Заметьте, как Science ставит вопрос. Каково биологическое обоснование сознания? Он подразумевает ответ, который ожидает большинство исследователей: что у сознания есть биологическое обоснование, что сознание каким-то образом обусловлено определенными биологическими процессами, или порождается ими, или тождественно им. Исходя из этого допущения, цель найти биологическое обоснование и описать, как оно порождает сознание.
Нейронное происхождение сознания было рабочей гипотезой Фрэнсиса Крика. Он говорил: «Удивительная гипотеза заключается в том, что «Вы», ваши радости и горести, ваши воспоминания и амбиции, ваше чувство личностной тождественности и свободная воля в действительности не более чем результат поведения огромного сообщества нервных клеток и ассоциированных молекул Вы всего лишь пучок нейронов»{12}.
Это была рабочая гипотеза клуба Гельмгольца, и по этой причине многие из приглашенных нами докладчиков, как, например, Джо Боген, были экспертами в нейробиологии. Мы искали подсказки, которые привели бы нас к особым нервным клеткам и молекулам, которые расколют тайну сознания. Как палеонтологи на раскопках, мы просеивали исследования наших докладчиков в надежде откопать откровения, которые смогут объяснить, почему одни физические системы обладают сознанием, а другие нет.
Наша надежда оказалась тщетной. На протяжении многих веков биологи искали механизм, который объяснял бы, почему одни физические системы живые, а другие нет. Но виталисты, считавшие, что живые организмы принципиально отличаются от неживых объектов, утверждали, что эти поиски потерпят крах, потому что, утверждали они, нельзя состряпать жизнь из неодушевленных ингредиентов физического мира; для этого требуется особый нефизический ингредиент «сила жизни». Споры между виталистами и биологами продолжались вплоть до выдающегося открытия в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком двойной спирали ДНК, которое доказало неправоту виталистов. Эта структура с четырехбуквенным кодом и способностью к репликации гениально решила проблему сотворения жизни, механистически, исключительно из физических ингредиентов. Это позволило молодой области молекулярной биологии естественно сочетаться с дарвиновской теорией эволюции путем естественного отбора и подарить нам инструменты для понимания эволюции жизни, расшифровки ее извилистого пути за миллиарды лет и создания технологий, которые позволят переделывать жизнь сколь угодно. Триумф механистического физикализма над витализмом был окончательным.
Вдохновленный этим триумфом, клуб Гельмгольца ожидал, что со временем сознание поддастся механистическому объяснению, изложенному языком нейробиологии, открывая новые горизонты для научных исследований и технологических инноваций. В 1993 году во время обеда в клубе Крик рассказал мне, что пишет книгу «Удивительная гипотеза» на тему нейробиологии и сознания. «Вы можете объяснить, как активность нейронов порождает сознательный опыт, например мое переживание красного цвета?» спросил я. «Нет», ответил он. «Если бы вы могли придумать любой биологический факт по своему желанию, приходит вам на ум такой, который позволил бы решить эту проблему?» настаивал я. «Нет», ответил он, но добавил, что мы должны продолжать исследования в нейробиологии, пока какое-нибудь открытие не подскажет решение.
Крик был прав. В отсутствие математического доказательства обратного и учитывая впечатляющий прецедент с ДНК, имеет смысл искать двойную спираль нейробиологии ключевой факт, открытие которого разгадает тайну сознания. Может статься, что наша сознательная сеть из мечтаний, стремлений, страхов, самоощущений и свободной воли скручена из пучка нейронов при помощи удивительного механизма, который мы не предвидим. Наша неспособность представить этот механизм не исключает его существования. Может быть, мы недостаточно умны, и эксперимент научит нас тому, о чем мы не догадались, сидя в кресле. В конце концов, мы вкладываемся в эксперименты, потому что они часто вознаграждают нас сюрпризами.
Возьмем, например, эксперименты, которые проводил на пациентах с расщепленным мозгом нейробиолог Роджер Сперри. Они раскрыли много удивительного о человеческом сознании. В одном эксперименте человек смотрит на крестик в центре экрана. Потом на экране на долю секунды появляются два слова: КЛЮЧ и КОЛЬЦО. КЛЮЧ слева от крестика, а КОЛЬЦО справа. Вот так: КЛЮЧ + КОЛЬЦО.
Если спросить у обычных наблюдателей, что они видели, все скажут: «Ключ кольцо». Легкотня. Доля секунды достаточное время, чтобы прочитать слова.
Но если спросить пациентов с расщепленным мозгом, то они скажут: «Кольцо». Если спросить: «Какое кольцо? Обручальное, для колокольчика, для ключей?» они заладят: «Кольцо». Они не смогут сказать, какое именно кольцо.
Затем пациенту с расщепленным мозгом завязывают глаза и приносят коробку с предметами: кольцо, ключ, карандаш, ложка, кольцо для ключей и тому подобное. Вы просите пациента сунуть левую руку в коробку и достать предмет, название которого было на экране. Он шарит левой рукой по коробке, перебирая предметы, пока не найдет желаемое. Когда же он наконец вытаскивает левую руку из коробки, там всегда ключ. Во время поиска левая рука могла наткнуться на кольцо для ключей и отбросить его.
Когда пациент с завязанными глазами вытаскивает руку из коробки, его спрашивают: «Что у вас в левой руке?» Он говорит, что не знает. «Можете предположить?» Он называет маленькие предметы, которые могут поместиться в коробку, вроде карандаша или ложки. Но угадывает только случайно.
Затем пациента с завязанными глазами просят залезть в коробку правой рукой и достать предмет, название которого было на экране. Правая рука достает кольцо. Во время поиска правая рука может наткнуться на кольцо для ключей. Если спросить пациента: «Что у вас в правой руке?» он правильно и уверенно ответит: «Кольцо».
Теперь, пока пациент все еще держит по предмету в каждой руке, вы убираете повязку, даете ему посмотреть на обе руки и спрашиваете: «Вы сказали, что видели слово кольцо. Так почему у вас в левой руке ключ?» Пациент или понятия не имеет, или вообще выдумывает, сочиняя фальшивую историю, которая звучала бы правдоподобно. Потом его просят: «Нарисуйте, пожалуйста, левой рукой, что вы видели». Он рисует ключ.
Объяснение подобных экспериментов сделало Роджера Сперри одним из лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1981 году.
Объяснение Сперри было простым и мудрым. Когда вы сосредоточены на крестике в связке КЛЮЧ + КОЛЬЦО, нейронные проводящие пути от глаза к мозгу отправляют КЛЮЧ только в правое полушарие, а КОЛЬЦО только в левое. Если мозолистое тело нетронуто, правое полушарие сообщает левому про КЛЮЧ, а левое сообщает правому про КОЛЬЦО, и человек видит КЛЮЧ КОЛЬЦО.
Если мозолистое тело рассечено, полушария больше не взаимодействуют. Правое полушарие видит КЛЮЧ, левое видит КОЛЬЦО, и ни одно не видит КЛЮЧ КОЛЬЦО. Левое полушарие умеет говорить, а правое не умеет (за исключением таланта сквернословить, что становится болезненно очевидно, когда из-за инсульта человек не может говорить, зато матерится как сапожник). Таким образом, если у пациента с расщепленным мозгом спросить, что он видит, левое полушарие ответит: «Кольцо».
Левое полушарие контролирует правую руку. Если пациента попросить взять правой рукой предмет, который он видел, то левое полушарие, управляющее правой рукой, выберет то, что оно видело: кольцо.
Правое полушарие контролирует левую руку. Если пациента попросить взять левой рукой предмет, который он видел, то правое полушарие, управляющее левой рукой, выберет то, что оно видело: ключ. Но если спросить, что у него в левой руке, пациент не сможет ответить, потому что только правое полушарие знает и только левое полушарие говорит.
«Удивительная гипотеза» предлагает убедительное объяснение: если сознание порождается взаимодействием пучка нейронов, то рассечение этого пучка и их взаимодействия может расщепить сознание.
Нетренированной интуиции покажется маловероятным, что сознание можно расщепить скальпелем. Что значит расщепить мои чувства, мои знания, мои эмоции, мои убеждения, мою личность, самое меня? Большинство из нас отмахнется от этой идеи, как от абсурдной. Но для Сперри после многих лет тщательных экспериментов доказательство было ясно как день: «В сущности доказательство, как мы его видим, подтверждает мнение, что субдоминантное полушарие действительно обладает сознанием, и более того, что оба разделенных полушария одновременно обладают сознанием с разными и даже противоположными мыслительными процессами, которые происходят параллельно»{13}.
Подтверждений этому выводу находилось все больше. У одного пациента различались карьерные цели двух полушарий: левое полушарие говорило, что хочет быть «чертежником», а правое полушарие, выводя буквы левой рукой, писало, что хочет быть «автогонщиком»{14}. У другого пациента левое полушарие использовало правую руку, чтобы застегивать рубашку, а правое тут же расстегивало пуговицы левой рукой; правая рука поджигала сигарету, а левая тушила. Казалось, будто в одном черепе бок о бок существуют и иногда спорят две личности со своими предпочтениями и антипатиями.
Их различия могут выходить за пределы личного в область теологии. У одного пациента, наблюдаемого нейробиологом В.С. Рамачандраном, благочестивое левое полушарие верило в Бога, а нечестивое правое нет{15}. Когда зазвонит колокол и оба полушария подойдут к райским вратам, потребуется ли святому Петру помощь царя Соломона? Или безжалостное соломоново решение уже исполнил скальпель Богена? Непростые вопросы для будущей нейротеологии.
Что же мы за существа, если наша вера, желания, личности и, возможно, участь наших душ можно рассечь скальпелем? Почему мы обладаем сознанием? Что есть сознание? Может ли нейронаука разрешить вечную тайну человеческого сознания? Прожектор науки, глубоко проникший в сферу неодушевленного черные дыры, связанные кварки, медленные тектонические плиты, теперь направлен на самое важное для нас: наш глубоко личный мир сознательных убеждений, желаний, эмоций и чувственных восприятий. Сможем ли мы хоть краем глаза взглянуть или даже постичь самих себя? К этому и стремится наука о сознании.
Достижение этой цели потребует тщательно продуманных экспериментов и толику удачи. Многие экспериментаторы ищут взаимосвязи между активностью нейронов и сознанием, ожидая, что, как только поиски увенчаются успехом, как только список взаимосвязей увеличится, критическое открытие раскроет тайну сознания, совсем как двойная спираль раскрыла тайну жизни.
Мы знаем, что определенная активность мозга связана с определенными сознательными (и бессознательными) психическими состояниями. Как мы обсуждали, деятельность целого левого полушария, если его хирургически отсоединить от правого, связана с набором состояний сознания, отличным от правого. Но на более тонких уровнях нервной организации мы обнаруживаем изобилие интригующих взаимосвязей.
Например, активность в поле V4 височной доли связана с восприятием цвета{16}. Инсульт в V4 левого полушария приводит к тому, что пациент теряет цвета в правой половине видимого мира, такое расстройство называется полуахроматопсия. Если пациент смотрит, скажем, в центр красного яблока, то левая половина яблока выглядит красной, а правая серой. Если же, наоборот, инсульт повредил поле V4 в правом полушарии, то правая половина яблока выглядит красной, а левая серой.
Обычный человек может ненадолго проникнуть в цветной мир полуахроматопсиков с помощью Транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). ТМС вызывается сильным магнитом, расположенным близко к голове, чье магнитное поле направлено либо на усиление, либо на ослабление активности в близлежащих областях мозга. Если ТМС уменьшает активность в V4 левого полушария, то у человека пропадают цвета в правой половине мира: если он смотрит прямо на красное яблоко, правая половина яблока выцветает до серого{17}. Выключите ТМС и красный цвет снова наполнит правую половину яблока. Если стимулировать ТМС поле V4, то человеку привидятся «хроматофены» цветные круги и гало{18}. С помощью ТМС вы можете наполнить сознание цветами или выкачать их из сознания.
Активность в участке мозга, называемом постцентральной извилиной, связана с восприятием прикосновения. Нейрохирург Уайлдер Пенфилд докладывал в 1937 году, что стимуляция электродами этой извилины в левом полушарии порождает ощущение прикосновения в левой стороне тела{19}. Эта связь системная: расположенные рядом участки извилины соотносятся с расположенными рядом участками тела, а наиболее чувствительные органы тела, такие как губы и кончики пальцев, представлены на более обширных участках извилины. Если стимулировать извилину ближе к середине мозга, вы почувствуете прикосновение к пальцам ног. Если провести электродом вдоль извилины, стимулируя больше боковых точек, ощущения, за некоторым исключением, будут подниматься по телу. Интересны исключения. Лицо, например, располагается в извилине рядом с ладонью, пальцы ног рядом с гениталиями по предположению В. С. Рамачандрана, этот факт может иметь отношение к фут-фетишам{20}.
Многие сегодняшние эксперименты продолжают охоту за «нейронными коррелятами сознания» или НКС{21}. Этой охоте помогают разнообразные технологии измерения нейронной активности. Например, функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) отслеживает нейронную активность, измеряя мозговой кровоток: нейронная активность, как и мышечная активность, требует большего притока крови, чтобы удовлетворить потребность в дополнительной энергии и кислороде. Электроэнцефалография (ЭЭГ), используя электроды на поверхности кожи головы, отслеживает нейронную активность, измеряя создаваемые ею малейшие колебания напряжения. Магнитоэнцефалография (МЭГ) отслеживает нейронную активность, измеряя малейшие колебания магнитных полей. Микроэлектроды способны регистрировать одиночные сигналы, называемые пиками или потенциалами действия, отдельных нейронов или их небольших групп. Оптогенетики используют свет различных цветов, чтобы контролировать и отслеживать активность нейронов, которые генетически сконструировали, чтобы реагировать на определенный цвет.
Стратегия охоты за НКС имеет смысл. Если мы хотим теорию, которая свяжет нейроны и сознание и у нас нет убедительных идей, тогда мы можем начать с поиска взаимоотношений между ними. Изучая эти отношения, мы можем открыть алгоритм, который включит концептуальную лампочку. Путь от взаимоотношений к причинно-следственной связи, несомненно, полон подводных камней: если на железнодорожной платформе собирается толпа, значит скоро придет поезд{22}. Но не толпа заставляет поезд прибывать. Связь между толпами и поездами создает нечто другое расписание поездов.