Тайна первой искры: нейробиолог о зарождении сознания

Мы не можем спросить младенцев, что они чувствуют, хотя многие отмечают поразительно умный взгляд у новорожденных детей. Нейробиолог Джоэл Фролих, занимающийся вопросами зарождения сознания в развивающемся мозге, рассказывает о последних научных исследованиях и гипотезах.

Еще в 1980-х годах многих младенцев оперировали без анестезии, что сегодня немыслимо. Рассказывая об этом в новой книге «Грани сознания», философ Джонатан Берч удивляется такому высокомерному отношению анестезиологов того времени. Что вообще может оправдать такую практику? Общий наркоз у младенцев сопряжен с риском остановки дыхания. Поэтому причина либо в том, что риск считался слишком высоким, либо психологическое состояние и страдания младенца в расчет не принимались.

Возможно, вы и без доказательств считаете младенцев разумными или, по крайней мере, обладающими чем-то похожим на сознание. По крайней мере, когда я говорю с людьми об исследованиях, это вполне распространенная точка зрения. А в научных кругах более трех четвертей исследователей, опрошенных на ежегодной конференции по сознанию, считают, что младенцы обладают сознанием, или такая вероятность допустима.

Сегодня существует множество доказательств того, что младенцы обладают чем-то более значительным, чем набор рефлексов. Я и мои соавторы Тим Бейн, Родри Кьюсак, Джулия Мозер и Лорина Начи недавно опубликовали научный обзор, в котором изложили аргументы в пользу существования сознания в раннем младенчестве. Но дебаты еще не закончены. Поскольку младенцы не могут рассказать нам о переживаниях, а взрослые обычно не могут вспомнить первый год жизни, убедительные доказательства существования сознания трудно установить. И, согласно опросу, лишь небольшая часть ученых все еще сомневается в том, что младенцы обладают сознанием. А если младенцы действительно обладают сознанием, начинается ли оно с момента рождения? Или даже раньше?

Вопрос о том, когда впервые возникает сознание, остается открытым. Давайте рассмотрим три возможных ответа, каждый из которых основан на этапах, происходящих после, во время и до рождения.

После рождения?

Каких бы предположений мы ни строили, сознание новорожденных не является само собой разумеющимся. В конце концов, один из важнейших этапов развития мозга приходится на период после рождения.

В первый год жизни нейромедиатор под названием ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) действует не так, как в мозге взрослого человека. В норме ГАМК служит своего рода нейрохимическим противовесом, который  тормозит нейроны, затрудняя распространение их сигналов к другим нейронам. Это предотвращает припадок, но также является ключевым фактором для способности мозга выполнять сложные вычисления. Мозг без надлежащей тормозной передачи похож на комитет, который на все говорит «да», поэтому сложные решения и обработка информации ограничены. Но до первых недель (или даже месяцев) жизни ребенка ГАМК выполняет работу по-другому и не всегда служит как «тормозная жидкость».

Иногда, у новорожденных, ГАМК может на самом деле возбуждать некоторые нейроны, отклоняя весы от точки равновесия, которая позволяет исполнять сложный и красивый танец нейронной активности. Если весы наклонятся достаточно далеко, теряется сложность, как в случае с комитетом, который на все говорит «да». А если сложность будет утрачена, то за ней может последовать и сознание, которое часто сопровождает ее.

Согласно нескольким теориям и многочисленным наблюдениям, нейронная сложность обычно указывает на богатство субъективного опыта. Например, гипотеза «энтропийного мозга», разработанная нейробиологом и психофармакологом Робин Кархарт-Харрис, предполагает, что богатые и разнообразные узоры нейронной активности отражают насыщенные и многоплановые внутренние состояния сознания. Таким образом, когда весы возбуждения и торможения сбиваются и теряется сложность нейронной активности, сознание часто теряется вместе с ней.

По этой причине меня очень интересует, как меняется сложность нейронов у новорожденных и младенцев в утробе. В ряде исследований электрической активности мозга высказывалось предположение, что сложность нейронов возрастает в течение нескольких недель после рождения. Однако недавно я и мои коллеги опубликовали данные, свидетельствующие о том, что сложность нейронов уменьшается по мере взросления. Это довольно неожиданное открытие. В любом случае неясно, участвует ли послеродовой сдвиг ГАМК в этих изменениях сложности. Иными словами, сдвиг ГАМК, каким бы интересным ни казалось это явление, не обязательно важен для сознания.

Есть и другие причины, по которым скептики сомневаются в том, что новорожденные обладают сознанием. Часто они связаны с неправдоподобностью самосознания в младенческом возрасте: как у новорожденного может быть хоть какое-то понятие «я»? Но это всего лишь путаница в терминах. Переживание не требует наличия «я». Будучи взрослыми, мы часто теряем себя в состоянии потока или глубокого погружения в музыку, физические упражнения, работу или близость. Подобные состояния, в которых отсутствует «я», могут возникать во время медитации. Глупо утверждать, что эти переживания лишены какого-либо сознания. Сознанию не нужно «я».

В момент рождения?

Если предположить, что сознание служит практической цели, а не является лишь побочным эффектом обработки информации мозгом, то можно привести достаточно веские аргументы в пользу того, что сознание появляется при рождении. Новорожденный покинул безопасную утробу матери, и новая потребность организма в автономии требует осознанности и самостоятельности.

Конечно, мы не можем спросить новорожденных об ощущениях. Но научные исследования доказывают, что новорожденные уже видят, слышат звуки и испытывают другие ощущения. К таким доказательствам относятся данные об их сетях в головном мозге, а также нейронные реакции на неожиданные звуковые сигналы. Ученые из Тюбингенского университета в Германии под руководством Джулии Мозер измерили нейронные связи у новорожденных с помощью метода магнитоэнцефалографии (МЭГ). Аппарат МЭГ может обнаружить биомагнитные поля в развивающемся мозге, которые в миллиарды раз слабее, чем магнитное поле, направляющее компас. Чтобы не заглушить этот слабый сигнал, рядом с аппаратом МЭГ не используются динамики. Вместо этого звуки воспроизводятся для новорожденного через вибрирующий воздушный шар. Согласно исследованиям, проведенных с младенцами, последовательность звуковых сигналов, нарушающих установленную схему, вызывает у мозга новорожденного больший отклик, чем звуковые сигналы по определенной схеме. Поэтому ученые предполагают, что у младенцев есть способности запоминать, учиться, прогнозировать и, возможно, удивляться.

Способность новорожденных строить ожидания относительно окружающего мира может быть доказательством наличия сознания в момент рождения. Такие неврологи, как Анил Сет, поддерживают точку зрения на сознание, известную как предиктивное кодирование. Согласно этой гипотезе, сознание возникает не на основе необработанного сенсорного сигнала, поступающего в мозг, а на основе наших умозаключений о внешнем мире. Эти выводы основаны как на новой информации, поступающей через органы чувств, так и на предыдущих представлениях о том, как все должно быть.

Если вы не верите, что предшествующие убеждения о реальности формируют сознание, рассмотрите «эффект Мак-Гурка», в котором один и тот же звук речи (например, «ба» или «фа») воспроизводится несколько раз с разными движениями губ. Ваши предварительные убеждения о том, какие движения губ соответствуют тем или иным звукам, вероятно, повлияют на восприятие того, что говорит говорящий. Уже есть свидетельства того, что младенцы первого года жизни подвержены эффекту Мак-Гурка, о чем можно судить по таким признакам, как продолжительность их взгляда на экран.

Эффект Мак-Гурка у младенцев свидетельствует о том, что в этом возрасте мы делаем активные умозаключения о мире, а это неразрывно связано с вероятностью возникновения сознания. Более того, эффект Мак-Гурка требует от мозга интеграции сигналов от ушей и глаз, а это тоже говорит о наличии сознания. Недавние нейровизуализационные исследования новорожденных показывают относительно высокую степень интеграции мозговых сетей: некоторые нейронные сети взрослого мозга формируются уже в момент рождения.

До рождения?

Удивительные нейронные реакции на неожиданные звуковые паттерны происходят не только в мозге новорожденных. Мозер и другие ученые наблюдали их и у плода на поздних сроках беременности.

Доказательства существования сознания плода почти полностью ограничиваются третьим триместром, последними тремя месяцами беременности. Безусловно эта тема вызывает множество политических обсуждений, однако в большинстве стран мира прерывание беременности в третьем триместре запрещено. В данном случае мы не имеем дело с доказательствами, которые могли бы или должны были бы ограничить доступ к прерыванию беременности, даже если эти доказательства будут подтверждены будущими исследованиями.

Какие есть доказательства существования сознания ребенка на поздних сроках беременности? Примерно на 24-26 неделе беременности, в конце второго триместра, появляются первые нервные пути, связывающие кору головного мозга с телом и внешним миром. До этого момента практически никакие сенсорные пути не достигают коры головного мозга плода, самой большой части мозга, отождествляемой с сознанием у взрослых людей. Возможно, кто-то скажет, что вывод весьма спорный. Однако это твердо подкрепленная точка зрения, возражения против которой не выдерживают никакой критики. Единственное исключение в этом правиле — обоняние, поскольку нервы от носа идут к коре головного мозга по другому пути, хотя неясно, может ли плод обонять в утробе матери. И хотя иногда, как, например, в недавнем исследовании Берча, высказывается предположение, что для осознания боли достаточно структур мозга, расположенных ниже коры головного мозга, в настоящее время это не является доказанным фактом.

Может ли плод осознавать что-либо до третьего триместра, будучи изолированным от мира и даже от собственного тела? Трудно представить, каково это — существовать в виде разума, который не видит, не слышит, не осязает и не чувствует. Скорее всего, до начала третьего триместра плод находится в состоянии, похожем на глубокий сон. Недавние исследования показали, что у младенцев, которым делают спинальную анестезию, блокирующую большинство ощущений в теле, наблюдается электрическая активность мозга, напоминающая сон. Мозг плода, будучи еще менее зрелым, с еще меньшей вероятностью, чем у младенца, сможет поддерживать сознание без сенсорных ощущений. Более того, околоплодная жидкость с седативными химическими веществами препятствует бодрствованию даже после того, как сенсорные сигналы достигают коры головного мозга в третьем триместре беременности.

Если сознание и возникает до 24 недель, то это, скорее всего, не сознание в том виде, в котором мы его обычно знаем. Возможно, это бессодержательное сознание, описанное такими философами, как Томас Метцингер: без внешних ощущений, которые могли бы разделить течение времени или очертить пространство, без времени и пространства, в полной пустоте. Еще более удивительно, что, учитывая незрелую интеграцию мозговых сетей плода по сравнению с более зрелым мозгом, у плода может быть множество параллельных сознаний или «островков осознания». (Отчасти это может напоминать систему железной дороги отдельных городов, которая не соединяется между собой).

Конечно, любые рассуждения о сознании плода – это лишь догадки и предположения. Основываясь на имеющихся сегодня данных, я думаю, что свет сознания сияет с момента рождения (или чуть раньше) и до самой смерти. Маловероятно также, что сознание возникает сразу. И все же, даже если его появление происходит постепенно, должен быть момент, когда зажигается первая искра, подобно первому фотону света, излучаемому лампочкой, когда мы нажимаем выключатель. Быть может, когда-нибудь мы узнаем в какое именно мгновение так происходит.