Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной

Три участка мозга, задействованные в человеческом сознании, – таламус, боковая префронтальная и задняя теменная кора – имеют одну общую особенность: у них больше связей друг с другом и с остальным мозгом, чем у любого другого участка. Многие нейроученые предполагают, что именно сведение информации воедино – отличительная черта сознания. Например, когда я общаюсь с другом в пабе, я переживаю этот опыт не как ряд разрозненных элементов, а как единое целое: внешний вид друга, звук голоса, знание имени, любимого сорта пива и т. д. сливается в один объект – человека.

Как мозг соединяет все эти части информации из разных участков? Согласно основной гипотезе, соответствующие нейроны синхронно разряжаются множество раз в секунду. Этот эффект отображается на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в виде колебаний мозговых волн. Похоже, признаком сознания является ультрабыстрая форма этих волн, начинающихся в таламусе и распространяющихся по коре головного мозга.

Одна из самых известных попыток превратить экспериментальные данные в теорию сознания известна как модель глобального нейронного рабочего пространства. Она предполагает, что данные, поступающие от органов чувств, сначала обрабатываются неосознанно, главным образом в участках мозга, отвечающих за ощущения. Они проявляются в осознанном внимании, только если провоцируют деятельность префронтальной и теменной коры, когда эти участки соединяются ультрабыстрыми импульсами.

Модель связывает сознание со сложными задачами, часто требующими соединения многих ниточек знания. Такая точка зрения прекрасно согласуется с фактом, что при выполнении новых или сложных задач в нашей боковой префронтальной и задней теменной коре активность значительно увеличивается, а когда мы совершаем знакомые или повторяющиеся действия – снижается.

Главный соперник модели глобального рабочего пространства – математическая теория интегрирования информации, в которой сознание просто соединяет вместе данные и получает в итоге больше, чем сумму слагаемых. Эта идея может объяснить, почему моя встреча с другом в пабе воспринимается не просто набором сенсорной информации, а гораздо бóльшим. Модель применима и к человеку, и к интернету: ее создатели смело заявляют, что теоретически возможно вычислить уровень сознания любой системы обработки информации – будь то мозг человека, мозг крысы или компьютер. Для этого нужно знать структуру системы: сколько узлов она содержит, как они взаимосвязаны и т. д.

К сожалению, расчет предполагает невероятное количество вычислений, растущее в геометрической прогрессии по мере увеличения числа узлов, и новейшие суперкомпьютеры не могут выполнить его в разумные сроки даже для простого круглого червя, у которого около 300 нейронов. Возможно, в будущем задача упростится и станет более удобной.

На первый взгляд, математическая теория (см. «phi-фактор» ниже) сильно отличается от глобального нейронного рабочего пространства – например, она игнорирует анатомию мозга. Но обе модели показывают, что сознание предполагает комбинирование информации, и обе рассматривают наиболее плотно соединенные участки сети обработки данных. Общие основы отражают значительный прогресс в этой области.

Мы еще не решили трудную проблему сознания и не знаем, каким образом кучка нейронов генерирует опыт восприятия красного цвета. Но во многом беспокойство о трудной проблеме – это просто очередная версия дуализма, видение сознания как чего-то совершенно мистического и необъяснимого с научной точки зрения. Сколько раз на протяжении истории мы думали, что тот или иной загадочный феномен объясняется сверхъестественными причинами! Так считали про умственные заболевания и даже про подъем дрожжевого теста, но в итоге находили научное объяснение. Разумно предположить, что если продолжать решать «легкие» проблемы, мы в итоге обнаружим, что не осталось и трудных.

Phi-фактор