Коллектив авторов - Мозг и сознание [Разгадка величайшей тайны человеческого мозга] [litres]

«Твердое тело, жидкость, газ, сознание: все это про взаиморасположение атомов», – говорит физик Макс Тегмарк.

Представьте себе всю пищу, которую вы съели в своей жизни, и подумайте о том, что вы – это просто некоторое количество этой пищи, но по-новому переструктурированное. Ваше сознание также не просто производная от «съеденных» вами атомов, а зависит от сложных паттернов их взаимного расположения.

Представьте также других существ, обладающих сознанием, скажем, инопланетян или сверхразумных роботов из будущего, состоящих из различных типов атомов. Можно предположить, что сознание является «эмерджентным явлением», высокоорганизованное поведение которого возникает из множества простых взаимодействий. Сходным образом поколения физиков и химиков исследовали, что происходит при группировке огромного количества атомов, и обнаружили, что их совокупное поведение зависит от паттернов их взаимного расположения. Например, ключевое различие между твердым телом, жидкостью и газом заключается не в типах атомов, а в их расстановке. Кипячение или замораживание жидкости просто иначе располагает атомы, переструктурирует их.

Тегмарк надеется, что в конечном итоге сознание можно будет понять как еще одно состояние материи. Существует много типов сознания, как и типов жидкостей. Однако это многообразие не должно мешать нам определять, измерять, моделировать и понимать характерные свойства, которые являются общими для всех жидких или сознательных форм материи. Возьмите для примера волны, которые не зависят от субстрата в том плане, что они могут встречаться во всех жидкостях, безотносительно их атомного состава. Подобно сознанию, волны – это эмерджентное явление в том смысле, что они живут своей собственной жизнью: волна может пересечь озеро, в то время как отдельные молекулы воды просто качаются вверх и вниз. Движение же волны (и сознание) можно описать математическим уравнением, для которого не важно, из чего эта волна состоит.

Если усилия на этом пути приведут к успеху, это сыграет роль не только в нейробиологии и психологии, но и в фундаментальной физике, где многие из самых ярких проблем отражают наше непонимание того, как относиться к сознанию. Многообещающие перспективы обоснования сознания просматриваются в фундаментальной физике. Тем не менее, остается по-прежнему много работы, и никто не знает, удастся ли нам добиться успеха.

Когда мы принимаем решение, будь то простое решение согнуть палец или гораздо более сложное – вступить ли в брак, нам нравится думать, что командуем здесь именно мы. Так как же это сочетается с тем, что мы знаем о мозге? И, что еще важнее, каким образом сознание связано с этим процессом?

Достаточно легко определить действия, у которых со свободой воли нет ничего общего. Хороший пример – рефлексы, допустим, когда вы отдергиваете руку от горячего предмета. Вы не решаете убрать руку, она движется в любом случае, спровоцированная контактом вашей кожи с горячим. Мозг в это даже не вмешивается. Однако есть множество других видов действий, у которых нет явного внешнего инициирующего фактора, и похоже, что они полностью генерируются нашим собственным «я». Мы можем действовать или решить не делать этого – выбор полностью зависит от нас. Или, по крайней мере, так кажется. Но как только вы начинаете следить за тем, что происходит в мозге, когда мы принимаем решение сделать что-либо, все становится намного менее однозначным.

Для изучения свободы воли ученые используют своего рода метод обратного проектирования, начиная с самого действия и затем пытаясь найти самые ранние признаки решения. Уже более ста лет, с момента публикации работы нейробиолога Чарльза Шеррингтона, мы знаем, что всеми нашими произвольными физическими движениями управляет мозг. Всякий раз, когда мы решаем задействовать любую из мышц нашего тела, движению предшествует определенная мозговая активность. Например, единственный способ переместить вашу правую руку – это сначала активировать двигательную кору левого полушария головного мозга.

Мы можем измерить изменения активности мозга с течением времени с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), неинвазивного метода визуализации работы мозга, при котором с помощью электродов, отводимых от поверхности кожи головы, регистрируют малейшие изменения в электрических сигналах, проходящих через нейроны мозга. Это позволяет нам отслеживать деятельность мозга до, во время и после принятия решения.

В 1965 году нейрофизиологи Ганс Гельмут Корнхюбер и Людер Декке впервые использовали этот метод, чтобы отслеживать активность мозга у людей, которым сказали нажимать на кнопку, когда им захочется. Эксперимент показал, что мозг демонстрирует постепенное нарастание активности в двигательной коре за секунду до начала движения. Это явление получило название « Berehischaftspotential », или «потенциал готовности», поскольку все выглядело так, будто мозг готовится нажать на кнопку.

Это открытие подняло вопрос о том, является ли потенциал готовности частью осознанного сознания. Если нет, значит ли это, что решение о движении принимается до того, как мы узнаем, что мы собираемся это сделать? И если да, то кто принимает это решение?

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно знать точное время принятия сознательного решения и сравнить его со временем потенциала готовности. Раннюю попытку решить этот вопрос предпринял Бенджамин Либет, который поставил эксперимент в изучении свободы воли, ставший классическим (см. далее).

Эксперименты Либета

В 1983 году нейробиолог Бенджамин Либет провел эксперимент, чтобы проверить, обладаем ли мы свободой воли. Участников эксперимента попросили произвольно нажимать на кнопку, наблюдая за часовым циферблатом с вращающейся световой точкой. Как только они осознавали свое намерение нажать на кнопку, они должны были отметить положение точки в этот момент. В это время Либет регистрировал их мозговую активность с помощью электродов ЭЭГ, прикрепленных к поверхности кожи головы.

Как и Корнхюбер и Декке, он обнаружил, что всплеск активности, «потенциал готовности», регистрировался за секунду до самого движения. Что еще более важно, он начинался за 350 миллисекунд до того, как испытуемые осознавали свое намерение действовать (см. рис. 4.1).

По интерпретации Либета, полученные результаты означают, что свобода воли – иллюзия. Но мы не являемся полными рабами наших нейронов, рассуждал он, поскольку между осознанием нашего намерения и началом движения был 200-миллисекундный разрыв. Либет утверждал, что это достаточное количество времени, чтобы сознательно наложить вето на действие или проявить нашу «свободу неволи».