Сначала кажется, что на ней изображен куб, обращенный к зрителю одной из граней. Но, если продолжать смотреть на картинку, куб неожиданно разворачивается, и теперь уже кажется, что впереди находится другая его грань. Изменяется не изображение, известное под названием куба Неккера, а ваше осознание этого изображения. Что происходит при этом в мозге? Сводится ли сознание всего лишь к истории, которую мозг рассказывает о сигналах, получаемых им от органов чувств в результате взаимодействия тела с внешним миром?
Другой яркий пример неожиданных способов обработки мозгом визуальных сигналов продемонстрировал мне нейробиолог Кристоф Кох. Кох – один из ведущих современных исследователей сознания. На протяжении многих лет мало какой уважаемый ученый признался бы, что занимается темой сознания. Считалось, что она относится к области гуманитарных дисциплин, а не лабораторных исследований. Но, когда нобелевский лауреат Фрэнсис Крик перешел от исследования ДНК к изучению вопроса о том, как мозг формирует сознание, эта тема внезапно стала считаться достойной серьезного научного интереса. Кох, бывший на 40 лет моложе Крика, стал его сотрудником в исследовании этой задачи.
Я впервые встретился с Кохом на горе Болди[106] рядом с Пасаденой, в которой находится Калтех, бывший тогда местом его работы. Мы договорились встретиться именно там, так как эта точка находилась в середине дистанции одного из эпических забегов, которые любит Кох. К стыду своему должен признать, что я отказался от предложенного мне участия в забеге и поднялся на гору на лыжном подъемнике. Прежде чем мы взялись за тернистую тему сознания, я поневоле отвлекся на татуировку, которую увидел на плече у Коха. Мне показалось, что она изображает логотип компании Apple – надкушенное яблоко всех цветов радуги.
– Я сделал ее в 2000 г., когда был с сыном в Израиле на археологических раскопках. Компьютер Apple – это один из самых красивых и изящных артефактов XX в. Идеальное сочетание формы и функциональности.
По-моему, он считает, что этот компьютер будет так же важен для понимания сегодняшней культуры, как керамические сосуды, которые он выкапывал из земли вместе со своим сыном, важны для понимания жизни Кесарии Ирода в 20 г. до н. э. Кох много говорит о своем компьютере Apple и постоянно задается вопросом о том, станет ли он однажды разумным и можно ли будет с ним поговорить. Кроме того, он обожает своих собак и считает, что они обладают гораздо более развитым сознанием, чем принято считать. Именно вера в наличие у животных сознания привела его к вегетарианству.
– Поскольку вероятно, что млекопитающие могут сознательно испытывать боль и удовольствие от жизни, могут радоваться и грустить, нам не следует есть их мясо. Претворить это осознание в реальные действия было трудно – вкус мяса запечатлен в нас очень глубоко.
Область нейробиологии, в которой работает Кох, касается зрения, и он продемонстрировал мне, как зрение позволяет получить некоторую интересную информацию о работе нашего сознания при помощи листа бумаги формата А4, который был у него в кармане.
Кох дал мне этот лист и попросил свернуть его в трубку наподобие подзорной трубы. Затем велел мне поднести трубу к правому глазу и, не закрывая левый глаз, поместить ладонь левой руки на небольшое расстояние от левого глаза.
– А теперь посмотрите вон на те горы. Что вы видите?
Посмотрев на горный пейзаж, я невольно рассмеялся. Казалось, что в моей ладони появилась дыра!
Кох объяснил, что мозг пытается обработать два элемента информации, которые, по-видимому, противоречат опыту. Моего сознания достигает своего рода сплав того, что, по мнению моего мозга, должно быть мне интересно. Поэтому я вижу часть своей ладони – эта визуальная информация поступает из левого глаза – и отверстие в центре подзорной трубы, которое видит правый глаз. При наложении этих изображений создается впечатление, что в моей ладони появилась дыра. Кох полагает, что то, как мозг решает, о чем следует сообщать сознанию, может помочь нам лучше понять само сознание.
Так могут ли наши нейротелескопы показать нам, что происходит, когда мозг осознает тот или иной объект? Результаты исследований Коха показывают, что информация, передаваемая нервами сетчатки, не изменяется – это означает, что изменения сознательного опыта происходят где-то глубже в мозге. Проблема состоит в том, что наши сканеры фМРТ и ЭЭГ слишком грубы, чтобы зарегистрировать такие тонкие изменения, как переход от одного визуального восприятия куба Неккера к другому. Но в 2004 г. Кох и его исследовательская группа в Калтехе нашли возможность узнать, что вызывает активизацию отдельного нейрона, и это привело к открытию весьма любопытной нейронной деятельности.
Нейрон имени Дженнифер Энистон
Эпилептические припадки могут быть вызваны нарушением соединений или образованием рубцовой ткани, что запускает синхронизированное возбуждение нейронов по всему мозгу – в голове происходит нечто подобное цепной реакции в атомной бомбе. В некоторых случаях эти припадки можно предотвратить, удалив небольшую часть мозга, которая инициирует такую цепную реакцию.
Чтобы точно узнать, что является источником припадков, и не удалять слишком много мозговой ткани, в мягкие ткани мозга пациента вставляют около 20 электродов, которые вводят через отверстия, проделанные в черепе. Такая процедура кажется сродни какой-то средневековой пытке, но на самом деле она широко распространена в современной медицинской практике. Из каждого электрода выходят тонкие проволочки толщиной с человеческий волос, каждая из которых соединена с участком, содержащим приблизительно от 10 до 50 нейронов. Если какой-нибудь из этих нейронов возбуждается, электрод чувствует изменение его электрического состояния. Врач дожидается возникновения у пациента эпилептического приступа, при котором можно зарегистрировать нейроны, возбуждающиеся в разных областях мозга, после чего математический анализ собранных данных позволяет обнаружить потенциальный источник возбуждения.
Но приступ может начаться не сразу, так что пациенты с подключенными электродами какое-то время просто сидят в палате сложа руки. Исследовательская группа из Калтеха решила воспользоваться этой возможностью. Почему бы не попробовать задавать пациентам вопросы и смотреть, какие нейроны при этом возбуждаются? В большинстве случаев источником эпилептических приступов является тот участок мозга, в котором хранятся воспоминания. Поскольку именно к нему было присоединено большинство электродов, исследователи решили проверить, какую электрическую активность можно наблюдать при активизации памяти. Пациентам показывали различные картинки, которые должны были вызвать у них воспоминания.
Такое зондирование пациентов заняло довольно много времени, но полученные результаты были поразительными. В одном из случаев нейроны возбуждались только при демонстрации фотографий актрисы Дженнифер Энистон. Не важно было, как она одета и в какой цвет окрашены ее волосы, – данный нейрон, по-видимому, возбуждался в случае узнавания концепции Дженнифер Энистон. Нейрон активизировался, даже когда пациенту показывали всего лишь написанное имя актрисы.
В некотором смысле это открытие не было таким уж удивительным. Мозг кодирует воспоминания, идеи и концепции, как-то преобразуя их данные в деятельность нейронов. Фотографию Дженнифер Энистон можно перевести в цифровой формат, то есть преобразовать ее изображение в последовательность нулей и единиц. Наш мозг точно так же берет данные, которыми обстреливают его органы чувств, и решает, достаточно ли важна Дженнифер Энистон, чтобы можно было закодировать ее в качестве концепции. Если это так, то синапсы, соединенные в данный момент с соответствующим нейроном, усиливаются и сохраняются, что позволяет этому нейрону активизироваться в следующий раз, когда мозг получит соответствующую визуальную информацию. Для каждой концепции существует собственная типичная синаптическая цепь нейронной активности. Мне особенно понравился пациент, у которого был нейрон, возбуждающийся при виде чертежа теоремы Пифагора, – мне он показался гораздо более разборчивым.
Удивительно скорее то, как избирательно возбуждался нейрон. Другие изображения его, по-видимому, не интересовали. Как объяснил мне Кох, исследователи ни в коем случае не утверждают, что данный нейрон – единственный, участвующий в кодировании идеи Дженнифер Энистон или Пифагора. Такая конфигурация была бы чрезвычайно малоэффективной. Но число нейронов, которые можно было исследовать в этом эксперименте, было ограниченно. Представляется весьма вероятным, что мозг использует для кодирования концепции Энистон возбуждение некоей выборки нейронов, расположенных по всему мозгу, – так же, как для записи фотографии в моем смартфоне используется некоторое количество двоичных единиц. Но Кох считает, что в таком кодировании участвует удивительно малое число нейронов – порядка сотен или, возможно, тысяч, а не миллионов, которые потребовались бы для кодирования таких изображений в компьютере.
