Мозг и сознание - Кэролайн Уилльямс

Я помню, когда по моей книге «Человек, который принял свою жену за шляпу» ставили оперу, я сказал либреттисту: вы должны пойти и посмотреть на миссис П. – женщину, которую и приняли за шляпу – и посмотреть, как она будет себя чувствовать. Я наблюдал за тем, как она смотрит оперу, и со страхом гадал, о чем она может думать. Но она подошла ко мне и либреттисту и сказала: «Вы отдали честь моему мужу». Надеюсь, в каком-то смысле я могу отдать честь моим пациентам.

Во сне или под наркозом – все мы время от времени теряем сознание. Но что конкретно при этом с нами происходит? И может ли происходящее пролить свет на природу самосознания?

Появление общей анестезии превратило хирургические операции из ужасающего испытания в легкую дрему. Сейчас анестезия – одна из самых распространенных медицинских процедур в мире, но мы по-прежнему не знаем, как работают вызывающие ее препараты. Возможно, это не должно удивлять нас: раз уж мы до сих пор не понимаем природу сознания, как мы можем постичь природу его исчезновения?

Тем не менее, с развитием новых методов визуализации мозга или регистрации его электрической активности во время анестезии все начинает меняться.

Конечно, мы пребываем в измененном состоянии сознания не только под общей анестезией: это происходит всякий раз, когда мы засыпаем, или, например, при достаточно сильном ударе головой. Но именно анестетики позволяют ученым безопасно, обратимо и с изысканной точностью манипулировать нашим сознанием.

Первую общеизвестную операцию под анестезией провел в 1804 году японский хирург, использовавший смесь сильнодействующих лекарственных трав. На западе первую операцию под общей анестезией выполнили в Массачусетской больнице общего профиля в 1846 году: рядом с лицом пациента держали флягу с диэтиловым эфиром, пока он не потерял сознание.

С тех пор в качестве анестетиков используют множество химических веществ, некоторые в виде ингаляций, как эфир, некоторые – в виде инъекций. Искусство применения этих препаратов со временем стало отдельной медицинской специальностью. Находящийся в тени хирургов, которые «латают» вас, скромный анестезиолог проделывает столь же важную работу, удерживая вас в сумерках между жизнью и смертью.

Регулятор освещения сознания

Сознание часто воспринимают как состояние «все или ничего» – либо вы бодрствуете, либо нет, – но на самом деле существуют различные уровни наркоза, которые представляют собой разные степени освещенности нашего сознания (см. рис. 8.1).

Как правило, сначала человек испытывает состояние, схожее с опьянением (о чем может и не помнить впоследствии), а затем теряет сознание, что обычно определяют как неспособность к движению в ответ на команды. По мере продвижения глубже в сумеречную зону человек перестает реагировать даже на проникновение скальпеля, что, в конечном счете, и является целью всего происходящего, а на самом глубоком уровне ему даже может потребоваться помощь с искусственным дыханием.

В наши дни анестезия обычно начинается с инъекции лекарственного средства, называемого пропофолом, что обеспечивает быстрый и плавный переход в бессознательное состояние (как утверждают, именно пропофол будто бы использовал в качестве снотворного Майкл Джексон – с крайне неудачными последствиями). Если операция длится дольше нескольких минут, обычно также добавляют ингаляционный анестетик, такой как изофлуран, для лучшего поминутного управления глубиной наркоза.

Как работают анестетики

Итак, что мы знаем о том, как работают анестетики? С тех пор как их открыли, большой загадкой оставалось то, как все представители такой разнообразной группы химических веществ могут приводить к потере сознания. Другие лекарственные препараты работают, связываясь в организме с молекулами-рецепторами, обычно белками, таким образом, что лекарственное вещество и рецептор на молекулярном уровне подходят друг другу, как ключ к замку. Однако длинный список анестетиков включает в себя как крупные сложные молекулы, такие как барбитураты или стероиды, так и инертный газ ксенон, представляющий собой одиночные атомы. Как могут все они подходить к одному и тому же замку?

Долгое время факт поразительной корреляции выраженности наркотического эффекта анестетиков с их растворимостью в жирах притягивал большой интерес. Популярная «липидная теория» гласила, что вместо связывания со специфичными белковыми рецепторами анестетики физически разрушают жировые мембраны нервных клеток, приводя к их дисфункции.

Рис. 8.1. Вы засыпаете: потеря сознания под наркозом – это не столько щелчок выключателя света, сколько постепенное его убавление

Однако в 1980-х годах экспериментальные испытания показали, что анестетики могут связываться с белками в отсутствие клеточных мембран. С тех пор для многих анестетиков были обнаружены соответствующие белковые рецепторы. Пропофол, например, связывается с рецепторами на нервных клетках, которые обычно реагируют на химический посредник γ-аминомасляную кислоту (ГАМК). Существует предположение, что растворимость анестетиков в жироподобных веществах влияет на то, насколько легко они достигают рецепторов в жировой мембране.

Но это раскрывает лишь малую часть тайны. Мы до сих пор не знаем, как это связывание влияет на нервные клетки, и какие нейронные сети они задействуют.

Считается, что многие анестетики работают, препятствуя возбуждению нейронов, но в зависимости от того, какие нейроны блокируются, это может иметь разные последствия для функционирования мозга. Для определения того, на какие участки мозга влияют анестетики, используют методы визуализации работы мозга, такие как функциональная МРТ, которая отслеживает изменения кровообращения в разных областях мозга. Это помогло выявить несколько областей, которые дезактивирует большинство анестетиков. Но, к сожалению, в этот процесс вовлечено так много участков мозга, что трудно понять, воздействие на какие из них является основной причиной потери сознания.

Принимая во внимание теорию глобального рабочего пространства сознания (см. главу 2), возможно, это не удивительно. Эта теория утверждает, что входящая сенсорная информация сначала неосознанно обрабатывается в отдельных областях мозга. Наши переживания становятся осознанными, только если эти сигналы передаются в сеть нейронов, распространенных по всему мозгу, чья работа после этого синхронизируется.

Угасающее сознание

Эта идея недавно получила поддержку в ходе регистрации электрической активности мозга с использованием датчиков электроэнцефалографа (ЭЭГ) на коже головы, в то время как испытуемым вводили анестезию. Исследование показало, что по мере угасания сознания утрачивалась синхронность работы различных областей коры: самого внешнего слоя мозга, важного для деятельности внимания, осознания, мышления и памяти.

Этот процесс также визуализировали с использованием сканирования фМРТ. Стивен Лаурейс, возглавляющий научную группу по изучению комы Льежского университета в Бельгии, посмотрел, что происходит во время пропофольной анестезии, когда пациенты проходят от бодрствования через легкую седацию до стадии, когда они оказываются не способны реагировать на команды. Он обнаружил, что в бессознательном состоянии в ответ на внешние раздражители возбуждались небольшие «островки» коры, но распространения активности в другие области мозга не происходило, в отличие от бодрствования или легкой седации.