Согласно современным знаниям, сознание нельзя свести к активности и процессам в мозге. Крайне маловероятно, чтобы мысли и эмоции создавались клетками мозга. Ранее мы обращались к влиянию электромагнитных полей на сознание, а также к тому факту, что обмен информацией между стволом и корой головного мозга является обязательным условием для наличия сознания. Отсюда логически вытекает вопрос о том, как воспоминания всей жизни человека могут храниться, а затем вызываться из памяти вместе с ассоциирующимися с ними эмоциями. Как можно объяснить кратковременную и долговременную память? Как и где в мозге хранится это в буквальном смысле неограниченное количество информации? И как эта информация может быть доступной постоянно?
В одном кубическом сантиметре коры головного мозга содержится не меньше ста миллионов нейронов, и поскольку у каждого нейрона есть как минимум тысяча синапсов, обеспечивающих его связь с соседними нейронами, в каждом кубическом сантиметре находится примерно 100 000 000 000 (1011) синапсов дендритов, берущих начало главным образом в других областях коры головного мозга. Это означает, что мозг содержит в целом около 1014 синапсов. Если бы один синапс содержал один бит информации, функционирование мозга потребовало бы обработки более чем 100 000 000 000 000 (1014) бит информации, что намного превышает возможности нашего генетического кода, ДНК, согласно современным знаниям. По этой причине сознание не может быть сохранено в нашей ДНК, то есть клетка в нашем теле и мозге едва ли может порождать сознание [25].
Компьютерный специалист Семен Беркович подчитал, что, несмотря на огромное количество синапсов в мозге, его емкость для хранения воспоминаний всей жизни вместе со связанными с ними мыслями и чувствами совершенно недостаточна. В любой момент бодрствования в течения дня в мозге совершается приблизительно 1024 действий в секунду. Добавим необходимую емкость для долговременной памяти, и тогда общая вместимость хранилища данных в целом должна составлять 3 × 1017 бит/см3, а это немыслимо, согласно нашим нынешним знаниям о нейронных процессах в мозге. Нейробиолог Хермс Ромейн, бывший сотрудник Нидерландского института нейробиологии, также продемонстрировал, что хранение всех воспоминаний в мозге анатомически и функционально невозможно [26].
На основании этих результатов мы вынуждены заключить, что вместимость мозга недостаточна для хранения всех воспоминаний со связанными с ними мыслями и чувствами, или для возможностей поиска сохраненной информации. Нейрохирург Карл Прибрам был в той же степени уверен, что воспоминания не могут храниться в клетках мозга – только в когерентных структурах электромагнитных полей нейронных сетей. С его точки зрения, мозг функционирует как голограмма. Эта голограмма способна хранить огромное количество информации из человеческой памяти. Согласно голографической гипотезе Прибрама, воспоминания хранятся не в самом мозге, а в электромагнитных полях мозга. Источником вдохновения для Прибрама в этом случае стали поразительные эксперименты психолога Карла Лешли, который еще в 1920 году доказал, что воспоминания хранятся не в какой-то одной части мозга, а во всем мозге как едином целом. Его опыты на крысах показали, что не имеет значения, какие именно части мозга крыс были удалены и сколько их было удалено. Животные все равно сохранили способность выполнять сложные задачи, которые освоили до операции на мозге [27].
Ранее в этой главе я упоминал о том, что строение и связность всех структур мозга – от молекул до нейронов, – постоянно меняется, отсюда возникает вопрос о долговременной памяти. Споры о хранении информации и о памяти еще больше осложнила опубликованная в Science статья с провокационным заголовком «Действительно ли необходим ваш мозг?» Она была написана в ответ на представленное английским неврологом Джоном Лорбером описание здорового молодого человека с университетским дипломом по математике и с IQ в 126 баллов. Сканирование мозга выявило у него тяжелый случай гидроцефалии: 95 % его черепа было заполнено спинномозговой жидкостью, толщина коры его головного мозга составила всего 2 миллиметра, места внутри черепа едва хватало для мозговой ткани. Вес остального мозга не превышал 100 граммов (по сравнению с весом нормального мозга 1500 граммов), и тем не менее мозговые функции этого человека не были нарушены. Едва ли возможно увязать этот исключительный случай с нашей нынешней убежденностью в том, что воспоминания и сознания создаются мозгом и хранятся в нем [28].
Вопрос заключается не только в том, как кратковременная и долговременная память могут нормально функционировать в условиях постоянно меняющихся синаптических связей в нейронных сетях, но и в том, как возникает потеря памяти. По мере того как мы становимся старше, наш мозг может атрофироваться в результате болезни Альцгеймера или атеросклероза. Объем мозга уменьшается, его клетки гибнут и уже не заменяются новыми, в итоге нейронные сети повреждаются, функционируют менее эффективно, деменция постепенно прогрессирует. В то время как долговременная память может некоторое время оставаться сохранной, кратковременная память ухудшается, когнитивные функции постепенно снижаются – человек перестает узнавать родственников, его речь становится затрудненной или даже полностью невозможной. Эти функции также могут быть утрачены при повреждении мозга, вызванном кровоизлиянием, тяжелой травмой головы с необратимым ущербом для мозга, длительным злоупотреблением алкоголем или перенесенным энцефалитом. Очевидным и корректным заключением должно быть следующее: мозг оказывает решающее влияние на то, как люди демонстрируют свое повседневное или бодрствующее сознание внешнему миру. Этот инструмент, мозг, может быть поврежден, в то время как «подлинное» сознание остается невредимым. Сознание и мозг взаимозависимы, но это не значит, что ментальные и эмоциональные процессы идентичны мозговым процессам или могут быть сведены к ним. Как еще можно объяснить тот факт, что пациенты с тяжелой деменцией или хронической шизофренией иногда испытывают краткие периоды ясного сознания («предсмертные прояснения») незадолго до смерти? [29]
Нейропластичность
На протяжении всей жизни в коре головного мозга происходит процесс постоянной адаптации, так как наша ментальная, интеллектуальная и физическая активность влияет как на количество, так и на расположение связей между нейронами. Этот процесс непрекращающейся адаптации называется нейропластичностью. Под влиянием практики осознанности, эмоций, активных мыслительных процессов, а также при движении нейронная сеть и электромагнитная активность мозга претерпевают постоянные изменения. Термин «умственная гимнастика» или «умственная тренировка» говорит о многом. Если мы остаемся умственно (и физически) активными до преклонных лет, наш мозг продолжает функционировать лучше благодаря более протяженной и разветвленной сети синапсов. «Сила разума» способна менять работу мозга [30].
В своей книге «Мозг, который меняет себя» (The Brain That Changes Itself) психиатр и психоаналитик Норман Дойдж представляет превосходный обзор множества научных исследований, предлагающих убедительные свидетельства нейропластичности. Он также подробно пишет о многих пациентах, которые принесло пользу терапевтическое применение свойства пластичности мозга, так как «наши мысли способны менять материальную структуру нашего мозга на микроскопическом уровне, так как мозг постоянно приспосабливается. Так что даже разговорная терапия или воображение могут изменить наш мозг» [31].
В детстве, примерно до четырехлетнего возраста, мозг поразительно пластичен. Есть свидетельства, что в этот период около сотни тысяч синапсов погибают и заменяются новыми каждую секунду [32]. Проявление крайности в сфере нейропластичности – случай трехлетней девочки, левое полушарие головного мозга которой пришлось удалить хирургическим путем из-за тяжелого хронического энцефалита с симптомами эпилепсии (см. рис. на с. 245). Врачи больницы Джона Хопкинса в Балтиморе провели эту серьезную операцию на мозге как минимум для сотни малолетних детей, многие из которых страдали стойкой эпилепсией, вызванной тяжелыми нарушениями нервно-психического развития. Если такое же хирургическое вмешательство переносили взрослые, последствия оказывались катастрофическими: пациенты теряли способность говорить или понимать язык, у них парализовало правую сторону, они слепли на один глаз. Но у этой девочки уже на следующий год после операции почти не проявлялись симптомы. Односторонний паралич практически исчез, она могла мыслить ясно. Сейчас она развивается нормально, бегло говорит на двух языках, бегает и прыгает, хорошо успевает в школе [33].
Единственное возможное объяснение этой поразительной приспособляемости заключается в том, что новые связи, сформированные благодаря пластичности, позволили оставшемуся правому полушарию мозга взять на себя все функции мозга в целом. С одной половиной мозга девочка способна выполнять столько же задач, сколько другие люди – с обеими половинами. Благодаря практике и желанию измениться к лучшему она смогла полностью перепрограммировать свой мозг, потому всего с половиной мозга восстановила те же способности, что и люди с нормально функционирующим мозгом.
Снимок фМРТ трехлетней девочки после удаления левой половины мозга (на снимке справа)
Эффект плацебо и психотерапия
Несколько научных исследований показали, что разум может в значительной мере влиять на функции мозга или обуславливать их. В исследовании когнитивно-поведенческой терапии и плацебо для лечения депрессии с помощью изучения сканов фМРТ и ПЭТ обнаружились постоянные изменения в распределении активности в некоторых областях мозга [34]. Снимки мозга пациентов с депрессией, получающих плацебо, показали неврологические улучшения в определенных участках мозга, идентичные тем, которые наблюдались у пациентов с депрессией, получающих когнитивную терапию или антидепрессанты. Одной мысли о получении надлежащего лечения хватило, чтобы вызвать явные объективные изменения в работе мозга пациентов с депрессией из группы получающих плацебо. Эффект плацебо изучался не только у пациентов, страдающих депрессией, но и при болезни Паркинсона, во время применения болевых раздражителей и во время оценки изменений в иммунной реакции [35]. Во всех этих исследованиях сдвиг в ожиданиях, спровоцированный эффектом плацебо, показал заведомо разные паттерны реакции и организма в целом, и мозга. Применение плацебо и позитивные болевые манипуляции оказывали благоприятное воздействие на некоторые центры мозга благодаря выбросу эндорфиноподобных веществ, и фМРТ показывала усиление активности в префронтальной коре ввиду роста ожиданий и изменившихся процессов внимания. У пациентов с болезнью Паркинсона, получавших плацебо, определенные центры мозга вырабатывали больше дофамина, что значительно снижало мышечную ригидность.
В недавней статье нейробиолог Марио Борегар представляет исчерпывающий обзор всего, что нам известно из исследований с фМРТ и ПЭТ, применяющихся при эмоциональной саморегуляции (подавлении эмоций), психотерапии и назначении плацебо. Он приходит к выводу, что доверие и позитивные ожидания способны повлиять на нейрофизиологическую и нейрохимическую активность в тех зонах мозга, которые играют заметную роль в восприятии, движении, боли и различных эмоциональных процессах. Это означает, что ментальные процессы (мысли, чувства, убеждения, изъявления воли) могут оказывать значительное влияние на различные уровни функций мозга. Борегар дал этому предположению название «гипотезы нервно-психической трансляции». Он заключает, что когда чьими-то ожиданиями манипулируют намеренно (посредством стимуляции или саморегуляции) или ненамеренно (посредством плацебо), результатом становится не только позитивное влияние на (субъективное) ощущение благополучия этих людей и (объективное) смягчение симптомов, но и появление фактических биологических изменений в мозге. В недавней книге Борегара The Spiritual Brain содержится обширный обзор множества исследований, показавших, что разум действительно способен менять работу мозга. Из всех этих тщательно продуманных исследований следует неизбежный вывод о том, что разуму под силу менять строение и функции мозга [36].
Когнитивная терапия
Когнитивно-поведенческая терапия может оказывать тот же эффект, что и плацебо. Психиатр Джеффри Шварц провел масштабные неврологические исследования с участием пациентов с обсессивно-компульсивным расстройством, и с помощью снимков ПЭТ выявил отклонения в некоторых нейронных цепочках мозга. Интенсивная когнитивно-поведенческая терапия, которая учила пациентов использовать позитивную силу разума, чтобы менять неадекватные компульсивные мысли, привела к субъективному и объективному улучшению клинических симптомов, в то время как повторное сканирование мозга показало явные неврологические улучшения. Новым практическим применением стала когнитивная терапия на основе осознанности (MBCT), предназначенная для пациентов с депрессией, стрессом, страхом, болью и такими физическими недугами, как псориаз, при которых сочетание когнитивной терапии и медитации с осознанностью дает заметные улучшения и фМРТ фиксирует явные изменения, особенно в префронтальной коре. Эти когнитивные терапевтические изменения – результат нейропластичности. MBCT также повышает иммунные функции пациентов после прививок от гриппа [37].
Медитация
Медитация способна вызывать в мозге схожие изменения. Это направление получило название «духовной нейробиологии». Одно исследование показало, что количественная ЭЭГ (или кЭЭГ) медитирующих волонтеров, участвующих в нем, зафиксировала больше гамма-волн, чем обычно, в то время как ЭЭГ медитирующих буддистских монахов, которые посвятили занятиям медитацией десятки тысяч часов, выявила гораздо более высокую гамма-активность (25–42 Гц), особенно в лобной и боковых зонах головы, и эта активность не исчезала после того, как монахи переставали медитировать [38]. Другие ученые обнаружили сдвиг в сторону тэта-волн (4–7 Гц) на ЭЭГ во время глубокой медитации. Результаты этих исследований указывают как на резкие изменения во время медитации, так и на перманентные изменения в активности мозга как результат нейропластичности, выработанной долгими годами медитации. Несколько исследований с применением фМРТ, сравнивающих медитирующих монахов и контрольную группу, также обнаружили явные различия во многих областях мозга, но особенно в фронтальной, височной и теменной (вблизи лба, височной и теменных костей). По-видимому, центры, имеющие отношение к эмпатии и состраданию, демонстрируют особенно выраженный рост активности [39]. Эти исследования также свидетельствуют о резких изменениях в зависимости от продолжительности медитации в сочетании с перманентными функциональными изменениями в определенных областях мозга. Единственным возможным объяснением представляется только длительная практика медитации. Следовательно, нам надлежит заключить, что благодаря нейропластичности, позитивному мышлению и обращенному внутрь вниманию во время медитации даже взрослые могут добиться перманентных изменений в работе мозга.
Волевые действия
Нейрофизиолог и нобелевский лауреат Роджер Сперри, который провел множество исследований пациентов с «рассечением мозга», также пришел к неожиданному выводу, что разум напрямую определяет нейронную активность [40]. Этот вывод поддержал нейропсихолог Бенджамин Либет, известный своей теорией «потенциала готовности» (ПГ) – бессознательного сигнала «готов» в мозге, предшествующего сознательному решению действовать («свободный выбор») или не действовать («свободный невыбор») на 350 миллисекунд. Либет считал, что ментальное поле сознания может подкреплять субъективный опыт, и вместе с тем обладает потенциалом прямого влияния на нейронную активность. Исследования добровольной саморегуляции эмоций проводились с участием мужчин, смотревших отрывки из фильма, вызывающие сексуальное возбуждение, а также женщин и детей, которым показывали очень грустные кинофрагменты. С помощью методов фМРТ исследователи продемонстрировали корреляцию между специфическими аспектами сознания и функциями мозга, так как для эмоций активировались определенные центры, а сознательная и добровольная регуляция эмоций предусматривала, в частности, рост активности в лобных долях (таких как префронтальная кора). Сознательная и добровольная саморегуляция эмоций оказывала совершенно реальный эффект на активность различных участвующих центров мозга [41].
Итак, человеческий разум способен менять анатомическое строение и ассоциирующиеся с ним функции мозга. Разум может менять мозг. Между разумом и мозгом существует несомненное взаимодействие, и не просто в смысле причинно-следственной связи. Поэтому было бы некорректно утверждать, что сознание может быть только продуктом работы мозга. Как продукт может менять того, кто его произвел?