А теперь перенесем эти принципы на устройство мозга и увидим, что они действительно проливают некоторый свет на нейронные основы сознания.
Рис. 2. Зависимость между сложностью и упорядоченностью
В максимально информативном мозге все нейроны действовали бы независимо друг от друга и выстреливали беспорядочно, словно абсолютно ни с чем не связанные. В таком мозге показатель алгоритмической сложности, допустим ЛЗВ, вышел бы очень высоким. Однако никаких состояний сознания этот мозг, обладающий высокой информативностью, но полностью лишенный интегративности, обеспечить бы не смог. На другом полюсе располагается максимально упорядоченный мозг, в котором все нейроны будут делать абсолютно одно и то же — возможно, выстреливать синхронно, единым залпом (примерно так и происходит во время эпилептического приступа). Алгоритмическая сложность здесь окажется очень низкой. Как и в предшествующем варианте, сознания в максимально упорядоченном мозге тоже не будет, но по прямо противоположной причине — высокая интегративность, полное отсутствие информативности.
Поэтому соответствующее своей задаче измерение уровня сознания должно отслеживать не информативность как таковую, а скорее совместное проявление информативности и интегративности. Такие замеры — измерение сложности в ее подлинном смысле — могли бы служить примером подхода к сознанию с позиций настоящей проблемы, напрямую связывая свойства механизма со свойствами опыта.
Как мы уже видели, аппроксимации алгоритмической сложности, такие как метод ЛЗВ, для этого не особенно годятся. Они много сообщают нам об информативности и почти ничего об интегративности. Метод ИСВ справляется несколько лучше. Чтобы отметка на шкале ИСВ была высокой, энергетический импульс от аппарата ТМС должен вызвать такой паттерн активности мозга, который будет трудно сжать, то есть указывающий на высокую информативность. При этом импульс должен прокатиться по всей поверхности коры, порождая «эхо», сжимаемость которого тоже можно будет оценить. Но хотя это распространение по коре и говорит об интегративности, оно все-таки не удовлетворяет требованиям, которые мы предъявляем к измерению такого рода в идеале. Для измерения ИСВ активность мозга должна быть хотя бы сколько-то интегративной — иначе никакого эха не возникнет, — однако количественные замеры интегративности (в отличие от замеров информативности) метод ИСВ не производит. А мы ищем методы измерения, позволяющие непосредственно оценить и интегративность, и информативность по одним и тем же данным, одним и тем же способом и одновременно.
Этим критериям, по крайней мере теоретически, отвечают несколько методов. Еще в 1990-х гг. Тонони и Эдельман вместе со своим коллегой Олафом Спорнсом разработали метод измерений, получивший название «метод нейронной сложности»[74], а 10 лет спустя я предложил собственный метод, основанный на другом способе вычислений, и назвал его «метод каузальной плотности»[75]. На основе этих методов был создан ряд других, все более замысловатых, с частью которых мы познакомимся в следующей главе. Все эти методы представляют собой попытки так или иначе выразить количественно, где именно в той самой области пересечения порядка и беспорядка, к которой относится совокупность информативности и интегративности, располагается оцениваемая система. Проблема, однако, в том, что на реальных данных нейровизуализации все они показывают не самые лучшие результаты.
Создается довольно любопытная ситуация. Вполне резонно ожидать, что методы, крепче увязанные с теорией, на практике будут показывать себя лучше, чем такие, как метод алгоритмической сложности, у которых опора на основополагающую теорию довольно слаба. Однако ожидания эти, как мы видим, не оправдываются; так что же происходит? Можно предположить, что ошибочна сама теория. Однако я склонен считать, что нам просто нужно отшлифовать математическую основу[76], чтобы методы работали именно так, как нам хотелось бы, а также усовершенствовать нейровизуализацию, чтобы получать правильные данные для анализа.
Таким образом, поиски подлинного счетчика сознания продолжаются. Надо сказать, что прогресс на данный момент достигнут значительный. Уже общепризнано, что сознательный уровень — это не то же самое, что бодрствование, и у нас уже есть ряд его измерений, которые впечатляюще эффективно отслеживают разные общие состояния сознания, а также позволяют обнаруживать остаточную осознанность у пациентов с повреждениями мозга. Особенное значение здесь имеет метод ИСВ, предложенный Массимини. С одной стороны, он используется в клинических исследованиях, а с другой — твердо опирается на фундаментальные теоретические принципы информативности и интегративности и поэтому эффективно увязывает между собой нейронные механизмы и универсальные свойства сознательного опыта, как и предполагает «настоящая проблема». Между тем постоянно появляются и другие методы[77], основанные на иных, но связанных с методом ИСВ принципах, а простые в использовании аппроксимации, такие как оценка алгоритмической сложности данных спонтанной деятельности мозга, выявляют поразительные связи между уровнем и содержанием сознания.
И тем не менее основополагающий вопрос остается открытым. Сознание больше схоже с температурой, то есть сводимо к базовому свойству физического (или информационного) мира и может идентифицироваться через это свойство? Или оно больше похоже на жизнь — совокупность множества различных свойств, каждое из которых имеет собственное объяснение с точки зрения находящихся в его основе механизмов? Подходы к измерению сознания, с которыми мы знакомились до сих пор, равняются на историю с температурой, но интуиция подсказывает мне, что в конце концов им все-таки окажется ближе аналогия с жизнью. Я считаю интегративность и информативность главными свойствами большей части, а может быть, и всего сознательного опыта. Но это не значит, что сознание представляет собой интегрированную информацию, как температура представляет собой среднюю кинетическую энергию молекул.
Чтобы узнать, что движет этим интуитивным убеждением, нам придется довести аналогию между сознанием и температурой до предела и посмотреть, насколько она это выдержит. Пора нам познакомиться с «теорией интегрированной информации».
Глава 3Φ
Июль 2006 г., я в Лас-Вегасе, ем джелато с Джулио Тонони. Мы в отеле «Венецианский», и я слабо понимаю, что происходит. Из Лондона я прилетел накануне, а в глубинах «Венецианского» всегда ранний вечер — фальшивые звезды разгораются на фальшивом лазоревом небе, под которым фальшивые гондолы скользят мимо фальшивых палаццо. Все для того, чтобы постояльцы и гости задерживались подольше и продолжали тратить деньги, пребывая в перманентном состоянии aperitivo и не следя за временем. Я слегка в тумане после перелета и слегка навеселе — под эти фальшивые звезды мы перебрались после долгого обеда, — и уже не первый час мы обсуждаем подробности невероятно перспективной «теории интегрированной информации», или ТИИ. Это детище Тонони, и оно замахивается на решение трудной проблемы куда смелее всех других нейронаучных теорий. ТИИ утверждает, что субъективный опыт — это свойство причинно-следственных паттернов; что информация так же реальна, как масса или энергия, и что даже атомы могут обладать некоторым сознанием[78].
Беспристрастности в нашей дискуссии мало. Я большую часть времени отстаиваю свою недавнюю статью[79], в которой критикую раннюю версию теории Джулио, а он в свою очередь мягко, но настойчиво пытается объяснить, где я ошибаюсь. Не знаю, что тому виной — разница во времени, выпивка или железная логика Джулио, но я уже не так уверен в себе, как во время перелета. На следующее утро я даю себе слово шевелить мозгами пошустрее, вникать глубже, готовиться тщательнее и пить меньше.
Тогда ТИИ меня покорила — и я продолжаю восхищаться ею до сих пор, потому что это образцовая аналогия между сознанием и температурой. Согласно ТИИ, сознание — это и есть интегрированная информация. Постулируя эту идею, теория переворачивает все глубоко укоренившиеся представления о взаимосвязях разума и материи и о том, как сознание вплетено в ткань вселенной.
В 2006 г. о ТИИ еще мало кто знал. Сегодня это одна из самых известных, но при этом вызывающая наиболее жаркую полемику теория в науке о сознании. Ее продвигают, помимо самого Тонони, выдающиеся специалисты в данной области. Кристоф Кох, бывший сторонник подхода нейронных коррелятов сознания, назвал ее «гигантским шагом к окончательному решению давней загадки тела и разума»[80]. Однако и несогласие эта теория в силу своей известности и амбициозности вызывает сильное. Одно из возражений — слишком большая математическая составляющая и непростительная сложность этого подхода. На самом деле это совсем не обязательно недостаток: никто не говорил, что разгадать загадку сознания будет легко. Другое возражение состоит в том, что постулаты этой теории слишком контринтуитивны, а значит, она наверняка неверна. Но руководствоваться интуитивными представлениями, имея дело с таким труднопостижимым феноменом, как сознание, тоже рискованно[81].
На мой взгляд, гораздо более серьезное препятствие для ТИИ заключается в том, что ее экстраординарные постулаты требуют экстраординарных доказательств, однако сама эта амбициозная задача — решить трудную проблему — делает ее основные утверждения непроверяемыми на практике. Необходимое экстраординарное доказательство просто не получится добыть. К счастью, еще не все потеряно. Как я объясню ниже, некоторые прогнозы ТИИ могут оказаться проверяемыми, по крайней мере в принципе. Кроме того, существуют альтернативные интерпретации ТИИ, больше ориентированные на настоящую проблему, а не на трудную, — они стоят за разработкой новых методов измерения уровня сознания, имеющих твердую теоретическую основу, но при этом применимых практически.