Сьюзан Гринфилд - Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката

Оказывается, эти молекулы ведут двойную жизнь и могут действовать в совершенно альтернативной роли – в качестве модуляторов. [63]Модулятор не вызывает немедленного торможения или возбуждения: вместо этого он влияет на то, как клетка мозга будет реагировать на входной сигнал в течение некоторого временного интервала в будущем. Чтобы лучше понять, как это происходит, представим такую ситуацию: вы работаете в офисе, и сегодня прошел слух о повышении зарплаты. Сам по себе слух не заставит сотрудников, скажем, поднять трубку молчащего телефона. Однако когда поступает стандартный сигнал – телефонный звонок, сотрудник будет отвечать на него быстрее и охотнее. Модулятор работает та к же, как этот слух: сам по себе он не вызывает эффекта, но усиливает последующее событие. [64]

Теория и практика показывают, что классификация нейротрансмиттеров как однозначно тормозных или возбуждающих была бы ошибочна. Все зависит от времени и конкретного участка мозга, в котором они работают. Так, в течение определенного периода времени эффекты входящего раздражителя (другого передатчика) будут отличаться в присутствии модулятора вплоть до того, что эффект раздражителя может быть полностью нивелирован. Таким образом, огромное значение модуляции заключается в изменении временных рамок для процессов передачи сигнала в мозге. Такая тонкая регуляция никогда бы не была возможна при простой передаче сигнала.

Пока вы спали и теперь, когда вы лежите в полудреме, уровни этих вездесущих модуляторов поднимаются и падают в разные моменты времени, поддерживая различные стадии сна, располагая большие популяции клеток мозга быть более активными либо спокойными. Поэтому весьма вероятно, что при этом модуляторы вносят важный вклад в формирование сознания и бессознательности, а также в регуляцию перехода между ними. Но мы только что выяснили, что погружение в сон и выход из него – постепенный процесс: это говорит о том, что модуляторы действуют не как клавишный выключатель. Скорее, они работают как своего рода регулятор яркости…

Поскольку сон – это ступенчатый процесс, не кажется удивительным, что другая известная форма бессознательного – анестезия – может также варьировать по глубине. Генри Хикман, «отец анестезии», впервые использовал углекислый газ для погружения пациента в бессознательное состояние в 1820-х годах. Однако только в 1937 году американский врач Артур Эрнест Гедель описал четыре стадии анестезии. В середине двадцатого века ингаляционные анестетики были гораздо менее эффективны, чем современные, поэтому их действие было относительно медленным: этот недостаток тем не менее помог Геделю обнаружить характерные этапы постепенного процесса потери сознания. В наши дни при внутривенном введении мощных анестетиков эти этапы не столь очевидны, но они есть, хотя и протекают в значительно ускоренном темпе. На первом этапе вы испытываете аналгезию (от греч. «отсутствие боли»): это состояние может быть подтверждено потерей чувствительности, скажем, при уколе руки иглой. Любая боль, которую вы испытывали, исчезает. Вы, вероятно, даже не заметите этого и даже сможете продолжать говорить. Затем вы теряете сознание, и наступает вторая стадия анестезии, в которой ваше тело будет, тем не менее, демонстрировать признаки волнения, возможно, бреда. Зрачки расширяются, дыхание и частота сердечных сокращений становятся нерегулярными. Вы можете также совершать неконтролируемые, непроизвольные движения, в редких случаях бывает рвота. Когда вы входите в третью стадию, так называемую хирургическую анестезию, ваши мышцы расслабляются, дыхание сильно замедляется. Глаза, которые только что закатывались наверх, становятся фиксированными, утрачивается рефлекс роговицы (мигательный рефлекс на прикосновение к глазу), а также пропадает реакция сужения зрачка на свет. Дыхание становится едва заметным. Наконец, наступает глубокое бессознательное состояние – вы готовы к операции. [65]

Таким образом, анестезия, как и сон, является постепенным процессом. Медленно развивающиеся эффекты потери сознания перед операцией могут быть выявлены с помощью анализа ЭЭГ пациента с использованием метода, введенного около двадцати лет назад. Процедура выявляет биспектральный индекс (BIS) – меру уровня сознания (или, скорее, бессознательности) во время анестезии. Идея использования BIS заключается в том, чтобы избежать кошмарных сценариев: либо слишком мощной анестезии, способной привести к смертельному исходу, либо слишком слабой, при которой пациент все равно остается в полубессознательном состоянии, ощущая тревогу, но не имея возможности сообщить об этом из-за воздействия мышечных релаксантов, вызывающих паралич и препятствующих речи. [66]

Однако проблема индекса BIS заключается в том, что он не дает одинаково точных значений для различных анестетиков. Поэтому для того, чтобы определить, какие механизмы мозга задействованы в процессе, нам необходимо решить очевидный парадокс: с одной стороны, разные анестетики должны влиять на разные нейронные процессы, а значит, и на разные участки мозга. С другой стороны, все они, тем не менее, приводят к одной и той же конечной цели – к равномерной потере сознания. Среди анестезиологов популярны две конкурирующие теории, которые пытаются разрешить эту загадку. Одна заключается в том, что существует единственный общий путь, лежащий в основе потери сознания. Другая – что есть множество различных состояний мозга с неотличимыми внешними проявлениями.

Основная проблема, препятствующая реальному пониманию того, какой из этих двух сценариев более вероятен, заключается в том, что методики сравнения анестезирующих средств различаются, поэтому трудно сопоставлять результаты объективно. [67]И все же, хотя открытие общего механизма бессознательности является неотложным приоритетом, неоспоримый факт заключается в том, что бессознательность сама по себе является переменной по глубине.

Если бессознательное приходит на смену сознательному ступенчато, как во сне, так и под воздействием анестезии, то может ли сознание также иметь градации? Если сознание действительно изменчиво, тогда легче будет получить ответы на многие вопросы. Например, свойственно ли сознание плоду?

К концу четвертой недели беременности эмбрион человека уже имеет три мозговые структуры – передний, средний и задний мозг, которые начинают функционировать в течение последующей недели. [68]Возможно ли, что это и есть зарождение крошечного сознания? И если да, то как оно происходит? Просто предположите на мгновение, что плод бессознателен. Но если так, когда же все меняется? Возможно, когда ребенок в конце концов проходит через родовой канал? В таком случае вы столкнетесь с довольно печальной перспективой, если вам случится родиться путем кесарева сечения, – вы никогда не будете сознательными на протяжении всей своей жизни. «Это абсурд», – скажете вы. Потому, пожалуй, решающим является полноценное внутриутробное развитие в течение сорока недель. Тем не менее трудно представить себе родителей недоношенного ребенка, которые говорят: «Смотрите, сегодня девять месяцев с момента зачатия. Малыш вчера ничего не осознавал, но сегодня станет сознательным». Очевидно, что это безумие не только с точки зрения здравого смысла и правдоподобия, но и потому, что мозгу безразлично, получает он кислород через пуповину или нос. Таким образом, возникает вопрос: когда же плод действительно становится сознательным? В конце концов, нет четкой линии, нет рубежа, который пересекается по мере того, как плод растет в утробе матери. Ни изменение в физиологии мозга и, конечно, ни факт рождения внезапно не вызывают появления сознания как по щелчку пальцев.