Как работает мозг

Сознание — не нечто ставшее, а некий процесс Фрэнсис Крик Институт биологических исследований им. Солка (Сан-Диего)

Фрэнсис Крик получил в 1962 году Нобелевскую премию за открытие молекулярной структуры ДНК, которое он совершил вместе с Джеймсом Уотсоном. Впоследствии он обратился к другой обширной проблеме.

Объяснение сознания — одна из главных нерешенных проблем современной науки. Для нейробиологии сегодня нет более важного вопроса, чем вопрос о связи психики с мозгом. В прошлом психику (или душу) считали чем-то отдельным от мозга, однако каким-то образом взаимодействующим с ним. Но теперь большинство нейробиологов считает, что все аспекты психики, в том числе самое загадочное ее свойство — сознание (или способность к осознанию), — можно, судя по всему, объяснить в материалистическом ключе как поведение обширных комплексов взаимодействующих нейронов. Уильям Джемс, отец американской психологии, сказал около столетия назад: сознание есть не нечто, а некий процесс.

Однако до недавнего времени большинство специалистов по когнитивной психологии и нейробиологии склонялось к тому, что сознание — или слишком философское, или слишком неуловимое явление, чтобы исследовать его экспериментально. Но, на мой взгляд, такая робость нелепа. Полагаю, что единственный разумный подход состоит в том, чтобы усиливать экспериментальный натиск до тех пор, пока мы не столкнемся с дилеммами, требующими новых способов осмысления.

Главный вопрос, на который должна ответить нейробилогия, состоит в следующем. Чем отличаются протекающие у нас в голове активные процессы нервной системы, которые связаны с сознанием, от тех, которые не связаны? Задействованы ли в работе сознания нейроны какого-то особого типа? Чем необычны их контакты с другими нейронами и характер возбуждения (если они чем-то необычны)?

Хотя рано или поздно нам потребуется теория, охватывающая все, включая эмоции, воображение, сновидения, мистический опыт и так далее, в своих исследованиях я исхожу из того, что во всех аспектах сознания должен быть задействован некий общий фундаментальный механизм (или, возможно, несколько таких механизмов). Я надеюсь, что установления механизма, лежащего в основе одного аспекта сознания, достаточно, чтобы вплотную приблизиться к пониманию всех таких аспектов. Поэтому мы с Кристофом Кохом выбрали аспект сознания, который представляется нам наиболее доступным для понимания: зрительную систему млекопитающих. Наш выбор был связан, во-первых, с большим значением зрения для жизни людей, а во-вторых, с тем, что в этом направлении проделано уже немало работы.

Я полагаю, что биологическая выгода от нашего зрительного сознания состоит в том, чтобы постоянно выдавать наилучшие на данный момент интерпретации видимой картины мира в свете накопленного опыта (нашего собственного или наших предков, записанного в генах) и достаточно долго сохранять прямой доступ к ним структур мозга, обдумывающих и планирующих преднамеренную моторную активность, такую как движения или речь.

Но здесь, по-видимому, работают сразу две системы: быстродействующая “онлайновая”, или бессознательная, и более медленная сознательная “видящая система”. Чтобы осознать наличие в поле зрения видимого объекта или даже события, мозг должен построить подробную многоуровневую (например, включающую линии, глаза, лица) символическую интерпретацию определенной части видимой картины. Представление сознания об объекте или событии обычно состоит из представлений о его потенциально важных аспектах, а такие представления чаще всего распределены по разным отделам зрительной системы. Для создания представлений от мозга требуется масса нейронной активности, по большей части, по-видимому, бессознательной.

Понятие “зрительное сознание” почти наверняка включает в себя целый ряд процессов. Когда мы смотрим на что-то, наши ощущения весьма отчетливы, но когда мы пытаемся вспомнить ту же сцену, они уже гораздо менее отчетливы и подробны. Меня интересуют прежде всего нормальные, отчетливые ощущения. По-видимому, та или иная форма кратковременной памяти едва ли не необходима для сознания, но эта память может быть мимолетной, сохраняющейся всего доли секунды. Данные психологии о кратковременной памяти свидетельствуют о том, что если мы не уделяем внимания какому-либо аспекту видимой картины, наши воспоминания о нем оказываются очень непродолжительными и поверх них может легко записаться информация о каком-либо последующем зрительном стимуле.

Хотя рабочая память и расширяет временные рамки сознания, ее необходимость для работы сознания не очевидна. Она представляется скорее механизмом, позволяющим перевести некую единицу восприятия (или их небольшую последовательность) в отчетливый осознанный образ посредством устной речи или проговаривания про себя. Хотя эпизодическая память, обеспечиваемая системой гиппокампа, как и рабочая память, для сознания не является необходимой, ее утрата представляет тяжелый умственный недостаток.

Итак, зрительное внимание обогащает сознание, хотя внимание и не необходимо для существования сознания. Внимание обеспечивается поступающей сенсорной информацией или планирующими частями мозга. Зрительное внимание может направляться либо на определенный участок поля зрения, либо на движущийся объект или несколько таких объектов. Точные нейронные механизмы, обеспечивающие этот процесс, пока по-прежнему обсуждаются. Но для интерпретации поступающей зрительной информации мозг должен задействовать некое объединение нейронов, возбуждение которых служит представлением о наилучшей интерпретации видимой картины, часто соревнующимся с другими возможными, но менее вероятными ее интерпретациями.