Сознание и мозг. Как мозг кодирует мысли - Станислас Деан

Когда в эту программу ввели данные наших пациентов, пациенты в вегетативном состоянии оказались выделены в совершенно отдельную от всех группу (рис. 33). По сравнению с пациентами, находящимися в сознании, у вегетатиков обнаружилось значительное снижение информационного обмена. Это особенно ярко проявилось, когда мы стали использовать для проведения анализа пары электродов, введенных на расстоянии минимум 7—8 сантиметров друг от друга, — как мы уже знаем, передача информации на большие расстояния является отличительным свойством наделенного сознанием мозга. С помощью еще одного направленного критерия мы обнаружили, что обмен информацией идет в двух направлениях: специализированные области в задней части мозга передавали информацию в универсальные области теменной и префронтальной коры и получали от них ответные сигналы.

Рисунок 33. Наличие информационного обмена на больших расстояниях в пределах коры — отличный показатель наличия сознания у пациентов с мозговыми нарушениями. Чтобы получить это изображение, мы произвели электроэнцефалографическое исследование и записали сигналы мозга с 256 электродов почти у 200 пациентов, находившихся как в сознании, так и в бессознательном состоянии. Для каждой пары электродов (на рисунке они отображены в виде дуги) мы вычислили математический показатель объема информационного обмена между соответствующими областями мозга. У пациентов в вегетативном состоянии наблюдался значительно более низкий объем информационного обмена, нежели у пациентов в сознании и контрольных субъектов. Это открытие вполне соответствует основному положению теории глобального рабочего пространства: важнейшей функцией сознания является информационный обмен. Дальнейшие исследования показали, что те немногие пациенты, которые, пребывая в вегетативном сознании, демонстрировали большие объемы информационного обмена, имели больше шансов прийти в сознание в течение нескольких дней или месяцев

На наличие у пациентов сознания указывали и другие проявлявшиеся на ЭЭГ характеристики47. Математический подсчет количества энергии различных частотных диапазонов показал вполне предсказуемое: что утрата сознания ведет к исчезновению высоких частот, появляющихся при нейронном кодировании и обработке информации; преобладать начинают крайне низкие частоты, характерные для состояния сна или анестезии48. Критерии синхронности в этих мозговых колебаниях подтверждают, что в состоянии сознания области коры, как правило, налаживают гармоничный информационный обмен.

Каждый из этих численных показателей поворачивает сознание новой стороной, мы наблюдаем за сознанием с разных ракурсов и получаем все новые и новые его образы. Чтобы объединить их в целостную картину, Жан Реми Кинг создал программу, которая почти автоматически определяла, какое сочетание критериев позволяет оптимально спрогнозировать ситуацию в каждом конкретном случае. Двадцать минут записи ЭЭГ (пациенту даже не задают вопросов) — и готов точный диагноз. Мы почти ни разу не перепутали вегетативного пациента с пациентом, наделенным сознанием. В большинстве случаев ошибка если и случалась, то заключалась в том, что пациента в состоянии минимального сознания относили к категории пациентов с вегетативным состоянием, причем мы даже не можем с уверенностью утверждать, что это была именно ошибка: за те двадцать минут, что длилось исследование, пациент в состоянии минимального сознания мог выйти из сознательного состояния. Вероятно, повтор теста в другой день помог бы дополнительно уточнить диагноз.

Ошибка могла быть и в другую сторону: наша программа изредка относила к категории минимального сознания пациентов, которых в результате клинического обследования относили к категории пребывающих в вегетативном состоянии. Но была ли это ошибка? Что, если эти пациенты парадоксальным образом выглядели так, будто находятся в вегетативном состоянии, а на самом деле сохраняли сознание и пребывали в псевдокоме? Посмотрев, чем кончилось дело для наших вегетативных пациентов через несколько месяцев после записи ЭЭГ, мы обнаружили весьма обнадеживающие результаты. В двух третях случаев наша программа согласилась с клиническим диагнозом вегетативного состояния — и из этих пациентов восстановились и перешли в категорию минимального сознания лишь 20 процентов. Что же до оставшейся трети, то у этих пациентов наша система обнаружила проблески сознания там, где клиницисты их не видели, — и из этих пациентов в последующие несколько месяцев 50 процентов восстановились до того, как наличие у них сознания было зафиксировано врачами.

Из такой разницы в прогнозах можно сделать очень важные выводы. Получается, что с помощью автоматизированных средств оценки мозга мы можем выявлять признаки сознания задолго до того, как они видимым образом проявятся в поведении. Автографы сознания, которые мы выявили с помощью нашей теории, позволяют сделать вывод более точный, чем у опытного врача-клинициста. Молодая наука о сознании пожинает первые плоды своих трудов.

Но заметить проблеск сознания — это еще даже не полдела. Пациенты и их семьи могли бы сказать врачам словами из Шекспира: «Придумай, как исцелить недужное сознанье». В силах ли мы вернуть сознание пациентам, пребывающим в коме или в вегетативном состоянии? Иногда их психика восстанавливается внезапно, много лет спустя после травмы. Можем ли мы ускорить процесс восстановления?

Когда родственники больных задают этот вопрос, медики обычно дают пессимистический ответ. Если по прошествии целого года пациент так и не приходит в сознание, ему ставят диагноз «перманентное вегетативное состояние». Подтекст ясен: как ни стимулируй процесс, на улучшение шансов остается совсем немного. И для многих пациентов это печальная истина.

Однако в 2007 году Николас Шифф и Джозеф Джиачино опубликовали в естественно-научном журнале Nature весьма примечательную статью, в которой предлагали пересмотреть бытующее мнение на сей счет49. Они продемонстрировали первую в истории методику, позволявшую медленно возвращать пациентов с минимальным сознанием в более стабильное состояние. Предложенный ими метод заключался в следующем: в мозг вводили длинные электроды и через них стимулировали наиболее важную область, так называемый центральный зрительный бугор и окружающие его интраламинарные ядра.

Благодаря исследованиям, проведенным в 1940-е годы пионерами этой области Джузеппе Моруччи и Хорасом Магуном, нам известно, что эти области представляют собой важные узловые пункты высшей системы, управляющей всем уровнем активного внимания в коре50. Центральные таламические ядра содержат массу плотно расположенных проекционных нейронов, содержащих особый белок (кальций-связывающий протеин). Мы знаем, что эти нейроны передают информацию в самые отдаленные уголки мозга, в частности в передние доли. Интересно, что их аксоны избирательно нацелены на пирамидальные нейроны верхних слоев коры, в частности на нейроны дальней передачи, лежащие в основе глобального нейронного рабочего пространства. У животных активация центрального зрительного бугра может влиять на активность мозга в целом, стимулировать моторную деятельность и резко усиливать способность к обучению51.