При сжатии используется тот же алгоритм, что и при сжатии электронных фотографий, когда уменьшается объем файла. Любой рисунок, будь то фото из летнего отпуска или прокатывающееся по мозгу электрическое эхо, имеющее протяженность и длительность, можно представить как последовательность единиц и нулей. Для любой неслучайной последовательности есть возможность создать и сжатую версию[51], более короткую цепочку цифр, по которой затем несложно восстановить оригинал. Длина кратчайшего из возможных сжатых выражений называется алгоритмической сложностью последовательности. Самая низкая алгоритмическая сложность будет у полностью предсказуемой последовательности (состоящей из одних нулей или одних единиц), самая высокая — у совершенно случайной, и где-то посередине окажется сложность частично предсказуемых последовательностей. Установить алгоритмическую сложность для любой заданной последовательности позволяет алгоритм сжатия, вычисляющий так называемую сложность Лемпеля — Зива — Велча (или, если кратко, сложность ЛЗВ).
Массимини и его команда назвали способ замера ответного импульса, фиксируемого в ходе экспериментов, индексом сложности возмущений (ИСВ). Он дает возможность с помощью алгоритма ЛЗВ высчитать величину (индекс) алгоритмической сложности реакции мозга на возмущение, то есть на импульс ТМС.
Сперва группа Массимини подтвердила действенность своего метода, показав, что значения ИСВ в бессознательном состоянии, таком как сон без сновидений и общий наркоз, устойчиво ниже, чем при исходном сознательном состоянии бодрствования в покое. Это обнадеживает, но главная сила метода ИСВ заключается в том, что он дает непрерывную шкалу, на которую можно нанести более точную и подробную градуировку. В основополагающем исследовании 2013 г.[52] группа Массимини измерила ИСВ у большой выборки пациентов с повреждениями мозга, страдающих расстройствами сознания. В результате было обнаружено, что величина ИСВ тесно коррелирует с уровнем нарушения функций мозга, независимо диагностированным неврологами. В частности, у пациентов в вегетативном состоянии, при котором сознание считается отсутствующим при сохранении бодрствования, показатели ИСВ получались ниже, чем у пациентов в состоянии минимального сознания, при котором поведенческие признаки сознания появляются и исчезают. Ученым удалось даже провести границу между значениями ИСВ, указывающими на наличие и на отсутствие сознания.
Мы с моей исследовательской группой в Сассексском университете работаем над схожими методами оценки уровня сознания. Но вместо того, чтобы посылать энергетический импульс в кору с помощью ТМС, мы измеряем алгоритмическую сложность имеющейся, естественной — спонтанной, как мы ее обозначаем, — мозговой активности. То есть вместо «заппинга» получается «зиппинг». В ходе серии исследований, проведенных моим коллегой Адамом Барреттом и нашим бывшим докторантом Майклом Шартнером[53], мы обнаружили, что сложность спонтанной активности коры, по измерениям ЭЭГ, устойчиво падает как при начальной стадии сна, так и при анестезии. Кроме того, мы выяснили, что во время фазы быстрого сна (фазы быстрого движения глаз) сложность спонтанной активности примерно такая же, как при нормальном сознательном бодрствовании, — вполне логично, поскольку именно в фазу быстрого сна наиболее вероятны сновидения, а они сознательны. Такую же картину выявила с помощью своего метода ИСВ группа Массимини[54], еще надежнее подкрепив тем самым утверждение, что таким образом мы замеряем уровень сознания, а не бодрствования.
Возможность измерять уровень сознания независимо от бодрствования важна не только для науки, она способна в перспективе круто изменить положение дел и для неврологов и их пациентов. Исследование Массимини 2013 г. уже демонстрирует, что метод ИСВ способен различать вегетативное состояние и состояние минимального сознания. Главное преимущество таких замеров, как ИСВ, в этом контексте заключается в том, что они опираются не на внешние поведенческие проявления. Бодрствование — физиологическая активность центральной нервной системы — определяется через поведение. О бодрствовании неврологи в больнице обычно судят по наличию отклика на сенсорную стимуляцию — громкий звук или щипок руки. Сознание же определяется в терминах внутреннего субъективного опыта, поэтому связать его с внешними проявлениями можно лишь косвенно.
Стандартные клинические подходы к определению сознательного статуса у пациентов с повреждением мозга по-прежнему основываются на поведении[55]. Невролог, как правило, оценивает не только откликается ли пациент на сенсорную стимуляцию — маркер физиологической активности ЦНС, — но и способен ли взаимодействовать со средой, реагируя на команды или демонстрируя волевые действия. Когда пациент может выполнить двухсоставную просьбу и четко назвать свое имя и сегодняшнюю дату, мы говорим о полном сознании. Недостаток этого подхода в том, что некоторые пациенты могут при сохранении внутренней психической жизни не иметь возможности ее выразить. Поэтому в таких случаях при попытке судить на основании одного только поведения сознание будет ошибочно признано отсутствующим.
Самый яркий пример такого рода — синдром «запертого человека», когда при параличе всего тела полностью сохраняется сознание. Это редкое расстройство[56] может возникать вследствие повреждения ствола мозга (отдела, расположенного в основании полушарий и продолжающего спинной мозг), который, кроме всего прочего, отвечает за контроль лицевых мышц и мускулатуры тела. Из-за некоторых причуд анатомии у «запертых» в своем парализованном теле пациентов остается способность выполнять ограниченный набор движений глазами, открывающая узкий и легко упускаемый из виду поведенческий канал для диагностики и коммуникации. Бывший редактор журнала Elle Жан-Доминик Боби, впавший в такое состояние в 1995 г. после геморрагического инсульта, написал с помощью сигналов, передаваемых морганием, целую книгу — «Скафандр и бабочка»[57]. У так называемых полностью запертых пациентов нет даже таких коммуникативных каналов, поэтому диагностировать у них наличие сознания еще труднее. Если судить только по поведению, ничего не стоит принять синдром «запертого человека» за полное и постоянное отсутствие сознания. Но если поместить такого пациента, как Боби, в томограф, сразу станет видно, что общая активность мозга почти соответствует норме. В исследовании Массимини 2013 г. значения ИСВ у «запертых» пациентов не отличались от показателей у здоровых контрольных испытуемых аналогичного возраста, свидетельствуя о полностью сохранном сознании.
Еще труднее приходится врачам, имеющим дело с серой зоной между жизнью и смертью при таких состояниях, как вегетативное и минимальное состояние сознания. В этих пограничных областях поведенческие признаки сознания могут отсутствовать или быть непоследовательными, а повреждение мозга настолько обширным, что и нейровизуализация не гарантирует однозначного ответа. И вот здесь такие методы, как ИСВ, могли бы кардинально изменить положение дел. Когда показатели ИСВ у пациента указывают на наличие сознания, даже если все остальные признаки говорят об обратном, имеет смысл поискать это сознание еще раз.
Недавно Марчелло Массимини привел мне пример, когда все решил именно ИСВ. В миланскую больницу поступил молодой мужчина с тяжелыми травмами головы. Поскольку на простые вопросы и команды он не реагировал, у него диагностировали вегетативное состояние. Однако ИСВ у него оказался как у здорового человека в полном сознании, что вызвало у медиков полное замешательство, ведь синдром «запертого» у него не прослеживался. В конце концов персонал больницы отыскал дядю этого пациента, и тот приехал в Италию из Северной Африки, откуда молодой человек был родом. Когда дядя начал общаться с племянником на арабском, тот откликнулся мгновенно — улыбался шуткам и даже показал большой палец, когда ему включили фильм. Все это время он был в сознании — просто не отзывался на итальянский. Почему так произошло — трудно сказать. Массимини подозревает здесь необычный случай «культурного отчуждения»: итальянский мир словно утратил для пациента смысл[58]. Как бы то ни было, если бы не красноречивое электрическое эхо, измеренное с помощью ИСВ, история этого молодого человека могла бы закончиться совсем иначе.
Сейчас диагностирование остаточного сознания у пациентов с повреждениями мозга стремительно развивается. Помимо предлагаемого Массимини ИСВ существует несколько других методов, перебирающихся из лабораторий в клиники. Тот, которому отдаю предпочтение я, основывается на знаменитом в неврологических кругах эксперименте с «домом и теннисом», проведенном нейробиологом Адрианом Оуэном и его группой в 2006 г. В этом эксперименте пострадавшую в автомобильной аварии 23-летнюю пациентку, которая не подавала поведенческого отклика, уложили в аппарат фМРТ и выдали ряд вербальных заданий. То ее просили представить, что она играет в теннис, то предлагали вообразить, как она ходит по комнатам своего дома. На первый взгляд странный прием, ведь такие пациенты вообще ни на что не реагируют, что уж говорить о сложных устных инструкциях. Однако исследования с участием здоровых людей показали, что области мозга, участвующие в воображении плавных, перетекающих друг в друга движений (как при игре в теннис), сильно отличаются от активизирующихся при воображении перемещения в пространстве[59]. И пациентка Оуэна продемонстрировала именно такую картину отклика в виде активности мозга, а это значит, что она тоже полностью выполняла задания, создавая высокоспецифичные мысленные образы. Невозможно представить, чтобы человек был способен на такое, находясь совершенно без сознания, поэтому Оуэн пришел к выводу, что поведенческий диагноз вегетативного состояния был ошибочным и на самом деле сознание у девушки наличествует