Почему сознание балансирует между болью и забвением: взгляд нейробиологии

Человека отличают развитое самосознание и сложная кора головного мозга. Поэтому долгие годы считалось, что именно в коре скрывается наше сознание. Новая теория предлагает иной взгляд: кора выступает «компилятором смыслов и образов», тогда как основа сознания может находиться на крошечном участке ствола мозга — между болью и забвением.

Привет! Меня зовут Филипп, я практикующий психолог. Меня интересуют устойчивое развитие человеческих возможностей и природа сознания. В свободное время я нахожу любопытные исследования, перевожу их, анализирую и публикую здесь. Ссылки на исследования приведены по ходу статьи. Если подозреваете, что текст написан ИИ, напишите мне в личные сообщения — пришлю файл Word. Можете проверить его любым способом: в нём найдутся и правки, и следы долгой работы, и периоды прокрастинации.

Дисклеймер: перед вами научно-популярный текст и свободная интерпретация исследования. Поэтому я буду обращаться к поп-культуре и выдвигать собственные гипотезы. Если у вас есть своё мнение, пожалуйста, поделитесь им в комментариях. Именно ради обсуждения природы сознания я и работал над этим материалом.

Главное в нескольких пунктах

Здесь я кратко изложу основные идеи для тех, кто ищет быстрый ответ. Подробности и интересные закономерности рассмотрим ниже.

• Возможно, сознание возникает в стволе мозга, а не в коре. Нейробиологи Маршалл Девор и Марк Барон предполагают, что базовое субъективное переживание «я существую и что-то чувствую» формируется в эволюционно древних структурах мозга.

• Важно различать феноменальное сознание и сознание доступа. Первое связано с тем, каково это — испытывать переживание. Второе касается доступности конкретной информации и возможности её обрабатывать.

• Раньше ствол мозга рассматривали прежде всего как «источник питания» для остальных отделов. Он соединяет головной мозг со спинным и помогает поддерживать бодрствование. Авторы же предполагают, что именно ствол создаёт базовые переживания, тогда как кора отвечает за сложную обработку информации.

• Один из главных аргументов — боль. Обширные повреждения коры не обязательно лишают человека способности её чувствовать, а стимуляция коры вызывает боль крайне редко. Воздействие на ствол мозга, напротив, может вызывать или подавлять болевые реакции. Похоже, мем «жизнь — боль» не просто наследие 2007 года.

• Возможная область поиска — мезопонтинный тегментум в верхней части ствола мозга. В опытах на крысах введение туда анестетика устраняло поведенческие признаки сознания, а более обширное повреждение окружающих тканей вызывало кому. При этом место действия анестетика не обязательно является источником сознания.

• Кора анализирует информацию, а ствол мозга определяет приоритеты. Согласно гипотезе, кора обрабатывает зрительные, слуховые и другие сигналы, а ствол оценивает их значение для выживания и словно «помечает» важное, делая его доступным сознанию.

• Как именно эти процессы взаимодействуют на клеточном уровне, пока неизвестно.

• С философской точки зрения получается, что сознание существует между болью и забвением, жадно поглощая впечатления, которыми снабжает его кора мозга. Почти как в романах Виктора Пелевина.

И самое важное: возможность выключить сознание ещё не означает, что найдено место его возникновения.

ПЕРВОИСТОЧНИК: Brainstem Theory of Consciousness

Где находится сознание и каким оно бывает?

В новой статье выдвигается смелая гипотеза: самое базовое ощущение сознательного «я» возникает не в коре, как принято считать, а в стволе головного мозга. Изучив обработку боли, действие анестезии и последствия травм, авторы предположили, что древняя структура под корой играет ключевую роль в базовом восприятии и служит своеобразным привратником внимания.

Любопытно, что анестезию всё чаще используют в разных исследованиях природы сознания. Это неудивительно: учёные давно ищут ответы, изучая изменённые состояния сознания — от сна до переживаний во время религиозных церемоний.

Гипотеза о роли ствола мозга опубликована в журнале The Neuroscientist. Она бросает вызов распространённым моделям, которые связывают сознательное восприятие прежде всего с корой головного мозга.

Нейробиология и пределы теорий сознания

Ствол головного мозга соединяет его вышележащие отделы со спинным мозгом. Сторонники теорий, помещающих сознание в кору, признавали важность ствола, но обычно рассматривали его главным образом как систему, поддерживающую работу коры.

Поводом пересмотреть привычные представления стало исследование 2025 года, в котором активность человеческого мозга изучали с помощью состязательной проверки теорий. Его результаты не подтвердили ключевые предсказания двух ведущих моделей сознания, сосредоточенных на коре. Впрочем, к любым попыткам создать строгую и изящную схему работы мозга стоит относиться осторожно. Например, концепция триединого мозга долго служила универсальным объяснением, хотя представляла собой чрезмерное упрощение.

Поэтому разумно начать с фундаментального вопроса: как и где мозг создаёт субъективный опыт?

Разделить сознание, чтобы понять его

В поисках ответа учёные обратились к философскому разграничению сознания доступа и феноменального сознания. Сознание доступа связано с конкретной информацией, доступной человеку в определённый момент: зрительными образами, звуками или воспоминаниями. Феноменальное сознание, которое авторы называют первичной чувственностью или «внутренним я», относится к самому факту субъективного переживания и ощущению существования. Это присутствие наблюдателя, которое, согласно такой интерпретации, сохраняется, даже если закрыть глаза и заткнуть уши.

Достаточно ли коры для возникновения сознания?

Клинические исследования и эксперименты на животных неоднократно ставили под сомнение мысль о том, что именно кора создаёт первичное состояние сознательного существования. Философский аспект этого различия перекликается с вопросом о том, что такое чистое сознание: здесь важно отделять содержание переживаний от самого факта их наличия.

Так, в обзоре 2007 года утверждается, что дети, родившиеся без коры головного мозга, могут проявлять признаки осознанности и эмоциональные реакции.

А клиническое исследование 2015 года показало, что человек с обширным повреждением участков коры, которые обычно связывают с обработкой боли, сохранял способность чувствовать болевые стимулы и реагировать на них.

Боль как подсказка эволюции

В то же время небольшие нарушения в определённой части ствола мозга могут давать противоположный результат. В эксперименте на крысах 2001 года, проведённом доктором Маршаллом Девором, первым соавтором новой статьи, микроскопические дозы анестетика, введённые в конкретную область ствола мозга, быстро и обратимо устраняли болевые реакции и другие признаки сознания.

В новой работе Маршалл Девор из Еврейского университета в Иерусалиме и его коллега Марк Барон объединяют данные о боли и структурах мозга в эволюционную концепцию.

Её суть состоит в том, что первичные формы сознания возникли в стволе головного мозга и до сих пор связаны с ним.

От экспериментов к эволюционной гипотезе

Вместо нового лабораторного эксперимента авторы предложили теоретическую модель, опирающуюся на данные клинической неврологии, эволюционной биологии и предыдущих исследований на животных.

Стоит ли искать сознание там, где возникает боль?

Сначала исследователи рассмотрели клинические данные о пациентах, перенёсших операции на мозге в сознании, людях с эпилептическими припадками, а также пациентах с инсультом и другими поражениями мозга.

Анализируя результаты операций, авторы отмечают: слабая электрическая стимуляция зрительных, слуховых или тактильных областей коры у бодрствующего пациента вызывает вспышки света, звуки или покалывание.

Но ощущение боли при стимуляции коры возникает крайне редко. Даже в островковой коре — глубоко расположенной складчатой области, заднюю часть которой считают возможным центром обработки боли, — её удалось вызвать лишь при воздействии на 8 из 313 изученных участков.

Боль также редко возникает в качестве предупреждающего ощущения, или ауры, перед эпилептическим припадком, хотя припадки могут затрагивать почти любую часть коры и нередко сопровождаются вспышками света, звуками или запахами. Её отсутствие отмечают и при некоторых изменённых состояниях сознания.

Боль и сознание в области мезопонтинного тегментума

Прямая электрическая стимуляция подкорковых болевых путей, в том числе расположенных в стволе мозга, может вызывать боль у людей и болевые реакции у животных. При этом обширное повреждение коры способно привести к слепоте или нарушению функций половины тела, но не обязательно вызывает полную утрату сознания или болевой чувствительности. Даже небольшие инсульты и травмы в верхней части ствола мозга, напротив, нередко погружают пациентов в кому.

В поисках возможного «переключателя» сознания Девор и Барон изучили результаты экспериментов на грызунах, уделив особое внимание мезопонтинному тегментуму — области в верхней части ствола мозга. В исследовании 2001 года 182 крысам сделали в общей сложности 828 микроинъекций. Введение препарата в этот крошечный участок приводило к потере мышечного тонуса, болевых реакций и других признаков сознания. Инъекции в соседние области такого эффекта не вызывали.

В последующих работах команда обнаружила, что 10 нанолитров анестетика или даже меньшего объёма может хватить для анестезии продолжительностью несколько секунд. Нанолитр — это миллиардная доля литра.

Между болью и забвением

Затем исследователи стали избирательно разрушать клетки в этой области с помощью иботеновой кислоты. Если повреждение ограничивалось небольшим участком, крысы не впадали в кому. После операции они приходили в себя, восстанавливали циклы сна и бодрствования и становились менее чувствительными к анестетикам, вводимым в кровоток.

Вывод: участок, через который можно вызвать анестезию, сам по себе не обязательно необходим для возникновения сознания.

Затем учёные применили более высокие дозы токсина, чтобы повредить обширную область вокруг этого участка. Шесть крыс, которым вещество ввели точно в цель, впали в необратимую кому. Ещё шесть животных, получивших инъекции поблизости, но не непосредственно в цель, нормально восстановились после операции. При этом способность к переживаниям нельзя сводить исключительно к боли, поэтому полезно подробнее рассмотреть и сам механизм переключения болевых реакций в мозге.

На основании этих результатов авторы предполагают, что нейронная цепь, создающая первичное сознание у грызунов, расположена в области мезопонтинного тегментума размером примерно 3 на 4 миллиметра. Она окружает участок действия анестетика и частично пересекается с парабрахиальным комплексом — важным центром приёма болевых сигналов.

Эволюционная модель сознания

Опираясь на эти данные, авторы предлагают эволюционную модель. Когда болевые рецепторы обнаруживают повреждение тканей, например при укусе хищника, сигнал напрямую связан с выживанием. Его значение для выживания и размножения авторы называют дарвиновской валентностью приспособленности.

Как расставляются приоритеты

По мнению авторов, сотни миллионов лет назад у ранних позвоночных в древнем стволе мозга возникла способность преобразовывать сигналы о повреждении тканей в субъективное ощущение боли. При этом исследователи признают: сегодня нет надёжного способа установить, переживают ли рыбы или рептилии боль столь же осознанно, как человек. Значимость наших собственных переживаний определяется сложными механизмами, в которых участвуют дофамин, норадреналин и представления о прошлом, будущем и действиях в настоящем.

Сигналы других органов чувств, например зрения и слуха, сами по себе не всегда однозначно говорят о выживании. Образ на сетчатке может оказаться как далёким облаком, так и разъярённым носорогом.

Авторы считают, что сложный анализ зрительных и слуховых образов требует вычислительных возможностей коры млекопитающих, которая сформировалась примерно на 300 миллионов лет позже появления ранних позвоночных.

Как взаимодействуют системы мозга

Старая теория: в коре возник отдельный, относительно самостоятельный уровень сознания, способный меняться по мере накопления опыта и на протяжении жизни.

Новая теория: эволюция не создала в новой коре отдельную систему сознания, а подключила её к уже существующему «процессору» — стволу головного мозга.

Как устроена новая модель

Согласно этой модели, кора работает как бессознательный суперкомпьютер или автономная система: анализирует зрительные и слуховые сигналы и передаёт обобщённую информацию в ствол мозга через таламус — ещё один предполагаемый центр сознания.

Нейронная цепь ствола выступает арбитром: она сопоставляет значение поступающих сигналов для выживания с тем, на чём мозг сосредоточен в данный момент.

Если новый сигнал достаточно важен, ствол посылает обратно в кору химический или электрический сигнал, который словно «помечает» соответствующую информацию для сознательного восприятия. Рутинные же задачи продолжают выполняться автоматически, в фоновом режиме.

Данные других исследований

Эти идеи согласуются с результатами другого исследования, в котором была описана сеть из 18 узлов, связывающая ствол с вышележащими отделами мозга. Эта сеть играет важную роль в поддержании бодрствования.

Однако в той работе изучались пути активации мозга, а не проверялась теория субъективного опыта. Тем не менее одним из направлений дальнейших исследований авторы называли изучение нейронных цепей ствола как возможной основы человеческого сознания.

Критика новой теории

Одновременно преимущество мозга и сложность его изучения заключаются в том, что функции не всегда можно чётко привязать к отдельным участкам. Мозг способен адаптироваться, используя альтернативные пути и подстраиваясь под обстоятельства.

Важные оговорки

Многие данные о стволе мозга не противоречат и традиционным теориям, сосредоточенным на коре: согласно им, ствол необходим для поддержания её бодрствующего состояния.

Кома после повреждения ствола или введения анестетика сама по себе не доказывает, что субъективные переживания возникают именно в этом участке.

Центральное место в новой теории занимает боль — единственное ощущение, которое, по мнению авторов, может возникать без участия коры. А чтобы не сводить жизнь к боли и попыткам от неё убежать, рекомендую материал о логотерапии — направлении психологии, посвящённом поиску человеком собственного смысла жизни. Причём не только через теории, но и через конкретные действия.

Нейронная природа боли

Даже в случае боли нельзя полностью исключить, что кора вносит собственный вклад в её формирование. Авторы отмечают: у некоторых пациентов с эпилепсией повторная стимуляция определённого участка островковой коры действительно вызывает боль.

Девор и Барон объясняют такие случаи распространением сигналов по болевым путям ствола мозга. Однако другие исследователи считают, что задняя часть островковой коры может работать как самостоятельный центр обработки боли.

Кроме того, значительная часть аргументов основана на исследованиях животных и людей, которые не могут сообщить о своих ощущениях словами. В опытах на крысах и наблюдениях за младенцами, родившимися без коры мозга, о сознании и боли приходится судить по движениям, другим физическим реакциям и звукам. Это не позволяет однозначно установить содержание субъективного опыта.

Данные о коме, на основании которых выделена предполагаемая область сознания, получены всего на дюжине крыс. В статье эксперимент описан кратко: число животных указано в подписи к рисунку, а статистические тесты и ссылка на более подробный ранний отчёт отсутствуют.

Так где же скрывается сознание?

Авторы статьи представили именно гипотезу о локализации сознания. Пока они не установили, какие конкретно нейромедиаторы или паттерны активности ствол мозга мог бы использовать для «маркировки» активности коры. Модель также не решает трудную философскую проблему: каким образом биологические клетки создают переживание от первого лица. Авторы предполагают, что нейроны ствола могут взаимодействовать посредством химических веществ, распространяющихся по окружающим тканям, подобно тому как в мозге высвобождается дофамин, а не только через точные межклеточные связи.

Такой механизм сложно смоделировать, поэтому исследователи призывают к экспериментам, которые позволят проверить его непосредственно на клеточном уровне.

Вместо заключения

Создать на основе одной статьи теорию, которая полностью объяснит сознание, невероятно трудно. Но представленные аргументы заслуживают внимания и перекликаются с некоторыми философскими идеями.

Если гипотеза верна, наше сознание существует на крошечном островке между забвением и болью. А всё свободное пространство занимают зрительные и звуковые впечатления, которыми его снабжает кора. Мне это напоминает вечер после тяжёлого дня, когда лежишь в кровати до полуночи и листаешь ленту в надежде получить немного ярких и приятных впечатлений, прежде чем уснуть.

Но такая картина больше говорит о выживании, чем о полноценной жизни.

И здесь возникает главный вопрос, к которому обращаются психология, религия и философия: «как жить между болью и забвением, самостоятельно находя в жизни что-то доброе и важное для себя?»

Готового ответа у меня нет. Есть интерес и желание собирать материалы, основанные на доказательствах и исследованиях, а затем делиться ими здесь.

Я написал эту статью в свободное от работы время. Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях.

 

Источник