Маркус дю Сотой - О том, чего мы не можем знать. Путешествие к рубежам знаний

Перспектива облучения мозга меня несколько нервировала. В конце концов, мой мозг – это главный инструмент, который я использую для своей математической работы. Если его запутать, у меня будут большие проблемы. Но Тонони заверил меня, что это вполне безопасно. Один из его коллег продемонстрировал на самом себе, как можно активизировать участок мозга, связанный с моторной активностью руки. Было очень интересно наблюдать, как подача импульса в этот участок вызывает движение пальцев. Каждый импульс ТМС как бы поворачивал в мозге выключатель, заставляющий палец двигаться. Поскольку коллеге Тонони это, по-видимому, никак не повредило, я согласился принять участие в этом эксперименте.

Его первый этап предполагал воздействие ТМС на небольшой участок моего мозга в бодрствующем состоянии. Электроды, прикрепленные к моей голове, регистрировали результаты такого воздействия при помощи ЭЭГ. Они показали, что разные участки мозга, удаленные от стимулируемой области, реагируют в разное время, образуя систему сложной структуры, подающую сигналы обратной связи на стимулируемый участок. Внутренние взаимодействия в мозге, как объясняет Тонони, подобны тому, что происходит в сложной интегрированной сети. Нейроны мозга действуют как последовательность взаимосвязанных логических вентилей. Один из нейронов может возбудиться, если возбудится большинство нейронов, соединенных с ним. Или же он может возбудиться, только если возбудился один из таких нейронов. В результатах ЭЭГ я увидел логический поток активности, порожденный исходной стимуляцией нейронов, на которые воздействовала ТМС.

На следующем этапе эксперимента мне следовало заснуть. По достижении «четвертой стадии» глубокого сна экспериментаторы должны были применить ТМС к той же точке моего мозга для стимуляции того же участка. По существу, ТМС возбуждает те же нейроны, включает те же выключатели, чтобы можно было увидеть, как изменяется структура возникающей сети при переходе мозга из сознательного состояния в бессознательное. К сожалению, эта часть эксперимента оказалась для меня слишком сложной. Я сплю невероятно чутко. И все эти электроды, покрывающие мою голову, в сочетании с пониманием того, что кто-то собирается обстреливать мой мозг импульсами, как только я задремлю, не особенно способствовали погружению в глубокий сон. Несмотря на то что я весь день отказывал себе в кофе, я так и не сумел зайти дальше «первой стадии» – неглубокого, беспокойного сна.

Поэтому мне пришлось удовольствоваться данными другого пациента, которому удалось уснуть в таких не способствующих расслаблению условиях. Результаты были поразительными. Электрическая активность не распространяется по всему мозгу, как в сознательном состоянии. Создается впечатление, что сеть отключена. Начался прилив, соединения разорвались, и любая активность стала крайне локализованной. Из этого можно сделать тот интересный вывод, что сознание может возникать в результате сложной интеграции мозга, что оно может быть порождено взаимосвязанными логическими вентилями, которые управляют тем, как возбуждение одного набора нейронов вызывает возбуждение других нейронов. В частности, из этого результата следует, что сознание связано с тем, как сеть организует передачу информации в обоих направлениях между нейронами, возбужденными воздействием ТМС, и остальными частями мозга.

Когда я так и не смог заснуть в лаборатории, Тонони отвел меня в свой кабинет, обещая возместить мое кофейное голодание идеальным эспрессо, который он варит на своей драгоценной итальянской кофемашине. Но, кроме того, он хотел показать мне что-то еще. Когда мы сели, вдыхая восхитительный аромат свежемолотых кофейных зерен, он протянул мне лист бумаги, на котором была записана какая-то формула.

Это сразу меня заинтересовало. Математические формулы действуют на меня, как звонок на собаку Павлова. Покажите мне математическую формулу, и я немедленно попадусь на крючок и примусь ее расшифровывать. Но эта формула была мне незнакома.

– Это мой коэффициент сознания.

Сознание в математической формуле… Как я мог устоять?

Тонони объяснил, что в результате своей работы над сетевым поведением, соответствующим сознательному состоянию мозга, он развил новую теорию сетевых систем, которые он считает обладающими сознанием. Эта теория называется теорией интегрированной информации, ТИИ, и в ней есть математическая формула, которая позволяет измерить степень интеграции и неприводимости той или иной сети, которая, по его мнению, является ключевым элементом образования самосознания. Эта величина, обозначаемая Ф (то есть буквой «фи», 21-й буквой греческого алфавита), дает нам меру, которую можно применить как к машинам, подобным моему смартфону, так и к человеческому мозгу, и позволяет в перспективе разработать численный математический подход к тому, что образует мое «Я». По словам Тонони, чем больше значение Ф , тем в большей степени данная сеть обладает сознанием. Мне кажется, что надежда получить математическое уравнение, объясняющее, как и почему я становлюсь «мной», больше всего приводит в возбуждение математическую сторону моей личности.

Сознательный мозг кажется сходным с сетью, обладающей высокой степенью связности и обратной связи. Возбуждение нейронов в одной части такой сети приводит к каскаду перекрестных проверок и передачи информации по всей системе. Если сеть состоит из одних лишь изолированных островков, она, по-видимому, не обладает сознанием. Таким образом, коэффициент сознания Тонони определяет, насколько такая сеть превосходит простую сумму своих составляющих.

Но Тонони считает, что важна природа такой связности целого. Самого наличия высокой связности сети еще недостаточно. Если нейроны начинают возбуждаться асинхронно, это, судя по всему, не приводит к возникновению сознательного опыта. Так, собственно, ведет себя мозг в состоянии глубокого сна. Противоположную крайность представляют собой эпилептические приступы, приводящие к потере сознания и часто сопровождающиеся чрезвычайно синхронным возбуждением нейронов по всему мозгу. Поэтому кажется существенным наличие широкого спектра дифференцированных состояний. В структуре сети не должно быть чрезмерного количества симметричных конструкций, так как они могут вызвать неспособность различать разные опыты. Если сделать сеть слишком связной, она будет реагировать одним и тем же образом на любые – совершенно разные – ситуации.