Книги

Где находится сознание: история вопроса и перспективы поиска

Эрик Кандель — один из ведущих специалистов в области нейронаук в мире. Преодолев свое юношеское увлечение психоанализом, он расширил область своих исследований при помощи точных науках — биологии и физиологии. Впоследствии Кандель получил Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов работы синапсов. «Теории и практики» начинают сотрудничество с издательством Corpus и публикуют отрывок из книги ученого «В поисках памяти».

Разобраться в сознании — сложнейшая из всех задач, стоящих перед наукой. В справедливости этого утверждения можно убедиться, рассмотрев карьеру Фрэнсиса Крика — возможно, самого одаренного и влиятельного из биологов второй половины XX века. После Второй мировой войны, когда Крик начал заниматься биологией, считалось, что перед наукой стоят два великих неразрешимых вопроса: что отличает живое от неживого и какова биологическая природа сознания. Вначале Крик обратился к более простому вопросу об отличии живой материи от неживой и занялся исследованием природы гена. В 1953 году, всего после двух лет совместной работы, он и Джим Уотсон помогли науке разгадать эту тайну. Как Уотсон впоследствии писал в своей книге «Двойная спираль», «во время обеда Фрэнсис залетел в паб «Орел», чтобы рассказать всем, кто сидел достаточно близко, чтобы его услышать, что мы открыли тайну жизни». За следующие два десятилетия Крик помог науке расшифровать генетический код и разобраться в том, как на ДНК синтезируется РНК, а на РНК — белок.

В 1976 году, когда ему было шестьдесят, Крик обратился к оставшейся научной загадке — биологической природе сознания. Ею он занимался до конца своей жизни в сотрудничестве с Кристофом Кохом — молодым специалистом по вычислительной нейробиологии. Крик приложил к исследованию этого вопроса весь оптимизм и незаурядный интеллект. Именно благодаря ему научное сообщество, которое ранее игнорировало этот вопрос, теперь сосредоточилось на проблеме сознания. Но за тридцать лет непрерывной работы Крику удалось продвинуться в изучении природы сознания лишь ненамного. Более того, некоторые ученые и философы, занимающиеся психикой, до сих пор находят сознание непостижимым и склоняются к мнению, что его никогда не удастся объяснить в биологических терминах. Они сомневаются в принципиальной возможности узнать, как биологическая система, биологическая машина может что-то чувствовать. Еще большие сомнения вызывает у них вопрос, как она может размышлять о самой себе.

Идеи Декарта легли в основу представления о том, что действия, такие как прием пищи или ходьба, а также сенсорное восприятие, потребности, влечения и даже простые формы обучения осуществляются при посредничестве мозга и доступны для научного исследования, однако психика, то есть душа, священна и как таковая не должна и не может быть предметом научного анализа.

Эти вопросы не новы. Впервые в истории западной мысли их сформулировал Гиппократ в V веке до нашей эры, а после него Платон, основатель афинской академии. Гиппократ был первым врачом, отбросившим суеверия и положившим в основу своих представлений данные клинических наблюдений. Он доказывал, что все психические процессы возникают в мозгу. Платон, отвергавший наблюдения и эксперименты, считал, что единственная причина, по которой мы можем думать о самих себе и о своем смертном теле, состоит в том, что у нас есть нематериальная и бессмертная душа. Идея бессмертной души впоследствии вошла в христианскую философию и была разработана Фомой Аквинским в XIII веке. Фома Аквинский и последующие религиозные мыслители утверждали, что душа (источник сознания) не только отлична от тела, но и имеет божественное происхождение.

В XVII веке Рене Декарт разработал концепцию, согласно которой человек имеет двойственную природу: у него есть тело, состоящее из материальной субстанции, и нематериальная душа. Душа получает от тела сигналы и может влиять на его действия, но сама она состоит из нематериальной субстанции, присущей из всех живых организмов только людям. Идеи Декарта легли в основу представления о том, что действия, такие как прием пищи или ходьба, а также сенсорное восприятие, потребности, влечения и даже простые формы обучения осуществляются при посредничестве мозга и доступны для научного исследования, однако психика, то есть душа, священна и как таковая не должна и не может быть предметом научного анализа.

Примечательно, что эти идеи XVII века были по-прежнему в ходу и в 80-е годы XX века. Карл Поппер, великий философ науки, и Джон Экклс, нейробиолог и нобелевский лауреат, всю жизнь были сторонниками дуализма. Они соглашались с Фомой Аквинским, что душа бессмертна и независима от мозга. Британский философ науки Гилберт Райл называл эту концепцию души «призраком в машине».

Сегодня большинство философов, занимающихся психикой, согласно: то, что мы называем сознанием, порождается материальным мозгом, но не все согласны с Криком, что к сознанию в принципе применим научный подход. Некоторые, например Колин Макгинн, полагают, что сознание вообще невозможно изучить, потому что само устройство мозга накладывает ограничения на когнитивные способности человека. По мнению Макгинна, человеческий разум может оказаться просто не способен решать некоторые проблемы. Другой крайней точки зрения придерживаются такие философы, как Дэниэл Деннетт, отрицающий само существование этой проблемы. Деннетт доказывает, примерно так, как это делал столетием ранее Джон Хьюлингс Джексон, что сознание представляет собой не какую-то отдельную функцию мозга, а совокупность результатов разных вычислительных процессов, происходящих в участках коры высшего порядка, связанных с поздними этапами обработки информации.

Наконец, такие философы, как Джон Серль и Томас Нагель, занимают промежуточную позицию и считают, что сознание представляет собой вполне определенный набор биологических процессов. Эти процессы доступны для изучения, но мы пока мало продвинулись в этом направлении, потому что они очень сложны и составляют нечто большее, чем сумма своих частей. Таким образом, сознание намного сложнее, чем какая-либо функция мозга, в которой нам удалось разобраться. Серль и Нагель приписывают сознанию как состоянию две особенности: единство и субъективность. Единство как свойство сознания отражает тот факт, что мы воспринимаем свои ощущения как единое целое. Все наши сенсорные модальности сливаются в единый, связный, сознательный опыт. Поэтому, когда я подхожу к розовому кусту в ботаническом саду в поместье Уэйв-Хилл, я чувствую тонкий аромат цветов и одновременно воспринимаю их красный цвет и форму и при этом вижу этот розовый куст на фоне реки Гудзон и утесов хребта Пэлисейдс на другом берегу. Воспринимаемый мной образ будет цельным не только в этот момент, но и через две недели, когда мне захочется совершить мысленное путешествие во времени и восстановить его в памяти. Несмотря на то что чувства обоняния и зрения связаны с разными органами и что каждый из них использует собственные, отдельные проводящие пути, эти пути сходятся в мозгу так, что я воспринимаю единую, цельную картину.

С единством сознания связана сложная проблема, но, возможно, она разрешима. Это единство иногда может распадаться. У пациентов, у которых хирургическим путем отделены друг от друга два полушария мозга, есть как бы два сознания, каждое из которых воспринимает собственную единую картину мира.

Со второй особенностью сознания — субъективностью — связана более сложная научная проблема. Каждый из нас живет в мире уникальных ощущений, которые для нас более реальны, чем ощущения других. Мы воспринимаем свои мысли, настроения и чувства непосредственно, в то время как опыт других людей мы способны оценить лишь опосредованно, с помощью зрения или слуха. Поэтому мы можем задаться следующим вопросом. Совпадают ли ваша реакция на синий цвет, который вы видите, или запах жасмина, который вы чувствуете, и смысл, который все это имеет для вас, с моей реакцией на синий цвет, который я вижу, и запах жасмина, который я чувствую, и со смыслом, который все это имеет для меня?

Проблема касается не только восприятия как такового. Вопрос здесь не в том, видим ли мы очень похожие оттенки одного и того же голубого цвета. Это сравнительно просто узнать, регистрируя сигналы отдельных нервных клеток в зрительной системе каждого. Мозг воспроизводит наше восприятие объекта, но, судя по всему, и сам воспринимаемый объект (например, синий цвет или нота до первой октавы на фортепиано) обладает соответствующими физическими свойствами, такими как длина волны отражаемого света или частота издаваемого звука. Вопрос же касается значения этих цвета и звука для каждого из нас. Мы пока не разобрались, как электрическая активность нейронов обеспечивает тот смысл, который мы приписываем данному цвету или звуку. Тот факт, что сознательный опыт каждого человека уникален, поднимает вопрос, возможно ли выделить какие-либо объективные особенности сознания, общие для всех нас. Если наши чувства в итоге порождают ощущения, которые целиком и полностью субъективны, то мы, согласно этой аргументации, не можем прийти ни к какому общему определению сознания, основанному на личном опыте.

Единство как свойство сознания отражает тот факт, что мы воспринимаем свои ощущения как единое целое. Все наши сенсорные модальности сливаются в единый, связный, сознательный опыт. Поэтому, когда я подхожу к розовому кусту в ботаническом саду в поместье Уэйв-Хилл, я чувствую тонкий аромат цветов и одновременно воспринимаю их красный цвет и форму и при этом вижу этот розовый куст на фоне реки Гудзон и утесов хребта Пэлисейдс на другом берегу. Воспринимаемый мной образ будет цельным не только в этот момент, но и через две недели, когда мне захочется совершить мысленное путешествие во времени и восстановить его в памяти.

Нагель и Серль показывают сложность объяснения субъективной природы сознания в биологических терминах на следующем примере. Представим себе, что в определенном участке мозга, про который известно, что он играет важную роль в работе сознания, мы научились регистрировать электрическую активность нейронов, в то время как испытуемый выполняет некоторое задание, требующее сознательного внимания. Предположим, что мы нашли клетки, в которых возникает потенциал действия, когда я осознанно вижу красные цветы на розовом кусте в поместье Уэйв-Хилл. Тем самым мы сделали первый шаг в изучении сознания, а именно нашли для восприятия данного объекта то, что Крик и Кох назвали нейронными коррелятами сознания. Для большинства это будет большим шагом вперед, потому что он указывает на материальную единицу, связанную с сознательным восприятием. После этого мы можем пойти дальше и поставить новые эксперименты, чтобы определить, сливаются ли такие корреляты в единое связное целое, то есть объединяют ли они образ розового куста с образами реки Гудзон и утесов на другом ее берегу. Но Нагель и Серль считают, что это наиболее простая из двух проблем сознания. Более сложная — вторая загадка, загадка субъективного опыта.

Как получается, что я реагирую на образ красной розы определенными, характерными для меня чувствами? Или, если рассмотреть другой пример, какие основания считать, что, когда мать смотрит на своего ребенка, сигналы, передаваемые нейронами в участке коры ее мозга, связанном с восприятием лиц, отвечают за эмоции, которые она испытывает, и за ее способность вспомнить эти эмоции и образ своего ребенка?

Мы пока еще не знаем, даже в самых простых случаях, как сигналы отдельных нейронов обеспечивают субъективную составляющую осознанного восприятия. Более того, Серль и Нагель утверждают, что у нас пока нет даже подходящей теории того, как объективное явление, такое как электрические сигналы в мозгу, может обеспечивать субъективный опыт, такой как ощущение боли. А поскольку современная наука есть редукционистское, аналитическое представление о сложных явлениях, а субъективная природа сознания не поддается упрощению, такая теория пока находится для нас вне пределов досягаемости.

Согласно Нагелю, наука не может взяться за изучение сознания, не внеся в свою методологию существенных изменений, которые позволят ученым выявлять и анализировать элементы субъективного опыта. Эти элементы, скорее всего, представляют собой базовые компоненты работы мозга (подобно тому как атомы и молекулы представляют собой базовые компоненты вещества), но мы пока не можем представить ту форму, в которой они существуют. Нагель утверждает, что проблема связана не с редукцией, к которой постоянно прибегает наука. Наука может без труда объяснить, как свойства определенной разновидности вещества возникают из объективных свойств составляющих его молекул. Но у науки нет правил, которые позволили бы объяснить, как субъективные свойства сознания возникают из объективных свойств нейронов, связанных друг с другом.

При этом Нагель доказывает, что полное отсутствие у нас представлений об элементах субъективного опыта не должно мешать находить нейронные корреляты сознания и правила, которые связывают явления сознания с процессами, происходящими с клетками мозга. Более того, только накопление такой информации и может позволить нам придумать, как редуцировать нечто субъективное, сведя его к материальному и объективному. Но, чтобы прийти к теории, которая подкрепит такую редукцию, нам придется вначале открыть элементы субъективного сознания. Это открытие, по словам Нагеля, будет достижением огромной значимости, потребует революции в биологии и, скорее всего, полной трансформации научной мысли.

Большинство нейробиологов, занимающихся исследованиями сознания, ставят перед собой намного более скромные цели, чем предполагает этот величественный план. Они не стремятся произвести революцию в научной мысли и не ждут такой революции. Хотя им приходится преодолевать трудности, связанные с экспериментальным определением явлений сознания, они не видят в этих трудностях препятствий для любых экспериментальных исследований сознания в рамках существующих моделей. Нейробиологи считают, и в этом с ними согласен Серль, что им удалось достичь немалых успехов в выяснении нейробиологической природы восприятия и памяти, даже не принимая во внимание индивидуальный опыт. Например, когнитивная нейробиология продвинулась в выяснении нейронных основ восприятия синего цвета, не задаваясь вопросом, как на один и тот же синий цвет реагирует каждый из нас.

Но в сложной проблеме сознания — механизме возникновения субъективного опыта из нейронной активности — нам пока не удалось разобраться. Крик и Кох доказывали, что, когда мы решим простую задачу (проблему единства сознания), мы сможем экспериментально манипулировать нейронными системами для решения сложной.

Проблема единства сознания представляет собой вариант проблемы связывания, впервые сформулированной в ходе исследований зрительного восприятия. Неотъемлемая часть того субъективного удовольствия, которое я испытываю, когда смотрю на розы в поместье Уэйв-Хилл, состоит в том, как вид и запах этих роз связываются друг с другом, совмещаясь с видом Гудзона, утесов на его берегу и других компонентов воспринимаемой мной картины. Существование каждого из этих компонентов обеспечивается разными участками зрительной, обонятельной и эмоциональной систем моего мозга. Единство моего сознательного опыта предполагает, что этот процесс связывания должен как-то соединять друг с другом и интегрировать разные участки. Чтобы сделать первый шаг на пути к решению простой проблемы сознания, нужно задаться вопросом, локализовано ли единство сознания (которое, как мы считаем, достигается за счет нейронных систем, обеспечивающих избирательное внимание) в каком-то одном или немногих местах. Если так, то это дало бы нам возможность манипулировать единством сознания биологическими методами.

Ответ отнюдь не очевиден. Джеральд Эдельман, один из ведущих теоретиков проблем мозга и сознания, доказывал, что нейронный аппарат, обеспечивающий единство сознания, скорее всего, широко разбросан по коре и таламусу. В результате, как утверждал Эдельман, маловероятно, что мы сможем найти сознание в каком-то небольшом наборе нейронных коррелятов. Крик и Кох, напротив, полагали, что у единства сознания окажутся прямые нейронные корреляты, потому что в его механизме, вероятно, задействован особый набор нейронов, обладающих специфическими молекулярными или нейроанатомическими признаками. Они доказывали, что эти нейронные корреляты, по-видимому, требуют лишь небольшого числа нейронов, работающих подобно прожектору, направляющему луч избирательного внимания. По их мнению, наша первоначальная задача состоит в том, чтобы выяснить, где именно в мозгу располагается этот небольшой набор нейронов, активность которых лучше всего коррелирует с единством сознательного опыта, а затем выявить нейронные цепи, в состав которых входят эти нейроны.

Единство как свойство сознания отражает тот факт, что мы воспринимаем свои ощущения как единое целое. Все наши сенсорные модальности сливаются в единый, связный, сознательный опыт. Поэтому, когда я подхожу к розовому кусту в ботаническом саду в поместье Уэйв-Хилл, я чувствую тонкий аромат цветов и одновременно воспринимаю их красный цвет и форму и при этом вижу этот розовый куст на фоне реки Гудзон и утесов хребта Пэлисейдс на другом берегу. Воспринимаемый мной образ будет цельным не только в этот момент, но и через две недели, когда мне захочется совершить мысленное путешествие во времени и восстановить его в памяти.

Но как нам найти небольшую популяцию нейронов, которая может обеспечивать единство сознания? Каким критериям должны удовлетворять эти нейроны? В своей последней статье (которую Крик продолжал править по дороге в больницу за несколько часов до смерти 28 июля 2004 года) Крик и Кох выдвинули предположение, что участком, обеспечивающим единство нашего опыта, может быть так называемая ограда — прослойка мозговой ткани, расположенная под корой. Об ограде мало известно, не считая того, что она связана почти со всеми сенсорными и моторными участками коры, а также с миндалевидным телом, играющим важную роль в работе эмоций, и обменивается со всеми этими структурами информацией. Крик и Кох сравнили ограду с дирижером, управляющим оркестром. В самом деле, нейроанатомические связи ограды удовлетворяют требованиям, которые можно предъявить дирижеру: они способны связывать и координировать работу различных участков мозга, необходимых для единства сознательного опыта.

Идея, которой был так увлечен Крик в конце жизни (что ограда играет роль центра внимания — места, в котором различные компоненты восприятия связываются воедино), была последней из ряда выдвинутых им важных идей. Колоссальный вклад Крика в науку (двойная спираль ДНК, природа генетического кода, открытие информационной РНК, механизм синтеза последовательности аминокислот белка на матрице информационной РНК и введение биологии сознания в свои права) ставит его в один ряд с Коперником, Ньютоном, Дарвином и Эйнштейном. Но его глубокое, сохраненное на всю жизнь увлечение наукой и существованием разума разделяют многие представители научного сообщества. Такая увлеченность характерна для науки в лучших ее проявлениях.

Вилаянур Рамачандран, специалист по когнитивной психологии, друг и коллега Крика, описал увлечение Крика «оградой» в последние недели его жизни: «За три недели до его смерти я навещал его у него дома в Ла-Хойе. Ему было восемьдесят восемь, он умирал от рака, страдал от болей и проходил химиотерапию, но было ясно, что он тратит весь остаток сил на непрерывную работу над своим последним проектом. Его обширный стол (занимавший полкомнаты) покрывали статьи, письма, конверты, свежие номера журнала Nature, ноутбук (несмотря на его нелюбовь к компьютерам) и последние книги по нейроанатомии. За те два часа, что я провел у него, не прозвучало ни одного упоминания о болезни — только полет идей, посвященных нейронным основам сознания. Его особый интерес вызывала крошечная структура, называемая «оградой», которой, как он чувствовал, напрасно пренебрегали ученые традиционных направлений. Когда я собрался уходить, он сказал мне: «Рама, по-моему, тайна сознания — в ограде, как по-твоему? Иначе зачем этой крошечной структуре столько связей с разными участками?» И он хитро, заговорщицки подмигнул мне. Это была наша последняя встреча».

Поскольку об ограде было известно так мало, Крик хотел основать институт, который занимался бы изучением ее функций. В частности, он хотел выяснить, включается ли ограда, когда бессознательное, подпороговое восприятие определенного раздражителя органами чувств человека переходит в осознанное ощущение.

Один из примеров таких переходов, заинтересовавших Крика и Коха, касается бинокулярной конкуренции. В этом примере человеку одновременно показывают два изображения (скажем, вертикальные и горизонтальные полоски) таким образом, что каждый его глаз видит только один набор полосок. Мозг испытуемого может совместить эти изображения, и тогда испытуемый скажет, что видел решетку, но обычно люди видят то одно, то другое изображение, так что вертикальные и горизонтальные полоски спонтанно сменяют друг друга. Используя магнитно-резонансную томографию, Эрик Лумер и его коллеги из Университетского колледжа Лондона установили, что, когда осознанное внимание человека переключается с одного образа на другой, у него происходит активация определенных участков лобной и теменной долей коры. Эти участки играют особую роль в концентрации осознанного внимания на объектах, обладающих определенным положением в пространстве. Префронтальная кора и задняя часть теменной коры, судя по всему, ретранслируют решение, какое из воспринимаемых зрительной системой изображений усилить, что приводит к появлению соответствующего образа в сознании. В связи с этим люди с повреждениями префронтальной коры с трудом переключаются с одного изображения на другое в экспериментах с бинокулярной конкуренцией. Крик и Кох могли бы предположить, что участки лобной и теменной коры при этом подчиняются ограде, которая и переключает внимание с одного глаза на другой и составляет в единое целое изображение, поступающее в сознание от каждого глаза.

Из вышесказанного ясно, что проблема сознания еще очень далека от решения. Но благодаря усилиям Эдельмана, с одной стороны, и Крика и Коха — с другой, в нашем распоряжении теперь есть две конкретные проверяемые теории, которые стоят того, чтобы исследовать их в дальнейшем.