Может ли лобстер чувствовать боль так же, как вы или я? Мы знаем, что у них такие же рецепторы, называемые болевыми. Они заставляют нас вздрагивать или вскрикивать, когда нам становится больно. И лобстеры, безусловно, ведут себя так, будто чувствуют что-то неприятное. Например, когда шеф-повар кладет их в кипящую воду, они дергают хвостами, словно в агонии.
Но действительно ли они «осознают» это ощущение? Или этот ответ является просто рефлексом?
Особенности сознания
Когда человек выполняет действие, наш ум наполняется сложным сознательным опытом. Однако мы не можем просто предположить, что это так же верно и для других животных, особенно для тех, у кого мозг отличается от нашего собственного. Это вполне реально, некоторые ученые даже утверждают, что вполне вероятно, что у существа, такого как лобстер, нет какого-либо подобного внутреннего опыта по сравнению с богатым миром в нашей голове.
«У собаки, которая ведет себя очень похоже на нас, которая находится в подобном нашему теле и у которой есть мозг во многом подобный нашему, гораздо более вероятно появление понимания, подобно человеческому. Она видит и слышит во многом подобно человеку. Ее сознание нельзя назвать полностью «темным внутри», - говорит Джулио Тонони, невролог из Университета Висконсин-Мэдисон. Но когда дело доходит до лобстера, такой вероятности нет».
Вопрос о том, способны ли другие мозги, совершенно не похожие на наши, осознавать, является лишь одной из многих загадок, возникающих, когда ученые начинают думать о сознании. Когда в мозгу впервые появляется осознание нашего собственного существа? Почему это так? И смогут ли компьютеры когда-нибудь достичь такой же внутренней организации?
Решение загадки сознания
У Тонони, возможно, есть решение этих загадок. Его «интегрированная теория информации» - одна из самых захватывающих теорий сознания, появившаяся за последние несколько лет. И хотя она еще не доказана, она дает некоторые проверяемые гипотезы, которые могут вскоре дать окончательный ответ.
«В настоящее время у нас нет никакого способа узнать, имеет ли лобстер сознательную внутреннюю жизнь или их поведение является чисто рефлекторным.
Тонони утверждает, что его стремление к открытию сути сознания возникло в подростковом возрасте с «типично юным» увлечением этикой и философией. «Я понял, что знание того, что такое сознание и как оно возникло, имеет решающее значение для понимания нашего места во вселенной и того, что мы делаем с нашей жизнью», - говорит он.
С чего начиналось исследование
В этом возрасте он не знал, как лучше всего искать ответы на эти вопросы. Нужно ли применять для этого математику или философию? Но он в конечном итоге остановился на медицине. И клинический опыт помог удовлетворить его молодой пытливый ум. «В непосредственном контакте с неврологическими и психотическими случаями действительно можно заметить что-то особенное, - говорит он. - Это действительно заставляет вас прямо смотреть в лицо тому, что происходит с пациентами, когда они теряют сознание или теряют компоненты сознания способами, которые действительно трудно представить, если вы не видели, что это на самом деле происходит».
В опубликованных исследованиях, в которых ученый заявил о себе всему научному сообществу, он провел некоторую инновационную работу в области сна. Это менее противоречивое поле. «В то время мы даже не могли говорить о сознании», - говорит он. Но он продолжал обдумывать вопрос, и в 2004 году Тонони опубликовал первое описание своей теории, которое он впоследствии расширил и развил.
Его изложение начинается с набора аксиом, которые определяют, что такое сознание на самом деле. Тонони предлагает, например, структурировать любой сознательный опыт. Если вы посмотрите на пространство вокруг себя, вы сможете различить положение объектов относительно друг друга. Сознание так же специфично и «дифференцировано». Каждый опыт будет отличаться в зависимости от конкретных обстоятельств, то есть существует огромное количество возможных опытов. И это интегрировано. Если вы посмотрите на красную книгу на столе, ее форму, цвет и местоположение (первоначально эти данные обрабатываются отдельно в мозге), они одновременно объединяются в одном сознательном опыте. Мы даже объединяем информацию из разных смыслов. Это то, что Вирджиния Вулф назвала «непрерывным потоком бесчисленных атомов». Они комбинируются в едином смысле «здесь и сейчас».
Согласно теории Тонони, чем больше информации передается и обрабатывается между различными компонентами, тем выше уровень сознания.
Исходя из этих аксиом, Тонони предлагает идентифицировать сознание человека (или животного, или даже компьютера) на уровне «информационной интеграции», которая возможна в мозге (или процессоре). Согласно его теории, чем больше информации передается и обрабатывается многими различными компонентами, чтобы способствовать этому единому опыту, тем выше уровень сознания.
Возможно, лучший способ понять, что это означает на практике, сравнить зрительную систему мозга с цифровой камерой. Камера фиксирует свет, попадающий на каждый пиксель датчика изображения, что, несомненно, представляет собой огромное количество всей информации. Но пиксели не «разговаривают» друг с другом и не делятся информацией: каждый из них независимо записывает крошечную часть сцены. А без этой интеграции у нее не может быть богатого сознательного опыта.
Обработка информации
Как и цифровая камера, сетчатка человека содержит множество датчиков, которые первоначально фиксируют небольшие элементы сцены. Но затем эти данные передаются и обрабатываются во многих областях мозга. Некоторые области будут работать с цветами, адаптируя необработанные данные для определения уровня освещенности, чтобы мы могли распознавать цвета даже в самых разных условиях. Другие изучают контуры, которые могут включать в себя предположение, что части объекта затенены - например, если чашка кофе находится перед частью книги. При этом вы по-прежнему ощущаете общую форму. Эти регионы затем будут делиться этой информацией, передавая ее дальше вверх по иерархии, чтобы объединить различные элементы и извлекать сознательный опыт всего, что перед нами.
То же самое касается наших воспоминаний. В отличие от библиотеки фотографий цифровой камеры, мы не храним каждый опыт отдельно. Они объединены и сшиты, чтобы сформировать осмысленное повествование. Каждый раз, когда мы испытываем что-то новое, оно интегрируется с этой предыдущей информацией. Это причина того, что вкус единственной конфеты может вызвать воспоминания из нашего далекого детства. Это все часть нашего сознательного опыта.
Что происходит во время анестезии
По крайней мере, это теория - и она совместима со многими наблюдениями и экспериментами в медицине. Изменяя уровни важных нейротрансмиттеров, анестезия разрушает информационную интеграцию мозга.
В одном исследовании, опубликованном в 2015 году, изучался мозг участников под различными формами анестезии, включая пропофол и ксенон. Чтобы получить представление о способности мозга интегрировать информацию, команда применила магнитное поле над кожей головы, чтобы стимулировать небольшую область коры под ней. Это стандартная неинвазивная техника, известная как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС). Когда вы бодрствуете, вы наблюдаете сложный шум активности. Мозг реагирует на ТМС, направленную на множество различных областей, что Тонони считает признаком информационной интеграции между различными группами нейронов.
Но мозг людей, получавших пропофол и ксенон, не показал такой реакции. Генерируемые мозговые волны были намного проще по форме по сравнению с шумом активности в бодрствующем мозге. Изменяя уровни важных нейротрансмиттеров, препараты, по-видимому, «разрушали» информационную интеграцию мозга. Это соответствовало полной неосведомленности участников во время эксперимента. Их внутренний опыт отсутствовал.
Фантазии от химических средств
В качестве дальнейшего сравнения команда также рассмотрела участников под кетамином. Хотя препарат лишает вас реакции на внешний мир - то есть он также используется в качестве анестезирующего средства - пациенты часто сообщают о диких снах, в отличие от периода отсутствия снов вообще, что случается при приеме пропофола или ксенона. Конечно же, команда Тонони обнаружила, что ответы на ТМС были гораздо более сложными, чем под другими анестетиками, отражая их измененное состояние сознания. Люди были отключены от внешнего мира, но их умы все еще были очень активны во время их фантазий, вызванных наркотическим веществом.
Тонони обнаружил сходные результаты при исследовании разных стадий сна. Во время короткого сна, в котором сновидения приходят реже, ответы на ТМС были менее сложными. Но во время быстрого сна, который часто совпадает с сознанием сна, информационная интеграция оказалась выше.
Он подчеркивает, что это не «доказательство» того, что его теория верна, но это показывает, что он мог работать в правильном направлении. «Допустим, если бы мы получили противоположный результат, у нас были бы проблемы».
Теория Тонони также совпадает с опытом людей с различными формами повреждения мозга. Мозжечок, например, представляет собой ореховидную розовато-серую массу в основании мозга, и его главная обязанность - координировать наши движения. Он содержит в четыре раза больше нейронов, чем в коре, внешнем слое мозга, подобном коре. У некоторых людей не хватает мозжечка, содержащего половину нейронов всего мозга, но они все еще способны к сознательному восприятию, ведя относительно долгую и «нормальную» жизнь без потери сознания.
Эти случаи не имеют смысла, если вы просто считаете, что огромное количество нейронов важно для создания сознательного опыта. В соответствии с теорией Тонони, однако, обработка мозжечка в основном происходит локально, а не обменивается и интегрирует сигналы, что означает, что он будет играть минимальную роль в осознании.
Измерения реакции мозга на ТМС также, по-видимому, предсказывают сознание пациентов в некоммуникативном и вегетативном состоянии. Это открытие с потенциально глубоким клиническим применением.
Конечно, серьезные заявления требуют веских доказательств, и немногие научные вопросы более глубоки, чем тайна сознания. Пока что методы Тонони предлагают лишь очень грубый «прокси» информационной интеграции мозга, и для того, чтобы действительно доказать ценность его теории, потребуются более сложные инструменты, которые могут точно измерять обработку в любом виде мозга.
