Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Воспоминания могут спать годами. Их содержание плотно упаковано во встречающиеся тут и там синаптические шипики. Распоряжаться этим синаптическим знанием напрямую мы не можем, поскольку формат, в котором оно записано, очень отличается от тех последовательностей нейронных импульсов, с помощью которых мы осознанно мыслим. Для того чтобы пробудить воспоминания, мы должны перевести их из спящего состояния в активное. Во время обретения воспоминания наши синапсы способствуют повторному проигрыванию определенной последовательности нейронных импульсов — и лишь после этого к нам приходит воспоминание, которое мы осознаем. Сознательная память — это не более чем осознанный момент из прошлого, примерная реконструкция конкретной последовательности импульсов, которая некогда имела место быть. С помощью нейровизуальных технологий мы можем заметить, что, прежде чем мы осознанно вспомним то или иное событие нашей жизни, воспоминания должны быть трансформированы в определенную последовательность нейронных импульсов префронтальной коры и связанных между собой областей поясной коры72. Такого рода повторная активация удаленных кортикальных областей во время осознанного воспоминания вполне соответствует нашей теории рабочего пространства.

Взяв разницу между латентными связями и активными импульсами, можно объяснить, почему, говоря вслух, мы совершенно не задумываемся о правилах грамматики. Вот предложение: «Джон считает, что он умный». Может местоимение «он» означать самого Джона? Да. А в предложении «Он считает, что Джон умный»? Нет. А в предложении «Джону понравилось, что он быстро справился с задачей»? Мы даем ответы на эти вопросы, но понятия не имеем о правилах, на основании которых их выводим. Структуры, отвечающие за речь, устроены так, чтобы обрабатывать слова и фразы, но схема этого устройства скрыта от нашего сознания. Почему? Ответ дает глобальная теория рабочего пространства: потому что знание закодировано в неподходящем для доступа в сознательный опыт формате.

Грамматика и арифметика — вещи совершенно разные. Умножая 24 на 31, мы действуем абсолютно осознанно. Любую промежуточную операцию, ее характер, порядок этих операций мы можем прокрутить в интроспекции. Но когда мы говорим — все наоборот: мы парадоксальным образом не можем сказать ни слова о том, что происходит у нас в голове. Задачи, которые решает синтаксический процессор, в сложности не уступают арифметическим, но мы понятия не имеем о том, как мы их решаем. Почему? Потому, что сложные арифметические вычисления мы производим пошагово, под непосредственным контролем главных центров сети рабочего пространства (префронтальной, поясной и теменной коры головного мозга). Эти простые последовательности можно точно и четко закодировать с помощью импульсов нейронов префронтальной коры. У нас есть специальные клетки для кодирования намерений, планов, отдельных шагов, их количества и даже ошибок и их исправления73. Таким образом, и планируемые, и совершаемые арифметические действия полностью кодируются импульсами нейронной сети, поддерживающей сознание. Грамматикой же управляют пучки связей, соединяющих левую верхнюю височную долю и нижнюю лобную извилину, в то время как располагающиеся в дорсолатеральной префронтальной коре сети сознательной преднамеренной обработки данных остаются не задействованы74. Даже под анестезией значительный участок темпоральной речевой коры продолжает автономно работать и обрабатывать речь без какого-либо участия сознания75. Мы не знаем, каким образом нейроны кодируют грамматические правила, но когда узнаем, то увидим, что в данном случае схема кодирования ничем не будет походить на схему кодирования арифметических действий.

Итак, теория глобального нейронного рабочего пространства позволяет объяснить массу наблюдений относительно сознания и связанных с ним механизмов мозга. Она объясняет, почему мы осознаем лишь малую толику информации, хранящейся у нас в голове. Чтобы попасть в сознание, информация должна быть закодирована в виде упорядоченной последовательности нейронных импульсов в высших областях коры головного мозга, а эта последовательность, в свою очередь, должна вызывать массовую активацию внутреннего круга тесно связанных между собой областей, из которых складывается глобальное рабочее пространство. Свойствами этой массовой активации, преодолевающей большие расстояния, и объясняется появление автографов сознания, которые были обнаружены во время экспериментов с нейровизуализацией.

Созданные в нашей лаборатории компьютерные имитации позволяют воспроизвести некоторые свойства доступа в сознательный опыт, однако не идут ни в какое сравнение с реальным мозгом — ни о каком возникновении сознания не может быть и речи. Впрочем, я не сомневаюсь, что компьютерная программа в принципе способна воспроизвести элементы сознания. Чтобы имитация была ближе к реальности, у нее должны быть миллиарды определенных нейронных состояний. Такая имитация не только распространяла бы активацию, но и делала бы полезные статистические выводы относительно входящей информации, вычисляя, к примеру, вероятность того, что на картинке изображено лицо конкретного человека, или того, что движущаяся рука достигнет цели.

Мы начинаем понимать, как могут быть устроены нейронные сети, производящие статистические подсчеты такого рода76. Элементарные решения в области восприятия возникают тогда, когда накапливаются шумные факты, поступающие от специализированных нейронов77. Во время массовой активации сознания одна из подгрупп этих фактов перерабатывается в универсальную интерпретацию, на основании которой принимается внутреннее решение о дальнейших шагах. Вообразите себе большую внутреннюю арену, на которой борются за согласованность различные области мозга в образе, к примеру, демонов из пандемониума Селфриджа. Следуя правилам, они обязаны постоянно стремиться к единой адекватной интерпретации всех тех разнообразных сообщений, которые получают. Благодаря далеко протянувшимся связям они преодолевают раздробленность информации и накапливают факты, на сей раз — на глобальном уровне, и так до тех пор, пока не будет получен адекватный ответ, который удовлетворит текущие цели организма.

Вся эта машина зависит от поступающей извне информации лишь отчасти. Ее девиз — автономность. Основываясь на спонтанной активности, она создает собственные цели, а эти цели, в свою очередь, распространяют свое влияние сверху вниз, затрагивая всю прочую деятельность мозга. Под их воздействием другие области удерживают долгосрочные воспоминания, генерируют ментальный отклик и трансформируют его в соответствии с правилами логики или языка. Нейронная активность во внутреннем пространстве течет потоком, задействуя миллионы параллельных процессоров. Каждый адекватный результат еще на шаг подводит нас к никогда не прекращающему работу ментальному алгоритму — потоку сознательной мысли.

Имитировать такую статистическую машину со множеством параллельных процессов и создать имитацию, основанную на реальных принципах работы нейронных сетей, было бы чрезвычайно интересно. Сегодня европейские ученые готовятся к проведению проекта Human Brain («Мозг человека») — серьезной попытке разобраться в кортикальных сетях человеческого мозга и создать полноразмерную их имитацию. У нас уже есть специальные «нейроморфные» кремниевые микросхемы, на основе которых возможно имитировать сети из миллионов нейронов и миллиардов синапсов78. В следующие 10 лет эти инструменты позволят нам получить значительно более подробную картину того, как различные состояния мозга воздействуют на наш сознательный опыт.