Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

На клеточном уровне механизмы кратковременной памяти имеются у всех млекопитающих, от человека до обезьяны, кошки, крысы и мыши. Даруемое ими эволюционное преимущество очевидно. Организм, наделенный памятью, перестает зависеть от случайных воздействий окружающей среды. Он больше не привязан к настоящему, он может вспоминать прошлое и предвосхищать будущее. Когда опасный хищник спрячется за валуном, дело жизни и смерти — запомнить, где сейчас находится невидимая опасность. В окружающем нас мире многие события происходят нерегулярно, в далеко разнесенных точках пространства, и предвестники этих событий тоже могут быть очень разными. Способность синтезировать информацию, полученную в разное время, в разных пространственных точках и в разных сферах знаний, а также заново обдумывать ее в будущем является основой активного сознания, свойством, которое, по всей видимости, прошло положительный отбор в ходе эволюции.

Та часть нашего разума, которую психологи называют кратковременной памятью, относится к числу основных функций дорсолатеральной префронтальной коры и связанных с нею областей. Следовательно, именно эти области являются основными кандидатами на роль хранителей осознанного знания16. Именно они включаются, когда мы улавливаем некий фрагмент информации — телефонный номер, цвет или форму мельком увиденной картинки. Префронтальные нейроны задействованы в активной памяти: картинка уже давно исчезла, а они все перекликаются по всей области краткосрочной памяти — порой этот процесс может затягиваться на несколько десятков секунд. Но если префронтальная кора будет повреждена или занята чем-то другим, воспоминание мгновенно исчезнет и канет в небытие бессознательного.

Пациенты с травмами префронтальной коры имеют серьезные затруднения в планировании будущего. У них наблюдается целый кластер симптомов, в том числе отсутствие способности к прогнозированию и упрямая приверженность к настоящему. Они не способны подавлять нежелательные действия и могут автоматически брать и использовать инструменты (утилизационное поведение) или безудержно копировать поведение и мимику окружающих (поведение имитации). Способность к сознательному подавлению, долгосрочному мышлению и планированию у них резко падает. В наиболее сложных случаях проявляются и другие симптомы, например апатия, свидетельствующие о серьезных пробелах в качестве и содержании психической деятельности. С наличием сознания напрямую связаны такие расстройства, как геминеглект (нарушение восприятия половины пространства, обычно левой), абулия (отсутствие желаний и побуждений к действию), акинетический мутизм (утрата способности к произвольному говорению, иногда с сохранением способности к повторению), анозогнозия (неспособность осознать серьезное заболевание, в том числе паралич) или повреждение аутоноэтической памяти (неспособность вспоминать и анализировать собственные мысли). Если затронута префронтальная кора, пострадать могут даже такие базовые функции, как способность воспринимать быстро показанное изображение и обдумывать увиденное17.

Итак, суммируя все вышеперечисленное, мы можем сказать, что префронтальная кора, по всей видимости, играет важнейшую роль в нашей способности сохранять информацию с течением времени, обдумывать ее и использовать при планировании. Можно ли найти более убедительные доказательства того, что подобное протяженное во времени размышление неразрывно связано с сознанием? Ученые-когнитивисты Роберт Кларк и Ларри Сквир придумали до смешного простой тест на темпоральный синтез: отложенный условный мигательный рефлекс18. В точно определенный момент времени пневматический механизм выбрасывает в направлении глаза поток воздуха. И кролики, и люди реагируют моментально и сразу же опускают веко, чтобы защитить глаз. А теперь давайте будем перед каждым выбросом воздуха подавать краткий предупредительный сигнал. В итоге мы получим рефлекс Павлова, названный так в честь русского ученого-физиолога Ивана Петровича Павлова, первым продемонстрировавшего рефлекс слюноотделения, наступавший при звуке колокольчика у собаки, которая ожидала, что ей принесут пищу. После недолгой тренировки глаз сам собой начинает моргать при одном только звуке сигнала, не дожидаясь выброса воздуха. Спустя некоторое время достаточно случайным образом подать сигнал, и глаз немедленно «широко закроется».

Мигательный рефлекс срабатывает быстро, но все же — сознательно глаз закрывается или бессознательно? Ответ, как ни странно, зависит от длительности промежутка между предупреждением и срабатыванием механизма. В одной версии теста вырабатывается так называемый отсроченный условный рефлекс, и сигнал звучит вплоть до момента, когда будет подан воздух. В сознании животного эти стимулы объединяются между собой, и все обучение сводится к распознаванию совпадений. Во втором варианте идет выработка «условного рефлекса на следовой раздражитель», после краткого сигнала наступает пауза, и только после этого подается воздух. Отличие от предыдущего эксперимента — минимальное, но результат получается куда сложнее. Для того чтобы выявить систематическую связь между сигналом и последующим выбросом воздуха, животному или человеку приходится держать в краткосрочной памяти воспоминание о сигнале. Чтобы избежать путаницы, первый вариант я назову «рефлексом совпадения» (первый стимул длится достаточно долго, чтобы совпасть со вторым, поэтому участие памяти не требуется), а второй — «рефлексом запоминания» (участнику эксперимента приходится запоминать звук, чтобы затем выстроить связь между ним и неприятным выбросом воздуха).

Результаты эксперимента однозначно свидетельствуют: рефлекс совпадения формируется бессознательно, а рефлекс запоминания требует привлечения активного сознания19. Для формирования рефлекса совпадения, вообще говоря, даже кора головного мозга не нужна. Если удалить у кролика головной мозг, кору, базальные ядра, лимбическую систему, зрительный бугор и гипоталамус, кролик все равно будет демонстрировать рефлекс и моргать в случае, если сигнал и выброс воздуха совпадут во времени. Что же до рефлекса запоминания, то запоминание возможно лишь в случае наличия неповрежденного гиппокампа и связанных с ним структур (в том числе префронтальной коры). У людей обучение с помощью памяти происходит лишь и только тогда, когда человек осознает, что сигнал постоянно звучит перед выбросом воздуха. Пожилые люди, пациенты с амнезией и даже те, кто просто отвлекся и не уловил связи между сигналом и выбросом воздуха, рефлекс не демонстрируют (а на выработку рефлекса совпадения эксперимент в таком виде не влияет). На томограмме мозга видно, что во время обучения префронтальная кора головного мозга и гиппокамп активируются именно у тех, кто научается осознавать эту связь.

В целом парадигма условного рефлекса предполагает, что эволюция отвела сознанию особую роль — научаться с течением времени, а не просто жить в настоящем. Система, состоящая из префронтальной коры и связанных с ней областей, в том числе гиппокампа, может исполнять важную функцию: закрывать разрывы во времени. Говоря словами Джеральда Эдельмана, сознание одаряет нас «хранимым в памяти настоящим»20: благодаря этому мы можем спроецировать избранные фрагменты своего опыта на будущее и соотнести их с полученной ранее сенсорной информацией.

В тесте на рефлекс запоминания особенно интересно то, что он достаточно прост, и задействовать в нем можно любых живых существ — от маленьких детей до обезьян, кроликов и мышей. В ходе эксперимента над мышами обнаружилось, что у них возбуждаются передние участки мозга, соответствующие префронтальной коре головного мозга человека21. Возможно, с помощью этого теста ученые нащупали одну из основных функций сознания — операцию столь важную, что ее могли освоить многие другие живые существа помимо человека.