Философы заговаривают порой о гипотетическом «счетчике сознания», который мог бы определять, имеется ли сознание у объекта, будь то другой человек, животное или машина. В 1990-х гг., во времена расцвета теории трудной проблемы, на конференции Дэвид Чалмерс приставил к голове старый фен, показывая, насколько полезен был бы такой прибор-счетчик, если бы он и в самом деле существовал. Наводите счетчик сознания на предмет и считываете результат. И не нужно больше гадать, насколько широк заколдованный круг сознания.
Между тем, как показывает история температуры, ценность измерения заключается не только в том, чтобы дать однозначный ответ о наличии или отсутствии свойства, но и в обеспечении возможности количественных экспериментов, которые могут в перспективе перевернуть научное понимание[43].
Если сознание окажется чем-то вроде температуры, то есть если существует единый основополагающий физический процесс, тождественный «обладанию сознанием», мы совершим гигантский прорыв. Мы не только получим возможность определять «сознательность» того или иного объекта, мы сможем предметно говорить о конкретных «уровнях» и «степенях» сознания, а также о разновидностях сознания, далеко отстоящих от нашего скромного человеческого примера.
Но даже если история сознания будет развиваться иначе — не как с температурой, а, скорее, как с жизнью (что, на мой взгляд, более вероятно), — возможность выполнять точные измерения по-прежнему будет существенным шагом вперед в объяснении, прогнозировании и контролировании природы субъективного опыта. При любом сценарии измерение превращает качественное в количественное, расплывчатое в точное.
Существует и практическая потребность в измерении сознания. Общая анестезия, которой сейчас подвергаются четыре с лишним миллиона пациентов в день[44], призвана погружать человека во временное небытие, не пересекая грань, за которой сон превратится в вечный. Чтобы гарантированно удержаться на этой тонкой грани, очень пригодился бы надежный и точный счетчик сознания, тем более что к анестетику часто добавляют миорелаксанты — вещества, блокирующие нервно-мышечную передачу и вызывающие временную парализацию, чтобы мышечные рефлексы не препятствовали манипуляциям хирургов. И, как мы вскоре убедимся, не менее важно научиться определять, сохраняется ли сознание после серьезных повреждений мозга, при которых пациентам ставят страшные диагнозы «вегетативное состояние» или «состояние минимального сознания».
Собственно, мониторинг сознания по параметрам мозговой деятельности применяется в операционных уже много лет. Самый распространенный метод — мониторинг биспектрального индекса[45]. Подробности метода защищены патентом и не раскрываются, но общий принцип его состоит в том, что на основе ряда электроэнцефалографических (ЭЭГ) показателей выводится постоянно обновляющееся число, на которое и ориентируется анестезиолог во время операции. Идея прекрасная, однако полностью на мониторы биспектрального индекса положиться не получается[46], в том числе и потому, что были прецеденты, когда их показания не совпадали с поведенческими признаками сознания (в частности, пациенты открывали глаза или помнили, что говорили хирурги во время операции). Более глубокая проблема, касающаяся науки о сознании, заключается в том, что за биспектральным индексом не стоит никакая обоснованная теория.
В последние несколько лет начало формироваться новое поколение счетчиков сознания — уже не в операционных, а в нейробиологических лабораториях. В отличие от своих предшественников эти новые инструменты тесно связаны с зарождающимся теоретическим пониманием нейронной основы наличия сознания, и все они уже сейчас демонстрируют практическую ценность.
Измерять уровень сознания у человека — это совсем не то же самое, что определять, спит он или бодрствует. Уровень сознания не равен физиологической активности центральной нервной системы. И хотя они зачастую тесно коррелируют, сознание (осознанность) и бодрствование (физиологическая активность ЦНС) во многом различаются, отчетливо демонстрируя тем самым, что в их основе не могут находиться одни и те же биологические процессы. Когда вам снятся сны, вы по определению спите, но при этом получаете богатый и разнообразный сознательный опыт. На другом полюсе этой шкалы находятся катастрофические состояния, такие как вегетативное (называемое также синдромом безответного бодрствования), в котором человек по-прежнему проходит циклы сна и бодрствования, но не подает поведенческих признаков осознанности: свет в окнах периодически загорается, но дома никого нет. На схеме ниже показана зависимость между осознанностью и бодрствованием в самых разных условиях — как нормальных, так и патологических.
Чтобы отследить уровень сознания, нам нужно задаться вопросом: что в мозге обусловливает осознанность в противоположность простому бодрствованию? Может быть, все дело просто в числе задействованных нейронов? Судя по всему, нет. В мозжечке («маленький мозг», помещающийся в задней части коры) находится примерно в четыре раза больше нейронов[47], чем во всем остальном мозге, однако в обеспечении осознанности они почти не участвуют. При таком редком заболевании, как недоразвитие мозжечка, человек, у которого мозжечок в результате далек от нормы, все равно может по большому счету вести вполне нормальную жизнь. И конечно, сомневаться в наличии у него сознания не приходится[48].
Может быть, тогда дело в общей степени нейронной активности? Наверное, в сознательном состоянии мозг должен быть более активен, чем в бессознательном? В какой-то мере, пожалуй, да, — но ненамного. И хотя потребление энергии мозгом зависит от уровня сознания[49], разница эта довольно незначительна и мозг точно не прекращает работу, когда сознание угасает.
Рис. 1. Зависимость между уровнем сознания (осознанности) и бодрствованием (физиологической активностью ЦНС)
Судя по всему, сознание зависит не от деятельности мозга в целом, а от коммуникации разных его частей между собой. Значимыми выглядят паттерны активности таламокортикальной системы, объединяющей кору головного мозга и таламус (комплекс овальных структур мозга — «ядер», располагающихся прямо под корой и соединенных с ней замысловатой сетью связей). Новейшие и самые потрясающие подходы к измерению уровня сознания и поисков способа отличить его от бодрствования основываются на отслеживании и количественной оценке этого взаимодействия. Самая амбициозная вариация на тему этой идеи выдает единое число, обозначающее градус сознания у человека. Совсем как термометр.
Основоположником этого нового подхода стал итальянский нейробиолог Марчелло Массимини, работавший сначала с известным исследователем сознания Джулио Тонони в Висконсинском университете в Мадисоне, а затем со своей собственной группой в Миланском университете. Решение они нашли простое и элегантное. Чтобы проверить, как коммуницируют друг с другом разные отделы коры, они стимулировали активность в одной ее области и фиксировали пространственно-временное распространение этой активности в другие. Для этого они применяли две технологии — ЭЭГ и транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС). С помощью аппарата ТМС — точно контролируемого электромагнита — исследователь посылает короткий и резкий импульс непосредственно в мозг сквозь череп, а ЭЭГ позволяет зафиксировать реакцию мозга на этот импульс. Это примерно как ударить по мозгу электрическим молотком и слушать эхо.
Как ни удивительно, сам этот разряд ТМС испытуемый не чувствует, если только тот не провоцирует какую-нибудь реакцию, которую невозможно не заметить, например двигательную (когда магнит располагают над моторной корой, контролирующей движения) или мгновенное зрительное ощущение — «фосфен», случающееся, когда возбуждается зрительная кора. И если разряд вызовет спазм мышц лица или скальпа, вы этот болезненный укол заметите. Но в большинстве случаев сильная встряска мозговой активности, вызываемая ТМС, никаких изменений в сознательном опыте не вызывает. Впрочем, может, ничего удивительного здесь и нет. Просто свидетельство того, что мы не отдаем себе отчет в действиях наших нейронов — собственно, зачем бы нам его отдавать?
Но хотя самих импульсов ТМС мы не чувствуем, их электрическое эхо, как выяснили Массимини и Тонони, можно использовать для различения уровней сознания. В бессознательном состоянии, таком как сон без сновидений или общий наркоз, ответный импульс очень прост. Сначала в той части мозга, на которую направлен разряд, возникает сильный отклик, но он быстро пропадает, словно круги от камня, брошенного в стоячий пруд. В сознательном состоянии реакция выглядит совсем иной: типичное «эхо» раскатывается по всей поверхности коры, то пропадая, то появляясь вновь. Сложный пространственно-временной рисунок этих появлений и исчезновений[50] означает, что разные области мозга, в частности таламокортикальная система, коммуницируют друг с другом в сознательном состоянии гораздо более замысловатым образом, чем в бессознательном.
Хотя при сопоставлении данных разницу между двумя состояниями часто нетрудно увидеть невооруженным глазом, по-настоящему в этом подходе поражает именно то, что сложность ответного импульса поддается количественной оценке. То есть величину сложности можно обозначить неким числом. Этот метод называется zap-and-zip («разряд и сжатие») — ТМС воздействует разрядом (zap) на кору мозга, затем компьютерный алгоритм обрабатывает полученную реакцию, электрическое эхо, и сжимает ее (zip) в одно-единственное число.