно с восстановлением контакта с телесными ощущениями. Но иногда эти процессы становятся асинхронными, и мы просыпаемся без биохимического контакта со своим телом. Этот феномен, называемый сонным параличом, испытывает от 10 до 20 % людей. Ощущение мучительно: полный паралич при абсолютной ясности мыслей. Но через несколько минут мозг восстанавливает контакт с телом. Бывает и наоборот: мозг не отключается от мышц во время сна, и человек выполняет движения, которые представляет в сновидении[55].

Чем занимается мозг, когда мы спим? Во-первых, во сне он отключается не полностью. Вообще говоря, мозг никогда не отключается полностью: если это произойдет, мы умрем. Когда мы спим, мозг непрерывно работает, как во время фазы быстрого сна (rapid eye movement, когда мы видим сны), так и во время глубокого сна, обычно протекающего без сновидений.

Миф о том, что ночью мозг отключается, связан с представлением о сне как о пустой трате времени. Мы оцениваем свои и чужие достижения во время бодрствования, но нет никакой заслуги в том, чтобы быть хорошим сновидцем.

Сон – это восстановительное состояние, во время которого работает программа очистки, которая устраняет биологические отходы и остатки мозгового метаболизма. В сущности, по ночам мозг занимается уборкой мусора. Это сравнительно недавнее биологическое открытие согласуется с распространенным интуитивным представлением о том, что сон – оборотная сторона бодрствования, и без него мы не только устаем, но даже можем заболеть.

Помимо восстановительной функции, сон задействует основные элементы нашего когнитивного аппарата. К примеру, в фазе медленного (глубокого) сна происходит укрепление памяти. Поэтому после нескольких часов сна или даже короткой дремы мы лучше помним то, что усвоили в течение дня. Это происходит не только из-за отдыха, а обусловлено активным процессом консолидации нейронных связей, пока мы спим. Разобравшись в экспериментах на клеточном и молекулярном уровне, мы уже знаем, что в этой фазе сна укрепляются специфические связи между нейронами гиппокампа и коры головного мозга, отвечающими за обработку и хранение информации. Изменения начинаются в дневное время и продолжаются во сне. Этот механизм так точен, что повторяет некоторые нейронные паттерны, которые активируются во время бодрствования. Это современный физиологический вариант одной из главных идей Фрейда о том, что сон собирает остатки дня. Любители вздремнуть днем часто утверждают, что для укрепления памяти не нужен долгий ночной сон. Короткие дневные «привалы» выполняют ту же функцию.

В фазе медленного сна мозговая активность то усиливается, то ослабевает, образуя повторяющиеся циклы, которые продолжаются немногим более одной секунды. Иными словами, активность мозга колеблется в четко определенном ритме. Чем ярче выражены эти циклы активности, тем эффективнее происходит консолидация памяти. Можно ли усиливать их извне, воздействуя на мозг спящего человека и укрепляя его память?

Ритм мозговой активности человека во время сна измеряется с помощью электроэнцефалограммы. Потом нейронную активность спящего человека можно усилить, заставляя его слышать звуки, синхронизированные с ритмом его мозга.

Эксперимент, проведенный немецким нейропсихологом Иеном Борном, начинался днем с того, что участникам нужно было запомнить список новых слов. Борн обнаружил, что люди, которые ночью во сне прослушивали тона, синхронизированные с ритмом их мозговой активности, на следующий день вспоминали гораздо больше слов, чем люди, которые не подвергались стимуляции или были стимулированы асинхронным образом.

Это значит, что мы можем улучшить запоминание материала при помощи сравнительно простых манипуляций с мозговым механизмом, закрепляющим усвоенные знания. Но, увы, мечта о том, чтобы надеть наушники на ночь и проснуться утром с отличным знанием нового языка, остается мечтой. Какая досада!

Змея, пожирающая свой хвост

В фазе медленного сна, когда мозговая активность носит монотонный и повторяющийся характер, происходит консолидация памяти. В фазе быстрого сна (REM-сон) активность мозга гораздо сложнее и схожа с активностью во время бодрствования. В этой фазе субъективный опыт спящего человека становится осознанным – в виде снов.

Когда человек просыпается посередине REM-цикла, он почти всегда сохраняет яркое воспоминание о своих сновидениях. Этого не происходит, если мы просыпаемся в других фазах сна. С точки зрения нашего субъективного восприятия, в сновидении мы так же находимся в сознании, как и наяву. Во сне мы можем летать, разговаривать с умершими людьми, ходить по саду из металлических деревьев и даже соблюдать правила дорожного движения. Образы бывают яркими и запоминающимися, но мы странным образом упускаем из виду, что создаем их. Мы воспринимаем происходящее в сновидении как истинное описание реальности, а не игру нашего воображения.

Главное отличие сна от бодрствующего сознания – в контроле. Во сне, как и при шизофрении, мы не сознаем своего авторства в виртуальном мире. Причудливая природа снов такова, что мозг не распознает их как свои галлюцинации.

Если в фазе медленного сна циклы нейронной активности повторяются, то во время REM-сна возникают более изменчивые циклы нейронного взаимодействия, воссоздающие прошлые схемы нейронной активности и составляющие новые комбинации из их компонентов. Может быть, это метафора того, что происходит на уровне познавательных процессов? Способствует ли состояние REM-сна созданию новых идей и соединению мысленных элементов, которые оставались разъединенными в дневное время? Являются ли наши сны «фабрикой творческой мысли»?

История человеческой культуры изобилует рассказами о революционных идеях, рожденных во сне. Одна из самых известных – история Альберта Кекуле, который открыл структуру бензола: кольцо из шести атомов углерода. Во время торжества, отмечавшего эту великую веху в истории химии, Кекуле изложил историю своего открытия. После долгих лет неудач решение наконец пришло, когда ему приснился уроборос – змей в форме кольца, пожирающий собственный хвост. Нечто похожее произошло с Полом Маккартни, когда он проснулся в своей спальне на Уимпол-стрит с мелодией Yesterday в голове. Он много дней обходил магазины звукозаписи и спрашивал друзей о происхождении этой мелодии, поскольку считал, что сон был навеян какой-то уже известной композицией.

Очевидна проблема, связанная с этими историческими анекдотами: истории, которые мы осознаем, перемешаны с вымыслом. То же самое относится к нашей памяти: мы отчетливо помним эпизоды, которых никогда не было. Еще необычнее тот факт, что можно внедрить человеку воспоминание, которое он сочтет истинным. Поэтому история о вдохновенном творчестве в сновидениях может оказаться хитроумной ловушкой.

Вероятно, руководствуясь этой догадкой, химик Джон Вотиц тщательно реконструировал историю открытия бензола. Он обнаружил, что французский химик Огюст Лоран за десять лет до сна Кекулеуже объяснил, что бензол имеет кольцевую структуру на основе атомов углерода. Вотиц заключил, что рассказ о сне был частью стратегии Кекуле по сокрытию интеллектуального воровства. Кекуле умышленно манипулировал тем, чего откровенно боялся Маккартни: что его сон был отражением ранее усвоенной информации.

Но даже если отбросить подобные интриги – можем ли мы объективно, избавившись от неизбежных искажений, доказать, что творческие идеи рождаются в сновидениях? Иен Борн взялся за решение этой задачи.

Целью эксперимента был поиск точного и объективного способа измерения творческих способностей. Для этого Борн придумал проблему, которую можно было решить медленно, но эффективно, либо оригинальным простым способом, изменив подход. Участники долго работали над этой проблемой. Потом некоторые спали, а другие просто отдыхали, и все они возвращались к проблеме. Простой, но убедительный результат показал, что творческое решение гораздо чаще приходило после сна. Иными словами, часть творческого процесса происходит во время сна.

Эксперимент Иена Борна свидетельствует, что сон является элементом творческого процесса… Но это не единственный элемент. Повторение и практика, зубрежка – упорядоченная сторона творческого процесса, тоже имеет важное значение, несмотря на ее низкую популярность в последнее время. Как и другие виды неупорядоченного мышления, сны помогают появлению оригинальных идей, но лишь после того, как мы обзавелись прочной основой ранее усвоенных знаний. Это видно на примере Пола Маккартни: он обладал глубокими познаниями в музыкальном материале, поэтому мог импровизировать во сне. То же самое относится и к эксперименту Борна. Ночное время годится для творческого процесса лишь после добросовестной и методичной дневной работы, которая закладывает основу для творчества в сновидениях[56].

Вот краткое описание эффективной работы «фабрики мышления» в ночную смену. Сон – это интенсивное и неоднородное состояние умственной деятельности, позволяющее нам понять, как работает сознание. В первой фазе сна оно постепенно затухает, наступает синхронизация между разными отделами мозга, которая способствует консолидации воспоминаний и укреплению памяти. Вторая фаза имеет физиологическое сходство с бодрствующим состоянием, но образует более разрозненную схему мозговой активности. В этой фазе проявляются элементы творческого мышления, зарождаются новые возможности и сочетания идей. Она сопровождается сонными видениями, где сочетаются ужасающие, эротические и неясные образы. Но можем ли мы думать во сне или это лишь одна из многочисленных иллюзий нашего мозга?

Расшифровка сновидений

Каждый из нас просыпался с мыслью о том, что проспал всего пару секунд, хотя на самом деле прошло несколько часов. И наоборот: несколько секунд сна иногда кажутся целой вечностью. Когда мы спим, время течет непредсказуемым образом. Возможно, сон сам по себе – лишь иллюзия той истории, которую мы сочиняем после пробуждения.

Сегодня мы можем решить эту загадку, наблюдая за следами умственной деятельности мозга в реальном времени. Мы научились исследовать мысленные процессы у младенцев и пациентов в вегетативном состоянии, а также подпороговую обработку информации на основе анализа мозговой активности. Сходными инструментами можно пользоваться для расшифровки мышления во время сна.

Вот один из способов расшифровки мышления на базе мозговой активности. Мы представляем зрительную кору в виде матрицы, как если бы каждая клетка была пикселем в сенсоре цифровой камеры. На этой основе мы можем реконструировать содержание сознания в форме образов и их последовательности. Благодаря этой методике Джек Галлант смог поразительно четко воссоздать фильм, наблюдая лишь за изменением активности мозга у человека, который его смотрел.

Японский ученый Юкиясу Камитани разработал нечто вроде «планетария сновидений». Его группа реконструировала сюжеты снов исходя из активности мозга сновидцев. Когда они проснулись, было доказано, что предположения, основанные на схемах их мозговой активности, совпадали с описанием сновидений участников эксперимента.

Описания выглядели так: «Мне снилось, что я в булочной. Я взял багет и вышел на улицу, где кто-то сфотографировал меня», или «Я видел большую бронзовую статую на холме. Внизу были дома, улицы и деревья». Каждый из этих фрагментов сновидения был расшифрован по мозговой активности. В этом эксперименте расшифровка выявила «концептуальный скелет» сновидений, но не их визуальные качества с нюансами и оттенками. Реконструкция снов в цвете и высоком разрешении еще разрабатывается в лабораторной кухне.

Дневные грезы

Во сне мозг не отключается. Он находится в активном состоянии, поддерживая жизненно важные функции для правильной работы когнитивного аппарата. Но когда мы трудимся, управляем автомобилем, с кем-то разговариваем или читаем, наш мозг порой отрывается от реальности и создает собственные мысли. Часто мы проводим большую часть дня, разговаривая сами с собой. Это дневные грезы – состояние, близкое к сновидению по форме и содержанию, но возникающее во время бодрствования.

Дневные грезы имеют четкий нейронный аналог. Когда мы бодрствуем, наш мозг организует свою работу в двух функциональных сетях, которые до некоторой степени чередуются друг с другом. С первой из них мы уже знакомы: она включает лобную кору (которая действует как диспетчерская вышка), теменную кору (организует и устанавливает порядок действий, контролирует внимание и положение тела в пространстве) и таламус (играет роль распределительного транспортного центра). Это ключевые узлы режима активного функционирования мозга, сосредоточенного на выполнении конкретных задач.

Когда сновидение вторгается в наше бодрствующее состояние, лобно-теменная сеть отключается и контроль переходит к другой группе структур в районе плоскости, разделяющей оба полушария. Эта сеть включает медиальную часть височной доли – структуру, которая связана с памятью и может быть питательной средой для наших дневных грез. Она также включает заднюю часть поясной извилины, тесно связанной с другими отделами мозга и координирующей дневные грезы точно так же, как это делает префронтальная кора, когда наше внимание сосредоточено на внешнем мире. Эта система называется сетью пассивного режима работы мозга (СПРРМ), что отражает историю ее открытия.

Когда появилась возможность изучать работу человеческого мозга в реальном времени с помощью функциональной магнито-резонансной томографии (fMRI), то в первых исследованиях сравнивали активность мозга людей, которые что-то делали (играли в шахматы, считали в уме, запоминали слова, разговаривали, проявляли эмоции), с людьми, которые ничего не делали. В середине 1990-х годов Маркус Райхле обнаружил, что когда человек выполняет эти задачи, некоторые области мозга активируются, а другие отключаются. При этом активация варьирует в зависимости от вида задачи, а отключаемые области все время одни и те же. Из этого Райхле вывел два важных принципа: (1) нет такого состояния, когда наш мозг ничего не делает; и (2) состояние, при котором мысли блуждают бесцельно, находится под управлением системы, которую он назвал сетью пассивного режима работы мозга.

Сеть пассивного режима почти диаметрально противоположна сети исполнительного контроля, что указывает на определенную автономность этих двух систем. Бодрствующий мозг постоянно чередует состояние сосредоточенности на внешнем мире и состояние дневных грез.

Можно ли считать дневные грезы пустой тратой времени, следствием некой рассеянности мозга? Или же, как и ночные сны, они важны в контексте нашего образа мыслей, открытий и воспоминаний?[57]

Манера теряться в мыслях во время чтения – плодородная почва для изучения дневных грез. Каждый из нас может вспомнить, как внезапно осознал, что не имеет ни малейшего понятия о содержании последних прочитанных страниц. Мы были заняты сочинением параллельной истории, отодвинувшей книгу на границу нашего сознания.

Тщательная регистрация движений глаз показывает, что во время дневных грез мы продолжаем скользить взглядом по тексту книги, немного задерживаясь на длинных словах. В то же время активность префронтальной коры уменьшается; включается система пассивного режима, которая делает секретный сад нашего сознания недоступным для информации из текста. Поэтому мы приходим в себя с ощущением, что нужно перечитать пропущенный фрагмент, как если бы мы не видели его вообще. Но это не так. Новое прочтение накладывается на предыдущее, так и не осознанное в грезах наяву.

На самом деле во время дневных грез мы изменяем фокус чтения и как будто пользуемся широкоугольным объективом, позволяющим игнорировать мелкие подробности и видеть текст издалека. Мы видим лес, а не отдельные деревья. Именно поэтому, когда мы перечитываем отрывок после дневной грезы над ним, то лучше понимаем его, чем если бы сразу внимательно его прочитали. Иными словами, дневные грезы – это не «утраченное время», по которому тосковал Марсель Пруст.

Тем не менее есть основания полагать, что дневные грезы имеют свою цену (кстати, никак не связанную с количеством потраченного времени). Они легко могут превращаться в кошмары и галлюцинации – обернуться психоделическим кризисом, где воображаемые друзья становятся чудовищами, ведьмами и призраками. Почти все ситуации, в которых разум блуждает и отрешается от реальности, могут вырождаться в болезненные состояния психики. У меня нет убедительного объяснения этому феномену, и я сомневаюсь, что оно существует. Могу лишь поделиться гипотезой: система управления, которая контролирует естественный и стихийный поток мыслей, находит способы избегать болезненных состояний психики. Когда она отключается, задача становится более трудной.

Американский психолог Дэн Гилберт наполнил эту идею материальным содержанием с помощью приложения для мобильного телефона, которое время от времени спрашивает пользователей: «Что ты делаешь?», «О чем ты думаешь?», «Как ты себя чувствуешь?», и так далее. Ответы, собранные у людей по всему миру, образуют нечто вроде хронологии и демографии человеческого счастья. В целом состояние величайшего счастья наблюдается после секса, разговоров с друзьями, спортивных занятий, исполнения и прослушивания музыки (именно в таком порядке). Наименее довольными оказываются те, кто работает, сидит дома за компьютером или едет на общественном транспорте.

Разумеется, это усредненные цифры, которые вовсе не означают, что работа делает всех несчастными. Результаты зависят от социальных и культурных особенностей. Но самая интересная часть этого эксперимента связана с тем, как состояние счастья меняется в зависимости от наших мыслей. Во время дневных грез почти все участники чувствовали себя хуже, чем при упорядоченном размышлении. Это не значит, что нам следует отказаться от грез наяву; скорее мы должны понимать, что они, как и многие другие путешествия, приносят с собой сложную смесь из открытий, эмоциональных подъемов и спадов.

Осознанное сновидение

Ночные сны часто уносят нас в болезненные воспоминания и неуютные места. В отличие от воображения, сны развиваются спонтанно и без нашего контроля. Еще одно различие между снами и воображением заключается в их визуальной насыщенности. Когда мы просыпаемся, то в лучшем случае можем воссоздать бессвязные фрагменты яркого и красочного сна.

Итак, сны отличаются от воображения по степени яркости и контроля. Сны не подвластны контролю, но бывают очень яркими. С другой стороны, мы можем управлять своим воображением, но сознательные образы не так красочны. Осознанное сновидение представляет собой сочетание того и другого: оно обладает яркостью и реализмом сновидений, но в то же время мы контролируем происходящее. Можно сказать, мы сами – сценаристы и режиссеры таких снов. Благодаря свободе выбора большинство мастеров осознанного сновидения хотят летать; вероятно, это отражает подавленную потребность представителей нашего вида.

Во время осознанного сновидения человек понимает, что спит, он контролирует содержание сна и может отделить объект сновидения от субъекта, как если бы он наблюдал за собой со стороны. Осознанное сновидение обладает характерными признаками на уровне мозга. Высокочастотная активность мозга в префронтальной коре во время REM-сна менее интенсивна, чем во время бодрствования. Именно высокочастотная активность имеет решающее значение для контроля осознанных сновидений. Чем лучше мы осознаем сон, тем сильнее высокочастотная активность префронтальной коры. Можно перевернуть эту закономерность. Если мозг обычного спящего человека стимулируется высокочастотными импульсами, его сны становятся осознанными. Человек отделяет себя от содержания снов, начинает управлять ими и понимает, что сон – это сон.

Будущее, в котором мы сможем контролировать наши сны, уже не за горами. Для этого даже не нужны технологические новшества. Уже известно, что способность к осознанному сновидению поддается тренировке и после некоторой практики почти каждый может видеть такие сны. Мы приближаемся к осознанному сновидению в кошмарах, когда испытываем естественное желание овладеть ситуацией. Способность многих людей управлять развитием своих кошмаров, – вплоть до намерения проснуться, – прелюдия к осознанному сновидению. И наоборот: тренировка осознанного сновидения – способ улучшения качества снов. Поэтому другая его отличительная черта – большое количество позитивных эмоций.

В ходе тренировок мастера осознанного сновидения пользуются внешним миром, как якорем, позволяющим понимать, что они спят, а на другой стороне находится реальность бодрствования. Это служит ориентиром для понимания своего местонахождения. Как Тесей, Гензель или Мальчик-с-пальчик, или как Леонардо Ди Каприо в «Начале», мастера осознанного сновидения оставляют во время бодрствования следы, которые помогут им найти путь обратно, если дорога сна окажется чересчур извилистой.

Осознанное сновидение – удивительное состояние разума. Оно сочетает в себе лучшее из двух миров: образность и творческую насыщенность снов и контроль бодрствования.

Здесь открывается золотая жила для научных исследований. Лауреат Нобелевской премии Джеральд Эдельман разделяет сознание на два состояния[58]. Первичное состояние образует яркую историю настоящего с крайне ограниченным доступом в прошлое и будущее. Это сознание из «Шоу Трумана», принадлежащее пассивному наблюдателю, который видит, как разворачивается сюжет его реальности[59]. Согласно Эдельману, таково сознание многих животных и человека во время REM-сна – сознание без пилота. Вторая форма сознания, более сложная и, вероятно, более свойственная людям, включает необходимые компоненты для пилотирования: она абстрактна и создает представление о самом себе и о своем бытии. Наверное, осознанное сновидение – это идеальная модель для исследования перехода между первичным и вторичным состоянием сознания. Сейчас мы находимся на первом этапе описания этого увлекательного мира, который лишь недавно появился в истории науки.

Путешествия сознания

Еще один старинный способ группового и индивидуального изучения сознания – употребление медицинских препаратов, растений и трав, кофе, шоколада, чая, алкоголя, кокаина, опиума, марихуаны, то есть веществ, которые оказывают стимулирующее, психоактивное, галлюциногенное, снотворное или гипнотическое воздействие. Психофармакологические исследования, направленные на поиск связи между растениями, их смесями, экстрактами и синтетическими производными, свойственны всем культурам. Здесь мы рассмотрим научную составляющую двух типов препаратов, изменяющих содержание и поток сознания: марихуаны и галлюциногенов.

Фабрика блаженства

Конопля – растение из Южной Азии, из которого делали одежду, паруса, канаты и бумагу как минимум 5000 лет. Практика использования конопли в качестве наркотика[60] тоже насчитывает тысячи лет; это объясняет, почему шаман в Синьцзян-Уйгурском автономном районе Китая был мумифицирован вместе с корзиной, полной листьев и семян конопли. Свидетельства об употреблении конопли найдены рядом с древнеегипетскими мумиями и символами божества.