Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Нейробиологи постоянно доказывают, что на промежуточных этапах зрительного процесса мозг предлагает огромное множество альтернативных объяснений получаемых сенсорных данных. Так, один нейрон может воспринять лишь малый сегмент эллиптической фигуры, в которую превратилась тарелка. Полученные им данные можно увязать с самыми разными фигурами и перемещениями. Но вот зрительные нейроны начинают общаться и «голосовать» за наилучший образ. Все вместе эти нейроны могут прийти к единому выводу. А как гласит знаменитая максима Шерлока Холмса, если мы отбросим все невозможное, то оставшееся и будет истиной, как бы неправдоподобно она ни выглядела.

Бессознательная работа мозга подчиняется строгой логике, и структуры бессознательного идеально подходят для создания статистически точных выводов относительно поступающей сенсорной информации. Так, у нейронов средней височной извилины, где находится вестибулярный анализатор («область МТ»), для восприятия движения предметов имеется лишь крайне узкий канал («рецептивное поле»). В таких масштабах любое движение видится неоднозначным: когда смотришь в щелочку и видишь палку, невозможно точно определить, как эта палка движется. Она может двигаться в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой она находится, а может — в любом другом (рис. 14). Эта исходная неясность известна как «проблема апертуры». Отдельные нейроны в нашей области МТ от нее страдают, но на бессознательном уровне — на сознательном уровне она нас не затрагивает. Мы не видим никакой неясности даже в самой сложной ситуации. Мозг принимает решение и предоставляет нам самую вероятную, с его точки зрения, интерпретацию с минимумом движения: та же палка всегда будет для нас двигаться перпендикулярно собственной плоскости. Бессознательная армия нейронов оценит все вероятности, но до сознания дойдет лишь сжатый лаконичный доклад.

Когда мы смотрим на более сложную фигуру, например на прямоугольник, в движении, локальные неясности по-прежнему остаются, но ситуацию можно легко прояснить, так как стороны прямоугольника совершают вполне определенные движения, складывающиеся в уникальную картину. Есть лишь одно общее направление движения, в которое вписываются движения каждой из сторон (см. рис. 14). Отделы мозга, отвечающие за зрение, вычисляют это направление и доносят до нас лишь то самое движение, которое соответствует всем условиям задачи. Запись работы нейронов показывает, что для вычислений требуется время: на протяжении целой десятой доли секунды нейроны области МТ «видят» только локальное движение, а на то, чтобы переключиться и воспринять общее направление движения, им требуется от 120 до 140 миллисекунд8. А сознание и знать не знает о происходящем. Субъективно мы видим лишь конечный результат — безупречно движущийся прямоугольник, — и даже не представляем, как неоднозначно мы воспринимали его движение поначалу и сколько работы пришлось проделать нашим нейронным цепям для того, чтобы это движение осмыслить.

Рисунок 14. Сознание помогает делать выводы из неоднозначных ситуаций. Нейроны той области коры, которая реагирует на движение, страдают от «проблемы апертуры». Каждый нейрон получает сигнал только от ограниченной апертуры, называемой обычно «рецептивное поле», и потому не может определить, как направлено движение — горизонтально, перпендикулярно плоскости палки или в любом другом направлении. Однако наше сознание приводит все к единому знаменателю: система восприятия принимает решение и дозволяет нам увидеть лишь малую часть движения, направленную перпендикулярно линии. Когда движется вся поверхность предмета, мы комбинируем сигналы, поступающие от разных нейронов, и улавливаем общее направление движения. Поначалу перемещение каждой точки фиксируется нейронами области МТ, однако вскоре полученная ими информация подвергается глобальной интерпретации, которая соответствует тому, что мы воспринимаем на сознательном уровне. По-видимому, конвергенция происходит, только когда наблюдатель находится в сознании

Интересно, что процесс сведения информации воедино, в ходе которого нейроны области МТ вырабатывают единую интерпретацию происходящего, совершенно прекращается под воздействием анестезии9. Потеря сознания сопровождается внезапной дисфункцией нейронных цепей, которые обычно превращают поступающую сенсорную информацию в единое целое. Для того чтобы нейроны могли обмениваться сигналами снизу вверх и сверху вниз и выработать единое решение, нужно сознание. Если сознание отсутствует, процесс объединения сенсорной информации прекращается прежде, чем появится единая согласованная интерпретация происходящего вокруг.

Роль, которую исполняет сознание в процессе разрешения неясных моментов восприятия, становится особенно очевидна, если мы намеренно создаем неоднозначный визуальный стимул — к примеру, предложим мозгу изображение двух решеток, которые наложены друг на друга и движутся при этом в разных направлениях (рис. 15). Мозг не в состоянии разобраться, какая из этих решеток находится впереди, а какая — позади, однако субъективно мы не ощущаем никакой двойственности. Мы не воспринимаем два варианта одновременно — сознательное восприятие принимает решение и заставляет нас считать, что впереди находится одна конкретная решетка. Примечательно, что на передний план по очереди выходят обе возможные интепретации, и решетки каждые несколько секунд меняются местами. Александр Пуже с коллегами доказал, что в случае, если скорость и положение в пространстве непостоянны, длительность восприятия каждой из интерпретаций непосредственно связана с тем, насколько она соответствует получаемой сенсорной информации10. В каждый момент времени мы наблюдаем наиболее вероятную из интерпретаций, но время от времени ее сменяют другие, длительность существования которых в нашем сознании пропорциональна их статистической правдоподобности. Бессознательное восприятие предлагает варианты, а сознание наобум выхватывает что-нибудь из предложенного.

Рисунок 15. Сознание позволяет нам видеть только правдоподобные интерпретации информации, получаемой посредством органов чувств. Наложив друг на друга две решетки, мы получаем неоднозначную картину, поскольку не можем определить, какая решетка находится ближе к нам. Однако в каждый отдельный момент мы видим лишь один из двух возможных вариантов. Наше сознательное зрение перескакивает с одной картинки на другую, и длительность сохранения каждой интерпретации напрямую зависит от того, насколько вероятно ее соответствие действительности. Таким образом, наше бессознательное зрение предлагает различные варианты, а сознание выбирает самый подходящий из них

Существование этой вероятностной закономерности показывает, что, даже когда мы сознательно воспринимаем некую интерпретацию неоднозначной сцены, наш мозг продолжает трудиться над другими вариантами и готов в любой момент осуществить замену. Бессознательный Шерлок без устали трудится за кулисами, бесконечно вычисляя вероятностные распределения — как заметил Пирс, «вся ткань нашего знания на самом деле представляет собой спутанный войлок гипотез, подтвержденных и отточенных посредством индукции». А на-гора, в сознание, нам выдается один-единственный вариант. Оттого-то мы и не воспринимаем зрение как сложный математический экзерсис: стоит нам открыть глаза, как сознание тут же подбрасывает нам единственное решение. Как это ни парадоксально, но картинка, которую мы воспринимаем сознательно, лишает нас всякой возможности заметить, насколько сложно она устроена.