«Очень трудная проблема сознания». Наука до сих пор не понимает, как работает наш разум — но у нее есть несколько идей

Мистическая материя

С 1994-го — когда вышла книга невролога Антонио Дамасио «Ошибка Декарта» — стало хорошим тоном ругать философа за то, что он замедлил исследования сознания через нейронауки. А что, собственно, произошло?

В XVII веке Рене Декарт заявил: ментальное и физическое — разные субстанции, и существуют они независимо друг от друга. И хотя до Декарта о душе говорили и Платон, и христианские мыслители, и кто только не, именно он научно развил тему, механически проанализировав и мозг, и тело.

Основа рассуждений Декарта логична и проста: машина, какой бы замысловатой она ни была, не может иметь свободный разум (то есть креативно пользоваться языком, генерировать бесконечный поток мыслей, рефлексировать насчет собственных состояний и т. д.).

Выходит, материи и функциональности для осознанного бытия недостаточно, должно быть что-то еще. Например, душа, которая влияет на тело и контачит с ним через шишковидную железу.

Не менее авторитетный современник Декарта Галилей подключился к теме и предложил науке наук физике соответствующую методологию — быть скромнее и не лезть к таинственному нематериальному, изучая только доступную нам реальность.

Благодаря этой паре наука на добрые триста лет застряла в «картезианском тупике», разделяя громоздкое и протяженное в пространстве тело и невесомую, непротяженную субстанцию разума. Философы, каждый на свой лад, периодически бросались на декартовскую концепцию и предлагали альтернативы, но естественные науки на нее долго не посягали.

И только в XIX веке, с появлением психологии, новых знаний о психических расстройствах, их неврологии и физиологии, мозг постепенно стали считать обычным органом, а мышление и психику — его «производными». Фокус понемногу сместился с диспозиции «тело—душа» на «мозг—сознание», и стало уже совсем очевидно: что-то здесь не то.

Сегодня «что-то здесь не то» известно как «трудная проблема сознания», которую в 1995 году сформулировал (а точнее, просто грамотно обозначил) философ Дэвид Чалмерс.

Трудная проблема сознания — это вопрос о том, как возникают qualia. Так любители латыни величают наши субъективные переживания, связанные с качеством объектов.

Говоря проще, qualia — это когда из физических волн и чисто биологической их обработки в мозге возникают синий, красный и перламутровый, которые видим и вы, и я, и Дэвид Чалмерс. Или когда из выброса дофамина и серотонина рождается счастье.

Разрешить трудную проблему — значит выяснить, как материя переходит в «не-материю». Понять, как и почему сознание вообще существует. Сам Чалмерс нашел удачный компромисс — дуалистическую теорию сознания, похожую на апгрейд декартовских идей.

По Чалмерсу, любая информация имеет два типа свойств: физические и ментальные, а сознание возникает при обработке двух этих потоков.

Презрение научного мира к философскому подходу а-ля Чалмерс очень удачно формулирует Константин Анохин, один их самых авторитетных нейроученых страны и, пожалуй, самый известный после Татьяны Черниговской.

Представьте, предлагает он, что всё в мире состоит из крохотных частиц-черепах, которых не увидеть невооруженным глазом. Их тонкие взаимодействия и составляют хитросплетения Вселенной. В основе — элементарные черепахи, а дальше — по нарастающей. Попугаи состоят из черепах, удавы — уже из попугаев, состоящих из черепах… Но есть еще слоны. Они из черепах не состоят. Особенно это касается летающих слонов. Полет слона — это процесс, который фундаментально отличается от всех черепашьих процессов.

«Полет слона — это величайшая тайна. Это, возможно, наибольшее из громадных препятствий к нашему пониманию мира». «Краеугольным камнем полета слонов будет набор слоночерепаховых законов, отвечающих за соотношение между черепаховыми системами и летучестью у слонов».

Дэвид Чалмерс, «Сознающий ум»

Научный троллинг в переводе на русский означает: не стоит надумывать полумистические концепты, и для решения трудной проблемы сознания просто нужна новая научная парадигма, которая сломала бы хребет галилео-декартовской.

Об этом же говорит и американский философ Томас Нагель: наука не может изучать сознание, пока не изменится ее методология и ученые не поймут, как анализировать субъективный опыт.

А посему — пока ни парадигмы, ни методологий нет, надо продолжать кропотливую и педантичную работу по изучению сознания на доступном нам уровне. То есть не пытаться объяснить чудо, но искать и анализировать его следы.

Зеркальный тест: провален

Еще лет 40 назад отличной проверкой на присутствие сознания был тест Гордона Гэллапа (узнать себя в зеркале / отыскать наклейку у себя на лбу в зеркальном отражении). Его проходят все здоровые люди старше 1,5–2 годов, а еще шимпанзе, гориллы, слоны, сороки, муравьи и прочая живность. В Кембриджской декларации 2012 года на всякий случай даже прописали: «Многочисленные факты свидетельствуют о том, что человек не уникален в обладании нейрологическими механизмами, генерирующими сознание».

Теперь насчет зеркального теста ведутся споры. Выяснилось, что для прохождения теста Гэллапа сознание вовсе не обязательно.

Мозг просто генерирует данные о том, как предположительно выглядит и двигается его собственное тело, и соотносит эти данные с визуальными стимулами. Человеческий мозг добавляет к этому «я»-концепцию, образ тела, ментальную самооценку и ощущение самости, напрямую связанные с соматосенсорной системой. Но сам когнитивный механизм довольно просто воспроизвести, например, в теле робота, и он без всяких проблем узнает свое отражение.

То же самое может провернуть и тропическая рыбка. Недавно эволюционный биолог Алекс Джордан, пройдя ады многолетних тестирований и рецензирований, доказал, что Labroides dimidiatus признают себя в зеркале, причем отнюдь не как роботы — у них есть кое-какие чувства осознанности и индивидуальности. При этом, будем честны, вряд ли с тропической рыбой удастся поговорить о смысле жизни или пошутить над нелегким подводным бытом.

Джордан предлагает компромисс: рассматривать сознание как широкий спектр, а не как уникальную штуку, существующую в диапазоне есть/нет.

Чтобы не соскользнуть в философские рассуждения о том, что и с какого момента считать сознанием, но при этом продолжать его изучать, ученым остается только одно: еще больше сузить поле деятельности. Например, сконцентрироваться на границе между бессознательным и сознательным.

Коль скоро куча действий выполняется или может выполняться нами автоматически (даже такие сложные, как решение математических задач или распознавание слов пианино/ПИАНИНО или 3/три как одного и того же), этой границей будет наша включенность в действие в каждый конкретный момент.

Речь идет не просто о сфокусированном внимании.

Вы читаете этот текст, сидя на стуле / диване / водяном матрасе, слушая шум вокруг и воспринимая миллион разных сенсорных ощущений.

Чтобы вы не перегорали от избытка информации, мозг обрабатывает и отсеивает большую ее часть без вашего ведома, оставляя в предсознательном буфере только самое нужное (то, что, скорее всего, будет востребовано в самое ближайшее время). Отсев — это и есть внимание.

Сознательный опыт — это выбор единицы информации и ее последующая обработка, когда подключаются языковая система, память, планирование, мысли о бренности бытия и прочие люкс-примочки. Как раз этот постпереход (доступ в сознательный опыт, как зовет его светило когнитивных наук Станислас Деан) исследователи и пытаются отловить.

Как это происходит на деле: например, ученые ставят эксперимент с «эффектом Трокслера». Это простая оптическая иллюзия (черный крестик в центре картинки и пятна вокруг. Если долго смотреть на крестик, пятна исчезают. Если отвести взгляд или переключить внимание, они возвращаются на место).

Картинка всегда одна и та же, меняется только работа нашего мозга.

Плюс ко всему, иллюзия очень проста, так что работа селективного восприятия минимальна — и остается чистый доступ в сознательный опыт.

Исследователи фиксируют разницу в активности нейронов в момент осознавания и не-осознавания («минимальный контраст»). Такие вот иллюзии, показ сублиминальных, то есть скрытых за порогом визуального восприятия картинок, слов и цифр, игры с бинокулярной конкуренцией, исследования людей с нарушениями в мозге позволяют выцеживать нейронные корреляты сознания (НКС) — минимум нейронных механизмов, которые и обеспечивают нам сознательный опыт.

Мы знаем, где ты живешь

Где именно встречаются НКС, мы уже в курсе. Например, если удалить человеку мозжечок, он не сможет показывать карточные фокусы или виртуозно чатиться в смартфоне, но на его осознанность это никак не повлияет. Он продолжит нормально видеть, слышать, ощущать свое «я» и планировать походы на техно.

Другой пример: если подопытному электрически простимулировать переднюю часть коры, он не испытает никаких субъективных переживаний. Но если направить эти усилия на «заднюю горячую зону» (теменные, затылочные и височные части задней коры), то счастливчика ждет сенсорный приход: световое шоу, цветные мандалы, дереализация и прочие qualia-галлюцинации.

Именно на заднюю кору мозга ученые и возлагают надежды — судя по всему, сознание начинается тут.

Но надежды хрупки, перспективы туманны, и опять есть проблемы.

Скажем, с мозжечком всё ясно — он прост. Делится на вычислительные модули, работающие обособленно, как клерки в офисе, и у каждого из них свой вход-выход, отвечающий за свою моторную или когнитивную часть задач. Нейронные цепи в модулях тоже незамысловаты: включается один ряд, за ним следующий, за ним еще.

А вот в сером веществе, в «задней горячей зоне», всё куда сложнее: есть петли обратной связи, когда электрическая активность бегает туда-сюда, все части взаимосвязаны и накладываются друг на друга. И тут возникает другая проблема: ученым непонятно, чем же задняя кора так сильно отличается от передней.

Фрэнсис Крик, открывший структуру ДНК, и нейробиолог Кристоф Кох и вовсе предполагали, что сознание живет в клауструме, или ограде, — маленькой пластинке серого вещества под корой полушарий.

Ограда связана с огромной частью областей мозга и отлично подходит на роль «координатора» сознания. Если вживить в клауструм электрод и простимулировать его, пациент (по крайней мере, известный науке — женщина с эпилепсией и удаленным кусочком гиппокампом) выключится из реальности и не будет помнить случившегося. Но пока ограда изучена очень мало, и после смерти Крика за ней следят не столь одержимо.

Открытия нейроученых уже сейчас дают массу практически полезных вещей — например, помогают определять, нужно ли отключать человека от аппарата искусственного питания или он еще в сознании, когда пациент никак и ни на что не реагирует. А вот в теоретической плоскости сплошной Дикий Запад — системных предположений о том, что же такое сознание, насчитывается больше двух десятков.

Сложность в том, что чем бы ни было сознание, его игра всё равно ведется как бы поверх известных нам стандартных процессов и по другим правилам. Главный спор нейроученых, поглядывающих в сторону Фундаментальной теории сознания, ведется как раз вокруг вычисления таких правил.

Тут конкурируют два крупных соперника: теория глобального нейронного рабочего пространства и теория интегрированной информации.

Синхронизация vs интеграция

Первую из теорий разработал психолог Бернард Баарс и развил нейробиолог Станислас Деан. Проиллюстрируем ее на примере.

Допустим, вы лежите в томографе и слушаете шум — звон, бренчание, рычание, басы, голоса, — среди которого иногда прорывается один и тот же постепенно затухающий звук. Исследователи специально подбирают его так, чтобы вы могли расслышать его только наполовину. Томограф показывает, что, когда вы воспринимали мотивчик неосознанно, как ультразвук, ваш мозг пассивно обрабатывал его частью коры вокруг первичной слуховой области. А вот когда вы осознавали его звучание, активность мозга мгновенно возрастала, захватывая теменную и префронтальную области, добавлялись категоризация восприятия, долговременное запоминание, оценка и прочее.

Мгновенно — это понимайте буквально.

Вспышкообразность доступа в сознательный опыт Деан сравнивает с фазовым переходом (для физиков), бифуркацией (для математиков) и лавиной (для простых смертных).

300 миллисекунд — и либо активность прекращается и мы ничего не слышим, либо мы осознаем звук, и тогда образуется глобальная нейронная сеть, которая пускается в согласованный пляс.

Согласованность помогает отдаленным нейронам пообщаться — ведь когда ты кричишь один, тебя никто не слышит, а когда вы это делаете хором, вас услышат и поддержат быстрее. Причем синхронность работает в строгом диапазоне: если ее недостаточно, как при шизофрении, или слишком много, как во время приступа эпилепсии или медленного сна, вместо сознательного опыта мы получаем кашу. Когда же нейроны с дальних концов мозга в меру синхронно обмениваются информацией в общем пространстве, образуется сознательное состояние.

Теория интегрированной информации (ТИИ), которую предложил нейробиолог Джулио Тонони, идет дальше и объясняет, почему всё так. Вместо синхронизации ТИИ ставит во главу угла интеграцию. Например, у эпилептиков избыточная согласованность нейронов уменьшает число возможных состояний, в которых может пребывать мозг, и тем самым снижает иму ϕ («фи»). Этот показатель нейробиологи увели из информационной теории, которую обычно используют для описания компьютеров и телекоммуникаций. В самом общем смысле ϕ показывает, насколько система синергична.

Пример.

На жестком диске компьютера в 60 Гб больше памяти, чем в вашем мозге. Но его система не интегрирует информацию. Поэтому она не знает, что вот на этих трех ужасных фотках — «вы в слюнявчике», «вы с пивом на скамейке» и «вы с грустным лицом на выпускном» — один и тот же человек.

У макбука, в отличие от вас, для сознательности маловато ϕ.

Обе теории, как и любые другие, критикуют. Теория глобального нейронного рабочего пространства, как считают некоторые, в лучшем случае объясняет только когнитивную функцию сознания.

С ТИИ другая проблема. Ее логика ведет к панпсихизму (сознание разных уровней есть во всем вокруг) и к тому, что сознание высокого уровня может возникнуть даже в самом обычном вычислительном процессе, о чем красиво и для умных размышляет Джоэл Ааронсон, специалист по теории вычислительных систем. И еще мы вполне можем вообразить, что есть существа с гигантским, в триллионы раз большим, чем у людей, ϕ и которые окажутся философскими зомби.

***

Еще в 70-х годах прошлого века всерьез изучать сознание было всё равно что каждое полнолуние приносить осла в жертву Шиве. После того как сознанием заинтересовались нобелевские лауреаты вроде Фрэнсиса Крика, появились более продвинутые методы регистрации работы мозга, а исследования (памяти / эволюционной биологии / измененных состояний и т. д.) то и дело стали упираться в «мистику», вопрос «что такое сознание?» из вечных философских проблем перешел в насущные. Научному изучению сознания нет еще и половины века. То ли еще будет?

Pushkin museum