Ни языка, ни мозга. Как ученые исследуют природу сознания на червях и осьминогах

Двадцать пять лет назад исследования сознания были крайне многообещающим направлением. Благодаря передовым инструментам нейровизуализации нейробиолог Кристоф Кох был настолько уверен в ее успехах, что поспорил на ящик вина, что к настоящему времени мы раскроем все секреты нашего мозга. У философа Дэвида Чалмерса были серьезные сомнения на этот счет, потому что исследование сознания — это, мягко говоря, трудная задача. Даже то, что Чалмерс назвал легкой проблемой сознания, представляет собой сложную проблему, и именно в этом заключалось пари ученого и философа — сможем ли мы раскрыть нейронные структуры, лежащие в основе нашего сознания. Итак, он принял ставку.

Этим летом Кох с большой помпой вручил Чалмерсу ящик вина перед аудиторией на восемьсот ученых. Научный журнал Nature подвел счет: философ — 1, нейробиолог — 0. Что пошло не так? Дело не в том, что последние 25 лет исследования сознания не были слишком продуктивными. Несмотря на то, что эта область научного знания была невероятно богата открытиями, мы до сих пор не идентифицировали никаких нейронных коррелятов сознания. В общем, Кох проиграл пари.

Почему же проблема сознания — это «трудная проблема»? Чалмерс описал ее как вопрос о том, почему материальные существа, подобные нам, вообще обладают опытом. Решение трудной проблемы дало бы нам надежную теорию сознания, объясняющую природу сознательного опыта. Философы и ученые в равной степени хотят решить сложную проблему, и для этого многие сосредотачиваются на легкой задаче. Но все это делает сложную проблему сложнее, чем она есть.

Бывают сложные головоломки, а бывают такие, в которых недостает фрагментов. Сейчас в науке о сознании больше фрагментов, чем 25 лет назад. Но есть основания полагать, что ключевых фрагментов по-прежнему не хватает, что превращает интеллектуальную головоломку в неразрешимую проблему. Чтобы понять почему, мы должны вернуться к постулатам, положившим начало исследованию сознания.

Всего за восемь лет до того, как Кох и Чалмерс заключили пари, не существовало единой науки о сознании. Несколько ученых выступали за изучение сознания животных. Раздельно друг от друга проводились исследования слепоты, амнезии и людей с расщепленным мозгом. Академический мир скептически относился к призывам изучать сознание с позиций некоторых наук. Например, этолог Дональд Гриффин написал четыре книги, пропагандирующие изучение сознания животных.

Хотя Гриффин был очень уважаемым ученым — в частности, он открыл эхолокацию у летучих мышей, — он не добился особого успеха в продвижении новой дисциплины. Студентов предупредили, чтобы они держались подальше от этой темы, а в одном учебнике внимание к сознанию животных высмеивалось, поскольку «для психолога-анималиста кажется положительно безрассудным совершать ошибки там, куда даже философы боятся ступать».

Для многих сознание было запретной темой, подобно другим странным вопросам, например, об искусственном интеллекте, психоделиках или инопланетной жизни (что интересно, все они в наши дни также привлекают ученых).

Можно сказать, что именно Кох помог превратить исследования сознания в настоящую науку, опубликовав текст «На пути к нейробиологической теории сознания» (1990). Эта статья была написана в соавторстве Фрэнсисом Криком, лауреатом Нобелевской премии, которую он получил в 1962 году за свою роль в открытии структуры ДНК. Манифест Крика и Коха оказал огромное влияние на развитие новой науки и заложил почву для всего ее дальнейшего развития:

«Мы будем предполагать, что некоторые виды животных, и в частности высшие млекопитающие, обладают некоторыми существенными признаками сознания, но не обязательно всеми. По этой причине соответствующие эксперименты на таких животных могут иметь отношение к поиску механизмов, лежащих в основе сознания… Мы считаем, что на данном этапе невыгодно спорить о том, обладают ли сознанием „низшие“ животные, такие как осьминог, дрозофила или нематоды. Вероятно, однако, что сознание в некоторой степени коррелирует со степенью сложности любой нервной системы».

Предположив, что «высшие млекопитающие» обладают некоторыми существенными признаками сознания, Крик и Кох откликнулись на призыв Гриффина изучать сознание у животных. Используя этот смелый подход, Крик и Кох отбросили распространенную картезианскую точку зрения о том, что для сознательного опыта необходим язык:

«Языковая система (того типа, который встречается у людей) не является существенной для сознания. То есть человек может обладать ключевыми чертами сознания и без языка. Это не означает, что язык не может значительно обогатить сознание».

Отвергая языкоцентризм того времени, Крик и Кох давали ученым больше фрагментов головоломки для работы. В частности, они предложили ученым сосредоточиться на способности, которую люди разделяют с «высшими животными», — зрении.

Причины, которые они приводят для такого выбора, прагматичны, но также явно антропоцентричны и основаны на теории:

«На данном этапе мы будем основываться исключительно на личном выборе. Поскольку мы предполагаем, что существует базовый механизм сознания, который схож для разных частей мозга (и, в частности, для разных частей неокортекса), мы предполагаем, что зрительная система является наиболее подходящей для первоначальных экспериментов… В отличие от языка, зрительные системы весьма схожи у человека и высших приматов. В этой области уже проведено много экспериментальных работ — как психофизиками, так и нейробиологами. Более того, мы считаем, что зрение будет легче изучать, чем более сложные аспекты сознания, связанные с самосознанием».

Читать манифест Крика и Коха сегодня даже жутковато, учитывая, насколько хорошо в нем предсказаны следующие 33 года исследований сознания у млекопитающих с акцентом на зрение. Давая толчок развитию области исследований сознания, Крик и Кох обозначили диапазон возможных исследовательских тем и вопросов. Их идея заключалась в том, что мы не можем исследовать сознание, не полагаясь на сознание в том виде, в каком мы его знаем, а сознание в том виде, в каком мы его знаем, — это человеческое сознание. Так называемые «высшие млекопитающие» — это животные, подобные нам, социальные приматы, которые, чтобы взаимодействовать с окружающим миром, в значительной степени полагаются на зрение.

Но в тот момент ученые упустили, что животные, совершенно непохожие на нас, также используют зрение. У так называемых «низших млекопитающих» тоже есть глаза, поскольку они есть у всех млекопитающих. То же самое касается птиц и большинства рептилий и рыб, и только некоторые пещерные рыбы утратили способность к зрению. Но глаза есть не только у этих видов. У коробчатой медузы 24 глаза, которые при этом делится на четыре разных типа для различных задач. У морских гребешков около 200 глаз одного типа, в их глазах есть зрачки, которые могут расширяться, и две сетчатки. Когда изучение сознания основывается на изучении видения, подобного человеческому, это делает область исследований сознания невозможно антропоцентричной, то есть мешает исследователям принять во внимание тех животных, которые могли бы быть ключевыми фрагментами головоломки.

Кроме того, это также делает поле исследования явно нейроцентричной.

Включив в изучение сознания только «высших млекопитающих», Крик и Кох заменили лингвоцентричный взгляд на сознание нейроцентрическим. Теперь предполагалось, что для сознания необходим не язык, а нервная система.

Теория, лежащая в основе предложения Крика и Коха, предполагает, что существуют сходные нейронные механизмы сознания в разных областях человеческого мозга, и, поскольку некоторые животные обладают нейронными системами, похожими на некоторые из наших нейронных систем, мы можем изучать мозг этих животных — животных, подобных нам. Если мы придерживаемся идеи о том, что для сознания нужен сложный мозг, нам было бы бесполезно изучать морских гребешков, у которых даже мозга нет, или медуз, у которых вместо мозга небольшая сеть примерно из 10 тысяч нейронов. Пари Чалмерса и Коха было заключено именно об этом, и именно поэтому вопрос, откроет ли наука нейронные корреляты сознания, был в конце концов разрешен не в пользу Коха.

В 2012 году ученые провели конференцию, посвященную исследованиям Крика, который умер восемью годами ранее. Здесь они публично провозгласили Кембриджскую декларацию о сознании, заявив, что существует достаточно доказательств того, что «все млекопитающие и птицы, а также многие другие существа, включая осьминогов», испытывают сознательные состояния.

Декларация гласила:

«Отсутствие неокортекса, по-видимому, не препятствует организму испытывать аффективные состояния. Сходящиеся данные указывают на то, что животные, не являющиеся людьми, обладают нейроанатомическими, нейрохимическими и нейрофизиологическими субстратами сознательных состояний наряду со способностью демонстрировать преднамеренное поведение».

В Декларации используется термин «субстраты сознательных состояний», который подразумевает, что учеными были сделаны определенные выводы об источнике сознания — ответ на простую проблему. Но, как стало ясно из результатов пари, в итоге у нас нет надежной теории. Вместо этого Декларация определяет новые маркеры сознания, функции, которые свидетельствуют о том, что организм обладает сознанием.

В повседневной жизни люди полагаются на такие маркеры сознания, как целенаправленное поведение, коммуникативное взаимодействие и эмоциональное выражение — мы рассматриваем других людей как сознательных агентов, если они обладают ими. Также это касается домашних животных. Эти маркеры помогают нам интерпретировать поведение различных видов, рассматривая его как результат желаний и информационных состояний, и они помогают нам объяснить, почему люди делают то, что они делают. Донаучные маркеры наводят меня на мысль, что моему псу Риддлу нравится гулять, потому что он приходит в восторг, когда я беру в руки поводок. Также они наводят меня на мысль, что он очень привязан ко мне, потому что, если кто-то еще в семье берет его на поводок, он нервно смотрит на меня, беспокоясь, что я не буду сопровождать его на прогулке.

Декларация указывает на пять маркеров сознания, которые были выявлены в результате научных исследований: гомологичные мозговые цепи; искусственная стимуляция областей мозга, вызывающих сходное поведение и эмоциональные выражения у людей и других животных; нейронные цепи, поддерживающие поведенческие (электрофизические) состояния внимания, сна и принятия решений; зеркальное самопознание; аналогичные воздействия галлюциногенных препаратов у разных видов. Все пять маркеров являются производными маркерами и были получены в результате научных исследований людей и высших млекопитающих.

Авторы Декларации сочли наличие некоторых из этих маркеров достаточным доказательством наличия сознания. Что касается осьминогов, то их нейрофизиология была признана достаточно сложной, чтобы сделать вывод о том, что они, вероятно, обладают сознанием, даже несмотря на то, что они не продемонстрировали зеркального самопознания.

Зеркальное самопознание — это тест, в ходе которого на тело спящего животного наносится метка инородное тело, а по пробуждению его подводят к зеркалу. Если животное обращает внимание на метку — оно проходит тест.

При этом какие физиологические механизмы отвечают за эту способность, ученым не известно. Дети проходят этот тест примерно в 18 месяцев. Его проходят также человекообразные обезьяны, дельфины, рыбы-чистильщики, сороки, азиатские слоны и, как выяснилось совсем недавно, некоторые крабы. Но зеркальное самопознание — это всего лишь один маркер, другие же маркеры сосредоточены на нейрофизиологии и отражают нейроцентризм, предложенный Криком и Кохом. Именно этот акцент на неврологии, возможно, сдерживает развитие науки.

Сходство с физиологией человека может подтвердить выводы о том, что другие животные обладают сознанием, но мы не должны считать нашу физиологию необходимой для сознания. Занимаясь исследованиями животных, исследователи уже подтверждают множественную реализуемость — точку зрения, согласно которой умственные способности могут быть реализованы с помощью очень разных физических систем. Когда мы смотрим только на физические системы, которые лишь слегка отличаются от нашей, мы, возможно, упускаем из виду ключевую часть головоломки.

Антропоцентризм в основе подхода Крика и Коха, возможно, весьма неожиданно, но привел в итоге к новым выводам о других сознательных животных. Теперь можно продуктивно изучать сознание у новых видов, таких как осьминоги. Однако за последние десять лет так и не произошло большого сдвига в охвате животных видов, и большинство лабораторий по-прежнему фокусируются на зрении у людей и обезьян и по-прежнему придерживаются идеи, что сознание коррелирует со степенью сложности нервной системы.

Новые подходы могут стоить больших трудов и затрат, особенно когда они связаны с исследованиями приматов. Но, не переключая внимание на другие виды и аспекты сознания, мы значительно усложняем решение и без того трудной проблемы.

Зрение может показаться простой сознательной способностью для изучения, если сравнить его с самосознанием, как это сделали Крик и Кох, но зрительная система млекопитающих — это сложная особенность нервной системы, появившаяся более 200 миллионов лет назад. Для усложнения системы это долгий срок. Предложение исследовать сознание путем изучения более простых систем вытекает из стандартной научной процедуры, поскольку значительный прогресс в науке достигается за счет изучения более простых случаев, а затем ученые переходят к более сложным.

Наш нынешний нейроцентризм находится в противоречии с методом, в рамках которого сперва нужно изучать более простые системы. Изучение примеров сложных животных с сознанием для понимания сознания как такового — это как если бы мы с целью понять, как машины способны складывать числа, начали бы с электронного калькулятора. В биологии организмы наподобие червя-нематода Caenorhabditis elegans сыграли важную роль во многих научных открытиях последних восемьидесяти лет благодаря простой нервной системе и легко наблюдаемому развитию и гибели клеток. Эти микроскопические черви используются для изучения различных явлений — от никотиновой зависимости до старения. Почему бы не использовать их и для изучения сознания?

Ответ на этот вопрос также прост: предполагается, что эти животные не обладают сознанием. Мы видим, что эта точка зрения снова и снова высказывается в литературе о сознании. Философ Майкл Тай пишет в книге «Напряженные пчелы и контуженные крабы» (2016): «Поскольку у червей всего около трехсот нейронов, предположение, что они действительно могут чувствовать боль, кажется невероятным скачком веры». Того же рода мысль высказывает нейробиолог Анил Сет в своей книге «Быть тобой» (2021): «К тому времени, когда мы доберемся до червя-нематоды с его жалкими 302 нейронами, мне будет трудно приписать ему какое-либо сознание…»

Предположение о том, что черви не обладают сознанием, отражено в проведенном в 2020 году опросе среди философов, который включал вопрос о том, какие виды сущностей обладают сознанием. Большинство философов признают (или склоняются к тому, чтобы признать) наличие сознания у взрослых людей (95,15%), у кошек (88,55%), у новорожденных (84,34%) и у рыб (65,29%). Гораздо больше скептицизма в отношении мух (34,52%), червей (24,18%) и растений (7,23%). Весьма показательно — обратите внимание, что этот опрос проводился до появления Chat-GPT, — что 39,19% опрошенных философов считают, что будущие системы искусственного интеллекта будут обладать сознанием.

Если будущие системы искусственного интеллекта будут хоть в чем-то похожи на современный ИИ, у них не будет нейронов, но они будут очень похожи на нас с точки зрения лингвистического поведения.

Сегодня мы задаемся вопросом о небиологическом сознании в системах искусственного интеллекта. При этом вопрос о сознании ИИ накладывается на нейроцентризм современной науки. Может быть, антропоцентризм даже в большей степени, чем нейроцентризм, определяет то, что считать сознательной деятельностью, а что — нет. Нейроцентризм является следствием антропоцентрического подхода, лежащего в основе исследований сознания, при котором нервная система, похожая на нервную систему млекопитающих, идентифицируется как ключевая особенность сознательной деятельности. Если Chat-GPT в конце концов заставит исследователей отойти от нейроцентризма, мы можем вернуться к лингвоцентризму, который Гриффин как раз пытался подорвать, поскольку тот не был продуктивен.

Возможны и другие подходы. Крик и Кох предложили изучить зрительную систему, потому что мы уже знаем о ней довольно много, и она схожа у всех млекопитающих. Кроме того, они, возможно, считали, что зрение обычно включает в себя сознательный опыт. Зрение — это одна из сенсорных модальностей, и хотя оно широко распространено среди многих таксонов животных, это не единственная сенсорная модальность, и это не та сенсорная модальность, которая развилась у животных первой. Хеморецепторы воспринимают химические свойства, такие как вкус и запах, и они существуют у всех таксонов животных, включая Caenorhabditis elegans. Такие сенсорные способности позволяют Caenorhabditis elegans ощущать вкус, запахи, температуру и движение, а также формировать ассоциации посредством привыкания. Черви привыкают к нажатиям и учатся избегать ионов соли, которые ранее были соединены с чесноком. Они приобретают опыт, у них есть память, и они умеют перемещаться по окружающей среде по направлению к тому, что им нужно, и от того, что им не нужно.

Несколько ученых изучают сознание у беспозвоночных, но эти исследования, как правило, сосредоточены на выявлении маркеров, которые свидетельствуют о том, что животное находится в сознании.

Например, недавнее исследование сознания шмелей было сосредоточено на выявлении маркеров переживания боли, а в отчете, подготовленном по заказу Министерства окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства Великобритании, были представлены доказательства переживания боли крабами и осьминогами.

Чему мы могли бы научиться, если бы мы не руководствовались антропоцентризмом, изучая мозг, а вместо этого изучали поведение, связанное с переживаниями? Мы также могли бы изучить природу сознания, исследуя пчел, осьминогов и червей. Все эти животные обладают устойчивой манерой поведения, которая подтверждает гипотезу о том, что они обладают сознанием. Уход от болезненных раздражителей, изучение местоположения желаемых питательных веществ и поиск того, что необходимо для размножения, — это то, что мы разделяем с многими другими животными. Изучая других животных, таких как Caenorhabditis elegans, — животных, которые демонстрируют признаки ассоциативного обучения и обладают сенсорными системами, мы можем значительно упростить исследования сознания.