Мозг и сознание. Разгадка величайшей тайны человеческого мозга

Содержание нашего сознательного опыта постоянно претерпевает изменения. Модель глобального рабочего пространства, которую в 1988 году предложил Бернард Баарс из Института нейронаук в Сан-Диего (Калифорния), пытается описать, как происходят эти изменения.

Баарс предполагает, что неосознаваемые переживания обрабатываются локально в отдельных участках мозга, при этом мозг также отслеживает происходящее в теле и в памяти. Различные аспекты наших постоянно меняющихся переживаний осознаются только тогда, когда эта информация передается в сеть нейронов, распределенных по многим разным областям мозга – «глобальное рабочее пространство». Это отражается в мгновенной скоординированной активности мозга, и наши переживания становятся содержанием сознания.

Рис. 2.3. Транслирующееся сознание: глобальное рабочее пространство предполагает, что сознание рождается из высоко координированной и широко распространенной деятельности мозга

В поддержку этой теории говорят результаты так называемых экспериментов по бинокулярной конкуренции, которые служат хорошим доказательством того, что мозг действительно активно выбирает, какую информацию отправить в наше сознание. Обычно оба глаза видят одну и ту же картину, поэтому мозг легко объединяет два монокулярных изображения в целостную картину. Но если правому и левому глазу предъявить различные изображения, мозг разрешит этот конфликт, позволив вам видеть только одно изображение в один момент времени. Иными словами, вы будете осознавать либо изображение от левого глаза, либо изображение от правого глаза, но не оба изображения одновременно.

Что действительно происходит в мозге, когда мы осознаем нечто, все еще выясняют, и нам предстоит многое узнать. Но кажется все более вероятным, что наше переживание «реальности» на самом деле является своего рода контролируемой галлюцинацией, генерируемой мозгом и обновляемой на лету.

Придержите эту мысль

Похоже, что в случае сознания мозг делает именно это – как бы на время придерживает мысль. Недавние исследования показали, что осознанное восприятие требует устойчивой активности мозга в течение сотен миллисекунд. Эту отличительную характеристику мозговых волн можно использовать, чтобы различать уровни нарушения сознания у людей с черепно-мозговыми травмами.

Нейробиологи считают, что для сознания необходимо, чтобы нейроны возбуждались, продуцируя устойчивый паттерн мозговой активности. Точный характер паттерна зависит от характера сенсорной информации, но, как только информация вошла в обработку, мозг должен сохранять стабильный паттерн в течение короткого периода времени – как будто ему нужно мгновение, чтобы считать информацию.

В 2009 году Аарон Шургер из Федеральной политехнической школы Лозанны проверил эту теорию, просканировав мозг 12 испытуемых методом фМРТ. Испытуемым показывали два изображения одновременно, по одному для каждого глаза. Один глаз видел красную линию на зеленом фоне, а другой – зеленую на красном. В результате этого смешения испытуемые иногда осознанно воспринимали рисунок, а иногда нет.

Когда люди сообщали, что видят рисунок, сканирование в среднем показывало, что их мозговая активность стабильна. Когда же они говорили, что ничего не видят, активность была более вариабельна. Шургер и его коллеги повторили эксперимент, используя электроэнцефалографию и магнитоэнцефалографию, измеряющие электрические и магнитные поля, генерируемые деятельностью мозга. Эти методы обеспечивают более высокое временное разрешение, чем фМРТ, что позволило исследователям увидеть, как в течение нескольких миллисекунд в пределах одного мозга изменяется паттерн активности.

Основываясь на предыдущем эксперименте, исследователи ожидали, что активность мозга испытуемых стабилизируется и останется таковой в течение сотен миллисекунд в случае, если они сообщат, что видят рисунок, а иначе будет изменчивой.

Затем ученые опробовали свой метод на 116 пациентах с нарушениями сознания. Пациентам в состоянии минимального сознания, в вегетативном состоянии и только что вышедшим из комы проигрывали звуковой тон, при этом регистрировалась активность их мозга. Оказалось, что чем выше была степень осознанности пациента, тем выше была степень устойчивости их мозговой активности.

Данная работа подтверждает и дополняет теорию нейронного глобального рабочего пространства сознания.

Соединительные детали сознания

Важный ключ к происхождению сознания обнаружили почти столетие назад.