Мозг во сне. Что происходит с мозгом, пока мы спим

Рок Андреа

Кох считает сновидения увлекательнейшим кусочком ребуса, именуемого сознанием: «Для меня самая примечательная черта сновидений — это то, что все выглядит и кажется настоящим. Как-то я наткнулся на фразу, которая описывает это наилучшим образом: “Сновидения кажутся реальными, пока они длятся. А разве с жизнью не то же самое?”» Он не устает спорить с теми, кто считает сновидения неким придатком, побочным явлением, не имеющим никаких биологических функций.

Кох, напротив, уверен, что сновидения потому пережили несколько этапов эволюции, что у них имеется генетически обусловленное предназначение. В чем оно заключается — до конца пока не понятно, но Коха в особенности интригуют исследования роли сновидений в консолидации памяти. «Известно, что мы видим сны еще в утробе матери, что животные тоже видят сны и основа их сновидений не многим отличается от нашей, — объясняет он. — Сновидения представляют собою высокоразвитую функцию мозга, необыкновенно яркую форму сознания».

Его сотрудничество с Фрэнсисом Криком началось,

когда Кох вел исследования в лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института. Его соавтором по той работе был Шимон Уллман, ныне профессор Института имени Вейцмана [38] . Они занимались когнитивной архитектурой внимания: каким образом мозгу удается сосредоточиться на одном из многих конкурирующих сигналов, поступающих в каждый данный момент? Например, каким образом вы фокусируете свое внимание на том, что говорит ваш пассажир, если вам при этом приходится вести авто в час пик, радио играет, комариный укус на ноге чешется, начинается ливень, и начинается он с грома и молний? Крик был настолько поражен их работой, которая была опубликована в 1984 году, что пригласил Коха и Уллмана провести неделю в Институте Солка [39] , где сам занимался аналогичным вопросом: пытался понять, каким образом мы управляем вниманием. Но постепенно его целью стала разгадка тайн сознания, и он надеялся повторить свой собственный успех — открытие тайны ДНК. С Кохом его объединяла общая черта — острый ум и одержимость интеллектуальным поиском. Кох начал регулярно посещать Крика, это стало намного удобнее, когда он в 1986 году перешел из Массачусетского технологического в Калифорнийский технологический институт. Свою первую совместную работу о биологических основах сознания они опубликовали в 1989 году. С тех пор Кох раз в месяц приезжал в Ла-Хойю, чтобы два-три дня поработать с Криком, а так они ежедневно обменивались электронными письмами.

38

Многопрофильный научно-исследовательский институт в Реховоте, Израиль. Прим. пер.

39

Институт биологических исследований, расположенный в Ла-Хойе, Калифорния. Прим. пер.

Интерес Коха к природе сознания возник, как он сам считает, когда ему было лет тридцать с небольшим: он сидел дома и маялся зубной болью.

Он прекрасно понимал, что боль вызвана электрической активностью определенного нервного окончания в мозгу, и, чтобы отвлечься, начал размышлять, почему вот эта электрическая активность вызывает боль, а другая — доставляет удовольствие или заставляет его чувствовать запах лука или слушать звуки скрипок. «Компьютер можно запрограммировать на какие угодно операции или расчеты, но он не чувствует боли. Значит, в мозгу имеется что-то, что пробуждает субъективные ощущения, и мы подумали, что сможем найти определенный набор нейронов, объединенных неким свойством, которые на каком-то этапе эволюции создали у животного первое субъективное ощущение», — говорит Кох. По мере того как структуры мозга усложнялись, само осознание ощущения преобразовалось в нечто более сложное — в человеческое сознание, в том числе в понимание собственной смертности и способность поднимать вопросы вроде тех, на которые Крик и Кох надеются найти ответы. Человеческий мозг — это уникальный компьютер, который может использовать свою мощь для вычисления собственных операционных законов.

«Поразительная гипотеза» о природе сознания, которую Крик выдвинул в 1994 году, теперь стала общепризнанной большинством ученых.

С тех пор собраны убедительные доказательства, поддерживающие казавшееся когда-то спорным утверждение Крика, что «радости и печали, воспоминания и стремления, чувство собственной идентичности и свободная воля — все это на самом деле не более чем работа разветвленного скопления нервных клеток». Хотя многие нейробиологи считают, что сознание — это плод коллективной деятельности нервных клеток, рассеянных по всему мозгу, и является производным от одновременного возбуждения миллионов или миллиардов нейронов, Кох и Крик уверяют, что местоположение этих клеток можно указать более точно. И что вся суть — в дискретном возбуждении куда меньшей группы нейронов.

«Благодаря эволюции у разных молекул и отдельных клеток имеются свои специфические функции, и мы с Криком считаем, что это относится и к сознанию. Мы ищем специфические нейронные свойства, которые порождают сознание — скорее всего, дело обстоит именно так, сознание — это не продукт коллективной деятельности всего мозга», — говорит Кох.

Они назвали предмет своих поисков нейрональными коррелятами сознания (НКС) — минимальный набор нейронов, который не просто имеет отношение к сознанию, а в конечном счете является причиной любого специфического сознательного восприятия. Оставив в стороне скользкий вопрос о том, что порождает в нас понимание себя как свободно действующей личности, они ищут источник сознания на его базовом уровне. Возбуждение каких именно

нейронов дает нам субъективное понимание того, что мы чувствуем боль или удовольствие, что цвет, который мы видим, — желтый и что слышим мы именно свисток чайника. Задача очень непростая. Каждая молекула внутри каждого нейрона следует инструкциям, основанным на генетической программе, на которую влияют нейрохимические вещества, преобладающие в данный момент. Достаточно представить, что в одном нейроне содержатся тысячи молекул, а этот нейрон взаимодействует с сетью, состоящей из десятков тысяч нейронов, и вообще этих нейронов в мозгу человека насчитывается порядка ста миллиардов, и становится понятно, почему Кох называет мозг «самой сложной системой во всей Вселенной».

И вопросов, которые его волнуют, тоже великое множество: «Существует ли сообщество НКС, объединяющее вспышки красного света, “до” пятой октавы и ноющий зуб? И какие именно НКС отвечают за то, что ощущения во сне ничем не отличаются от ощущений наяву?» Они с Криком полагают, что наиболее эффективный способ извлечь информацию на данном этапе изучения нейронов — наблюдать за ними тогда, когда ими можно управлять. Большинство полученных ими данных основано на экспериментах с животными — мышами и обезьянами, потому что в их мозг можно вживить электроды, фиксирующие модели импульсов индивидуальных нейронов, а с людьми проводить такие опыты было бы неэтично. Но недавно представилась возможность провести такое исследование с участием людей, и результаты подтверждают взгляды Коха на то, как организован мозг. Нейрохирург Ицхак Фрид из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе позволил Габриэлю Крейману, сотруднику лаборатории Коха, провести эксперимент с участием больных эпилепсией, в чей мозг были имплантированы электроды, — таким образом Фрид и коллеги надеялись локализовать участки мозга, отвечающие за возникновение приступов, и найти соответствующее лечение.

Кох говорит, что, записывая импульсы одиночных нейронов в той части мозга, которая активируется во сне и во время припоминания, они обнаружили небольшое число индивидуальных нейронов, начинавших действовать только в ответ на различные изображения знакомых людей.

В одном случае пациентке показывали пятьдесят изображений знакомых и незнакомых ей людей, а также изображения автомобилей, животных и пр. И нейроны, о которых идет речь, отреагировали только на три изображения: на карандашный портрет бывшего президента США Билла Клинтона, на его фотографию и на групповой снимок, на котором он также присутствовал. Этот же нейрон подал сигнал снова, когда пациентку попросили закрыть глаза и представить себе образ Клинтона. Кох подозревает, что этот же нейрон подаст импульс, если пациентка увидит Клинтона во сне, но пока что способа проверить это не существует.

Однако его предположение подтверждается тем, что нейроны, заработавшие в ответ на изображения Клинтона, находятся в той части лимбической системы, которая называется медиальной височной долей — а опыты с применением визуализации мозга показали, что этот участок во время сновидений очень активен. Изображения Билла Клинтона, конечно же, не обладают никакой магической силой: Кох и коллеги обнаружили ту же нейрональную активность и при демонстрации пациентам других знакомых лиц или объектов — специфические нейроны реагировали только на изображения кофейной чашки или лица члена семьи. Те же нейроны снова возбуждались, когда испытуемого просили закрыть глаза и представить чашку и члена семьи, хотя интенсивность пульсации нейронов при разглядывании изображений была выше, чем когда испытуемый представлял себе эти образы. «Этим объясняются образы сновидений, поскольку для того, чтобы получить визуальное впечатление, нам совершенно не нужно проникновение образов через сетчатку или первичную визуальную кору», — говорит Кох.

По сути, считает он, именно понимание того, как работает визуальное восприятие — и во время бодрствования, и во сне, — может лучше всего способствовать пониманию того, что представляет собою сознание.

«Мы все — существа, опирающиеся на визуальные представления, — говорит он. — Треть нашего мозга работает на зрение, мы обладаем богатейшим визуальным опытом, который можно анализировать, в этот опыт входят и сновидения». Изучение визуального восприятия удобно и с практической точки зрения, поскольку на сегодняшний день физиология этой формы восприятия изучена лучше, чем физиология других форм, к тому же у животных проще нащупать визуальные проводящие пути, что расширяет поле для исследований. Экспериментаторы могут управлять тем, что субъекты — как животные, так и люди — видят на экранах компьютеров, и записывать реакцию мозга на изображения. И большинство теорий Крика и Коха базируются на экспериментах с участием макак, чья визуальная система сходна с человеческой.

Кох продемонстрировал мне на экране своего компьютера так называемую «слепоту, вызванную движением» — визуальную иллюзию, разработанную в Институте имени Вейцмана, которая срабатывает и на макаках, и в экспериментах с человеком и показывает, каким образом, манипулируя зрительным восприятием, можно проникнуть в нейрональную основу сознания. На черном экране вращаются синие точки, и среди них находятся три яркие и хорошо различимые желтые точки.

Кох попросил меня в течение нескольких секунд неотрывно смотреть на экран, и у меня на глазах сначала одна, а потом две и все три желтые точки таинственным образом исчезли. Или мне так показалось.