Читать интересную книгу Лестница жизни - Ник Лейн

Эдельману принадлежит и еще одна идея, которая тоже внесла существенный вклад в изучение нейронных основ сознания, — концепция реверберирующих нейронных циклов, которые сам Эдельман назвал термином — не очень вразумительным — «параллельные повторно входящие сигналы». Суть в том, что нейроны, возбуждающиеся в одном участке мозга, могут связываться с нейронами в других, удаленных участках, и последние отвечают на возбуждение первых, формируя проходящую по другим связям временную нейронную цепь, многократно возбуждающуюся в ответ (реверберирующую) синхронно со всеми этими нейронами, пока другие входящие сигналы не разрушат этот временный ансамбль и не заменят его другим, тоже реверберирующим в унисон. Эта идея Эдельмана прекрасно согласуется с идеями Крика и Коха, а также Вольфа Зингера (хотя нельзя не отметить, что для того, чтобы найти общее между их концепциями, нередко приходится читать между строк: не много я знаю областей науки, в которых главные действующие лица так мало ссылаются друг на друга, редко удосуживаясь даже опровергать неудачные идеи оппонентов).

Сознание работает в масштабе времени от десятков до сотен миллисекунд[82]. Если на одно мгновение показать нам одно изображение, а через сорок миллисекунд — другое, мы сознательно воспримем лишь последнее: нам покажется, что первого мы вообще не видели. И все же с помощью микроэлектродов и сканирования мозга (например, по методу функциональной магнитно-резонансной томографии) можно убедиться, что зрительные центры мозга зарегистрировали и первое изображение — просто оно не получило доступа к нашему сознанию. Судя по всему, чтобы пробиться к сознанию, набору нейронов нужно реверберировать в унисон в течение нескольких десятков или даже сотен миллисекунд, что снова возвращает нас к открытому Зингером ритму с частотой 40 Гц. И Зингер, и Эдельман показали, что в удаленных участках мозга действительно синхронно возникают подобные колебания, между которыми происходит «фазовая автоподстройка частоты». Другие группы нейронов автоматически подстраиваются под другие фазы, возбуждаясь чуть с меньшей (или большей) частотой. Фазовая автоподстройка дает принципиальную возможность отличать друг от друга разные аспекты зрительной информации об одной и той же картине. Например, можно подстраивать частоту подачи всех элементов информации о видимой нами зеленой машине под одну фазу, а все элементы информации о едущей рядом с ней синей машине подавать с немного другой частотой и подстраивать под другую фазу. Такая автоподстройка позволяет сознанию не путать две машины.

У Зингера есть очаровательная идея, объясняющая, как подстроенные по фазе колебания связываются воедино на более высоком уровне — на уровне самого сознания, то есть как эти колебания привязываются к информации, поступающей от всех других органов чувств (слуха, обоняния, вкуса и так далее), а также к чувствам, памяти и речи, создавая у нас ощущение единства сознания. Зингер называет этот механизм нейронным рукопожатием. Оно позволяет иерархически распределять информацию «по ячейкам», помогая всем ее составляющим найти свое место. Лишь верхушка этой иерархии, занимаемая своего рода главным резюме всей бессознательно получаемой информации, воспринимается нами сознательно.

В основе нейронного рукопожатия лежит простой факт: когда нейрон возбуждается, его мембрана деполяризуется, и он не может снова возбуждаться, пока она не реполяризуется. На это требуется некоторое время. А это означает, что если нейрон получает новый сигнал во время «отдыха» (реполяризации), реакции на такой сигнал не последует. Если нейрон возбуждается с частотой шестьдесят раз в секунду (60 Гц), он неизбежно сможет получать сигналы только от тех нейронов, возбуждение которых совпадает по фазе с его собственным. Ведь если, например, другая группа нейронов возбуждается с частотой семьдесят раз в секунду (70 Гц), в большинстве случаев она будет возбуждаться не синхронно с первой группой, и они будут работать как независимые подразделения, неспособные «пожать друг другу руки». С другой стороны, если другая группа нейронов возбуждается реже, например с частотой 40 Гц, то период, в течение которого нейроны этой группы реполяризованы и готовы возбуждаться в ответ на поступающие сигналы, будет продолжительнее. Такие нейроны уже смогут возбуждаться в ответ на сигналы, поступающие от нейронов, возбуждающихся с частотой 70 Гц. Иными словами, чем ниже частота импульсов, тем больше перекрывание фаз и тем больше возможностей для «рукопожатий» с другими группами нейронов. Это позволяет распределять частоты следующим образом. Самые частые колебания связывают все элементы каждой составляющей информации, поставляемой зрением, обонянием, памятью, эмоциями и так далее, так что за каждую из этих составляющих отвечает свое подразделение. Менее частые колебания связывают уже всю информацию, поступающую от органов чувств и других структур нашего организма, в единое целое (соответствующее карте второго порядка в терминах Дамазью). Непрерывные изменения этого целого и порождают поток сознания.

Мало что из этого можно считать бесспорно доказанным, но имеется масса данных, по крайней мере согласующихся с этой картиной. И, главное — отсюда следуют доступные проверке предположения, например о том, что ритм частотой 40 Гц необходим для связывания разных компонентов сознания, а следовательно, потеря этого ритма означает потерю сознания. Учитывая, как сложно измерять подобные параметры (для этого требуется одновременно регистрировать частоты импульсов тысяч нейронов в разных частях мозга), вполне возможно, эти гипотезы (или какие-то другие) удастся подтвердить лишь через много лет.

Но даже если так, то объяснения, которые можно найти в рамках этих концепций, делают устройство сознания доступным для понимания. Например, они показывают, как на основе базового сознания может развиваться расширенное сознание. Базовое сознание действует в настоящем времени: оно непрерывно перестраивается, картируя изменения нашего «я» под действием внешних объектов и облачая все, что мы воспринимаем, в одежду наших чувств. Расширенное сознание пользуется теми же механизмами, но оно связывает всякое моментальное состояние базового сознания с нашими воспоминаниями и речью, уточняя смысл наших эмоций в соответствии с автобиографическими сведениями о нашем прошлом, снабжая чувства и объекты «ярлыками» понятий, и так далее. Расширенное сознание строится на основе смысла эмоций, встраивая наши воспоминания, речь, прошлое и будущее в «здесь и сейчас» базового сознания. Те же самые механизмы «нейронного рукопожатия» позволяют справляться с огромным объемом параллельной работы множества электрических цепей, связывая его с каждым моментом нашего восприятия.

По-моему, это вполне правдоподобно. И все же мы по-прежнему не ответили на главный вопрос: как работа нейронов порождает чувства? Если сознание — это способность чувствовать чувства, придавая им сложные оттенки эмоционального смысла и непрерывно комментируя место нашего «я» в окружающем мире, то данная конструкция балансирует на острие чувств. Именно это философы и называют проблемой первичных ощущений. И теперь нам пора попробовать разобраться в этой поистине трудной проблеме.

Боль не зря неприятна. Те немногие, кто появляется на свет с врожденной нечувствительностью к боли, страдают от ужасных последствий этого синдрома. В 2005 году Мелоди Гилберт сняла документальный фильм о четырехлетней девочке Гэбби Джинграс, страдающей этим недугом. Для ребенка, не чувствовавшего боли, каждый этап развития был настоящим мучением. Когда у нее прорезались молочные зубы, Гэбби изгрызла себе пальцы до кости, изувечив их так сильно, что родители были вынуждены сделать ей операцию по удалению зубов. Когда Гэбби научилась ходить, она стала постоянно получать травмы и один раз даже сломала себе челюсть, что выяснилось только после того, как у нее поднялась температура из-за развившейся в месте перелома инфекции. Хуже того: она то и дело тыкала чем-нибудь себе в глаза и ранила их так сильно, что приходилось накладывать швы (от которых она тоже пыталась избавиться). Родители старались за ней следить и приучить ее носить очки для плавания, но ничто не помогало. В четыре года Гэбби пришлось удалить левый глаз. Правый остался настолько поврежден, что она была формально признана слепой (на расстоянии двадцати футов она видит не лучше, чем человек с нормальным зрением на расстоянии двухсот). Сейчас Гэбби уже семь лет, и теперь она учится жить со своим нарушением. Многие другие дети, подобные ей, гибнут в раннем возрасте. Лишь немногие достигают зрелости, но и став взрослыми, они нередко получают серьезные травмы. Родители Гэбби основали фонд «Дар боли» (Gift of Pain), цель которого состоит в поддержке людей, страдающих тем же недугом (в настоящее время фонд оказывает помощь 39 пациентам). У этого фонда очень удачное название. Большинству из нас очень повезло: мы способны чувствовать боль.